JP2009168516A - 測位装置、携帯端末装置及び測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内などマルチパス波の影響が大きいエリアで、測位率を高めることができる測位装置、携帯端末装置及び測位方法を提供すること。
【解決手段】携帯電話機１００の測位装置１５０は、ＬＣＤ表示部１１０表示面の向き（携帯電話機１００の表側）でアンテナ感度が高い第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と、その逆方向でアンテナ感度が高い第２のＧＰＳ用アンテナ１２２、スイッチ部１５１と、屋内／屋外判定部１５５とを備え、屋内／屋外判定部１５５は、屋外又は屋内にあることを判定し、屋内にあるときはマルチパス／反射波があると推定してアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力し、スイッチ部１５１は、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換える。
【選択図】図４

Description

本発明は、衛星測位システムの測位衛星信号を迅速に捕捉する測位装置、携帯端末装置及び測位方法に関する。

近年、ＧＰＳ（Global Positioning System）を代表とするＳＰＳ（Satellite Positioning System：衛星測位システム）の受信装置を搭載した車載用ナビゲーション装置やＳＰＳ受信機能付き携帯電話装置などのＳＰＳ受信装置搭載移動通信端末装置が実用化されている。衛星を利用する測位装置では、通常４個以上の衛星の信号を同時に受信し、搬送波を捕捉して拡散符号を追尾し、スペクトラム逆拡散処理を行って衛星信号から航法データを復調する。また航法データなどを用いて衛星が信号送信した時刻を算出して各衛星毎の擬似距離（衛星信号が測位装置に到達するのに要した時間）を求め、求めた擬似距離に基づいて測位装置の位置を決定する。このＧＰＳの特徴として、移動通信システムにおける基地局との位置関係を考慮することなく、移動端末の絶対的な位置を比較的高精度に求めることができる。

しかし、このＧＰＳを用いた位置検出方法において、マルチパス／反射波があると、時間（距離）精度が低下し、測位精度が低下する。

特許文献１には、マルチパス頻発地域と判定した場合には、信号レベルの低い受信信号を測位計算から除外する現在位置検出装置が記載されている。

特許文献２には、ＧＰＳ衛星の方向と複数アンテナの指向性を合わせることで受信感度を向上させる技術、また、ＧＰＳ方向とアンテナ方向ベクトルの内積を評価指標として感度最大になるようにアンテナ指向性の制御を行う技術が開示されている。
特開２００１−２７２４５０号公報 特開平５−９０９８９号公報

しかしながら、このような従来の測位装置にあっては、マルチパス波を除去するだけの方法であったため、マルチパス信号の多いエリアではＧＰＳ測位率が低下する課題がある。

また、ＧＰＳ衛星の方向と複数アンテナの指向性を合わせる方法では、ＧＰＳ衛星ごとにアンテナ指向性制御が必要であり、測位時間が長くなる課題がある。さらに、各アンテナ指向性の絶対的方位が既知であることが必要であるため、向きが変化する携帯電話装置などの携帯端末装置では使えない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、屋内などマルチパス波の影響が大きいエリアで、測位率を高めることができる測位装置、携帯端末装置及び測位方法を提供することを目的とする。

本発明の測位装置は、メインディスプレイを有する筐体と、前記メインディスプレイに対向する方向のアンテナ感度が高い第１のＳＰＳ用アンテナと、前記メインディスプレイと逆方向のアンテナ感度が高い第２のＳＰＳ用アンテナと、ＳＰＳ信号の受信状態を判定する受信状態判定手段と、前記受信状態の判定結果に基づいて前記第２のＳＰＳ用アンテナのアンテナ感度を変えるアンテナ感度制御手段と、を備える構成を採る。

本発明の測位装置は、キー入力手段を有する筐体と、前記キー入力手段に対向する方向のアンテナ感度が高い第１のＳＰＳ（Satellite Positioning System）用アンテナと、前記キー入力手段と逆方向のアンテナ感度が高い第２のＳＰＳ用アンテナと、ＳＰＳ信号の受信状態を判定する受信状態判定手段と、前記受信状態の判定結果に基づいて前記第２のＳＰＳ用アンテナのアンテナ感度を変えるアンテナ感度制御手段と、を備える構成を採る。

