JP2010008264A

JP2010008264A - 携帯端末及び無線通信システム

Info

Publication number: JP2010008264A
Application number: JP2008168713A
Authority: JP
Inventors: Hironori Matsumoto; 宏規松本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: JP5308728B2

Abstract

【課題】測位を実行した際の測位に要する時間を従来よりも短縮することが出来るものを提供することを目的とする。
【解決手段】携帯端末が、測位用人工衛星が送信する測距信号を測距信号受信部が受信し、当該測距信号に含まれる前記測位用人工衛星の軌道情報を記憶部に記憶する携帯端末であって、前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、当該軌道情報の有効期限に基づき、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させる制御部とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯端末及び無線通信システムに関する。

近年、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送信される航法メッセージを受信し、この航法メッセージに基づいて測位を行う測位装置が大変普及している。この測地装置の代表的なものとして、自動車に搭載されるカーナビゲーションシステム及び携帯電話機等の携帯端末が存在する。
そして、周知のように、これらの測位装置では、ＧＰＳ衛星から送信される測距信号を受信し、その測距信号の送信タイミング及び受信タイミングからＧＰＳ衛星との距離を測定すると共に測距信号に含まれる航法メッセージのエフェメリス情報からＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置を算出することによって測位を行う。このエフェメリス情報とは、各ＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置情報であり、各ＧＰＳ衛星が送信するものである。さらに、航法メッセージには、エフェメリス情報のほかにアルマナック情報が含まれている。このアルマナック情報とは、全ＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道上の位置情報であり、ＧＰＳ衛星の測距信号を捕捉する為に使用される。そして、エフェメリス情報は、２時間に一度の頻度で更新され、その有効期限が４時間となっており、またアルマナック情報は、約１日に一度の頻度で更新され、その有効期間が６日間となっている。

そして、ＧＰＳ衛星から信号を受信して測位を行う上記測位装置に対する発明として、下記特許文献１及び特許文献２には、エフェメリス情報を記憶する記憶部に対する電力供給をエフェメリス情報が有効期限内である場合のみ行う受信装置が開示されている。また、特許文献３及び特許文献４には、エフェメリス情報及びアルマナック情報が取得できるまでの間、タイマー機能部を除くＣＰＵを含めた各部の動作を休止モードに移行させ、タイマー機能部からの周期的な起動信号によって周期的にＣＰＵの休止モードを解除し、休止モードの解除されたＣＰＵが有効なエフェメリス情報及びアルマナック情報が取得できているか否か確認する測位端末が開示されている。
特開２０００−１９３７３１号公報特開２００８−８９６１２号公報特開２００４−６１３３６号公報特許３９８５６２６号公報

ところで、上記従来技術では、ＧＰＳ衛星から送信されるエフェメリス情報及びアルマナック情報の有効期間が過ぎてしまうと、次の測位時には、新たに更新されたエフェメリス情報及びアルマナック情報を取得する必要がある。しかしながら、ＧＰＳ衛星から送信されるエフェメリス情報及びアルマナック情報を含む航法メッセージは、５０ｂｐｓという大変遅いデータ速度で送信されている。そして、この航法メッセージは、周期的に繰り返し送信されるものであり、航法メッセージの1サイクルはフレームという単位でよばれ、この１フレームが１５００ビットによって構成されている。そして、エフェメリス情報及びアルマナック情報は、この１フレームに割り当てられている。ゆえに、エフェメリス情報を受信するまでに３０秒の時間が必要になってしまう。

さらに、アルマナック情報は、全ＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道上の位置情報である為にその容量は膨大であり、分割された各情報が１フレーム毎に送信されている。その為、アルマナック情報を全て受信するには、１２分３０秒の時間が必要になってしまう。
したがって、エフェメリス情報及びアルマナック情報の有効期限が過ぎてしまった場合に、測位を開始して完了するまでに約数１０秒〜数１０分程の時間が掛かってしまい、直ぐに自己の位置を知りたいユーザにとって、大変使い勝手悪いという問題があった。

