JP2011169837A - 測位装置、測位方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】正確に補正された計時時刻によってＧＰＳ衛星の送信電波を速やかに捕捉することのできる測位装置、測位方法およびそのプログラムを提供する。
【解決手段】計時を行う計時手段と、受信手段を介して測位衛星から時刻情報を間欠的に受信させる受信制御手段（Ｓ１）と、受信された時刻情報に基づき計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段（Ｓ１４）と、受信された時刻情報と計時手段の計時時刻とに基づいて計時手段の単位時間当たりの誤差（“α／β”）を算出する誤差算出手段（Ｓ１２，Ｓ１３）と、算出された単位時間当たりの誤差（“α／β”）に基づき計時手段の計時時刻から誤差を除去した補正時刻を求める時刻補正手段（Ｓ４）と、補正時刻を使用して前記測位衛星の信号を捕捉するとともに当該捕捉した信号に基づき位置の測定を行う測位手段（Ｓ５〜Ｓ８）とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、測位衛星の信号を受信して位置の測定を行う測位装置、測位方法およびプログラムに関する。

従来、ＧＰＳ（全地球測位システム）測位装置において位置の測定を短時間に完了するための幾つかの技術が提案されている（例えば、特許文献１，２）。また、ＧＰＳ衛星の信号に含まれる時刻情報を利用して時計の時刻を自動的に修正する装置も提案されている（例えば、特許文献３，４）。

一般的にＧＰＳによる位置の測定は次のように行われる。先ず、複数のＧＰＳ衛星の送信電波を捕捉し、送信電波に含まれる測位符号に基づき複数のＧＰＳ衛星との擬似距離をそれぞれ算出する。さらに送信電波に含まれるエフェメリス情報を受信して、このエフェメリス情報から複数のＧＰＳ衛星の位置を算出する。そして、これらの結果に基づいて自己の位置を求める。

特開２００７−２４８３４５号公報 特開平１０−０３１０６１号公報 特開平０８−０１５４６３号公報 特開平０５−２４９２２１号公報

ＧＰＳ衛星から送信される電波は、微弱であり、また、スペクトル拡散されているため、この電波を捕捉して復調するためには、送信側と受信側とで同期をとって受信処理を行う必要がある。

ＧＰＳ衛星は原子時計により正確な時刻情報を有しているが、受信側の機器に搭載される計時回路はそれほどの正確さはない。そのため、計時回路の計時時刻に大きな誤差が生じていると、送信側と受信側とのタイミングの不整合により電波を捕捉するのに長い時間がかかる。

そこで、本発明者らは、位置の測定を行わない期間においても、間欠的にＧＰＳ衛星の信号を受信して、ＧＰＳの時刻に計時回路の時刻を修正することで、計時時刻の誤差を小さく抑える構成を検討した。この構成により、計時時刻の誤差が大きくならずに、ＧＰＳ衛星の送信電波の捕捉を速やかに行わせることが可能となる。

一方、ＧＰＳ衛星の信号受信には比較的に大きな電力を要するため、無駄な信号受信は避けたいという要求がある。

この発明の目的は、正確に補正された計時時刻によってＧＰＳ衛星の送信電波を速やかに捕捉することができるとともに、時刻補正のための信号受信回数を少なくして消費電力の低減を図ることのできる測位装置、測位方法およびそのプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、
計時を行う計時手段と、
前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻情報を間欠的に受信させる第１受信制御手段と、
受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段と、
受信された前記時刻情報と前記計時手段の計時時刻とに基づいて当該計時手段の単位時間当たりの誤差を算出する誤差算出手段と、
算出された前記単位時間当たりの誤差に基づき前記計時手段の計時時刻から誤差を除去した補正時刻を求める時刻補正手段と、
前記補正時刻を使用して前記測位衛星の信号を捕捉するとともに当該捕捉した信号に基づき位置の測定を行う測位手段と、
を備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を間欠的に受信させる第２受信制御手段と、
受信された前記航路情報を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記測位手段は、
前記記憶手段に記憶された前記航路情報に基づき前記測位衛星の位置を求めて当該測位装置の位置の測定を行う
ことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記計時手段の精度を変動させる外的要因の検出或いは当該精度の変動の直接的な検出を行う変動検出手段を備え、
前記誤差算出手段は、
前記変動検出手段の検出結果に基づき前記計時手段の精度が変動したと判別される場合に前記単位時間当たりの誤差の算出をやり直すことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記計時手段の精度を変動させる外的要因の検出或いは当該精度の変化の直接的な検出を行う変動検出手段を備え、
前記第１受信制御手段は、
前記変動検出手段の検出結果に基づき前記計時手段の精度が変動したと判別された場合に前記時刻情報を間欠的に受信する時間間隔を短く変化させる
ことを特徴としている。