本発明の携帯端末装置は、ＳＰＳ衛星による測位装置を備える携帯端末装置において、前記測位装置は、上記測位装置である。

本発明の測位方法は、メインディスプレイに対向する方向のアンテナ感度が高い第１のＳＰＳ用アンテナと、前記メインディスプレイと逆方向のアンテナ感度が高い第２のＳＰＳ用アンテナとの、少なくともいずれか一つによりＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を受信するステップと、受信したＳＰＳ信号の受信状態を判定するステップと、前記判定結果に基づいて前記第２のＳＰＳ用アンテナのアンテナ感度を変える、又は前記第１のＳＰＳ用アンテナと前記第２のＳＰＳ用アンテナとを切り換えるステップとを有する。

本発明によれば、屋内では端末の下側のアンテナ感度を大きくして、仰角が小さいマルチパス波や反射波を受信しやすくし、屋内などマルチパス波の影響が大きいエリアで測位率を向上させることができる。また、屋外では端末のアンテナ感度を下げることで、マルチパス／反射波の影響を低減して、測位精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る測位装置を備える端末の構成を示す図であり、図１（ａ）はその分解斜視図、図１（ｂ）はその側面図である。本実施の形態は、測位装置として、ＧＰＳシステムによる測位機能を備えた携帯端末装置に適用した例である。

図１において、ＧＰＳシステムによる測位機能を備える携帯電話機１００は、携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）などの移動可能な端末であり、携帯ノート型パソコン，ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯情報端末でもよい。本実施の形態では、測位機能を備える携帯電話機１００が、携帯電話機である場合を例に採る。

携帯電話機１００は、無線基地局と無線信号を送受信することによって、図示しない他の携帯電話機や固定電話機あるいは情報サーバと通信を行う。また、４つのＧＰＳ衛星のそれぞれから送出されるＧＰＳ信号を捕捉し、各ＧＰＳ信号から情報を抽出することによって測位を行う。このＧＰＳ信号は、１，５７５４２ＧＨｚの同一の周波数の搬送波に、ＧＰＳ信号ごとに異なるＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）やＰコード（Precise CodeもしくはProtected Code）といったＰＲＮコードを重畳したものである。

携帯電話機１００は、上筐体１０１と下筐体１０２とがヒンジ部１０３によって回動自在に連結される折り畳み可能な構造を持つ折畳式携帯無線機である。上筐体１０１及び下筐体１０２は、絶縁体である樹脂の成型品、例えば非導電性のＡＢＳ樹脂により構成される。

携帯電話機１００は、上筐体１０１内に、ＬＣＤ表示部１１０と、ＬＣＤ表示部１１０の下側でＬＣＤ表示部１１０と略平行に配置された上回路基板１１１と、上回路基板１１１表側でＬＣＤ表示部１１０に対向配置された第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と、上回路基板１１１裏側に配置された第２のＧＰＳ用アンテナ１２２とを備える。

また、上筐体１０１は、着信音等を出力するスピーカ１１２、図示しないサブ画面表示部、画像を撮影するカメラ部などを備え、携帯電話機１００の下筐体１０２には、キー操作部１１３、マイク１１４、外部機器と接続するコネクタ部（図示略）などが設けられ、内部に無線回路、制御回路及び情報処理回路等を備えている。

携帯電話機１００は、上筐体１０１内部に、ＧＰＳシステムによる測位受信に使用される第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２とを搭載する。第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、ＬＣＤ表示部１１０に向かう方向とその逆方向とでアンテナ感度がそれぞれ異なる。

第１のＧＰＳ用アンテナ１２１及び第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する。

図２は、ＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２の感度分布を示す概念図であり、図２（ａ）は第１のＧＰＳ用アンテナ１２１の感度分布を、図２（ｂ）は第２のＧＰＳ用アンテナ１２２の感度分布をそれぞれ示す。

第１のＧＰＳ用アンテナ１２１は、上回路基板１１１表側に設置され、ＬＣＤ表示部１１０表示面の向き、すなわち携帯電話機１００の表側でアンテナ感度が高いアンテナ感度分布を有する。図２（ａ）では、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１が上回路基板１１１表側でアンテナ感度が高いことを矢印の長さ及び本数で模式的に表している。

また、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、上回路基板１１１裏側に設置され、携帯電話機１００の裏側でアンテナ感度が高いアンテナ感度分布を有する。図２（ｂ）では、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２が上回路基板１１１裏側でアンテナ感度が高いことを矢印の長さ及び本数で模式的に表している。

