JP2011017631A

JP2011017631A - Ｓｐｓ受信装置およびその省電力制御方法

Info

Publication number: JP2011017631A
Application number: JP2009162738A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nojima; 一宏野嶋
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-27
Also published as: WO2011004515A1

Abstract

【課題】ＳＰＳ信号を受信できない環境において実行される測位時に、電流消費量を低減させることで、長時間動作が可能なＳＰＳ受信装置を提供する。
【解決手段】ＳＰＳ信号を受信し測位を行うＳＰＳ受信装置であって、ＳＰＳ信号の受信状況に関する衛星取得情報を生成するＳＰＳ受信部２と、ＳＰＳ受信部２により生成された衛星取得情報に基づいて、ＳＰＳ受信部２を省電力で動作させるか否かを判定する省電力制御判定部３２と、省電力制御判定部３２により省電力で動作させると判定された場合、ＳＰＳ信号に基づくＳＰＳ受信装置の測位時に、ＳＰＳ受信部２の動作電流を低減させる設定を行う制御設定部３３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、衛星からの信号を受信して測位を行うＳＰＳ受信装置およびその省電力制御方法に関する。

ＳＰＳ（Satellite Positioning System）受信装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星などから送信される測位データを含む電波を受信して現在位置を検出する装置であり、車両の位置を報知するカーナビゲーション装置や位置検出機能を備える携帯電話等に用いられている。衛星から送信される測位データを含む信号を、本明細書ではＳＰＳ信号と称する。

ＳＰＳ信号の受信には比較的大きな電流消費を伴うため、バッテリーで動作するＳＰＳ受信装置を長時間駆動させるには電流の消費を抑制する必要がある。そのため、これまで測位を間欠的に行うＳＰＳ受信装置が提案されてきた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

ここで、測位を間欠的に行う従来のＳＰＳ受信装置について説明する。

図４は、従来のＳＰＳ受信装置の概略構成を示すブロック図である。ＳＰＳ受信装置１１は、主に、ＳＰＳアンテナ部１、ＳＰＳ受信部２、制御部３、タイマ部４、などで構成される。ＳＰＳアンテナ部１は、電波信号であるＳＰＳ信号を電気信号に変換する。ＳＰＳ受信部２は、ＳＰＳアンテナ部１で受信したＳＰＳ信号を測位演算が行える情報に変換する。制御部３は、ＳＰＳ受信部２で変換された情報に基づいて測位演算を実行し、位置を検出する。また、制御部３は、ＳＰＳ受信部２の電源のＯＮ／ＯＦＦも制御する。

タイマ部４は、間欠的な測位を実行するためのタイマである。タイマ部４から出力されるコントロール信号のＯＮ／ＯＦＦにより、制御部３がＳＰＳ受信部２を周期的にＯＮ／ＯＦＦする。制御部３の制御によりＳＰＳ受信部２の受信動作が間欠的に実行されるので、連続して測位を行う場合と比較して電流消費を抑制し、装置のバッテリー駆動時間を長くすることができる。

特開平４−３７０７７８号公報第２頁〜第３頁図１特開平１０−３８９９３号公報第２頁〜第３頁図１

しかしながら、ビル内等の屋内や地下などにＳＰＳ受信装置がある場合、ＳＰＳ信号が遮断されるため測位を試みても測位を行うことはできないことがあった。上記従来のＳＰＳ受信装置は、このようなＳＰＳ信号を受信できない環境にあっても一律に測位を試みるため、不要に電力を消費してしまうことがあった。

そこで本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、ＳＰＳ信号を受信不可能もしくは困難な環境下で実行される測位時に、電流消費量を低減させることで、長時間動作が可能なＳＰＳ受信装置およびその省電力制御方法を提供することを目的とする。