請求項５記載の発明は、測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、計時を行う計時手段とを用いて測位を行う測位方法であって、
前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻情報を間欠的に受信させる第１受信制御ステップと、
受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正ステップと、
受信された前記時刻情報と前記計時手段の計時時刻とに基づいて当該計時手段の単位時間当たりの誤差を算出する誤差算出ステップと、
算出された前記単位時間当たりの誤差に基づき前記計時手段の計時時刻から誤差を除去した補正時刻を求める時刻補正ステップと、
前記補正時刻を使用して前記測位衛星の信号を捕捉するとともに当該捕捉した信号に基づき位置の測定を行う測位ステップと、
を含むことを特徴としている。

請求項６記載の発明は、測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、計時を行う計時手段とを制御するコンピュータに、
前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻情報を間欠的に受信させる第１受信制御機能と、
受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正機能と、
受信された前記時刻情報と前記計時手段の計時時刻とに基づいて当該計時手段の単位時間当たりの誤差を算出する誤差算出機能と、
算出された前記単位時間当たりの誤差に基づき前記計時手段の計時時刻から誤差を除去した補正時刻を求める時刻補正機能と、
前記補正時刻を使用して前記測位衛星の信号を捕捉するとともに当該捕捉した信号に基づき位置の測定を行う測位機能と、
を実現させるプログラムである。

本発明に従うと、測位衛星の送信信号に含まれる時刻情報に基づき、計時手段の単位時間当たりの誤差が算出され、この算出結果に基づいて計時時刻から誤差を除去した補正時刻が求められる。そして、この補正時刻が用いられて位置測定時における測位衛星の信号の捕捉が行われるので、正確な補正時刻により速やかな測位衛星の信号捕捉が実現される。さらに、計時手段の単位時間当たりの誤差から正確な補正時刻を求めているので、単に、測位衛星の時刻情報に基づき計時時刻の誤差を毎回修正する構成と比較して、測位衛星からの信号受信を行わなくても長い期間にわたって正確な時刻を求めることができる。従って、時刻修正のために測位衛星から信号受信する時間間隔を長く設定することができ、信号受信にかかる消費電力の低減を図ることができる。

本発明の実施形態の測位装置の全体を示すブロック図である。 測位装置の動作の一例を表わした説明図である。 ＣＰＵにより実行される測位制御処理の手順を示したフローチャートの第１部である。 同、測位制御処理の手順を示したフローチャートの第２部である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態の測位装置１の全体を示すブロック図である。

この実施形態の測位装置１は、ＧＰＳ（全地球測位システム）により間欠的に位置の測定を行って位置データを記録していく装置である。この測位装置１は、図１に示すように、ＧＰＳ衛星の送信電波を受信するＧＰＳ受信アンテナ１１と、ＧＰＳ衛星の送信電波を捕捉して復調するＧＰＳ受信機１２と、現在時刻を計時する計時部１３と、温度を電気的に計測する温度計１４と、位置情報など種々の画像表示を行う表示部１５と、各部に動作電圧を供給する電源１６と、間欠的な位置測定の時間的な制御を行う間欠受信時間制御部１７と、各部の統括的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）１０と、ＣＰＵ１０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）１８と、ＣＰＵ１０が実行する制御プログラムや制御データが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１９と、位置データや測位用の各種データが記憶される不揮発性メモリ２０等を備えている。