図３は、ＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２の仰角と利得Ｇ[ｄＢ]の変化を示す特性図であり、ＬＣＤ表示部１１０表示面の正面を０度とした場合のＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２のアンテナ効率の分布を示す図である。図３（ａ）は第１のＧＰＳ用アンテナ１２１のアンテナ効率の分布を、図３（ｂ）は第２のＧＰＳ用アンテナ１２２のアンテナ効率の分布をそれぞれ示す。

ＬＣＤ表示部１１０表示面の正面を０度とすると、ＬＣＤ表示部１１０裏側（上回路基板１１１裏側）は１８０度、ＬＣＤ表示部１１０の水平方向は９０度及び２７０度となる。

図３（ａ）に示すように、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１は、ＬＣＤ表示部１１０表示面ではアンテナ効率が高くその背面ではアンテナ効率が低い。例えば、角度９０度−２７０度の場合は、角度０度の場合に比べ利得が約２０ｄＢ低下する。これとは逆に、図３（ｂ）に示すように、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、ＬＣＤ表示部１１０表示面ではアンテナ効率が低くその背面ではアンテナ効率が高い。例えば、角度０度の場合は、角度１８０度の場合に比べ利得が約１０ｄＢ低下する。なお、ＬＣＤ表示部１１０の水平方向については、いずれのＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２もアンテナ効率は低い。

このように、携帯電話機１００は、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２とを備え、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１は、携帯電話機１００の表側でアンテナ感度が高く、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、携帯電話機１００の表側でアンテナ感度が高いアンテナ感度分布を有する。

本実施の形態は、折畳式の携帯電話機１００に適用しているため、上筐体１０１内部の上回路基板１１１の表と裏にそれぞれ第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２とを設置しているが、これらアンテナの設置箇所や携帯電話機の形状はどのようなものでもよく、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１が携帯電話機１００の表側でアンテナ感度が高く、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２が携帯電話機１００の表側でアンテナ感度が高いものであればよい。

本実施の形態に係る携帯電話機１００の表側の概念について簡単に説明する。

本実施の形態では、携帯電話機１００を手に持ったり机等に置いた場合に、ユーザが携帯電話機１００のＬＣＤ表示部１１０面を上方から下方に向かって見ることを想定している。このため、携帯電話機１００の表側とは、ユーザの頭部の遥か上空にあるＧＰＳ衛星の方向を指す。したがって、携帯電話機１００の表側に設置された第１のＧＰＳ用アンテナ１２１は、ＧＰＳ衛星がある上空に向かってアンテナ感度が高いことから、屋外で使用することにより測位精度を上げることができる。また、携帯電話機１００の裏側に設置された第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、ＧＰＳ衛星がある上空とは逆の地上に向かってアンテナ感度が高いことから、地上で反射したマルチパス／反射波の受信に適し、屋内で使用することにより測位精度を上げることができる。

図４は、上記携帯電話機１００の測位機能部の構成を示すブロック図である。この測位機能部を測位装置１５０と呼称する。

図４において、携帯電話機１００の測位装置１５０は、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２、アンテナ感度制御手段であるスイッチ部１５１、ＬＮＡ（Low Noise Amp：低雑音増幅部）１５２、ＧＰＳ復調回路１５３、ＧＰＳ測位処理部１５４、及び受信状態判定手段である屋内／屋外判定部１５５を備えて構成される。

スイッチ部１５１は、屋内／屋外判定部１５５からのアンテナ切換え信号を基に第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２を切り換える。

ＬＮＡ１５２は、スイッチ部１５１により切り換えられたＧＰＳ用アンテナの受信信号を増幅する。

ＧＰＳ復調回路１５３は、ＧＰＳ信号をサーチするとともにこれを捕捉し、ＧＰＳ信号に含まれる情報を取得する。具体的には、ＧＰＳ復調回路１５３は、ＬＮＡ１５２により増幅されたＧＰＳ信号の衛星を、予め設定されるサーチ周波数を基に衛星サーチを行い、コード同期を行う。なお、ＧＰＳ信号の捕捉は、４つのＧＰＳ衛星の全てについて同様の動作をそれぞれ異なるチャネルで行う。

ＧＰＳ測位処理部１５４は、ＧＰＳ復調回路１５３により取得された情報を基に測位のための演算を行う。具体的には、ＧＰＳ測位処理部１５４は、ＧＰＳ復調回路１５３が行った複数チャンネル分のコード同期時のコード位相、周波数、信号レベル等の衛星捕捉情報を基に測位演算を行い、測位結果を出力する。