本発明のＳＰＳ受信装置は、ＳＰＳ信号を受信し測位を行うＳＰＳ受信装置であって、前記ＳＰＳ信号の受信状況に関する受信状況情報を生成する受信処理部と、前記受信処理部により生成された受信状況情報に基づいて、前記受信処理部を省電力で動作させるか否かを判定する省電力制御判定部と、前記省電力制御判定部により省電力で動作させると判定された場合、前記ＳＰＳ信号に基づく当該ＳＰＳ受信装置の測位時に、前記受信処理部の動作電流を低減させる動作制御部と、を備える。

上記構成によれば、ＳＰＳ信号の受信が不可能もしくは困難な環境下での測位時に、不要な電流消費を低減して装置の駆動時間を長くすることができる。

また、本発明のＳＰＳ受信装置は、前記省電力制御判定部が、前記ＳＰＳ信号が受信された衛星の数が所定値未満である場合、前記受信処理部を省電力で動作させると判定する。

上記構成によれば、ＳＰＳ受信装置がＳＰＳ信号の受信が不可能もしくは困難な環境下にあることを適切に判定し、受信処理部を省電力モードで動作させるため、不要な電流消費を低減させて装置の駆動時間を長くすることができる。

また、本発明のＳＰＳ受信装置は、前記省電力制御判定部が、前記ＳＰＳ信号の品質が所定基準を満たす衛星の数が所定値未満である場合、前記受信処理部を省電力で動作させると判定する。

上記構成によれば、ＳＰＳ受信装置がＳＰＳ信号の受信が不可能もしくは困難な環境下にあることを適切に判定し、受信処理部を省電力モードで動作させるため、不要な電流消費を低減して装置の駆動時間を長くすることができる。

また、本発明のＳＰＳ受信装置は、前記受信処理部が、前記ＳＰＳ信号を復調する復調部を複数備え、前記動作制御部が、前記省電力制御判定部により前記受信処理部を省電力で動作させると判定された場合、動作させる前記復調部の数を低減させる。

上記構成によれば、例えばＳＰＳ信号の受信が不可能もしくは困難であった衛星に対応する復調部を停止することにより、更に効率的で電流消費を抑制した測位を実行することができる。

また、本発明のＳＰＳ受信装置は、当該ＳＰＳ受信装置の測位を間欠的に行う。

上記構成によれば、消費電力の抑制が可能な間欠測位において、更に効率的に不要な電流消費を低減し、装置の駆動時間を長くすることができる。

また、本発明の省電力制御方法は、ＳＰＳ信号を受信するステップと、前記ＳＰＳ信号の受信状況に関する受信状況情報を生成するステップと、生成された前記受信状況情報に基づいて、前記受信状況情報を生成する受信処理部を省電力で動作させるか否かを判定するステップと、前記受信処理部を省電力で動作させると判定された場合、前記ＳＰＳ信号に基づくＳＰＳ受信装置の測位時に、前記受信処理部の動作電流を低減させるステップと、を有する。

上記方法によれば、ＳＰＳ信号の受信が不可能もしくは困難な環境下での測位時に、不要な電流消費を低減して装置の駆動時間を長くすることができる。

本発明によれば、ＳＰＳ信号を受信不可能もしくは困難な環境下で実行される測位時に、電流消費量を低減させることで、長時間動作が可能である。

本発明の実施形態におけるＳＰＳ受信装置の概略構成の一例を示すブロック図本発明の実施形態における省電力制御判定部の判定動作手順の一例を示すフローチャートである。測位時におけるＳＰＳ受信部の電流消費の違いの一例を説明するための模式図従来のＳＰＳ受信装置の概略構成を示すブロック図

以下、本発明の実施形態におけるＳＰＳ受信装置について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるＳＰＳ受信装置の概略構成の一例を示すブロック図である。ＳＰＳ受信装置１０は、ＳＰＳアンテナ部１、ＳＰＳ受信部２、制御部３、タイマ部４、を有して構成される。ＳＰＳアンテナ部１は、ＳＰＳ衛星（以下、単に衛星ともいう）から送信されるＳＰＳ信号を受信する。