本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、測位を実行した際の測位に要する時間を従来よりも短縮することが出来る携帯端末及び無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、携帯端末に係る第１の解決手段として、測位用人工衛星が送信する測距信号を測距信号受信部が受信し、当該測距信号に含まれる前記測位用人工衛星の軌道情報を記憶部に記憶する携帯端末であって、前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、当該軌道情報の有効期限に基づき、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させる制御部とを具備するという手段を採用する。

本発明では、通信端末に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、前記軌道情報の有効期限の所定時間前に、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させるという手段を採用する。

本発明では、通信端末に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、測位実行指示に基づいて実行した測位の時刻を前記記憶部に記憶させ、測位の時刻の統計から平均測位時刻を算出し、当該平均測位時刻の所定時間前に、前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、当該軌道情報が有効期限の過ぎたものである場合に、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させるという手段を採用する。

本発明では、通信端末に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記制御部は、前記測距信号受信部が測距信号の受信に失敗すると、リトライタイマを起動し、前記リトライタイマがタイムアウトすると、前記測距信号受信部に測距信号を再度受信させ、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させるという手段を採用する。

また、本発明では、無線通信システムに係る第１の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段を採用する携帯端末と、前記携帯端末と信号を送受信する基地局とを具備し、前記携帯端末は、前記基地局に位置登録した際に、前記記憶部に記憶する軌道情報を前記基地局へ送信し、前記基地局は、当該軌道情報を受信すると、当該軌道情報を記憶するという手段を採用する。

本発明によれば、携帯端末が、測位用人工衛星が送信する測距信号を測距信号受信部が受信し、当該測距信号に含まれる前記測位用人工衛星の軌道情報を記憶部に記憶する携帯端末であって、前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、当該軌道情報の有効期限に基づき、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させる制御部とを具備することによって、測位を実行した際に、軌道情報を取得する必要がない為に、測位に要する時間を従来よりも短縮することが出来る。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、携帯端末の１つであるＰＨＳ（Personal Handyphone System）端末及び当該ＰＨＳ端末によって構成される無線通信システムに関する。
図１は、本実施形態に係る無線通信システムＡの概略構成を示す模式図である。図１に示すように、この無線通信システムＡは、ＰＨＳ端末Ａ１、基地局Ａ２及びＧＰＳ（Global Positioning System）衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４によって構成される。

ＰＨＳ端末Ａ１は、表示側本体と操作側本体とがヒンジ構造によって連結された折りたたみ形式のものであり、基地局Ａ２と相互に信号を送受信することによって音声通信またはデータ通信を実行する。また、このＰＨＳ端末Ａ１は、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４から送信される測距信号を受信し、測距信号に基づいて自己の位置を検出する。ＰＨＳ端末Ａ１の機能構成を、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る無線通信システムＡのＰＨＳ端末Ａ１の機能構成を示す機能ブロック図である。ＰＨＳ端末Ａ１は、図２に示すように、通信部１、操作部２、表示部３、測距信号受信部４、記憶部５、開操作検出部６及び制御部７によって構成される。

通信部１は、制御部７による指示の下、基地局Ａ２と音声信号、データ信号及び制御信号等の各種信号を送受信する。
操作部２は、テンキー、方向キー、及び各種機能キー等の各種操作キーから構成されており、これらの操作キーに対するユーザの操作指示を受け付けて制御部７に出力する。
表示部３は、例えば液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Electronic Luminescent）ディスプレイ等であり、制御部７から入力される画像信号に基づいて画像や文字からなる各種画面を表示する。

測距信号受信部４は、制御部７の制御の下、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４から送信される測距信号を受信する。
記憶部５は、不揮発性メモリであり、制御部７による制御の下、エフェメリス情報管理データベース５ａ及びアルマナック情報等の各種情報を記憶する。エフェメリス情報管理データベース５ａは、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４毎に、各ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４のエフェメリス情報が登録されたデータベースである。

