JP2009139128A - 位置・時刻検出装置および時計 - Google Patents

Abstract

【課題】 無駄な電力の消費を抑えて、適切な測位を実現する。
【解決手段】 ＧＰＳ時計装置１０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、電波に含まれる情報を取得するＧＰＳ受信部１２と、電波を受信したＧＰＳ衛星の数およびＧＰＳ衛星からの電波の受信信号強度を取得する受信状態検出部１９とを有する。制御部１７は、所定の第１の時間以内に、４つのＧＰＳ衛星から、第１の信号受信強度の電波を受信できた第１の状態の場合には、ＧＰＳ衛星のそれぞれからその軌道情報および時刻情報を取得し、第１の時間より長い所定の第２の時間以内に、１以上のＧＰＳ衛星から、第１の信号受信強度より小さい第２の信号受信強度の電波を受信できた第２の状態の場合には、ＧＰＳ衛星のそれぞれからその時刻情報を取得する。第１の状態では、軌道情報および時刻情報に基づいて、現在位置および現在時刻が算出され、第２の状態では、時刻情報に基づいて現在時刻が算出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＧＰＳを用いた位置・時刻検出装置およびこの位置・時刻検出装置を備えた時計に関する。

ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を適用して、現在位置や正確な時刻を測定することが、多くの分野、たとえば、カーナビゲーションなどに適用されている。ＧＰＳを利用した位置測定のことを、以下、ＧＰＳ測位とも称する。

腕時計でも、ＧＰＳ衛星からの電波（以下、「ＧＰＳ電波」と称する。）を受信し、ＧＰＳ測位が可能なＧＰＳ時計装置が提案されている。従来のＧＰＳ時計装置は、図１２に示すように、従来の時計装置２０は、時計回路部１１と、ＧＰＳ電波を受信するＧＰＳ受信部１２と、都市情報記憶部１４を含む種々のデータを格納するメモリ１３と、入力キーなどを含む操作部１５と、液晶表示装置を含む表示部１６と、制御部１７と、電源部１８と、を有している。

メモリ１３に格納される都市情報記憶部１４には、各都市の緯度、経度および標準時刻との時差が含まれる。また、メモリ１３にはＧＰＳ時計装置２０の種々の機能を実現するプログラム、制御部１７などにおける処理により生成されたデータなどが格納される。

制御部１７は、メモリ１３に格納されたプログラムにしたがって、時計回路部１１により計時された時刻を表示部１６に表示する。

また、制御部１７は、操作部１５の入力に応答して、或いは、所定の時間間隔でＧＰＳ受信部１２を動作させて、ＧＰＳ受信部１２によりＧＰＳ電波を受信させ、ＧＰＳ電波に含まれる情報を取得する。制御部１７は、ＧＰＳ受信部１７により取得された情報に基づいてＧＰＳ時計装置２０の現在位置および標準時刻による現在時刻を算出する。さらに、制御部１７は、算出した現在位置と、都市情報記憶部１４に含まれる緯度および経度とを比較して、ＧＰＳ時計装置２０の位置する都市を特定し、かつ、特定された都市の時差を参照して、当該都市における現在時刻を算出する。制御部１７は、算出された現在時刻に基づいて、計時回路部１１の時刻を修正し、また、表示部１６に算出された現在時刻を表示する。

ＧＰＳ受信部１２は、操作部１５の操作に応答して動作するほか、一定の時間間隔で動作する。

ＧＰＳ受信部によるＧＰＳ測位は、通常、４つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信することにより実現される。ＧＰＳ電波には、ＧＰＳ衛星の軌道情報および時刻情報が含まれる。これらの情報に基づいて、ＧＰＳ時計装置の現在位置の三次元の座標（ｘ、ｙ、ｚ）およびＧＰＳ時計装置の計時している時刻の誤差δを算出することができる。
特開２００７−２５６０４１号公報

４つのＧＰＳ衛星のそれぞれの軌道情報および時刻情報を取得することが困難である状況もしばしば生じる。特許文献１には、ＧＰＳ受信機を搭載した装置（特許文献１ではナビゲーション装置）において、ＧＰＳ測位環境の変化や装置が位置する高さ（標高）の変化を検出して、３次元測位と２次元測位を切り替える技術が提案されている。ＧＰＳ測定環境の劣化に伴って、２次元測位とすることにより、ＧＰＳ電波を取得すべきＧＰＳ衛星の数（受信数）は３つに減じることができる。

特に、腕時計型のＧＰＳ時計装置のような電池を電力源とする小型の装置では、消費電力を小さくすることが求められる。定期的に正確な現在時刻および現在位置を得るためには、定期的にＧＰＳ受信部を動作させる必要がある。ＧＰＳ受信部の消費電力は現状で数十ミリワットと大きいため、ＧＰＳ電波の受信信号強度が小さいところで受信動作をさせた場合には、軌道情報や時刻情報の取得に長時間を要し、場合によっては、受信が失敗する可能性がある。このように、電池を電力源とする小型の装置においては、多量の電力を消費し電池を消耗させたにもかかわらず満足な測位ができなかった状態を回避することが非常に重要である。