屋内／屋外判定部１５５は、ＳＰＳ信号の受信状態を判定し、これに基づいて、測位装置１５０を搭載する携帯電話機１００が屋外か屋内かを判定する。具体的にはＧＰＳ測位処理部１５４が測位する測位時間の長さを基に、測位装置１５０を搭載する携帯電話機１００が屋外か屋内かを判定する。屋内／屋外判定部１５５は、測位開始直後は、まず屋外であることを想定してＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。また、屋内／屋外判定部１５５は、測位時間がある値を超えても測位完了しない場合は、屋内環境に近い状態と推定できるため、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。このように、屋内／屋外判定部１５５は、ＳＰＳ信号の受信状態を判定し、これに基づいて、アンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。

なお、本実施の形態では、屋内／屋外判定部１５５は、測位時間の長さを基に屋外／屋内を判定しているが、屋内／屋外判定はどのような方法を採ってもよい。例えば、ユーザ入力により屋内／屋外を指定してもよい。また、測位時間の長さの判定に代えて、あるいは測位時間の長さの判定に併用して、受信信号の受信品質を基に屋内／屋外判定を行うことも可能である。受信信号の受信品質には、例えばＣＰＩＣＨ（Common Pilot Channel：共通パイロットチャネル）のＥｃ／Ｎｏ（code domain power）比、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）がある。

また、本実施の形態では、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えた場合、次回の測位開始までは第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えたままである。これはユーザがどれだけの時間、屋内に滞在するかを予測することが困難であることによる。ユーザが一旦屋内でＧＰＳ測位開始し、その後屋外に出た場合などＧＰＳ用アンテナは第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えたままになる。この場合、屋外で使用することを前提とした第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を用いていないので、アンテナ感度が低く、ユーザによるＧＰＳ測位の再起動が必要になるかもしれない。しかし、ユーザが屋内に滞在し続けている場合に、ＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１に切り換えてしまうと、良好なＧＰＳ測位を中断することにもなりかねず不具合の方が大きい。このため、本実施の形態の態様を採用した。タイマにより一定時間計時後に第１のＧＰＳ用アンテナ１２１へ切り換える、またユーザ入力によりＧＰＳ用アンテナを切り換えることも可能である。

以下、上述のように構成された測位装置１５０を備える携帯電話機１００の動作を説明する。

図５は、本発明の基本的な考え方を説明する図である。

図５に示すように、測位装置１５０を備える携帯電話機１００が、屋内１６０でＧＰＳ測位開始状態にある場合（携帯電話機１００の上筐体１０１が開状態にある場合）、携帯電話機１００の下側（裏側）にマルチパス／反射波を受けることに着目した。すなわち、端末下側感度を高くすることで、屋内で仰角が低く入射するマルチパス／反射波を受けやすくなる。

本実施の形態では、ＧＰＳ測位において、端末下側（裏側）のアンテナ効率が異なる２つのモード（ＡモードとＢモード）を設ける。

図６は、ＡモードとＢモードの切り換えを説明する図である。

図６（ａ）は、屋外環境にある端末の衛星からの受信状況を、また図６（ｂ）は、屋内環境にある端末の衛星からの受信状況を模式的に示し、屋外／屋内環境に応じて切換えられることを示す。図６（ｃ）は、図６（ａ）の屋外環境において切り換えられるＡモードのアンテナ感度を、また図６（ｄ）は、図６（ｂ）の屋内環境において切り換えられるＢモードのアンテナ感度を模式的に示し、各モードが屋外／屋内環境に応じて切換えられることを示す。

ＧＰＳ測位において、携帯電話機１００の下側（裏側）のアンテナ効率が異なるＡモードとＢモードがある。Ｂモードは、Ａモードよりも携帯電話機１００の下側（裏側）のアンテナ効率が高い。屋外／屋内環境に応じて、ＡモードとＢモードを切り換える。図６（ａ）に示すように、屋外では、ＧＰＳ衛星１７１からの電波を直接受信し、ＧＰＳ衛星１７２からのマルチパス／反射波は除去する。マルチパス／反射波があると、時間（距離）精度が低下し、測位精度が低下する。これを防止して測位精度の向上を図るため、屋外環境では、図６（ｃ）に示すＡモードに切り換える。Ａモードでは、携帯電話機１００の下側（裏側）のアンテナ感度を低下させ、携帯電話機１００の表面側のアンテナ感度を高める。本実施の形態では、スイッチ部１５１が、屋内／屋外判定部１５５からのアンテナ切換え信号を基に、ＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１に切り換える。