ＧＰＳ受信機１２は、受信周波数をＧＰＳ衛星の運行位置に対応した周波数に合わせるとともに、ＧＰＳ衛星と処理タイミングの同期をとりながら所定の拡散符号を用いて受信信号の逆拡散処理を行うことで、スペクトル拡散されたＧＰＳ衛星の送信電波を捕捉して復調する。さらに、このような信号受信の処理を複数のＧＰＳ衛星についてそれぞれ行う。ここで、ＧＰＳ受信機１２は、ＣＰＵ１０から与えられる現在時刻の情報に従って、各ＧＰＳ衛星に対応する受信周波数の設定や各ＧＰＳ衛星との処理タイミングの同期を図るが、現在時刻の情報に誤差があって送信電波の捕捉ができない場合には、受信周波数や処理タイミングを少しずつずらしながら受信処理を繰り返すことで、各ＧＰＳ衛星に対応した受信周波数と処理タイミングを見つけて、各ＧＰＳ衛星の送信信号を捕捉および復調する。従って、ＣＰＵ１０から与えられる現在時刻の情報が正確であればＧＰＳ衛星の送信電波を極短時間に捕捉することができるが、この現在時刻の情報に大きな誤差が含まれる場合には送信電波の捕捉に時間が掛かる。

計時部１３は、例えば水晶発振器の信号に基づいて計時を行うものであり、ＧＰＳ衛星に備わる原子時計と比較して大きな誤差を有するものである。計時時刻の単位時間当たりの誤差は、一般に、温度変化がなければほぼ一定であり、温度の昇降によって変動する。

温度計１４は、温度を電気信号に変換する例えばサーミスタなどの温度検出素子と、温度を表わす電気信号（電圧）をサンプリングしてデジタルデータに変換するＡＤコンバータ等から構成される。

間欠受信時間制御部１７は、ＣＰＵ１０により指定された間欠受信の期間（例えば３０分周期）を計数し、間欠受信のタイミングにタイミング信号を発生させてＣＰＵ１０にこのタイミングを通知する回路である。

ＲＯＭ１９には、ＧＰＳによる位置の測定を間欠的に実行させるとともに、ＧＰＳ衛星からの時刻情報に基づき正確な時刻を継続して取得するための測位制御処理のプログラムが格納されている。この測位制御処理のプログラムは、ＲＯＭ１９に格納するほか、例えば、データ読取装置を介してＣＰＵ１０が読み取り可能な、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納しておくことが可能である。また、このようなプログラムがキャリアウェーブ（搬送波）を媒体として通信回線を介して測位装置１にダウンロードされる形態を適用することもできる。

不揮発性メモリ２０には、測定結果の位置データが格納される他、測位用のデータとしてＧＰＳ衛星から受信されるアルマナック情報やエフェメリス情報が格納されるものである。エフェメリス情報は、各ＧＰＳ衛星の位置を特定するための航路情報であり、一旦、受信して記憶しておくことで、対応するＧＰＳ衛星の位置を特定するために数時間にわたって使用することができる。

図２には、測位装置１の測位制御処理の動作の一例を表わした説明図を示す。

この実施形態の測位装置１においては、図２に示すように、例えば３０分周期など間欠的なタイミングＴｅ１〜Ｔｅ７で、ＧＰＳ衛星からの信号の受信を実行して、位置の測定、ＧＰＳ時刻に基づく計時部１３の時刻修正、並びに、エフェメリス情報の受信と記憶の各処理を実行する。

これらの処理の内、位置の測定は、ＣＰＵ１０とＧＰＳ受信機１２により、次のように遂行される。すなわち、先ず、ＣＰＵ１０の指令によりＧＰＳ受信機１２が作動され、ＧＰＳ受信機１２により複数のＧＰＳ衛星の送信電波が捕捉される。このとき、ＣＰＵ１０は、計時部１３の計時時刻を補正した補正時刻をＧＰＳ受信機１２に与えて、ＧＰＳ受信機１２はこの正確な補正時刻に基づいて短時間のうちに送信電波の捕捉を行う。そして、複数のＧＰＳ衛星の送信電波が捕捉されたら、ＣＰＵ１０はこれら送信電波の測位符号に基づいて各ＧＰＳ衛星までの擬似距離を求め、さらに、不揮発性メモリ２０に記憶されているエフェメリス情報に基づき各ＧＰＳ衛星の位置を算出する。そして、これらの結果に基づいて自己の位置を算出する。算出された位置データは、例えば、時刻情報とともに不揮発性メモリ２０に格納される。

