JP2015090319A - パフォーマンス情報算出方法及び測位用衛星信号受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】パフォーマンス情報の計測誤差を低減しつつ、消費電力の低減を実現すること。【解決手段】ＧＰＳ受信機１０は、ＲＦ受信回路部１４及びベースバンド処理回路部１６を、ＧＰＳ衛星信号の受信動作を行うＯＮ期間と受信動作を行わないＯＦＦ期間とを繰り返すように間欠駆動させるが、その間欠駆動パターンは、位置算出の動作周期である単位期間において、複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間を均等配置して設定される。【選択図】図４

Description

本発明は、受信した測位用衛星信号に基づいてパフォーマンス情報を算出するパフォーマンス情報算出方法等に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機に代表される測位用受信機が搭載された携帯型電子機器が普及している。測位用受信機は、測位用衛星信号を受信して位置や速度等の情報を計測・出力するが、長時間の計測を可能とするため、消費電力の低減が求められている。例えば特許文献１には、測位用衛星信号の受信動作を間欠的に行うことで、消費電力を低減させる技術が開示されている。

特開２００９−１７５１２３号公報

測位用受信機が搭載された携帯型電子機器の例として、ランニングやウォーキングに用いられる、いわゆるランナーズウォッチが知られている。ランナーズウォッチは、走行又は歩行時の位置や速度の他、移動累積距離やピッチ等を含めた情報（以下、包括して「パフォーマンス情報」という）を算出する。しかし、ランナーズウォッチは、ユーザーの主に腕や手首に装着して使用されるため、受信動作を間欠的に行う従来の手法では、歩行や走行の際のユーザーの腕振り動作が原因と思われるパフォーマンス情報の計測誤差が発生し得ることが分かった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ユーザーの腕や手首といった身体に装着される場合であっても、パフォーマンス情報の計測誤差を低減しつつ、消費電力の低減を実現することである。

上記課題を解決するための第１の形態は、所定の出力時間間隔の間に散在させた複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間のうち、前記複数のＯＮ期間に測位用衛星信号を受信して複数の受信データを取得することと、前記出力時間間隔の間に取得した複数の受信データに基づいてパフォーマンス情報を算出して、前記出力時間間隔で出力することと、を含むパフォーマンス情報算出方法である。

また、他の形態として、所定の出力時間間隔の間に散在させた複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間のうち、前記複数のＯＮ期間に測位用衛星信号を受信して複数の受信データを取得する制御を行う受信制御部と、前記出力時間間隔の間に取得した前記複数の受信データに基づいてパフォーマンス情報を算出する算出部と、前記パフォーマンス情報を前記出力時間間隔で出力する出力部と、を備えた測位用衛星信号受信機を構成することとしてもよい。

この第１の形態等によれば、ユーザーの身体に装着される場合であっても、パフォーマンス情報の計測誤差を低減しつつ、消費電力を低減することができる。すなわち、パフォーマンス情報の出力時間間隔の間に、測位用衛星信号を受信するＯＮ期間とＯＦＦ期間とを存在させることで、消費電力の低減が図れる。また、その出力時間間隔の間に複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間を散在させることで、測位用衛星信号受信機がユーザーの身体に装着される場合のパフォーマンス情報の計測誤差が低減される。つまり、測位用衛星信号受信機を身体に装着したユーザーの動作によって当該受信機と測位用衛星との相対速度が変動し、この変動によって測位用衛星信号の受信周波数に変動が生じる。しかし、出力時間間隔の間に複数回の測位用衛星信号の受信を行うことで、受信周波数の変動が相殺され、その結果、受信周波数を用いたパフォーマンス情報の計測誤差が低減される。

また、第２の形態として、前記受信することは、前記出力時間間隔の中央時刻から前後対称に前記ＯＮ期間を配置させることを含む、パフォーマンス情報算出方法を構成しても良い。

この第２の形態によれば、出力時間間隔の中央時刻から前後対称に複数のＯＮ期間が配置される。これにより、出力時間間隔における複数のＯＮ期間の平均時刻が、当該出力時間間隔の中央時刻となる。

また、第３の形態として、前記パフォーマンス情報を算出することは、前記出力時間間隔の間の各前記ＯＮ期間に受信した前記測位用衛星信号のメジャメント情報を平均することと、前記平均したメジャメント情報を用いて前記パフォーマンス情報を算出することと、を含む、パフォーマンス情報算出方法を構成しても良い。