本発明は、無駄な電力の消費を抑えて、適切な測位が可能な位置・時刻検出装置および当該位置・時刻検出装置を備えた時計を提供することを目的とする。

本発明の目的は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、当該電波に含まれる情報を取得するＧＰＳ受信手段と、
電波を受信したＧＰＳ衛星の数、および、当該ＧＰＳ衛星からの電波のそれぞれの受信信号強度を取得する受信状態検出手段と、
時間を計測する時間計測手段と、
前記ＧＰＳ受信手段により取得された情報に基づいて、現在位置および現在時刻を算出する位置・時刻算出手段を備え、
前記ＧＰＳ受信手段が、前記時間計測手段により計測された所定の第１の時間以内に、第１の所定数のＧＰＳ衛星から、所定の信号品質が第１の値である電波を受信できた第１の状態の場合には、前記ＧＰＳ衛星のそれぞれからその軌道情報および時刻情報を取得し、
前記時間計測手段により計測された、前記第１の時間より長い所定の第２の時間以内に、前記第１の所定数より少ない第２の所定数のＧＰＳ衛星から、前記第１の値より小さい第２の値である電波を受信できた第２の状態の場合には、前記ＧＰＳ衛星のそれぞれからその時刻情報を取得し、
前記位置・時刻算出手段が、前記第１の状態の場合には、前記軌道情報および時刻情報に基づいて、現在位置および現在時刻を算出し、
前記第２の状態の場合には、前記時刻情報に基づいて現在時刻を算出することを特徴とする位置・時刻検出装置により達成される。上記信号品質には、受信信号強度や、信号と、信号の無い部分のノイズとの比であるＳ／Ｎ比（或いはＣ／比）などが含まれる。

好ましい実施態様においては、前記ＧＰＳ受信手段が、前記第１の状態のときに、所定の第３の時間だけ、前記第１の所定数のＧＰＳ衛星のそれぞれからその軌道情報および時刻情報を取得し、
前記第２の状態のときに、前記第３の時間より短い所定の第４の時間だけ、前記第２の所定数のＧＰＳ衛星のそれぞれからその時刻情報を取得する。

また、好ましい実施態様においては、複数の地点の位置および当該地点における時差を示す情報を格納すると共に、前記現在位置を示す情報を格納する記憶手段を有し、
前記位置・時刻算出手段が、前記第１の状態のときに、前記現在位置と、前記記憶手段に格納された前記地点の位置とに基づいて時差を特定し、前記時差にしたがって、前記現在時刻を補正し、かつ、前記現在位置を示す情報を前記記憶手段に格納し、
前記第２の状態のときに、前記記憶手段に前記現在位置が格納されている場合に、当該記憶手段に格納された現在位置と、前記記憶手段に格納された前記地点の位置とに基づいて時差を特定し、前記時差にしたがって、前記現在時刻を補正する。

別の好ましい実施態様においては、前記位置・時刻算出手段が、前記位置・時刻検出装置が屋外に位置していることを検知する検知手段を有し、
前記位置・時刻算出手段が、前記屋外に位置している検知した場合にのみ、前記ＧＰＳ受信手段が、軌道情報および時刻情報、或いは、時刻情報を取得するように構成されている。

好ましい実施態様においては、前記検知手段が、光により電気伝導が変化する光導電素子を有し、前記光伝導素子から取得された光量を示すデータが所定の値より大きいときに、前記屋外に位置していると判断する。

別の好ましい実施態様においては、前記検知手段が、前記位置・時刻検出装置に電力を供給する太陽電池の発電量を検出する手段を有し、前記発電量を示すデータが所定の値より大きいときに、前記屋外に位置していると判断する。

より好ましい実施態様においては、前記位置・時刻検出装置の移動距離を検出する移動距離検出手段を備え、
前記位置・時刻算出手段が、前記記憶手段に、ＧＰＳ受信手段による軌道情報および時刻情報、或いは、時刻情報の取得がされたときに、処理可能フラグをセットし、その一方、取得がされなかったときに、当該処理可能フラグをクリアするように構成され、かつ、
前記検知手段により屋外に位置していると判断されなかった場合であっても、前記処理可能フラグがセットされ、かつ、前記移動距離検出手段により検出された移動距離が所定の範囲内である場合には、前記ＧＰＳ受信手段が、軌道情報および時刻情報、或いは、時刻情報を取得するように構成されている。

また、本発明の目的は、上記位置・時刻検出装置と、
内部クロックにしたがって現在時刻を計時する時計回路と、
前記位置・時刻検出装置により取得された現在時刻にしたがって、前記時計回路の現在時刻を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする時計により達成される。

好ましい実施態様においては、前記位置・時刻検出装置により取得された現在位置を表示する表示手段を備える。

本発明によれば、無駄な電力の消費を抑えて、適切な測位が可能な位置・時刻検出装置および当該位置・時刻検出装置を備えた時計を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図１に示すように、本実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１０は、時計回路部１１と、ＧＰＳ電波を受信するＧＰＳ受信部１２と、都市情報記憶部１４を含む種々の情報を格納するメモリ１３と、入力キーなどを含む操作部１５と、液晶表示装置を含む表示部１６と、制御部１７と、電源部１８と、受信状態検出部１９と、を有している。