ＧＰＳ時刻に基づく計時部１３の時刻修正処理は、次のように遂行される。ＧＰＳ受信機１２がＧＰＳ衛星の送信電波を捕捉・受信する際、ＧＰＳ受信機１２の内蔵時計は送信電波に含まれる時刻情報に基づいてＧＰＳ衛星の高精度の時刻（ＧＰＳ時刻と呼ぶ）とほぼ正確に同期する。従って、ＧＰＳ受信機１２で、ＧＰＳ衛星の送信電波が受信されたら、ＣＰＵ１０はＧＰＳ受信機１２の内蔵時計の時刻を読み出すことで正確な時刻を取得することができる。そして、この正確な時刻に計時部１３の計時時刻を合わせることで、計時部１３の時刻修正を行う。

エフェメリス情報の受信と記憶の処理は、位置測定のために補足した送信電波を、そのままＧＰＳ受信機１２により追尾させて必要なエフェメリス情報を受信させ、これを不揮発性メモリ２０へ記憶させることで行う。また、位置測定の完了後も、捕捉可能な他のＧＰＳ衛星の送信電波が有れば、このＧＰＳ衛星のエフェメリス情報も受信して、不揮発性メモリ２０へ記憶させる。これらの受信処理は、所定の制限時間（例えば４０秒）を超えない範囲で実行される。このようにエフェメリス情報を受信および記憶させておくことで、次の位置測定の処理において、記憶されたエフェメリス情報を使用して短時間のうちに位置の測定が可能となる。

さらに、この実施形態の測位装置１では、ＧＰＳ受信機１２へ高精度の補正時刻を与えるために、ＣＰＵ１０は、適宜な時期に計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”を測定するようになっている。

単位時間当たりの誤差“α／β”の測定方法は、次の通りである。すなわち、時間を開けて２回ＧＰＳ時刻を取得するとともに、１回目のＧＰＳ時刻の取得時から２回目のＧＰＳ時刻の取得時までの時間間隔“β”と、１回目のＧＰＳ時刻の取得時から２回目のＧＰＳ時刻の取得時までの計時部１３の誤差の増加量“α”とを求め、これらの比を計算することで求める。

図２の例では、先ず、タイミングＴｅ１，Ｔｅ２における２回のＧＰＳ衛星の信号の受信処理に伴って２回のＧＰＳ時刻を取得し、２回目のＧＰＳ時刻が取得されたタイミングＴｃ１に上記の単位時間当たりの誤差“α／β”を算出している。

補正時刻は、上記の単位時間当たりの誤差“α／β”に基づいて現時点における計時部１３の推定誤差を求め、この推定誤差を計時部１３の計時時刻に加算することで得られる。推定誤差は、前回のＧＰＳ衛星の信号受信時刻から現時点の計時時刻までの時間間隔に、上記の単位時間当たりの誤差“α／β”を乗算することで求められる。計時部１３の計時時刻は、ＧＰＳ衛星の信号受信時にＧＰＳ時刻に修正されて誤差がほぼゼロとなり、その後、時間の経過に伴って“α／β”の比率で誤差が加算されていくので、上記の方法で正確な補正時刻を求めることができる。

さらに、この実施形態の測位装置１では、計時部１３の誤差の変化量に比較的大きな変動が生じていないか検出するために、温度計１４により温度計側を行って、所定量以上の温度変化が生じていないか継続的に確認を行っている。具体的には、単位時間当たりの誤差“α／β”の測定時期における温度を記憶しておき、この記憶された温度と現在の計測温度とを比較して所定量以上の変化が無いか確認を行う。

ここで、記憶しておく温度は、上記誤差“α／β”を測定するための２回のＧＰＳ時刻の取得期間を通した温度の平均値としても良いし、或いは、１回目のＧＰＳ時刻の取得時点における温度、２回目のＧＰＳ時刻の取得時点における温度、または、これらの平均値などとしても良い。この実施形態では、上記誤差“α／β”を測定するための２回のＧＰＳ時刻の取得期間のうち１回目のＧＰＳ時刻の取得時点の温度を記憶するようにしている。