この第３の形態によれば、出力時間間隔において平均したメジャメント情報に係る時刻が、当該出力時間間隔の中央時刻となる。これにより、出力時間間隔の間におけるＯＮ期間の数や長さが変更されたとしても、それぞれのメジャメント時刻の間隔は等しく出力時間間隔となる。

また、第４の形態として、前記出力時間間隔の間の前記ＯＮ期間の数、及び、各前記ＯＮ期間の長さのうちの何れかを変更すること、を更に含むパフォーマンス情報算出方法を構成しても良い。

この第４の形態によれば、出力時間間隔の間のＯＮ時間の数、及び、ＯＮ期間の長さのうちの何れかを変更することができる。

また、第５の形態として、前記変更することは、前記測位用衛星信号の受信信号強度に基づいて変更することを含む、パフォーマンス情報算出方法を構成しても良い。

この第５の形態によれば、出力時間間隔の間のＯＮ時間の数や長さは、測位用衛星信号の受信強度に基づいて変更することができる。例えば、信号強度が強いほど、ＯＮ期間の数を少なくしたり、或いは、長さを短くすることができる。

また、第６の形態として、前記測位用衛星信号に搬送されている航法メッセージの所定のデータ部分を受信中であるか否かを判定することを更に含み、前記取得することを、前記所定のデータ部分を受信中でないと判定した場合に実行する、パフォーマンス情報算出方法を構成しても良い。

この第６の形態によれば、上記の受信データを取得することを、測位用衛星信号に搬送されている航法メッセージの所定のデータ部分を受信中か否かに応じて実行することができる。例えば、ＧＰＳの場合、ＧＰＳ衛星の軌道情報であるエフェメリスを受信中でない場合に、複数のＯＮ期間に受信データを取得することができる。

また、第７の形態として、ユーザーの歩行又は走行時の演算モード（以下「運動移動モード」という）を含み、前記取得することを、前記運動移動モードの場合に実行する、パフォーマンス情報算出方法を構成しても良い。

この第７の形態によれば、ユーザーの歩行又は走行時の演算モードである運動移動モードの場合に、パフォーマンス情報の出力時間間隔の間の複数のＯＮ期間に測位用衛星信号を受信することができる。これにより、歩行又は走行時のユーザーの腕振り動作に起因する、パフォーマンス情報の計測誤差を低減させることができる。

携帯型電子機器の構成図。 間欠駆動の概要図。 単一間欠駆動パターンの一例。 複数間欠駆動パターンの一例。 ベースバンド処理回路部の機能構成図。 間欠駆動切替設定テーブルのデータ構成例。 単一間欠駆動パターン設定テーブルのデータ構成例。 複数間欠駆動パターン設定テーブルのデータ構成例。 ベースバンド処理のフローチャート。 実験結果の一例。 複数間欠駆動パターンの他の例。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態の一例について説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態が以下説明する実施形態に限定されるわけではないことは勿論である。

［全体構成］
図１は、本実施形態における携帯型電子機器１の構成図である。この携帯型電子機器１は、ユーザーの身体に装着或いは携帯して使用される小型の電子機器であり、例えば、ランナーズウォッチと呼ばれる腕時計タイプのウェアラブルコンピュータ等によって実現される。勿論、腕以外の例えば足首など、四肢の何れかに装着する構成としてもよいが、本実施形態では、腕に装着することとして説明する。

図１によれば、携帯型電子機器１は、ＧＰＳアンテナ１２と、ＧＰＳ受信機１０と、電源部２０と、メイン処理部３０と、操作部３２と、表示部３４と、音出力部３６と、時計部３８と、メイン記憶部４０とを備えて構成される。

ＧＰＳアンテナ１２は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナである。

ＧＰＳ受信機１０は、測位用衛星であるＧＰＳ衛星から送信されている測位用衛星信号であるＧＰＳ衛星信号を受信し、受信したＧＰＳ衛星信号に重畳して搬送されているＧＰＳ衛星の軌道情報（エフェメリスやアルマナック）等の航法メッセージに基づいて、ＧＰＳ受信機１０の位置や速度の他、携帯型電子機器１を装着しているユーザーの移動累積距離やピッチといったパフォーマンス情報を算出する測位用衛星信号受信機である。また、ＧＰＳ受信機１０は、ＲＦ受信回路部１４と、ベースバンド処理回路部１６とを備えて構成される。なお、ＲＦ受信回路部１４と、ベースバンド処理回路部１６とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。