ＳＰＳ受信部２は、受信した信号をダウンコンバート（降圧）後に復調し、ＳＰＳ信号に基づいてＳＰＳ受信装置の測位を行うためのＳＰＳ測位演算を行うためのＳＰＳ衛星取得情報を生成する。ＳＰＳ衛星取得情報は、具体的には、測位の際にＳＰＳ信号の取得が可能であった衛星の数（以下、受信ＳＰＳ衛星数ともいう）、衛星とＳＰＳ受信装置の間の擬似距離を示す位相情報、衛星周波数情報、ＳＰＳ信号の品質（以下、ＳＰＳ信号品質ともいう）に係る情報などを含む。なお、ＳＰＳ信号品質としては、例えば信号レベルやＳＮＲ（Signal Noise Ratio）が考えられる。ＳＰＳ衛星取得情報はＳＰＳ信号の受信状況に関する受信状況情報の一例であり、ＳＰＳ受信部２は受信処理部の一例である。

制御部３は、ＳＰＳ受信部２から出力されたＳＰＳ衛星取得情報に基づいてＳＰＳ測位演算を行うとともに、ＳＰＳ受信部２の動作に係る設定を行う。タイマ部４は、時刻周期をもつタイマであり、測位を間欠的に行うためのトリガとなる。制御設定部３３は、このタイマ情報に基づいてＳＰＳ受信部２のＯＮ／ＯＦＦを設定する。なお、ＳＰＳ受信装置の測位を間欠的に行うことは一例であり、間欠的でなくてもよい。

ＳＰＳ受信部２は、ダウンコンバート部２１、復調部２２、衛星取得情報生成部２３、受信制御部２４、を有する。ダウンコンバート部２１は、ＳＰＳ信号をダウンコンバートする。復調部２２は、ダウンコンバートされた信号を復調する。復調部２２は、存在する衛星の数に対応してｎ個（２２_１〜２２_ｎ）設けられている。衛星取得情報生成部２３は、ｎ個の復調部２２の出力からの信号に基づいて、各々のＳＰＳ衛星取得情報を生成し、出力する。受信制御部２４は、制御部３からの制御信号を受けて、復調部２２や衛星取得情報生成部２３など、ＳＰＳ受信部２の受信動作を制御する。

また、制御部３は、測位演算部３１、省電力制御判定部３２、制御設定部３３、を有する。測位演算部３１は、ＳＰＳ衛星取得情報からＳＰＳ測位演算を行い、ＳＰＳ受信装置の位置情報を生成する。

省電力制御判定部３２は、ＳＰＳ受信部２を省電力で動作させるか否かを所定の判定基準に基づいて判定する。省電力制御判定部３２は、後述する判定方法でＳＰＳ受信装置の位置を判定し、受信不可能もしくは困難な位置にあると判定した場合には、省電力制御信号を出力してＳＰＳ受信部２を省電力モードで動作させる。ＳＰＳ受信装置が受信可能な位置にあるか否かは、例えば、上述のＳＰＳ衛星取得情報のうち、受信ＳＰＳ衛星数やＳＰＳ信号品質が所定レベル以上であった衛星の数などに基づいて判定することができる。具体的な判定方法については後述する。これにより、ＳＰＳ受信装置１０がＳＰＳ信号を受信不可能もしくは困難な環境下にある場合、ＳＰＳ受信部２を省電力で動作させ、電流消費量を抑制することができる。

制御設定部３３は、省電力制御判定部３２がＳＰＳ受信部２を省電力で動作させると判定した場合に、間欠的に実行する測位の少なくとも一部において、ＳＰＳ受信部２の動作電流を低減させる設定を行う。制御設定部３３は、測位演算部３１が出力するＳＰＳ測位演算の経過状態および省電力制御判定部３２が出力する省電力制御信号に基づいてＳＰＳ受信部２の制御設定を行い、制御信号を出力する。従って、制御設定部３３により省電力で動作するよう設定された場合、ＳＰＳ受信部２は所定値よりも電流が小さい低電流で動作する。