時計回路部１１は、水晶発振子などから生成した内部クロックにしたがって計時を行い、後述するようなＧＰＳ受信部１２により取得された時刻情報に基づいて、正確な現在時刻を得て、計時した時刻を修正できるようになっている。

ＧＰＳ受信部１２は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信し、受信したＧＰＳ電波を復調して、ＧＰＳ電波に含まれる種々の情報（ＧＰＳ衛星の衛星軌道の軌道情報や時刻情報）を取り出す。

メモリ１３に格納される都市情報記憶部１４には、各都市の緯度、経度および標準時刻との時差が含まれる。また、メモリ１３には時計装置の種々の機能を実現するプログラム、制御部１７などにおける処理により生成されたデータなどが格納される。

制御部１７は、メモリ１３に格納されたプログラムにしたがって、時計回路部１１により計時された時刻を表示部１６に表示する。

また、制御部１７は、操作部１５の入力に応答して、或いは、所定の時間間隔でＧＰＳ受信部１２を動作させて、ＧＰＳ受信部１２にＧＰＳ電波を受信させ、ＧＰＳ電波に含まれる情報を取得させる。制御部１７は、ＧＰＳ受信部１７により取得された情報に基づいてＧＰＳ時計装置１０の現在位置および標準時刻による現在時刻を算出する。

さらに、制御部１７は、算出した現在位置と、都市情報記憶部１４に含まれる緯度および経度とを比較して、ＧＰＳ時計装置２０の位置する都市を特定し、かつ、特定された都市の時差を参照して、当該都市における現在時刻を算出する。制御部１７は、算出された現在時刻に基づいて、計時回路部１１の時刻を修正し、また、表示部１６に算出された現在時刻を表示する。

受信状態検出部１９は、制御部１７と協働して、ＧＰＳ受信部１２により受信されたＧＰＳ電波およびＧＰＳ電波を発信したＧＰＳ衛星の数（受信数）を検出する。

本実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１０は、基本的には、ＧＰＳ受信部１２により４つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信させ、ＧＰＳ電波に含まれる情報に基づいて、当該ＧＰＳ時計装置１０の３次元の現在位置を算出するとともに、ＧＰＳ電波に含まれる時刻情報に基づいて、標準時刻にしたがった正確な現在時刻を得る。

特に、本実施の形態においては、受信状態検出部１９が、ＧＰＳ電波を受信したＧＰＳ衛星の数（受信数）および受信信号強度を取得し、ＧＰＳ衛星の受信数および受信信号強度に応じて、１回の受信動作時間および実行される処理が最適に制御される。これにより、ＧＳＰ衛星からのＧＰＳ電波を良好に受信できた場合、および、それほど良好には受信できなかった場合のそれぞれにおいて、取得すべき最適な情報が何であるかを判断した上で現在位置や現在時刻を算出する。また、無駄に長い時間受信動作を続けることを防止することで、電池の消耗を防ぐことが可能となる。

図２〜図４は、本発明の第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置において実行される位置・時刻算出処理を示すフローチャートである。

図２に示すように、制御部１７は、メモリ１３のワークエリアのデータなどをイニシャライズし（ステップ２０１）、測位指示があるか否かを判断する（ステップ２０２）。一定の時間間隔で所定の時刻が経過したときに、制御部１７は測位指示があったと判断しても良いし、また、ＧＰＳ時計装置１０の使用者によって、操作部１５に所定の入力（たとえば、所定のキー入力）があったときに、制御部１７は測位指示があったと判断しても良い。

ステップ２０２でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、ＧＰＳ受信部１２を起動して（ステップ２０３）、制御部１７自身に設けられたタイマをスタートする（ステップ２０４）。受信状態検出部１９は、ＧＰＳ受信部１２によりＧＰＳ電波が受信されたＧＰＳ衛星の数（受信数）および受信信号強度を取得する。

制御部１７は、受信状態検出部１９により取得された受信数およびそれぞれのＧＰＳ衛星の受信信号強度を参照して、タイマ時間が５秒以内に（ステップ２０５でＹｅｓ）、受信信号強度が−１３０ｄＢｍ以上であり（ステップ２０６でＹｅｓ）、かつ、受信信号強度が−１３０ｄＢｍ以上であるようなＧＰＳ衛星の受信数が４以上であった場合（ステップ２０７でＹｅｓ）に該当するか否かを判断する。

このような場合には、その後、所定の時間（たとえば５０秒程度）を確保して、その間にＧＰＳ電波を受信することにより、所望の情報（ＧＰＳ衛星の軌道情報および時刻情報）を取得できる可能性が高い。したがって、タイマ時間が５０秒を超えるまで（ステップ２０８でＹｅｓ）、ＧＰＳ受信部１２による受信を継続させる。その後、ＧＰＳ電波を捕捉したＧＰＳ衛星からの情報（ＧＰＳ衛星の軌道情報および時刻情報）に基づいて、ＧＰＳ時計装置の現在位置および標準時刻による現在時刻を算出する（ステップ２０９）。