ＲＦ受信回路部１４は、ＧＰＳアンテナ１２によって受信されたＲＦ信号を中間周波数の信号（ＩＦ（Intermediate Frequency）信号）にダウンコンバートし、増幅等した後、デジタル信号に変換して出力する。

ベースバンド処理回路部１６は、ＲＦ受信回路部１４による受信信号のデータを用いてＧＰＳ衛星信号を捕捉・追尾し、捕捉したＧＰＳ衛星信号から取り出した時刻情報や衛星軌道情報等を用いて、ＧＰＳ受信機１０（携帯型電子機器１）の位置や時計誤差を算出する。

電源部２０は、ベースバンド処理回路部１６による電源制御信号に従って、ＧＰＳ受信機１０の各部（ＲＦ受信回路部１４、及び、ベースバンド処理回路部１６）への電源供給を行う。

メイン処理部３０は、メイン記憶部４０に記憶されたシステムプログラム等の各種プログラムに従って、携帯型電子機器１の各部を統括的に制御するプロセッサーであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを有して構成される。メイン処理部３０は、ベースバンド処理回路部２０から取得した位置座標をもとに、表示部３４に走行距離等を表示させたり、音出力部３６にペース音等を出力させたりする。

操作部３２は、タッチパネルやボタンスイッチ等で構成される入力装置であり、ユーザーの操作に応じた操作信号をメイン処理部３０に出力する。表示部３４は、ＬＣＤ等で構成される表示装置であり、メイン処理部３０からの表示信号に基づく各種表示を行う。音出力部３６は、スピーカー等で構成される音出力装置であり、メイン処理部３０からの音信号に基づく各種音声出力を行う。表示部３４又は音出力部３６は、パフォーマンス情報を出力する出力部に相当する。時計部３８は、内部時計であり、水晶発振器等を有する発振回路によって構成され、現在時刻や、指定タイミングからの経過時間等を計時する。

メイン記憶部４０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される記憶装置であり、メイン処理部３０が携帯型電子機器１の各部を統括的に制御するためのシステムプログラムや、携帯型電子機器１の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、メイン処理部３０の作業領域として用いられ、メイン処理部３０の演算結果や、操作部３２からの操作データ等を一時的に格納する。

［原理］
本実施形態において、ＧＰＳ受信機１０は、ＲＦ受信回路部１４及びベースバンド処理回路部１６を間欠駆動させることで省電力を実現している。図２は、ＧＰＳ受信機１０における間欠駆動の概要を示す図である。図２では、上側にベースバンド処理回路部１６（ＢＢ）の動作状態を示し、下側にＲＦ受信回路部１４（ＲＦ）の動作状態を示している。

図２に示すように、ＲＦ受信回路部１４及びベースバンド処理回路部１６が互いに同期するように、パフォーマンス情報（例えば位置情報）の出力時間間隔（所定の間隔、例えば、１秒）を単位期間として、動作状態がＯＮ状態の期間（ＯＮ期間）とＯＦＦ状態の期間（ＯＦＦ期間）とを所定周期で繰り返す、いわゆるデューティ制御が行われる。

ＲＦ受信回路部１４のＯＮ状態とは、ＲＦ受信回路部１４に対して電源部２０からの電源供給がなされている動作状態であり、ＧＰＳアンテナ１２で受信されたＲＦ信号を増幅したり、中間周波数の信号（ＩＦ信号）にダウンコンバートしたり、不要な周波数帯域成分をカットしたり、アナログ信号である受信信号をデジタル信号に変換したりといった回路動作（受信動作）を行っている。また、ＯＦＦ状態とは、電源部２０からＲＦ受信回路部１４への電源供給がなされていない動作状態であり、上述の回路動作を行っていない。なお、ＯＦＦ状態は、ＲＦ受信回路部１４のうち一部へ電源供給を行い、他の部分には電源供給がなされていない状態であっても良い。

ベースバンド処理回路部１６のＯＮ状態とは、ＧＰＳ衛星信号の捕捉処理や位置算出処理、間欠駆動制御に係る処理を行う動作状態である。また、ＯＦＦ状態とは、捕捉処理や位置算出処理を行わず（動作の休止）、間欠駆動制御に係る処理を行う動作状態であり、いわゆるスリープ状態と言うこともできる。なお、ＯＦＦ状態では、ＯＮ状態に比較して動作クロックを低減させても良い。