なお、本実施形態では、特に明示しない限り、ＳＰＳ信号の受信が不可能であるとは、ＳＰＳ信号の受信が困難であることを含む。

次に、上記構成のＳＰＳ受信装置の具体的な動作について説明する。

はじめに、ＳＰＳ受信装置では、間欠的な測位において、ＳＰＳアンテナ部１により受信されたＳＰＳ信号が、ＳＰＳ受信部２のダウンコンバート部２１によりＩＦ（Intermediate Frequency）信号に周波数変換される。ＩＦ信号に変換されたＳＰＳ信号は、ｎ個の復調部２２によって元の信号がデコードされる。ＳＰＳ信号はＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を用いて送信されているため、復調部２２は、各衛星からの信号の有するＣＤＭＡコードにより逆拡散することで信号をデコードできる。また、復調部２２が逆拡散を行う際のＣＤＭＡコードの位相条件の情報に基づいて、衛星取得情報生成部２３は、衛星とＳＰＳ受信装置間の伝搬遅延に基づく擬似距離も導出する。

複数の復調部（２２_１〜２２_ｎ）は、複数の衛星からのＳＰＳ信号を同時に受信するとともに、同一衛星のＳＰＳ信号についても複数の復調部２２を設け、逆拡散時の位相や周波数をシフトしたものを並列に設けて位相／周波数での相関が高い条件を見出して逆拡散（コリレート）を行う。

次に、衛星取得情報生成部２３は、ｎ個の復調部２２が逆拡散した信号をデコードして得られるデータ（ＧＰＳ信号の場合、アルマナック、エフェメリス、時刻情報等）や逆拡散時の位相／周波数条件から得られる各衛星とＳＰＳ受信装置との間の擬似距離の検出結果を、ＳＰＳ衛星取得情報として制御部３へ出力する。

制御部３の測位演算部３１は、ＳＰＳ衛星取得情報に基づいて、ＳＰＳ測位演算を行う。ＳＰＳ測位演算の演算結果としての測位位置情報は、測位演算部３１から外部へ出力され、測位位置情報の報知や画像の表示などに供される。また、測位演算部３１は、演算結果の出力と同時に、受信ＳＰＳ衛星数やＳＰＳ信号品質に係る情報を省電力制御判定部３２へ出力する。省電力制御判定部３２は、受信ＳＰＳ衛星数やＳＰＳ信号品質を判定基準と比較し、ＳＰＳ受信部２を省電力で動作させるか否かを判定する。

ここで、省電力制御判定部３２の判定動作について具体的に説明する。
図２は、省電力制御判定部３２が行う判定動作手順の一例を示すフローチャートである。

図２（ａ）は、受信ＳＰＳ衛星数に基づいて省電力制御判定を行う場合のフローチャートである。はじめに、省電力制御判定部３２は、測位演算部３１を介して取得したＳＰＳ衛星取得情報のうち、受信ＳＰＳ衛星数に係る情報を参照し、測位開始後所定期間（例えば数秒間）の受信ＳＰＳ衛星数が所定数未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。所定数未満である場合、省電力制御判定部３２は、ＳＰＳ受信部２の動作が省電力になるように制御設定部３３へ省電力制御信号を出力する（ステップＳ１０２）。一方、所定数以上である場合、省電力制御判定部３２は、ＳＰＳ受信部２の動作を通常のままとする（ステップＳ１０３）。つまり、省電力とならないようにする。以上の手順では、受信ＳＰＳ衛星数が所定数より少ない場合、ＳＰＳ受信装置がビル内や地下など（ＳＰＳ信号を受信不可能な環境）にあると判断し、ＳＰＳ受信部２の動作を省電力モードに設定（つまりＳＰＳ受信部２の動作電流を低減させるよう設定）する。