本実施の形態においては、周知の手法で４つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波に含まれる軌道情報および時刻情報に基づいて、ＧＰＳ時計装置の現在位置および現在時刻を算出している。４つのＧＰＳ衛星のそれぞれの時刻情報が示す時刻をｔ_ｉ（ｉ＝１〜４）、ＧＰＳ衛星の位置を（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）、ＧＰＳ時計装置の現在位置を（ｘ，ｙ，ｚ）、ＧＰＳ時計装置における４つのＧＰＳ衛星の時刻情報の受信時刻をｔ_ｒとすると、以下の式が成立する。なお、ＧＰＳ衛星の位置は、軌道情報から得ることができる。

ｒ’_ｉ ^２＝（ｘ_ｉ−ｘ）^２＋（ｘ_ｉ−ｙ）^２＋（ｚ_ｉ−ｚ）^２
ここに、ｒ’_ｉ＝ｒ_ｉ−ｃδ，ｒ_ｉ＝ｃ（ｔ_ｒ−ｔ_ｉ）
（ｃは光速、δはＧＰＳ時計装置における誤差）
４つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波に基づいて、ＧＰＳ衛星の位置時刻（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）および時刻ｔ_ｉを取得することにより、ＧＰＳ時計装置の位置（ｘ，ｙ，ｚ）および誤差δを算出することができる。ＧＰＳ時計装置の時刻ｔ_ｒから誤差δを差し引くことで、ＧＰＳ時計装置においても正確な現在時刻を得ることができる。

なお、ステップ２０８において、５０秒が経過した場合（ステップ２０８でＮｏ）に実行される処理については後述する。

ステップ２０６或いはステップ２０７でＮｏと判断された場合には、ステップ２０５に戻る。ステップ２０５でＮｏと判断された場合、つまり、受信信号強度−１３０ｄＢｍ以上のＧＰＳ衛星が４つ以上捕捉できない状態で、５秒が経過した場合には、制御部３０は、タイマ時刻が２０秒以内であるか否かを判断する（ステップ３０１）。

ステップ３０１でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、受信信号強度が−１４０ｄＢｍ以上であるようなＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を受信しているか否かを判断する（ステップ３０１）。ここでは、ＧＰＳ衛星の受信数は「１」でも良い。

ステップ３０１でＮｏと判断された場合には、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波の受信に失敗したと判断してタイマを停止する（ステップ３０２）とともに、ＧＰＳ受信部１２を停止させて（ステップ３０３）処理を終了する。つまり、タイマ時間で２０秒以内に少なくとも１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波を捕捉出来なかった場合には、処理を終了する。

ステップ３０１でＹｅｓと判断されたときには、比較的短い時間（３０秒程度）で取得可能な時刻情報のみを、ＧＰＳ電波が受信できているＧＰＳ衛星から取得する。より詳細には、ステップ３０１でＹｅｓと判断された場合には、タイマ時間が３０秒以内に（ステップ３０５でＹｅｓ）、ＧＰＳ受信部１２は、ＧＰＳ電波を捕捉したＧＰＳ衛星からの時刻情報を取得し、制御部１７が、当該取得した時刻情報に基づいて現在時刻を算出する（ステップ３０６）。

ステップ３０６において、制御部１７は、ＧＰＳ衛星からの時刻情報から得た時刻に基づいて現在時刻を算出する。ＧＰＳ衛星から送信された時刻情報は、ＧＰＳ衛星の高度（約２万ｋｍ）と光の速度（約３０万ｋｍ）から、約７０ｍ秒の到達時間がかかると推定される。そこで、本実施の形態のステップ３０６においては、受信した時刻情報から得た時刻に到達時間を加えたものを現在時刻としている。或いは、上記到達時間も、１／１０秒に満たないものであるため、当該ＧＰＳ衛星からの時刻情報が示す時刻を、そのまま現在時刻としても良い。

３０秒が経過した後（ステップ３０５でＮｏ）、制御部１７は、タイマを停止する（ステップ３０７）とともに、ＧＰＳ受信部１２を停止させる（ステップ３０８）。その後、制御部１７は、ステップ３０６においてＧＰＳ衛星から時刻情報を完全に取得でき、ＧＰＳ時計装置１０の現在時刻が算出できたか否かを判断する（ステップ３０９）。

ステップ３０９でＮｏと判断された場合には、処理を終了する。また、ステップ３０９でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、メモリ１３中に前回の処理において算出された現在位置のデータが存在するか否かを判断する（ステップ３１０）。ステップ３１０でＮｏと判断された場合には、制御部１７は、表示部１６に、現在時刻の取得に失敗したことを示す警告を表示し（ステップ３１１）、処理を終了する。