なお、エフェメリス情報及びアルマナック情報は、測距信号受信部４が受信する測距信号の航法メッセージに含まれる情報である。エフェメリス情報は、各ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４の衛星軌道上の位置情報であり、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４毎に送信される。また、アルマナック情報は、全てのＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４の概略の衛星軌道上の位置情報であり、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４から送信される測距信号を捕捉する為に使用される情報である。
開操作検出部６は、折りたたみ形式のＰＨＳ端末Ａ１の表示側本体及び操作部側本体に対する開操作を検出して、制御部７へ出力する。この開操作検出部６は、折りたたみ形式のＰＨＳ端末Ａ１における開操作を検出する為に、例えばホールセンサを採用する。

制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される内部メモリ並びに上記通信部１、操作部２、表示部３、測距信号受信部４、記憶部５及び開操作検出部６と信号の入出力をそれぞれ行うインタフェース回路等から構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラム、通信部１が受信する各種信号、操作部２が受け付ける操作指示、測距信号受信部４が受信した測距信号及び開操作検出部６が検出した開操作に基づいてＰＨＳ端末Ａ１の全体動作を制御する。
なお、上記ＲＯＭに記憶されている制御プログラムは、測位プログラムを備えており、制御部７はこの測位プログラムに基づいて測位を実行する。なお、制御部７が実行する測位処理については、詳細を後述する。

基地局Ａ２は、その他の基地局（図示略）と所定間隔をあけて配置されており、割り当てられたセルにおいてＰＨＳ端末Ａ１と通信を行う。ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４は、衛星軌道に沿って地球を周回する周回衛星であり、測距信号を送信する。

次に、上記構成の無線通信システムＡにおけるＰＨＳ端末Ａ１の動作について図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係る無線通信システムＡのＰＨＳ端末Ａ１の動作を示すフローチャートである。
まず、測位しようとするユーザは、ＰＨＳ端末Ａ１の操作部２のキーを操作することによって、測位の実行を指示する。

制御部７は、操作部２が測位実行指示を受け付けると、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４からの測距信号を測距信号受信部４に受信させ、記憶部５に測距信号のエフェメリス情報をエフェメリス情報管理データベース５ａへ登録させると共にアルマナック情報を記憶させ、測距信号の送信タイミング及び受信タイミングからＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４との距離を算出し、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４との距離及びエフェメリス情報に基づいて自己の位置を算出し、自己の位置を表示部３に表示させる。

そして、制御部７は、測位が完了すると、記憶部５のエフェメリス情報管理データベース５ａに登録されているエフェメリス情報のエポック時刻から、当該エフェメリス情報の有効期限を算出し、この有効期限の３０分前の時刻を更新されたエフェメリス情報の再取得時刻として算出する。（ステップＳ１）。エフェメリス情報のエポック時刻とは、当該エフェメリス情報を送信したＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４の衛星軌道上の位置を求める為の基準時刻であり、１９７０年１月１日午前０時０分（世界標準時）からの秒数で表したものである。そして、このエポック時刻の前後２時間、すなわちエポック時刻を中間にする４時間がエフェメリス情報の有効期間になり、ステップＳ１において制御部７は、この有効期間に基づいて有効期限を算出する。

制御部７は、ステップＳ１の後に再取得時刻になったか否か判定し（ステップＳ２）、ステップＳ２において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち再取得時刻になった場合には、ステップＳ２に移行し、ステップＳ２において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち再取得時刻になっていない場合には、操作部２のいずれかのキーが押下された、または開操作検出部６が開操作を検出したか否か判定する（ステップＳ３）。