図２（ｂ）は、ＳＰＳ信号品質に基づいて省電力制御判定を行う場合のフローチャートである。はじめに、省電力制御判定部３２は、測位演算部３１を介して取得した衛星取得情報のうち、ＳＰＳ信号品質に係る情報を参照し、所定基準以上（例えば所定の信号レベル以上）であるＳＰＳ信号品質の衛星の数が所定数未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。所定数未満である場合、省電力制御判定部３２は、ＳＰＳ受信部２の動作が省電力になるように制御設定部３３へ省電力制御信号を出力する（ステップＳ２０２）。一方、所定数以上である場合、省電力制御判定部３２は、ＳＰＳ受信部２の動作を通常のままとする（ステップＳ２０３）。つまり、省電力とならないようにする。以上の手順では、所定基準以上であるＳＯＳ信号品質の衛星の数が少ない場合、ＳＰＳ受信装置がビル内や地下など（ＳＰＳ信号を受信不可能な環境）にあると判断し、ＳＰＳ受信部２の動作を省電力モードに設定する。

次に、ＳＰＳ受信装置の具体的な動作についての説明に戻る。
制御設定部３３は、測位演算部３１の測位演算の経過状況に応じて、また、ＳＰＳ受信装置の測位動作の開始、終了の設定やＳＰＳ信号を受信する衛星の設定情報に基づいて、ＳＰＳ受信部２を制御する制御信号を出力する。

一方、ＳＰＳ受信部２の受信制御部２４は、制御部３の制御設定部３３からの制御信号を受けて、各々の復調部２２が動作するパラメータ（周波数、位相、ＰＲＮ（pseudo-random number 疑似ランダム信号をデコードするための符号）コード）を設定し、復調部２２を動作させる。また、受信制御部２４は、制御設定部３３からの制御信号に基づいて、ダウンコンバート部２１、復調部２２、衛星取得情報生成部２３などを制御し、ＳＰＳ受信部２のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う。

タイマ部４がカウントするタイマ周期で制御設定部３３がＳＰＳ受信部２のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う場合には、上述した一連の測位は間欠的に実行される。より詳細には、タイマ部４のタイマをトリガ情報として、制御部３は、測位演算部３１による測位が完了するまで、又は一定時間が経過するまで、ＳＰＳ受信部２をＯＮにする。そして、その後測位演算部３１による測位が完了したときにはＳＰＳ受信部２をＯＦＦにする、というＯＮ／ＯＦＦの制御を繰り返す。

図３は、本実施形態のＳＰＳ受信装置と従来のＳＰＳ受信装置との、測位時のＳＰＳ受信部２の電流消費の違いを説明するための模式図である。図３では、従来のＳＰＳ受信装置（ａ）と本実施形態のＳＰＳ受信装置（ｂ）について、測位の際の時間経過に対する消費電流の変化を示している。

測位は所定期間Tint毎に間欠的に実行されており、測位開始後タイムアウト時間（To）まで測位動作を行い、タイムアウト前に測位が完了した場合には、Toを待たずに測位動作が完了する。図の例では、（ａ）、（ｂ）いずれも最初の２回（左側からの２つの斜線部分）は測位可能な環境下での動作、次の２回（右側２つの斜線部分）はＳＰＳ信号が受信できず、測位不可能な環境下での動作を表している。最初の２回（図３左側の２回）では、（ａ）、（ｂ）ともにToを待たずに測位動作を完了している。一方、測位不可能な環境下である図３右側の２回では、従来のＳＰＳ受信装置（ａ）は、測位可能な環境下の場合と同様の電流消費をToまで継続するのに対し、本実施形態のＳＰＳ受信装置（ｂ）は、所定期間（例えばタイムアウトToよりも短い数秒間）においては従来と同様の電流消費であるが、当該所定期間経過時点、即ち、測位不可能と判断された時点で省電力モードへ移行して電流消費量が低減されている。従って、Toまでの残り時間の電流消費量を削減できる。