次に、ステップ２０８でＮｏと判断された場合、つまり、４つのＧＰＳ衛星からの情報に基づいて、ＧＰＳ時計装置の現在位置および現在時刻を算出し、タイマ時間で５０秒が経過した場合について説明する。この場合に、制御部１７は、タイマを停止する（ステップ４０１）とともに、ＧＰＳ受信部１２を停止させる（ステップ４０２）。次いで、現在位置および現在時刻を完全に取得できたか否かを判断する（ステップ４０３）。ステップ４０３でＮｏと判断された場合には、処理を終了する。

ステップ４０３でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、算出した現在位置を、表示部１６に表示するとともに、現在位置のデータおよび現在時刻のデータを、メモリ１３に記憶する（ステップ４０４）。次いで、制御部１７は、メモリ中の都市情報記憶部１４を参照し、ＧＰＳ時計装置の現在位置に対応する都市を特定し、当該都市の標準時刻に対する時差を取得する（ステップ４０５）。次いで、制御部１７は、取得した時差に基づいて現在時刻を補正する（ステップ４０７）。

制御部１７は、時差を考慮した現在時刻に基づいて時計回路部１１を制御し、時計回路部１１により計時されている現在時刻を修正する（ステップ４０７）。

ステップ３１０においてＹｅｓと判断された場合にも、制御部は、メモリ１３に記憶されていた前の位置データに基づいて、メモリ中の都市情報記憶部１４を参照し、ＧＰＳ時計装置の現在位置（前の位置データ）に対応する都市を特定し、当該都市の標準時刻に対する時差を取得する（ステップ４０５）。すなわち、ステップ３０１、３０４、３０５、３０６の処理を経過した場合には、現在時刻のみが取得されているため、ＧＰＳ時計装置の現在位置として、メモリ１３に記憶されていた、前回の処理で得られ、メモリに記憶された位置データを利用する。

第１の実施の形態によれば、所定の第１の時間（たとえば５秒）以内に、第１の所定数（たとえば４個）のＧＳＰ衛星から、第１の信号受信強度（たとえば−１３０ｄＢｍ）以上のＧＰＳ電波を受信できている場合に、ＧＰＳ受信部１２は、ＧＰＳ衛星の軌道情報および時刻情報の双方を取得する。その一方、第１の時間より長い第２の時間（たとえば２０秒）以内に、第１の受信強度より小さい第２の受信強度（たとえば−１４０ｄＢｍ）以上のＧＰＳ電波を受信できている場合には、ＧＰＳ受信部１２は、ＧＰＳ衛星の時刻情報のみを取得する。このように、信号受信強度によって取得する情報を変更する（信号受信強度が劣化している場合には、一部の情報のみを取得する）ことで、ＧＰＳ受信部１２を動作させたにもかかわらず情報の取得ができなかいような状況が生じることを防止する。

さらに、上記第１の状態のときには、所定の第３の時間（たとえば５０秒）だけＧＰＳ受信部１２を動作させて、軌道情報および時刻情報を取得させ、これに基づいて、現在位置および現在時刻を算出する。その一方、第２の状態の場合には、第３の時間より短い所定の第４の時間（たとえば２０秒）だけＧＰＳ受信部１２を動作させて、時刻情報を取得させ、これに基づいて現在時刻を算出する。このように、取得する情報によって、ＧＰＳ受信部の動作時間を変更することで、無駄な電力の消費を抑えることが可能となる。

また、第１の実施の形態においては、第２の状態において、現在位置を示す情報がメモリに格納されていた場合に、当該現在位置を示す情報を利用して、適切な時差を得て、時差を考慮した現在時刻を算出することが可能である。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態においては、光により電気伝導が変化する素子を利用して、太陽光がＧＰＳ時計装置に当たっていると考えられる電気伝導特性が得られたときに、ＧＰＳ時計装置が屋外に位置している可能性が高いと判断し、ＧＰＳ受信動作を行うようにしている。

図５は、本発明の第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図５において、図１に示す第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の同一の構成部分には同一の符号を付している。図５に示すように、第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１００は、時計回路部１１と、ＧＰＳ電波を受信するＧＰＳ受信部１２と、都市情報記憶部１４を含む種々の情報を格納するメモリ１３と、入力キーなどを含む操作部１５と、液晶表示装置を含む表示部１６と、制御部１７と、電源部１８と、受信状態検出部１９と、を有している。さらに、第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１００は、ＣｄＳ光導電素子やフォトトランジスタなど、光により電気伝導が変化する光導電素子を含む光電気伝導検出部５０を有している。光電気伝導検出部５０は、光導電素子からの信号を検出して、当該電気伝導に対応する情報、つまり、受けた光量を示す情報を出力することができる。

屋内においてはＧＰＳ衛星からのＧＰＳ電波の受信信号強度は小さく、測位に時間がかかり、かつ、位置情報や時刻情報が完全に取得できない場合も多い。そこで、このような場合には、消費電力の大きいＧＰＳ受信部１２は起動させず、その一方、屋外にＧＰＳ時計装置１００が位置していると考えられる場合のみ、ＧＰＳ受信部１２を起動するようにしている。