制御部７は、ステップＳ３において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち操作部２のいずれかのキーが押下されていない、かつ開操作検出部６が開操作を検出していない場合には、ステップＳ３に移行し、ステップＳ３において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち操作部２のいずれかのキーが押下された、または開操作検出部６が開操作を検出した場合には、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４からの測距信号を測距信号受信部４に受信させ（ステップＳ４）、測距信号受信部４が測距信号を正常に受信したか否か判定する（ステップＳ５）。

制御部７は、ステップＳ５において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち測距信号受信部４が測距信号を正常に受信した場合には、測距信号のエフェメリス情報をエフェメリス情報管理データベース５ａへ記憶部５に登録させ（ステップＳ６）、ステップＳ５において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち測距信号受信部４が測距信号を正常に受信できなかった場合には、リトライタイマを起動する（ステップＳ７）。

制御部７は、ステップＳ７の後にリトライタイマがタイムアウトしたか否か判定し（ステップＳ８）、ステップＳ８において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちリトライタイマがタイムアウトしていない場合には、ステップＳ８へ移行し、ステップＳ８において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわちリトライタイマがタイムアウトした場合には、再びステップＳ５においてＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４からの測距信号を測距信号受信部４に受信させる。

次に、上記図３の動作の変形例について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る無線通信システムＡのＰＨＳ端末Ａ１の動作の変形例を示すフローチャートである。
制御部７は、操作部２が受け付けた測位実行指示に基づいて実行した測位の時刻（測位時刻）を記憶部５に記憶させ、測位時刻の統計から測位が実行される可能性の高い平均即位時刻を算出し（ステップＳ１１）、平均測位時刻の１０分前になったか否か判定する（ステップＳ１２）。

制御部７は、ステップＳ１２において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち平均測位時刻の１０分前になっていない場合には、ステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち平均測位時刻の１０分前になった場合には、記憶部５のエフェメリス情報管理データベース５ａに登録されているエフェメリス情報が有効期限を過ぎたものであるか否か判定する（ステップＳ１３）。

制御部７は、ステップＳ１３において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちエフェメリス情報が有効期限を過ぎたものでない場合には、ステップＳ１１に移行し、ステップＳ１３において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわちエフェメリス情報が有効期限を過ぎたものである場合には、ＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４からの測距信号を測距信号受信部４に受信させ（ステップＳ１４）、測距信号受信部４が測距信号を正常に受信したか否か判定する（ステップＳ１５）。

制御部７は、ステップＳ１５において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち測距信号受信部４が測距信号を正常に受信した場合には、測距信号のエフェメリス情報をエフェメリス情報管理データベース５ａへ記憶部５に登録させ（ステップＳ１６）、ステップＳ１５において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち測距信号受信部４が測距信号を正常に受信できなかった場合には、リトライタイマを起動する（ステップＳ１７）。

制御部７は、ステップＳ１７の後にリトライタイマがタイムアウトしたか否か判定し（ステップＳ１８）、ステップＳ１８において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちリトライタイマがタイムアウトしていない場合には、ステップＳ１８へ移行し、ステップＳ１８において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわちリトライタイマがタイムアウトした場合には、再びステップＳ１５においてＧＰＳ衛星Ａ３‐１〜Ａ３‐２４からの測距信号を測距信号受信部４に受信させる。