デューティ比は、単位期間（位置算出の動作周期）に対するＯＮ期間の割合を表す。例えば、デューティ比が４０％ならば、単位期間である１秒のうち、４００ミリ秒がＯＮ期間、残りの６００ミリ秒がＯＦＦ期間となる。

間欠駆動のデューティ比は、受信状況に応じて変更される。受信状況は、本実施形態では受信信号強度とするが、ＤＯＰ（Dilution Of Precision）値等の他の要素を追加或いは代替することとしても良い。本実施形態では、受信信号強度が強いほど、デューティ比が小さくなるように変更する。

図３は、間欠駆動のデューティ比の一例である。図３では、上から順に、ディーティ比が、（ａ）４０％、（ｂ）５６％、（ｃ）６４％、の場合を示している。図３に一例を示すような、単位期間におけるＯＮ期間とＯＦＦ期間との時間的な配置のパターンを、以下、間欠駆動パターンと呼ぶ。また、後述の図４と対比して、図３のような単位期間内のＯＮ期間が単一の場合の間欠駆動バータンを、単一間欠駆動パターンと呼ぶ。従来の間欠駆動パターンといえる。

また、携帯型電子機器１に設定されている動作モードが運動移動モード（歩行又は走行時のモード）である場合、図４に示すように、単位期間において複数のＯＮ期間が散在するような間欠駆動パターンが用いられる。図４では、上から順に、デューティ比が、（ａ）４０％、（ｄ）５６％（ｃ）６４％、の場合の間欠駆動パターンを示している。このように、単位期間において複数のＯＮ期間が散在する間欠駆動パターンは、それぞれのＯＮ期間の長さが同じであり、これらの複数のＯＮ期間の合計がデューティ比で定められるＯＮ期間の長さとなるように定められている。例えば、図４では、デューティ比が、（ａ）４０％、の場合には、「１００ミリ秒」のＯＮ期間が４つ存在し、これらの４つのＯＮ期間の合計が「４００ミリ秒」となっている。このように、単位期間に複数のＯＮ期間が散在するように設定した間欠駆動パターンを、複数間欠駆動パターンと呼ぶ。

動作モードは、ユーザーが行う運動の種類を示すモードである。運動移動モードは、ランニングやマラソン、ウォーキング等の歩行或いは走行運動を行う際のモードである。

ＧＰＳ受信機１０では、ＧＰＳ衛星との相対位置関係の変化によって生じるドップラーの影響等によって、ＧＰＳ衛星信号の受信周波数が変動する。ＧＰＳ受信機１０（携帯型電子機器１）を歩行或いは走行するユーザーの腕に装着した場合、ユーザーの前後方向への周期的な腕振り動作によって、ＧＰＳ受信機１０とＧＰＳ衛星との相対速度ベクトルが周期的に変動し、この変動によってドップラーが周期的に変動する。その結果、受信周波数に誤差が重畳する。

また、ＧＰＳ受信機１０では、単位期間における受信信号とレプリカコードとの相関演算結果に基づいて当該単位期間の受信周波数を決定している。単位期間を１秒とすると、単一間欠駆動パターンによる間欠駆動を行った場合には、ＯＮ期間の到来間隔も１秒となり、このＯＮ期間にＧＰＳ衛星信号を受信し、ＯＦＦ期間には受信しない。他方、ユーザーの前後方向への腕振り動作の周期はおよそ０．５秒〜２秒の間である。このため、腕振りの周期の一部の期間に対応するＧＰＳ衛星信号が受信され、他の期間が受信されない場合が生じる。その結果、腕振りによって変動したドップラーが受信周波数に重畳することで、パフォーマンス情報に誤差が混入し易く、また、その誤差が大きく表れ易かった。

具体的には、図１０の実験結果に示す通り、受信周波数（小黒点を結ぶ折れ線で示される２０ｍｓ毎の受信周波数）は変動しながらも、概ねＧＰＳ衛星の移動に伴う視線方向の相対速度の変化によって、時間経過に従って減少していく様子が分かる。一方、デューティ比を５２％とした単一間欠駆動パターンで、単位期間毎に求めた受信周波数が三角形プロットである。この場合も受信周波数（三角形プロット）は、概ね減少してはいるが、振幅が１５Ｈｚ程度、周期が１５秒程度の大きな揺らぎ（脈動）が生じている。この揺らぎが、パフォーマンス情報の算出に影響を与え、誤差となって表れた。例えば、実際には移動速度が一定であるにも関わらず、遅くなったり早くなったり脈動する結果が算出され得た。