図６は、第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置で実行される処理を示すフローチャートである。図６に示すように、制御部１７は、メモリ１３のワークエリアのデータなどをイニシャライズし（ステップ６０１）、測位指示があるか否かを判断する（ステップ６０２）。第１の実施の形態と同様に、一定の時間間隔で所定の時刻が経過したときに、制御部１７は測位指示があったと判断しても良いし、また、ＧＰＳ時計装置１００の使用者によって、操作部１５に所定の入力（たとえば、所定のキー入力）があったときに、制御部１７は測位指示があったと判断しても良い。

ステップ６０２でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、光電気伝導検出部５０の光導電素子を起動させる（ステップ６０３）。次いで、制御部１７は光電気伝導検出部５０から光量を示す情報を取得し、光量が、予め定められた一定レベルより大きいか否かを判断する（ステップ６０４）。

ステップ６０４でＮｏと判断された場合には処理を終了する。その一方、ステップ６０４でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、ＧＰＳ受信部１２を起動する（ステップ６０５）。その後、第１の実施の形態と同様に、ステップ２０４以降の処理が実行される。

第２の実施の形態によれば、ＧＰＳ時計装置が屋外に位置しているか否かを、光電気伝導検出部からの光量を示す情報に基づき判断する。これにより、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できる可能性が高い場合のみ、ＧＰＳ受信部１２を動作させることができ、電力の無駄な消費を防止することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態においては、太陽電池を併用してＧＰＳ時計装置に電力が供給される。また、太陽電池による発電量に基づいて、太陽光が直接当たっている状態と考えられる発電量が得られた場合に、ＧＰＳ時計装置が屋外に位置している可能性が高いと判断し、ＧＰＳ受信動作を行うようにしている。

図７は、本発明の第３の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図７においても、図１に示す第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の同一の構成部分には同一の符号を付している。図７に示すように、第３の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１１０は、時計回路部１１と、ＧＰＳ電波を受信するＧＰＳ受信部１２と、都市情報記憶部１４を含む種々の情報を格納するメモリ１３と、入力キーなどを含む操作部１５と、液晶表示装置を含む表示部１６と、制御部１７と、電源部１８と、受信状態検出部１９と、を有している。さらに、第３の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１１０は、太陽電池５１と、太陽電池５１による発電量を検出することができる発電制御部５２と、を有している。

発電制御部５２は、太陽電池５１から出力される電流を計測する電流計を有し、当該電流から発電量（電力）を得る。また、発電制御部５２は、太陽電池５１を、電源部１８の一次電池と併用するために、太陽電池５１の電力と一次電池の電力とをＧＰＳ時計装置１１０のそれぞれの回路に供給するための制御を行う。

図８は、第３の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置で実行される処理を示すフローチャートである。図８に示すように、制御部１７は、メモリ１３のワークエリアのデータなどをイニシャライズし（ステップ８０１）、測位指示があるか否かを判断する（ステップ８０２）。測位指示については、第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様である。

ステップ８０２でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、光発電制御部５２から、太陽電池５１の発電量を示す情報を取得し、太陽電池の発電量が、予め定められた一定レベルより大きいか否かを判断する（ステップ８０３）。

ステップ８０３でＮｏと判断された場合には処理を終了する。その一方、ステップ８０３でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、ＧＰＳ受信部１２を起動する（ステップ８０４）。その後、第１の実施の形態と同様に、ステップ２０４以降の処理が実行される。

第３の実施の形態によれば、ＧＰＳ時計装置が屋外に位置しているか否かを、太陽電池からの発電量を示す情報に基づき判断する。これにより、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できる可能性が高い場合のみ、ＧＰＳ受信部１２を動作させることができ、電力の無駄な消費を防止することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態においても第２の実施の形態と同様に、基本的には、光により電気伝導が変化する素子を利用して、太陽光がＧＰＳ時計装置に当たっていると考えられる電気伝導特性が得られたときに、ＧＰＳ時計装置が屋外に位置している可能性が高いと判断し、ＧＰＳ受信動作を行うようにしている。さらに、第２の実施の形態においては、太陽光がＧＰＳ時計装置に当たっていないと判断されたときであっても、太陽光がＧＰＳ時計装置に当たっていると判断された場所からの移動距離が所定以内であれば、ＧＰＳ時計装置は依然として屋外に位置している可能性が高いと判断して、ＧＰＳ受信動作を行うようにしている。たとえば、ＧＰＳ時計装置の使用者が同じ場所に長時間居て、前回の処理時には昼間であったのが、次の処理では夜間になっている場合もある。第４の実施の形態ではこのような状態を検知して、より適切なＧＰＳ受信動作を実現する。

図９は、本発明の第４の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。図９において、図１に示す第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置、および、図５に示す第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置と同一の構成部分には同一の符号を付している。

図９に示すように、第４の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１２０は、時計回路部１１と、ＧＰＳ電波を受信するＧＰＳ受信部１２と、都市情報記憶部１４を含む種々の情報を格納するメモリ１３と、入力キーなどを含む操作部１５と、液晶表示装置を含む表示部１６と、制御部１７と、電源部１８と、受信状態検出部１９と、光電気伝導検出部５０と、を有している。さらに、第4の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置１２０は、ＧＰＳ時計装置の移動距離（ＧＰＳ時計装置を保持している使用者の移動距離）を検出する移動距離検出部５３を有している。