一方、図６（ｂ）に示すように、屋内では、ＧＰＳ衛星１７１からの電波を直接受信することはできない。このため、ＧＰＳ衛星１７２からのマルチパス／反射波は除去せず、むしろマルチパス／反射波であってもこれを積極的に受信するため携帯電話機１００の下側（裏側）のアンテナ効率が高いＢモードで動作させる（図６（ｄ）参照）。本実施の形態では、スイッチ部１５１が、屋内／屋外判定部１５５からのアンテナ切換え信号を基に、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換える。

従来例では、マルチパス／反射波による信号レベルの低い受信信号を測位計算から一律に除外していた。これでは、屋外など受信環境の良い場所では、測位精度を高めることができるものの、屋内などマルチパス／反射波による信号レベルの低い場所では、測位率が極端に低下してしまう。これに対して、本実施の形態では、ＧＰＳ衛星１７２からのマルチパス／反射波であっても有意な受信信号として、積極的に活用して測位率を高めようとする、いままでにない構成となっている。

ここで、スイッチ部１５１は、屋内／屋外判定部１５５からのアンテナ切換え信号を基に、屋外ではＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１に、屋内では第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換える。

また、ＧＰＳ測位開始直後は、Ａモードで測位して、測位時間がある値を超えても測位しない場合にＢモードに切替える。本実施の形態では、屋内／屋外判定部１５５は、測位時間がある値を超えても測位完了しない場合は、屋内環境に近い状態と推定し、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。

測位装置１５０の測位動作をまとめて説明する。

（１）スイッチ部１５１は、ＧＰＳ測位開始直後は、ＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１側にして、測位を開始する。屋外であれば、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１だけで測位が完了する。

（２）屋内／屋外判定部１５５は、測位時間がある値を超えても測位完了しない場合は、屋内環境に近い状態と推定し、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。スイッチ部１５１は、屋内／屋外判定部１５５からのアンテナ切換え信号を基に、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換える。第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、携帯電話機１００の下側（裏側）のアンテナ効率が高いため、低仰角波や反射波を受けやすいため、測位しやすくなる。

これにより、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１で測位できないエリアにおいても測位が可能となる。但し、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、マルチパス／反射波を含む信号レベルの低い受信信号を受信するため、測位精度は落ちる。このように、本実施の形態の測位装置１５０は、屋外環境では、Ａモードに切り換えて測位精度重視、屋内環境では、Ｂモードに切り換えて測位率重視となる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、携帯電話機１００の測位装置１５０は、ＬＣＤ表示部１１０表示面の向き（携帯電話機１００の表側）でアンテナ感度が高い第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と、その逆方向でアンテナ感度が高い第２のＧＰＳ用アンテナ１２２、スイッチ部１５１と、屋内／屋外判定部１５５とを備え、屋内／屋外判定部１５５は、屋外又は屋内にあることを判定し、屋内にあるときはマルチパス／反射波があると推定してアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力し、スイッチ部１５１は、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるので、屋内では携帯電話機１００の下側のアンテナ感度を大きくして、仰角が小さいマルチパス波や反射波を受信しやすくし、屋内でのＧＰＳ測位率を向上させることができる。また、屋外では携帯電話機１００裏側のアンテナ感度を下げることで、マルチパス／反射波の影響を低減して、測位精度を向上させることができる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る測位装置の構成を示すブロック図である。図４と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図７において、測位装置２００は、アンテナ感度制御手段であるスイッチ部２１０、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１の受信信号を増幅するＬＮＡ２１１、及び第２のＧＰＳ用アンテナ１２２の受信信号を増幅するＬＮＡ２１２をさらに備えて構成される。

測位装置２００のスイッチ部２１０は、図４の測位装置１５０のスイッチ部１５１に代えて用いられる。他の構成部は、図４と同一である。

本実施の形態では、屋内では、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２とを両方動作させる。第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２とを接続すると、合成損失が生じる。本実施の形態では、この合成損失を補償するため、ＬＮＡ２１１，２１２を追加している。

このように、本実施の形態によれば、屋内では、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２とを両方動作させるので、実施の形態１の効果に加えて、屋内で第２のＧＰＳ用アンテナ１２２による受信信号が加わることによりＧＰＳ測位率をより一層向上させることができる。すなわち、前記実施の形態１は、屋内判定時にマルチパス／反射波であっても有意な受信信号として、積極的に活用して測位率を高めようとする。本実施の形態は、上記状況で、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を更に受信に加えることでＧＰＳ測位率をより向上させる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る測位装置の構成を示すブロック図である。図４と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図８において、測位装置３００は、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２、スイッチ部１５１、ＬＮＡ１５２、ＧＰＳ復調回路１５３、ＧＰＳ測位処理部１５４、及び受信状態判定手段である屋内／屋外判定部３５５を備えて構成される。