そこで、本実施形態では、単位期間において複数のＯＮ期間を分散配置した複数間欠駆動パターンとする。単位期間には、ＯＮ期間、ＯＦＦ期間、ＯＮ期間がこの順に含まれることになる。これによって、１つの単位期間においてＧＰＳ受信信号を受信する期間が分散され、前後方向の腕振り動作による、ユーザーの真の位置に対するＧＰＳ受信機の相対位置の変化が相殺され、当該単位期間における受信周波数に重畳する誤差が軽減される。

また、間欠駆動パターンは、単位期間において、ＯＮ期間が、当該単位期間の中央時刻を挟んで時間的な前後の関係が対称（図３，図４における左右対称）となるように定められている。例えば図３に示したように、単位期間に含まれるＯＮ期間が１つの場合、ＯＮ期間は、その中央時刻が単位期間の中央時刻に一致するように配置される。また、図４に示したように、単位期間に含まれるＯＮ期間が複数の場合、これら複数のＯＮ期間は、単位期間の中央時刻を挟んで時間的な前後の関係が対称となるように配置される。言い換えると、複数のＵＰ期間は、単位期間の中央時刻から前にｎ番目のＵＰ期間の中央時刻と単位期間の中央時刻との時刻差と、単位期間の中央時刻から後にｎ個目のＵＰ期間の中央時刻と単位時刻との時刻差が等しくなるように配置される（ｎは１以上の整数である）。これにより、デューティ比に関わらず、単位期間におけるメジャメント情報を積算平均したとしても、当該単位期間におけるメジャメント時刻が、当該単位期間の中央時刻となる。すなわち、デューティ比を変更したとしてもメジャメント時刻の間隔は一定となる。

ＧＰＳ受信機１０では、受信信号の受信データ（受信した信号をサンプリングして得られるデータ）とレプリカコードとの相関演算を行って相関値を算出している。ここで、相関演算は、乗算時のレプリカコードの周波数および位相を変化させながら行われる。いわゆる周波数サーチおよび位相サーチである。結果的に、周波数方向および位相方向の２次元座標において、各周波数および各位相における相関値が得られる。そして、単位期間における全ての相関値を積算して平均を取った値を、当該単位期間における相関演算結果とし、この相関演算結果に基づいてメジャメント情報（受信周波数及びコード位相）を算出する。なお、各相関値についてメジャメント情報を算出し、単位期間におけるそれらのメジャメント情報の平均を取った値を、当該単位期間のメジャメント情報としても良い。また、相関値を積算した値を当該単位期間における相関演算結果としても良い。

上述のように、ベースバンド処理回路部１６のＯＮ期間において、相関演算処理が行われる。このため、図３，図４のように間欠駆動パターンを構成することで、単位期間に含まれるＯＮ期間の平均時刻が当該単位期間の中央時刻となり、その中央時刻が当該単位期間におけるメジャメント時刻となる。よって、デューティ比、間欠駆動パターンを変更したとしてもメジャメント時刻の間隔を一定とすることができる。

［ベースバンド処理回路部の構成］
図５は、ベースバンド処理回路部１６の機能構成図である。図５によれば、ベースバンド処理回路部１６は、ＢＢ処理部１００と、ＢＢ記憶部２００とを有する。

ＢＢ処理部１００は、ＣＰＵやＤＳＰ等のプロセッサー等で実現され、ベースバンド処理回路部１６の各部を統括的に制御する。また、ＢＢ処理部１００は、モード設定部１１０と、衛星捕捉部１２０と、位置算出部１３０と、受信状況判定部１４０と、間欠駆動制御部１５０とを有し、ベースバンドプログラム２１０に従ったベースバンド処理（図９参照）を行う。

モード設定部１１０は、操作部３２を介したユーザーの指示操作に従って動作モードを設定する。動作モードは、ユーザーが行う運動の種類を示すモードであり、本実施形態では、ランニングやマラソン、ウォーキング等の歩行或いは走行運動を行う際のモードである運動移動モードが含まれる。モード設定部１１０が設定した動作モードは、動作モードデータ２２０として記憶される。