移動距離検出部５３は、たとえば、加速度センサ（図示せず）を有する。移動距離検出部５３は、加速度センサにより検出された加速度に２回積分処理を施すことにより移動距離を算出することができる。或いは、移動距離検出部５３は、歩数計を有していても良い。この場合には、計測された歩数に所定の値（たとえば、０．７ｍ）を乗じることで移動距離を算出することができる。

図１０は、第４の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置で実行される処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、制御部１７は、メモリ１３のワークエリアのデータなどをイニシャライズし（ステップ１００１）、測位指示があるか否かを判断する（ステップ１００２）。測位指示については、第１〜第３の実施の形態と同様である。

ステップ１００２でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、光電気伝導検出部５０の光導電素子を起動させる（ステップ６０３）。次いで、制御部１７は光電気伝導検出部５０から光量を示す情報を取得し、光量が、予め定められた一定レベルより大きいか否かを判断する（ステップ６０４）。

ステップ６０４でＮｏと判断された場合には、制御部１７は、メモリ１３に記憶されていた処理可能フラグを参照する（ステップ１００５）。処理可能フラグは、前回に図１０の処理が実行されたときに、ＧＰＳ受信動作が行われていたか否かを示すフラグであり、受信可能フラグが「１」であることは、ＧＰＳ受信動作が行われていたことを示す。

処理可能フラグが「０」であった場合、つまり、前回の処理においても、ＧＰＳ受信動作が行われていなかった場合には、制御部１７は、移動距離検出部５３に、算出していた移動距離をクリアするよう指示する（ステップ１０１１）。

処理可能フラグが「１」であった場合、つまり、前回の処理においてＧＰＳ受信動作が行われていた場合には、制御部１７は、移動距離検出部５３から移動距離を示す情報を取得し、移動距離が予め定められた一定の値以内であるか否かを判断する（ステップ１１０６）。ステップ１００６でＮｏと判断された場合には、制御部１７は、メモリ１３中の処理可能フラグを「０」にクリアし（ステップ１０１０）、移動距離検出部５３に、算出していた移動距離をクリアするよう指示して（ステップ１０１１）、処理を終了する。

ステップ１００６でＹｅｓと判断された場合には、制御部１７は、メモリ１３中の処理可能フラグを「１」にセットし（ステップ１００７）、移動距離検出部５３に、算出していた移動距離をクリアするよう指示する（ステップ１００８）。次いで、制御部１７は、ＧＰＳ受信部１２を起動する（ステップ１００９）。その後、第１の実施の形態と同様に、ステップ２０４以降の処理が実行される。

ステップ１００４においてＹｅｓと判断された場合にも、制御部１７は、メモリ１３中の処理可能フラグを「１」にセットし（ステップ１００７）、移動距離検出部５３に、算出していた移動距離をクリアするよう指示する（ステップ１００８）。次いで、制御部１７は、ＧＰＳ受信部１２を起動する（ステップ１００９）。その後、第１の実施の形態と同様に、ステップ２０４以降の処理が実行される。

第４の実施の形態によれば、光電気伝導検出部からの光量を示す情報が所定より小さくても、前回の処理においてＧＰＳ受信部１２による電波の受信が行われ、かつ、その時点からの移動距離が所定の範囲内であった場合には、ＧＰＳ受信部１２が動作する。これにより、夜間など所定の光量が得られない場合にも、適切なＧＰＳ電波の受信が可能となる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

たとえば、第４の実施の形態の移動距離検出部５３を、第３の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置に設けても良い（図１１参照）。図１１に示すＧＰＳ時計装置１３０の制御部１７は、図１０に示す処理のうち、光導電素子の起動（ステップ１００３）および光量の判断（ステップ１００４）の代わりに、太陽電池の発電量の判断（図８のステップ８０３）を実行すれば良い。

また、前記実施の形態において、第１の時間〜第４の時間は、例示的なものであり、前記実施の形態において記載したものに限定されない。

また、信号品質として、前記実施の形態では、受信銀号強度を利用したが、これに限定されるものではなく、たとえば、信号と、信号の無い部分のノイズとの比であるＳ／Ｎ比（或いはＣ／比）を利用しても良い。無論、他の信号品質を示す指標を利用しても良い。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図２は、本発明の第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置において実行される位置・時刻算出処理を示すフローチャートである。 図３は、本発明の第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置において実行される位置・時刻算出処理を示すフローチャートである。 図４は、本発明の第１の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置において実行される位置・時刻算出処理を示すフローチャートである。 図５は、本発明の第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図６は、第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置で実行される処理を示すフローチャートである。 図７は、本発明の第２の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図８は、第３の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置で実行される処理を示すフローチャートである。 図９は、本発明の第４の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図１０は、第４の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置で実行される処理を示すフローチャートである。 図１１は、本発明のさらに他の実施の形態にかかるＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図１２は、従来のＧＰＳ時計装置の構成を示すブロックダイヤグラムである。