屋内／屋外判定部３５５は、ＳＰＳ信号の受信状態を判定し、これに基づいて、位装置３００を搭載する携帯電話機が屋外か屋内かを判定する。具体的には捕捉したＧＰＳ衛星の中で仰角ａが所定の仰角ａ０より高い（ａ＞ａ０）衛星が、ある時間ｔ０を経過しても捕捉できない場合に、屋内環境に近い状態と推定し、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。このように、屋内／屋外判定部３５５は、ＳＰＳ信号の受信状態を判定し、これに基づいて、アンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。

以下、上述のように構成された測位装置３００の動作を説明する。

（１）スイッチ部１５１は、ＧＰＳ測位開始直後は、ＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１側にして、測位を開始する。

（２）屋内／屋外判定部３５５は、捕捉したＧＰＳ衛星の中で仰角ａが高い（ａ＞ａ０）衛星が、ある時間ｔ０を経過しても捕捉できない場合に、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。スイッチ部１５１は、屋内／屋外判定部３５５からのアンテナ切換え信号を基に、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換える。第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、携帯電話機の下側（裏側）のアンテナ効率が高いため、低仰角波や反射波を受けやすいため、測位しやすくなる。

このように、本実施の形態では、捕捉できたＧＰＳ衛星の仰角で屋外か屋内かを判定することで、屋外か屋内かを精度よく判定する可能性がある。屋外か屋内かを精度良く判定できる場合には、実施の形態１の効果、すなわち屋内などマルチパス波の影響が大きいエリアでのＧＰＳ測位率と屋外での測位精度をより一層向上させることができる。

（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４に係る測位装置の構成を示すブロック図である。図８と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

図９において、測位装置４００は、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２、スイッチ部１５１、ＬＮＡ１５２、ＧＰＳ復調回路１５３、ＧＰＳ測位処理部１５４、及び受信状態判定手段である屋内／屋外判定部４５５を備えて構成される。

屋内／屋外判定部４５５は、ＳＰＳ信号の受信状態を判定し、これに基づいて、位装置４００を搭載する携帯電話機が屋外か屋内かを判定する。具体的には捕捉したＧＰＳ衛星の中で仰角ａが所定の仰角ａ０より高い（ａ＞ａ０）衛星数Ｎが、ある値Ｎ０以下（Ｎ０≧Ｎ）である場合に、屋内環境に近い状態と推定し、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。このように、屋内／屋外判定部４５５は、ＳＰＳ信号の受信状態を判定し、これに基づいて、アンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。

以下、上述のように構成された測位装置４００の動作を説明する。

（１）スイッチ部１５１は、ＧＰＳ測位開始直後は、ＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１側にして、測位を開始する。

（２）屋内／屋外判定部４５５は、捕捉したＧＰＳ衛星の中で仰角ａが所定の仰角ａ０より高い（ａ＞ａ０）衛星数Ｎが、ある値Ｎ０以下（Ｎ０≧Ｎ）である場合に、ＧＰＳ用アンテナを第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。スイッチ部１５１は、受信状態判定手段である屋内／屋外判定部４５５からのアンテナ切換え信号を基に、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を第２のＧＰＳ用アンテナ１２２に切り換える。第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、携帯電話機の下側（裏側）のアンテナ効率が高いため、低仰角波や反射波を受けやすいため、測位しやすくなる。

（３）屋内／屋外判定部４５５は、仰角が高い衛星数ＮがＮ０より多く（Ｎ＞Ｎ０）なった場合、ＧＰＳ用アンテナを第１のＧＰＳ用アンテナ１２１に切り換えるアンテナ切換え信号をスイッチ部１５１に出力する。スイッチ部１５１は、屋内／屋外判定部４５５からのアンテナ切換え信号を基に、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２を第１のＧＰＳ用アンテナ１２１に戻す。第１のＧＰＳ用アンテナ１２１は、携帯電話機の表側のアンテナ効率が高く、携帯電話機の裏側のアンテナ感度が低いため、マルチパス／反射波の影響を受け難く、測位精度を高めることができる。