衛星捕捉部１２０は、ＲＦ受信回路部１４による受信信号のデータ（受信データ）に対して、キャリア（搬送波）除去や相関演算等のデジタル信号処理を行って、ＧＰＳ衛星（ＧＰＳ衛星信号）を捕捉する。

位置算出部１３０は、衛星捕捉部１２０によって捕捉されたＧＰＳ衛星それぞれについて、衛星軌道データ２７０やメジャメントデータ２６０を取得し、取得したデータを用いた位置算出処理を行って、ＧＰＳ受信機１０の位置や時計誤差（クロックバイアス）、移動速度を算出する。位置算出処理としては、最小二乗法やカルマンフィルター等の公知の手法を適用することができる。また、算出した位置や移動速度を用いて、累積移動距離等を算出する。すなわち、位置算出部１３０は、パフォーマンス情報を算出する算出部に相当する。

衛星軌道データ２７０は、アルマナックや各ＧＰＳ衛星のエフェメリス等のデータであり、受信したＧＰＳ衛星信号をデコードすることで取得される。なお、ＧＰＳ衛星の捕捉だけであればアルマナックのデータだけでも良いが、携帯型電子機器１の位置を算出するためにはエフェメリスのデータが必要となる。メジャメントデータ２６０は、受信したＧＰＳ衛星信号に係るコード位相やドップラー周波数等のデータであり、レプリカコードとの相関演算の結果に基づいて取得される。そして、位置算出部１３０によって算出された位置や時計誤差のデータは、算出結果データ２８０として蓄積記憶される。

受信状況判定部１４０は、ＧＰＳ受信機１０におけるＧＰＳ衛星信号の受信状況を判定する。本実施形態では、衛星捕捉部１２０によって捕捉されているＧＰＳ衛星信号の信号強度のうち、５番目に強い信号強度から受信状況を判定する。なお、受信状況は、捕捉しているＧＰＳ衛星信号それぞれの信号強度の平均値としても良いし、ＧＰＳ測位精度の劣化の程度を示すＤＯＰ値を用いて判定することとしても良い。ＤＯＰ値は、ＧＰＳ衛星の天空配置位置によって決まり、値が小さい程測位精度が比較的高くなり得ることを示す。

間欠駆動制御部１５０は、ベースバンド処理回路部１６及びＲＦ受信回路部１４の間欠駆動を制御する。具体的には、現在、捕捉しているＧＰＳ衛星から未取得のエフェメリスを受信中であるか否かを判定し、受信中ならば、間欠駆動のデューティ比を「１００％」に設定する。エフェメリスを受信中でないならば、受信状況判定部１４０によって判定された受信信号強度をもとに、間欠駆動切替設定テーブル２３０に従って、ベースバンド処理回路部１６における間欠駆動のデューティ比を設定する。エフェメリスを受信中であるか否かは、受信しているデータが航法メッセージのどのデータ部分かによって判断できる。航法メッセージのデータフォーマットが規定だからである。

そして、動作モードデータ２２０として記憶されている現在の動作モードが運動移動モードならば、複数間欠駆動パターン設定テーブル２５０に従って、設定したデューティ比に対応する間欠駆動パターン（複数間欠駆動パターン）で、ベースバンド処理回路部１６及びＲＦ受信回路部１４がＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すように制御する。一方、動作モードが運動移動モード以外ならば、単一間欠駆動パターン設定テーブル２４０に従って、設定したデューティ比に対応する間欠駆動パターン（単一間欠駆動パターン）で、ベースバンド処理回路部１６及びＲＦ受信回路部１４がＯＮ状態とＯＦＦ状態とを繰り返すように制御する。本実施形態において、間欠駆動制御部１５０は、複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間のうち、複数のＯＮ期間に測位用衛星信号を受信して複数の受信データを取得する制御を行う受信制御部に相当する。

図６は、間欠駆動切替設定テーブル２３０のデータ構成例である。図６によれば、間欠駆動切替設定テーブル２３０は、受信状況であるＧＰＳ衛星信号の受信信号強度２３１と、デューティ比２３２とを対応付けて格納している。受信信号強度２３１が大きい（強い）ほど、デューティ比２３２が小さくなるように設定されている。