そして、保存された温度と現在の計測温度とに所定量以上の変化が無ければ、計時部１３の単位時間当たりの誤差は、最後に求めた値“α／β”から大きく変動していないものとして、新たな値の再計算は行わない。そして、補正時刻が必要なときには最後に求められている単位時間当たりの誤差“α／β”を用いて補正時刻を計算する。

図２の例では、タイミングＴｃ１に計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”が計算された後、タイミングＴｆ１に至るまで、初回に記憶された温度から現在温度に所定量以上の変化が発生していない。そのため、タイミングＴｃ１で誤差“α／β”を求めた後、間欠的な信号受信タイミングＴｅ３〜Ｔｅ５においても上記誤差“α／β”の再計算は行わずに、初回に求めた値“α／β”を用いて補正時刻が計算されている。

一方、保存された温度と現在の計測温度とに所定量以上の変化が有れば、計時部１３の単位時間当たりの誤差が、最後に求めた値“α／β”から大きく変動していると見なして、この値“α／β”をクリアする。そして、再び、この単位時間当たりの誤差“α／β”を算出する処理を行って、温度変化に対応した値を求める。

図２の例では、タイミングＴｆ１において、初回に記憶された温度から所定量以上の変化が生じている。そのため、この時点で初回に求めた単位時間当たりの誤差“α／β”をクリアするとともに、再度、この単位時間当たりの誤差“α／β”を求めるためにＧＰＳ衛星からの信号の受信を開始してＧＰＳ時刻の１回目の取得を行う。そして、続く間欠的な信号受信のタイミングＴｅ６で２回目のＧＰＳ時刻の取得を行ったら、このタイミングＴｃ２において計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”を新たに算出している。

このような再算出の処理により、新たに算出された値“α／β”がタイミングＴｆ１の温度に対応した計時部１３の単位時間当たりの誤差となり、その後、温度に大きな変化が生じなければ、この値“α／β”により再び正確な補正時刻を求めることが可能となる。

上記一連の測位制御処理によれば、多くの期間において計時部１３の計時時刻から高精度な補正時刻を求めることが可能となり、間欠的に行われるＧＰＳ衛星の信号受信時にこの補正時刻を用いて送信電波の捕捉処理を行うことで、速やかな位置の測定ならびに速やかなエフェメリス情報の受信を遂行することが可能になっている。

また、上記一連の測位制御処理によれば、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”から計時部１３の計時時刻を補正して正確な時刻を求めているので、位置の測定とエフェメリス情報の間欠的な受信を３０分間隔で行う一方、例えば、計時部１３の誤差を大きくしないために時刻修正用の信号受信を例えば１０分間隔など短い周期で行う構成と比較して、信号受信の回数を減らして消費電力の低減が図れるようになっている。

以下、上記の測位制御処理を実現する制御手順の一例についてフローチャートに基づいて説明する。

図３と図４は、上記の測位制御処理の手順を表わしたフローチャートである。

この測位制御処理は、電源投入時に開始されて、その後、継続して実行されるものである。測位制御処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ１０は、間欠受信時間制御部１７からの通知に基づきＧＰＳ衛星の信号を受信する時刻（毎時００分又は３０分）になったか否か判別する（ステップＳ１）。その結果、該等時刻になっていなければ、ステップＳ１６（図４）からの温度計側に関する処理へ移行し、該等時刻であれば、ステップＳ２からのＧＰＳ衛星の信号受信に関する処理（ステップＳ２以降）へ移行する。

該当時刻と判別されてステップＳ２へ以降したら、先ず、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信機１２を作動させ（ステップＳ２）、次いで、ＲＡＭ１８に計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”の各パラメータが記憶されているか否かを判別する（ステップＳ３）。

その結果、各パラメータが記憶されていれば、これらのパラメータを用いて補正時刻の算出を行う（ステップＳ４：時刻補正手段）。すなわち、現在の計時部１３の計時時刻に、推定誤差である“（現在時刻−前回測位時刻）×α／β”を加算して補正時刻とする。そして、この補正時刻をＧＰＳ受信機１２へ供給する（ステップＳ５）。これにより、ＧＰＳ受信機１２の内蔵時計に補正時刻が設定されて正確な時刻が計時されることになる。