このように、本実施の形態では、高仰角衛星数がある値以下のときに、ＡモードからＢモードへ切り換えることで、実施の形態３で述べた屋外か屋内かの判定精度を高めることができる。これは、屋内などマルチパス波の影響が大きいエリアでのＧＰＳ測位率の向上と屋外での測位精度の向上の両立につながる。

上記各実施の形態１〜４に用いられるＧＰＳ用アンテナの具体的構成例について説明する。

図１０は、ＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２の構成を示す図である。第１のＧＰＳ用アンテナ１２１と第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、同一構成を採るため第１のＧＰＳ用アンテナ１２１を代表して示す。

図１０に示すように、ＧＰＳ用アンテナ１２１は、上回路基板１１１のパターン１２１Ａにより構成することができる。パターン１２１Ａは、例えば上回路基板１１１に貼付した板状金属箔などである。

図１１は、ＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２及びスイッチ部１５１の構成を示す図であり、図１１（ａ）はＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２及びスイッチ部１５１の構成図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の等価回路図である。

図１１（ｂ）は、２つのＧＰＳ用アンテナ１２１，１２２の切換えを、物理的なスイッチ部１５１を用いることなく実現する構成を示す。

図１１（ｂ）において、第１のＧＰＳ用アンテナ１２１はＬＮＡ１５２に接続され、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、可変素子１２２Ｂを介して接地される構成を採る。

可変素子１２２Ｂは、可変インダクタＬ又は可変コンデンサＣからなる。

上記第１のＧＰＳ用アンテナ１２１、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２、及び可変素子１２２Ｂは、全体として１つのＧＰＳ用アンテナ１２３として機能する。

第２のＧＰＳ用アンテナ１２２の可変素子１２２Ｂの（Ｌ、Ｃ）の定数を可変させることで、ＧＰＳ用アンテナ１２３の集中定数を調整し、ＧＰＳ用アンテナ１２３のアンテナ指向性を変化させることができる。

なお、上記可変素子１２２Ｂを構成する可変インダクタＬ又は可変コンデンサＣに代えて、複数のインダクタＬ又はコンデンサＣ及びスイッチを設け、このＬ又はＣの組み合わせをスイッチにより切換えを行ってもよい。

図１２は、図１１（ｂ）の第２のＧＰＳ用アンテナ１２２の構成を示す図である。

図１２に示すように、第２のＧＰＳ用アンテナ１２２は、上回路基板１１１のパターン１２２Ａにより構成することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

メインディスプレイ又はキー入力手段を有する筐体を持つ携帯端末であればどのような装置にも適用できる。例えば、携帯電話機／ＰＨＳは勿論のこと、ＰＤＡ等の携帯情報端末、ノート型パソコン等の情報処理装置、更には携帯ゲーム機、携帯型ＡＶプレーヤなどにも適用可能である。このような携帯機器に適用した場合、メインディスプレイとキー入力手段のうち、いずれか一つの場合もあり、同様に適用することができる。

上記各実施の形態では、折畳式携帯電話機に適用した例であるが、折畳式でない、いわゆるストレートタイプの携帯電話機に適用してもよい。この場合は、メインディスプレイとキー入力手段は、いずれも端末筐体の表側にあり、第１のＳＰＳ用アンテナは、メインディスプレイとキー入力手段に対向する向き、第２のＳＰＳ用アンテナはその逆となる。

また、上記各実施の形態では、測位装置、携帯端末装置及び測位方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、測位用受信装置、携帯無線機、ＧＰＳ信号捕捉方法等でもよいことは勿論である。

また、上記携帯無線機を構成する各回路部の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。

また、以上説明した測位装置及び測位方法は、この測位装置の測位方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。

本発明に係る測位装置、携帯端末装置及び測位方法は、ＧＰＳなどの測位衛星から送出される信号を捕捉する測位装置及び測位システムに有用である。また、この測位装置及び測位方法を搭載する携帯電話機やＰＨＳなどの携帯端末装置などに有用である。また、ＧＰＳ測位システムだけでなくガリレオシステム、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ、米国のＷＡＡＳ、日本のＭＳＡＳ、欧州のＥＧＮＯＳなど同期した複数の変調コードによってスペクトラム拡散された複数の衛星信号が送信される測位システムに広く適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る測位装置を備える端末の構成を示す図 上記実施の形態１に係る測位装置のＧＰＳ用アンテナの感度分布を示す概念図 上記実施の形態１に係る測位装置のＧＰＳ用アンテナの仰角と利得Ｇの変化を示す特性図 上記実施の形態１に係る測位装置の構成を示すブロック図 本発明の基本的な考え方を説明する図 上記実施の形態１に係る測位装置のＡモードとＢモードの切り換えを説明する図 本発明の実施の形態２に係る測位装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る測位装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る測位装置の構成を示すブロック図 上記各実施の形態に係る測位装置のＧＰＳ用アンテナの構成を示す図 上記各実施の形態に係る測位装置のＧＰＳ用アンテナ及びスイッチ部の構成を示す図 上記各実施の形態に係る測位装置の第２のＧＰＳ用アンテナの構成を示す図