図７は、単一間欠駆動パターン設定テーブル２４０のデータ構成例である。図７によれば、単一間欠駆動パターン設定テーブル２４０は、間欠駆動切替設定テーブル２３０に定められているデューティ比２４１（図６ではデューティ比２３２）それぞれに、単一間欠駆動パターン２４２として、単位期間（１秒）の開始時点を基準とするＯＮ期間の開始時刻及び終了時刻を対応付けて格納している。

図８は、複数間欠駆動パターン設定テーブル２５０のデータ構成例である。図８によれば、複数間欠駆動パターン設定テーブル２５０は、間欠駆動切替設定テーブル２３０に定められているデューティ比２５１（図６ではデューティ比２３２）それぞれに、複数間欠駆動パターン２５２として、単位期間（１秒）の開始時点を基準とするＯＮ期間それぞれの開始時刻及び終了時刻を対応付けて格納している。なお、ＯＦＦ期間の短いデューティ比８０％や、ＯＮ期間が短いデューティ比２０％および１０％については、単一間欠駆動パターンを適用することとしてもよい。

複数間欠駆動パターンは、単一間欠駆動パターンと比較すると、ＲＦ受信回路部１４及びベースバンド処理回路部１６を多い回数起動させる必要がある。そのため、同じデューティ比の場合、僅かではあるが複数間欠駆動パターンは単一間欠駆動パターンよりも消費電力が多くなる。デューティ比が大きい場合（ＯＦＦ期間が短い場合）には、受信データの欠落が少ないので、単一間欠駆動パターンであっても誤差は許容できる程度である。そこで、単一間欠駆動パターンを採用すれば、より一層、低消費電力を図ることができる。

また、ＯＮ期間が短くなるほど、ＧＰＳ衛星の追尾が失敗しやすくなる。デューティ比が小さい場合には、短いＯＮ期間を分散させると追尾失敗の確率が高くなるので、単一間欠駆動パターンを採用することで、追尾を失敗しにくくすることができる。

図５に戻り、ＢＢ記憶部２００は、ＲＯＭやＲＡＭ等で実現され、ＢＢ処理部１００がベースバンド処理回路部１６を統括的に制御するためのシステムプログラムや、各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶するとともに、ＢＢ処理部１００の作業領域として用いられ、ＢＢ処理部１００の演算結果等を一時的に記憶する。本実施形態では、ＢＢ記憶部２００には、ベースバンドプログラム２１０と、間欠駆動切替設定テーブル２３０と、単一間欠駆動パターン設定テーブル２４０と、複数間欠駆動パターン設定テーブル２５０と、メジャメントデータ２６０と、衛星軌道データ２７０と、算出結果データ２８０とが記憶される。

［処理の流れ］
図９は、ベースバンド処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、ＢＢ処理部１００がベースバンドプログラム２１０に従って実行する処理である。

先ず、モード設定部１１０が動作モードを設定する（ステップＳ１）。そして、衛星捕捉部１２０が、衛星軌道データ２７０を参照する等して捕捉対象のＧＰＳ衛星を選定し、ＧＰＳ衛星の捕捉及び追尾を開始する（ステップＳ３）。次いで、間欠駆動制御部１５０が、各捕捉衛星のエフェメリスが衛星軌道データ２７０として記憶されているか否かを判定する（ステップＳ５）。

エフェメリスが記憶されていない捕捉衛星があるならば（ステップＳ５：ＮＯ）、続いて、捕捉衛星から受信しているＧＰＳ衛星信号に搬送されているデータが、記憶されていないエフェメリスのデータ部分か否かで、当該エフェメリスを受信中であるか否かを判定する。当該エフェメリスを受信中ならば（ステップＳ７：ＹＥＳ）、間欠駆動制御部１５０は、間欠駆動のデューティ比を「１００％」に設定する（ステップＳ９）。

一方、当該エフェメリスを受信中でないならば（ステップＳ７：ＮＯ）、受信状況判定部１４０が、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を判定し（ステップＳ１１）、間欠駆動制御部１５０が、判定された受信状況に応じて、間欠駆動のデューティ比を設定する（ステップＳ１３）。次いで、現在の動作モードに応じて、間欠駆動パターンを設定する（ステップＳ１５）。すなわち、動作モードが運動移動モードならば、単位期間に複数のＯＮ期間が散在された複数間欠駆動パターンを設定し、運動移動モード以外ならば、単位期間に１つのＯＮ期間が存在する単一間欠駆動パターンを設定する。その後、ステップＳ５に戻る。