一方、“α／β”の各パラメータが未だ記憶されていなければ、補正時刻を算出できないので、上記ステップＳ４，Ｓ５の処理を省略する。

次に、ＣＰＵ１０は、ＧＰＳ受信機１２により受信処理を行わせてＧＰＳ受信機１２から復調信号を入力する（ステップＳ６）。ここで、補正時刻が供給されていれば、ＧＰＳ受信機１２は、正確な時刻情報に基づいて、ＧＰＳ衛星の送信電波を極短時間のうちに捕捉して信号受信を遂行することができる。さらに、必要な信号受信が完了したか判別し（ステップＳ７）、完了していなければ、完了するまでステップＳ６の受信処理を継続させる。なお、この受信処理においては、位置測定に必要な４つのＧＰＳ衛星からの測位符号の受信、および、信号受信可能な位置にある複数のＧＰＳ衛星からのエフェメリス情報の受信を行う。受信したエフェメリス情報は不揮発性メモリ２０へ記憶する。

そして、受信が完了したら、ＣＰＵ１０は、受信された測位符号に基づいて現在位置を求める測位演算を行う（ステップＳ８）。上記ステップＳ６〜Ｓ８により測位手段が構成される。続いて、ＧＰＳ受信機１２からＧＰＳ衛星の原子時計とほぼ完全に同期したＧＰＳ時刻を取得する（ステップＳ９）。その後、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”の各パラメータがＲＡＭ１８に記憶されているか否かを判別する（ステップＳ１０）。

その結果、各パラメータが記憶されていれば、これらのパラメータを算出する必要がないので、そのままステップＳ１４へ移行する。一方、各パラメータが記憶されていなければ、これらのパラメータを算出するためにステップＳ１１へ移行する。ステップＳ１１へ移行したら、さらに、ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１８に前回測位時刻が記憶されているか確認し（ステップＳ１１）、前回測位時刻が記憶されていなければ、未だ、パラメータの算出はできないので、そのままステップＳ１４に移行する。ここで、前回測位時刻とは、後述のステップＳ１５で記憶される時刻情報のことであり、前回のＧＰＳ衛星の信号受信に伴って計時部１３の時刻修正が行われた時刻が表わされるものである。

一方、ステップＳ１１の判別処理で前回測位時刻が記憶されていると判別されれば、前回測位時刻と現在時刻との差を計算して、この時間間隔をパラメータ“β”に記憶する（ステップＳ１２）。続いて、ステップＳ９で取得したＧＰＳ時刻（ＧＰＳ衛星の原子時計の時刻）と計時部１３の時間差を計算して、この値をパラメータ“α”に記憶する（ステップＳ１３）。これら“α”と“β”のパラメータにより計時部１３の単位時間当たりの誤差が表わされ、上記のステップＳ１２，１３の処理により誤差算出手段が構成される。そして、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４に移行したら、先ず、ステップＳ９で取得したＧＰＳ時刻に基づいて、計時部１３の計時時刻の誤差を除去する修正処理を行い（ステップＳ１４：時刻修正手段）、この時点の時刻を前回測位時刻としてＲＡＭ１８の所定領域に記憶させる（ステップＳ１５）。そして、１回の受信処理を終了して、再び、ステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ１の判別処理で、信号受信の時刻でないと判別された場合を説明する。信号受信の時刻でなくてステップＳ１６へ移行したら、先ず、ＣＰＵ１０は、温度計１４からのサンプリングデータを入力し（ステップＳ１６）、次いで、ＲＡＭ１８の所定領域に温度データが記憶されているか確認する（ステップＳ１７）。そして、温度データが記憶されていなければ、ステップＳ１６で入力された温度データをＲＡＭ１８の所定領域に記憶させる（ステップＳ１８）。そして、再び、ステップＳ１へ戻る。

一方、ステップＳ１７の判別処理で温度データの記憶が有ると判別されたら、この記憶されている温度（「前回温度」）とステップＳ１６で取得した現在の温度との差を計算して、この差が所定のしきい値を超えているか否か判別する（ステップＳ１９）。すなわち、この比較により計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”に比較的大きな変動が生じたか否かが判別される。