符号の説明

１００ 携帯電話機
１０１ 上筐体
１１０ ＬＣＤ表示部
１１３ キー操作部
１２１ 第１のＧＰＳ用アンテナ
１２２ 第２のＧＰＳ用アンテナ
１５０，２００，３００，４００ 測位装置
１５１，２１０ スイッチ部
１５２，２１１，２１２ ＬＮＡ
１５３ ＧＰＳ復調回路
１５４ ＧＰＳ測位処理部
１５５，３５５，４５５ 屋内／屋外判定部

Claims (13)

1. メインディスプレイを有する筐体と、
   前記メインディスプレイに対向する方向のアンテナ感度が高い第１のＳＰＳ（Satellite Positioning System）用アンテナと、
   前記メインディスプレイと逆方向のアンテナ感度が高い第２のＳＰＳ用アンテナと、
   ＳＰＳ信号の受信状態を判定する受信状態判定手段と、
   前記受信状態の判定結果に基づいて前記第２のＳＰＳ用アンテナのアンテナ感度を変えるアンテナ感度制御手段と、
   を備える測位装置。
2. 前記受信状態判定手段は、屋外又は屋内にあることを判定する請求項１記載の測位装置。
3. 前記受信状態判定手段は、マルチパスを含む反射波があることを判定する請求項１記載の測位装置。
4. 前記受信状態判定手段は、測位開始から所定時間経過後に測位が完了しない場合に、受信状態が悪いと判定する請求項１記載の測位装置。
5. 前記受信状態判定手段は、受信したＳＰＳ衛星数が所定以下の場合に、受信状態が悪いと判定する請求項１記載の測位装置。
6. 前記受信状態判定手段は、受信したＳＰＳ衛星の仰角の最大値が所定値以下の場合に、受信状態が悪いと判定する請求項１記載の測位装置。
7. 前記アンテナ感度制御手段は、前記受信状態の判定結果に基づいて前記第１のＳＰＳ用アンテナと前記第２のＳＰＳ用アンテナとを切り換える請求項１記載の測位装置。
8. 前記アンテナ感度制御手段は、前記受信状態が悪い判定結果の場合、前記第２のＳＰＳ用アンテナのアンテナ感度を大きくする請求項１記載の測位装置。
9. 前記アンテナ感度制御手段は、前記受信状態が悪い判定結果の場合、前記第１のＳＰＳ用アンテナを前記第２のＳＰＳ用アンテナに切り換える請求項１記載の測位装置。
10. 前記アンテナ感度制御手段は、装置起動時には、前記第１のＳＰＳ用アンテナに切り換える請求項１記載の測位装置。
11. キー入力手段を有する筐体と、
    前記キー入力手段に対向する方向のアンテナ感度が高い第１のＳＰＳ（Satellite Positioning System）用アンテナと、
    前記キー入力手段と逆方向のアンテナ感度が高い第２のＳＰＳ用アンテナと、
    ＳＰＳ信号の受信状態を判定する受信状態判定手段と、
    前記受信状態の判定結果に基づいて前記第２のＳＰＳ用アンテナのアンテナ感度を変えるアンテナ感度制御手段と、
    を備える測位装置。
12. ＳＰＳ衛星による測位装置を備える携帯端末装置において、
    前記測位装置は、請求項１記載又は請求項１１に記載の測位装置である携帯端末装置。
13. メインディスプレイに対向する方向のアンテナ感度が高い第１のＳＰＳ用アンテナと、前記メインディスプレイと逆方向のアンテナ感度が高い第２のＳＰＳ用アンテナとの、少なくともいずれか一つによりＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を受信するステップと、
    受信したＳＰＳ信号の受信状態を判定するステップと、
    前記判定結果に基づいて前記第２のＳＰＳ用アンテナのアンテナ感度を変える、又は前記第１のＳＰＳ用アンテナと前記第２のＳＰＳ用アンテナとを切り換えるステップと
    を有する測位方法。
    

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