以上説明したように、無線通信システムＡにおいて、ＰＨＳ端末Ａ１の制御部７が、記憶部５のエフェメリス情報管理データベース５ａに登録されているエフェメリス情報の有効期限が過ぎてしまう前にエフェメリス情報を取得、また測位が実行される可能性の高い時刻の前にエフェメリス情報の有効期限を点検し、エフェメリス情報が有効期限を過ぎたものである場合には、更新されたエフェメリス情報を取得することによって、ユーザが測位を実行した時に、記憶部５のエフェメリス情報管理データベース５ａには有効期限内のエフェメリス情報が登録されている為に、測位に要する時間は、制御部７による計算時間のみになる。よって、測位を実行する際に、エフェメリス情報を取得する必要がない為に、測位に要する時間を従来よりも短縮することが出来る。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態のＰＨＳ端末Ａ１では、エフェメリス情報の有効期限が過ぎ手しまう前、またエフェメリス情報が有効期限を過ぎたものである場合に、エフェメリス情報を取得するようにしているが、本発明はこれに限定されない。
アルマナック情報のエポック時刻に基づいて、アルマナック情報の有効期限を算出し、アルマナック情報の有効期限か過ぎてしまう前にアルマナック情報を取得するようにしてもよい。また、平均測位時刻前に記憶部５が記憶するアルマナック情報の有効期限を点検し、アルマナック情報が有効期限の過ぎたものである場合に、アルマナック情報を取得するようにしてもよい。

（２）上記実施形態のＰＨＳ端末Ａ１では、測距信号の送信タイミング及び受信タイミング並びにエフェメリス情報に基づいて、制御部７が、ＰＨＳ端末Ａ１の位置を算出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、ＰＨＳ端末Ａ１において、制御部７は、測距信号の送信タイミング及び受信タイミング並びにエフェメリス情報を通信部１に基地局Ａ２へ送信させ、基地局Ａ２が、測距信号の送信タイミング及び受信タイミング並びにエフェメリス情報に基づいてＰＨＳ端末Ａ１の位置を算出し、算出したＰＨＳ端末Ａ１の位置を通信によってＰＨＳ端末Ａ１へ通知するようにしてもよい。さらに、ＰＨＳ端末Ａ１の制御部７は、基地局Ａ２へ位置登録する際に、記憶部５が記憶するエフェメリス情報及びアルマナック情報を基地局Ａ２へ通信部１に送信させ、予め基地局Ａ２にエフェメリス情報及びアルマナック情報を記憶させるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る無線通信システムＡの概略構成を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る無線通信システムＡのＰＨＳ端末Ａ１の機能構成を示す機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る無線通信システムＡのＰＨＳ端末Ａ１の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る無線通信システムＡのＰＨＳ端末Ａの動作の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ…無線通信システム、Ａ１…ＰＨＳ端末（携帯端末）、Ａ２…基地局、Ａ３‐１〜Ａ３‐２４…ＧＰＳ衛星、１…通信部、２…操作部、３…表示部、４…測距信号受信部、５…記憶部、５ａ…エフェメリス情報管理データベース、６…開操作検出部、７…制御部、

Claims

測位用人工衛星が送信する測距信号を測距信号受信部が受信し、当該測距信号に含まれる前記測位用人工衛星の軌道情報を記憶部に記憶する携帯端末であって、
前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、当該軌道情報の有効期限に基づき、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させる制御部とを具備することを特徴とする携帯端末。
前記制御部は、前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、前記軌道情報の有効期限の所定時間前に、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
前記制御部は、測位実行指示に基づいて実行した測位の時刻を前記記憶部に記憶させ、測位の時刻の統計から平均測位時刻を算出し、当該平均測位時刻の所定時間前に、前記記憶部が記憶する軌道情報の有効期限を求め、当該軌道情報が有効期限の過ぎたものである場合に、前記測距信号受信部に測距信号を受信させて、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
前記制御部は、前記測距信号受信部が測距信号の受信に失敗すると、リトライタイマを起動し、前記リトライタイマがタイムアウトすると、前記測距信号受信部に測距信号を再度受信させ、当該測距信号に含まれる更新された軌道情報を前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の携帯端末。
請求項１〜４のいずれかに記載の携帯端末と、
前記携帯端末と信号を送受信する基地局とを具備し、
前記携帯端末は、前記基地局に位置登録した際に、前記記憶部に記憶する軌道情報を前記基地局へ送信し、
前記基地局は、当該軌道情報を受信すると、当該軌道情報を記憶することを特徴とする無線通信システム。