また、測位の際にＳＰＳ信号の受信が不可能と判断された場合、制御設定部３３は、ＳＰＳ受信部２を省電力モードに設定する際、ＳＰＳ受信部２内の複数の復調部２２１のうち、動作させる復調部２２の数（動作チャネル数）を減じるように設定してもよい。例えば、ＳＰＳ信号の受信が不可能であった衛星に対応する復調部２２を停止し、受信が可能であった衛星に対応する復調部２２のみを動作させ、ＳＰＳ受信部２で動作する復調部２２の数を減らす設定が可能である。これにより、更に効率的で電流消費を抑制した測位を実行することができる。

尚、本実施形態では、受信ＳＰＳ衛星数や所定基準以上のＳＰＳ信号品質の衛星の数を、ＳＰＳ受信部２を省電力で動作させるか否かの判定パラメータとして用いたが、これに限定されるものではなく、ＳＰＳ受信装置がＳＰＳ信号を受信できない環境にあることを判定できるパラメータであって、ＳＰＳ信号から取得可能なものであればどのようなものを用いてもかまわない。また、それらのパラメータを組み合わせて判定を行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、受信ＳＰＳ衛星数や所定基準以上のＳＰＳ信号品質の衛星の数が所定数未満の場合に、ＳＰＳ受信部２を一律の省電力モードで動作させるという判定例について説明したが、これに限定されるものではなく、上記衛星の数に応じて段階的に電流量を低減させ、多段階の省電力モードで動作させてもよい。

以上のように、本実施形態におけるＳＰＳ受信装置によれば、ＳＰＳ信号を受信できない環境において実行される測位時に、不要な電流消費を抑え、装置のバッテリー駆動時間を長くすることができる。

本発明は、ＳＰＳ信号を受信できない環境において実行される測位時に、電流消費量を低減させることで、長時間動作が可能なＳＰＳ受信装置等に有用である。

１ＳＰＳアンテナ部
２ＳＰＳ受信部
３制御部
４タイマ部
２１ダウンコンバート部
２２_１〜２２_ｎ復調部
２３衛星取得情報生成部
２４受信制御部
３１測位演算部
３２省電力制御判定部
３３制御設定部

Claims

ＳＰＳ信号を受信し測位を行うＳＰＳ受信装置であって、
前記ＳＰＳ信号の受信状況に関する受信状況情報を生成する受信処理部と、
前記受信処理部により生成された受信状況情報に基づいて、前記受信処理部を省電力で動作させるか否かを判定する省電力制御判定部と、
前記省電力制御判定部により省電力で動作させると判定された場合、前記ＳＰＳ信号に基づく当該ＳＰＳ受信装置の測位時に、前記受信処理部の動作電流を低減させる動作制御部と、
を備えるＳＰＳ受信装置。
請求項１に記載のＳＰＳ受信装置であって、
前記省電力制御判定部は、前記ＳＰＳ信号が受信された衛星の数が所定値未満である場合、前記受信処理部を省電力で動作させると判定するＳＰＳ受信装置。
請求項１に記載のＳＰＳ受信装置であって、
前記省電力制御判定部は、前記ＳＰＳ信号の品質が所定基準を満たす衛星の数が所定値未満である場合、前記受信処理部を省電力で動作させると判定するＳＰＳ受信装置。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＳＰＳ受信装置であって、
前記受信処理部は、前記ＳＰＳ信号を復調する復調部を複数備え、
前記動作制御部は、前記省電力制御判定部により前記受信処理部を省電力で動作させると判定された場合、動作させる前記復調部の数を低減させるＳＰＳ受信装置。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＳＰＳ受信装置であって、
当該ＳＰＳ受信装置の測位を間欠的に行うＳＰＳ受信装置。
ＳＰＳ信号を受信するステップと、
前記ＳＰＳ信号の受信状況に関する受信状況情報を生成するステップと、
生成された前記受信状況情報に基づいて、前記受信状況情報を生成する受信処理部を省電力で動作させるか否かを判定するステップと、
前記受信処理部を省電力で動作させると判定された場合、前記ＳＰＳ信号に基づくＳＰＳ受信装置の測位時に、前記受信処理部の動作電流を低減させるステップと、
を有する省電力制御方法。