そして、ステップＳ１９の判別処理で、温度差がしきい値を超えたと判別されたら、ＲＡＭ１８に記憶されている単位時間当たりの誤差“α／β”の各パラメータをクリアし（ステップＳ２０）、これらの各パラメータの算出をやり直すためにＲＡＭ１８に記憶されている前回測位時刻をクリアする（ステップＳ２１）。さらに、誤差“α／β”の再算出に必要な２回のＧＰＳ信号受信のうち１回目の信号受信を直後に行うことになるので、この時点の温度としてステップＳ１６で取得した温度データをＲＡＭ１８の所定領域に記憶させる（ステップＳ２２）。そして、ＧＰＳ衛星からの信号受信の時刻か否かに拘わらずに信号受信を行うためにステップＳ２へジャンプする。

また、ステップＳ１９の判別処理で、温度差がしきい値を超えていないと判別されたら、そのままステップＳ１へ戻る。

つまり、図３と図４に示す測位制御処理の制御手順によれば、ＧＰＳ衛星からの信号受信の時刻になれば、ステップＳ２〜Ｓ１５の処理により、ＧＰＳ衛星から信号受信を行って、位置の測定と、エフェメリス情報の受信および記憶と、計時部１３の時刻修正とが行われるようになっている。また、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”の計測中には、これを求めるための処理も行われるようになっている。

また、ＧＰＳ衛星からの信号受信の時刻以外には、ステップＳ１，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ１９のループ処理により温度計測と温度変化の比較とが繰り返し行われ、さらに、しきい値を超える温度変化があれば、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”を求めるための１回目のＧＰＳ信号受信に移行されるようになっている。

以上のように、この実施形態の測位装置１によれば、ＧＰＳ衛星から受信されるＧＰＳ時刻に基づいて計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”を算出し、これに基づいて計時部１３の計時時刻を正確な時刻に補正してＧＰＳ衛星の送信電波の捕捉処理に使用するので、正確な時刻情報により速やかな送信電波の捕捉が可能となる。さらに、正確な時刻を取得可能とするために、ＧＰＳ衛星の信号受信（ＧＰＳ時刻の取得）を短い周期で行う必要がないので、信号受信の数を減らせて消費電力の低減を図ることができる。

また、位置測定に必要なエフェメリス情報は、間欠的な受信により不揮発性メモリ２０に予め記憶させているので、測位演算の際には、不揮発性メモリ２０のエフェメリス情報を利用することで、速やかな位置の測定が実現されるようになっている。

また、この実施形態の測位装置１によれば、温度計１４により温度の計測を行って計時部１３の誤差の時間的な変化量に比較的大きな変動が生じたと見なされた場合に、その時点で求められている単位時間当たりの誤差“α／β”をクリアし、再度、この値を求め直すようになっている。従って、例えば温度変化など計時部１３の誤差の変化量を変動させる外的要因にも対応して、多くの期間において正確な計時時刻の補正を行えるようになっている。

さらに、温度計１４により温度の計測を行って計時部１３の誤差の時間的な変化量に比較的大きな変動が生じたと見なされた場合には、単位時間当たりの誤差“α／β”を再算出するために、間欠受信の時間間隔を狭めて、その直後にＧＰＳ衛星の信号受信を開始するので、速やかに誤差の変動後に対応する値“α／β”を求めて、計時時刻の補正を可能な状態にすることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、間欠的にＧＰＳ時刻を取得して計時部１３の時刻修正を行う時間間隔として、位置測定を行う時間間隔、或いは、エフェメリス情報の受信を行う時間間隔と同じ３０分間隔としているが、この時間は、例えば、２０分間隔としたり、１時間間隔や２時間間隔とするなど、適宜設定変更可能である。また、位置測定やエフェメリス情報の受信とは別にＧＰＳ衛星の信号受信を行ってＧＰＳ時刻を取得するようにしても良い。

また、上記の実施形態では、温度の変化を検出して、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”が比較的に大きく変動したか否かを判別するようにしているが、その他、計時部１３の精度を変動させる外的要因があれば、その外的要因を検出して上記の変動の有無を判別するようにしても良い。また、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”を、ＧＰＳ時刻を取得するたびに算出して、直接的に、計時部１３の精度の変化を検出するようにしても良い。