符号の説明

１０ ＧＰＳ時計装置
１１ 時計回路部
１２ ＧＰＳ受信部
１３ メモリ
１４ 都市情報記憶部
１５ 操作部
１６ 表示部
１７ 制御部
１８ 電源部
１９ 受信状態検出部
５０ 光電気伝導検出部
５１ 太陽電池
５２ 光発電制御部
５３ 移動距離検出部

Claims (9)

1. ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、当該電波に含まれる情報を取得するＧＰＳ受信手段と、
   電波を受信したＧＰＳ衛星の数、および、当該ＧＰＳ衛星からの電波のそれぞれの受信信号強度を取得する受信状態検出手段と、
   時間を計測する時間計測手段と、
   前記ＧＰＳ受信手段により取得された情報に基づいて、現在位置および現在時刻を算出する位置・時刻算出手段を備え、
   前記ＧＰＳ受信手段が、前記時間計測手段により計測された所定の第１の時間以内に、第１の所定数のＧＰＳ衛星から、所定の信号品質が第１の値である電波を受信できた第１の状態の場合には、前記ＧＰＳ衛星のそれぞれからその軌道情報および時刻情報を取得し、
   前記時間計測手段により計測された、前記第１の時間より長い所定の第２の時間以内に、前記第１の所定数より少ない第２の所定数のＧＰＳ衛星から、前記第１の値より小さい第２の値である電波を受信できた第２の状態の場合には、前記ＧＰＳ衛星のそれぞれからその時刻情報を取得し、
   前記位置・時刻算出手段が、前記第１の状態の場合には、前記軌道情報および時刻情報に基づいて、現在位置および現在時刻を算出し、
   前記第２の状態の場合には、前記時刻情報に基づいて現在時刻を算出することを特徴とする位置・時刻検出装置。
2. 前記ＧＰＳ受信手段が、前記第１の状態のときに、所定の第３の時間だけ、前記第１の所定数のＧＰＳ衛星のそれぞれからその軌道情報および時刻情報を取得し、
   前記第２の状態のときに、前記第３の時間より短い所定の第４の時間だけ、前記第２の所定数のＧＰＳ衛星のそれぞれからその時刻情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の位置・時刻検出装置。
3. 複数の地点の位置および当該地点における時差を示す情報を格納すると共に、前記現在位置を示す情報を格納する記憶手段を有し、
   前記位置・時刻算出手段が、前記第１の状態のときに、前記現在位置と、前記記憶手段に格納された前記地点の位置とに基づいて時差を特定し、前記時差にしたがって、前記現在時刻を補正し、かつ、前記現在位置を示す情報を前記記憶手段に格納し、
   前記第２の状態のときに、前記記憶手段に前記現在位置が格納されている場合に、当該記憶手段に格納された現在位置と、前記記憶手段に格納された前記地点の位置とに基づいて時差を特定し、前記時差にしたがって、前記現在時刻を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の位置・時刻検出装置。
4. 前記位置・時刻算出手段が、前記位置・時刻検出装置が屋外に位置していることを検知する検知手段を有し、
   前記位置・時刻算出手段が、前記屋外に位置している検知した場合にのみ、前記ＧＰＳ受信手段が、軌道情報および時刻情報、或いは、時刻情報を取得するように構成されたことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の位置・時刻検出装置。
5. 前記検知手段が、光により電気伝導が変化する光導電素子を有し、前記光伝導素子から取得された光量を示すデータが所定の値より大きいときに、前記屋外に位置していると判断することを特徴とする請求項４に記載の位置・時刻検出装置。
6. 前記検知手段が、前記位置・時刻検出装置に電力を供給する太陽電池の発電量を検出する手段を有し、前記発電量を示すデータが所定の値より大きいときに、前記屋外に位置していると判断することを特徴とする請求項４に記載の位置・時刻検出装置。
7. 前記位置・時刻検出装置の移動距離を検出する移動距離検出手段を備え、
   前記位置・時刻算出手段が、前記記憶手段に、ＧＰＳ受信手段による軌道情報および時刻情報、或いは、時刻情報の取得がされたときに、処理可能フラグをセットし、その一方、取得がされなかったときに、当該処理可能フラグをクリアするように構成され、かつ、
   前記検知手段により屋外に位置していると判断されなかった場合であっても、前記処理可能フラグがセットされ、かつ、前記移動距離検出手段により検出された移動距離が所定の範囲内である場合には、前記ＧＰＳ受信手段が、軌道情報および時刻情報、或いは、時刻情報を取得するように構成されたことを特徴とする請求項５または６に記載の位置・時刻検出装置。
8. 請求項１ないし７の何れか一項に記載の位置・時刻検出装置と、
   内部クロックにしたがって現在時刻を計時する時計回路と、
   前記位置・時刻検出装置により取得された現在時刻にしたがって、前記時計回路の現在時刻を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする時計。
9. 前記位置・時刻検出装置により取得された現在位置を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の時計。

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