そして、例えば、計時部１３の精度の変化が検出されなければ、ＧＰＳ時刻を取得する時間間隔を次第に伸ばしていき、計時部１３の精度の変化が検出されたら、ＧＰＳ時刻を取得する時間間隔を短くして、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”の再算出が早く行われるように構成しても良い。

また、上記実施の形態では、温度のしきい値以上の変化がなければ、計時部１３の単位時間当たりの誤差“α／β”を再算出しない構成を示したが、ＧＰＳ衛星の信号を受信してＧＰＳ時刻が取得されるタイミングごとに上記の誤差“α／β”を再算出して更新していくようにしても良い。また、上記実施の形態では、ＧＰＳ受信機１２の内蔵時計と計時部１３とを別構成にした例を示したが、ＧＰＳ受信機１２の内蔵時計が常時動作を続ける構成であれば、計時部１３としてＧＰＳ受信機１２の内蔵時計を流用する構成としても良い。

その他、上記実施形態で示した細部構成および細部方法は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 測位装置
１０ ＣＰＵ（第１受信制御手段、第２受信制御手段）
１２ ＧＰＳ受信機（受信手段）
１３ 計時部（計時手段）
１４ 温度計（変動検出手段）
２０ 不揮発性メモリ（航路情報の記憶手段）

Claims (6)

1. 測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、
   計時を行う計時手段と、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻情報を間欠的に受信させる第１受信制御手段と、
   受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段と、
   受信された前記時刻情報と前記計時手段の計時時刻とに基づいて当該計時手段の単位時間当たりの誤差を算出する誤差算出手段と、
   算出された前記単位時間当たりの誤差に基づき前記計時手段の計時時刻から誤差を除去した補正時刻を求める時刻補正手段と、
   前記補正時刻を使用して前記測位衛星の信号を捕捉するとともに当該捕捉した信号に基づき位置の測定を行う測位手段と、
   を備えていることを特徴とする測位装置。
2. 前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を間欠的に受信させる第２受信制御手段と、
   受信された前記航路情報を記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記測位手段は、
   前記記憶手段に記憶された前記航路情報に基づき前記測位衛星の位置を求めて当該測位装置の位置の測定を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の測位装置。
3. 前記計時手段の精度を変動させる外的要因の検出或いは当該精度の変動の直接的な検出を行う変動検出手段を備え、
   前記誤差算出手段は、
   前記変動検出手段の検出結果に基づき前記計時手段の精度が変動したと判別される場合に前記単位時間当たりの誤差の算出をやり直すことを特徴とする請求項１記載の測位装置。
4. 前記計時手段の精度を変動させる外的要因の検出或いは当該精度の変化の直接的な検出を行う変動検出手段を備え、
   前記第１受信制御手段は、
   前記変動検出手段の検出結果に基づき前記計時手段の精度が変動したと判別された場合に前記時刻情報を間欠的に受信する時間間隔を短く変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の測位装置。
5. 測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、計時を行う計時手段とを用いて測位を行う測位方法であって、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻情報を間欠的に受信させる第１受信制御ステップと、
   受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正ステップと、
   受信された前記時刻情報と前記計時手段の計時時刻とに基づいて当該計時手段の単位時間当たりの誤差を算出する誤差算出ステップと、
   算出された前記単位時間当たりの誤差に基づき前記計時手段の計時時刻から誤差を除去した補正時刻を求める時刻補正ステップと、
   前記補正時刻を使用して前記測位衛星の信号を捕捉するとともに当該捕捉した信号に基づき位置の測定を行う測位ステップと、
   を含むことを特徴とする測位方法。
6. 測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、計時を行う計時手段とを制御するコンピュータに、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻情報を間欠的に受信させる第１受信制御機能と、
   受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正機能と、
   受信された前記時刻情報と前記計時手段の計時時刻とに基づいて当該計時手段の単位時間当たりの誤差を算出する誤差算出機能と、
   算出された前記単位時間当たりの誤差に基づき前記計時手段の計時時刻から誤差を除去した補正時刻を求める時刻補正機能と、
   前記補正時刻を使用して前記測位衛星の信号を捕捉するとともに当該捕捉した信号に基づき位置の測定を行う測位機能と、
   を実現させるプログラム。

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