一方、各捕捉衛星のエフェメリスが記憶されているならば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、受信状況判定部１４０が、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を判定し（ステップＳ１７）、間欠駆動制御部１５０が、判定された受信状況に応じて、間欠駆動のデューティ比を設定する（ステップＳ１９）。次いで、現在の動作モードに応じて、間欠駆動パターンを設定する（ステップ２１）。すなわち、動作モードが運動移動モードならば、単位期間に複数のＯＮ期間が散在された複数間欠駆動パターンを設定し、運動移動モード以外ならば、単位期間に１つのＯＮ期間が存在する単一間欠駆動パターンを設定する。

そして、パフォーマンス情報の算出タイミングとなると（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、位置算出部１３０が、位置算出処理を行って、ＧＰＳ受信機１０（携帯型電子機器１）の位置や時計誤差、移動速度等のパフォーマンス情報を算出する（ステップＳ２５）。その後、ＢＢ処理部１００は、ベースバンド処理を終了するかを判定し、終了しないならば（ステップＳ２７：ＮＯ）、ステップＳ１７に戻り、終了するならば（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、ベースバンド処理を終了する。

［実験結果］
続いて、本実施形態におけるＧＰＳ受信機１０についての実験結果を説明する。図１０は、受信周波数（Ｆｒｅｑ）の時間変化を示す図である。図１０において、横軸は時刻（単位は［ミリ秒］）、縦軸は周波数（単位は［Ｈｚ］）である。この実験では、被験者がＧＰＳ受信機１０（携帯型電子機器１）を腕に装着して走行運動（ランニング）した場合のＧＰＳ衛星信号の受信周波数を測定した。具体的には、（ａ）２０ミリ秒間隔でサンプリングした受信周波数を小黒点を結ぶ折れ線で、（ｂ）デューティ比を「５２％」として単一間欠駆動パターンでの間欠駆動を行った場合の、単位時間（１秒）における受信周波数の平均値を三角形プロットで、（ｃ）デューティ比を「５２％」として本実施形態の複数間欠駆動パターンでの間欠駆動を行った場合の、単位時間（１秒）における受信周波数の平均値を丸形プロットで示している。

この実験結果によれば、（ａ）２０ミリ秒毎の受信周波数は、約１５Ｈｚの範囲で大きく振幅変化しながら、大まかには緩やかに減少するように変化していることがわかる。振幅変化は、被験者の腕振りによるものである。全体が減少傾向であるのは、捕捉しているＧＰＳ衛星が、ＧＰＳ受信機１０から見て遠ざかっており、いわゆるドップラーが表れていることを示している。この振幅変化の中央付近が、真の受信周波数であると推察される。デューティ比を１００％とした場合には、受信周波数の全平均となるため、この振幅変化の中央付近の値がメジャメント情報としてパフォーマンス情報の算出に用いられる値（以下「採用値」という）となる。

一方、省電力を目的とする間欠駆動パターンを採用した（ｂ）単一間欠駆動パターンでは、三角形プロットが採用値を示しているが、採用値には、１５Ｈｚ程度の振幅で、周期が２０秒程度の大きな揺らぎ（脈動）が生じている。この採用値を用いてパフォーマンス情報を算出した場合には、大きな誤差となり得る。これに対して、本実施形態の（ｃ）複数間欠駆動パターンでは、丸形プロットが採用値を示しているが、（ｂ）単一間欠駆動パターンに比べて揺らぎ（脈動）が明らかに抑えられている。つまり、複数間欠駆動パターンのほうが、パフォーマンス情報の算出に好都合であり、パフォーマンス情報の計測誤差が低減され得ることがわかる。

［作用効果］
このように、本実施形態のＧＰＳ受信機１０は、ＲＦ受信回路部１４及びベースバンド処理回路部１６を、ＧＰＳ衛星信号の受信動作を行うＯＮ期間と受信動作を行わないＯＦＦ期間とを繰り返すように間欠駆動させる。その間欠駆動パターンは、位置算出の動作周期である単位期間（１秒）において、複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間を均等配置して設定される。これにより、消費電力の低減を図りつつ、ユーザーに装着されて使用される際に生じるパフォーマンス情報の計測誤差を低減することが可能となる。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。以下に変形例について説明するが、変形例の説明にあたっては実施形態と同一の構成については同符号を付し、その説明を省略する。

（Ａ）複数間欠駆動パターン
例えば、上述の実施形態では、単位期間において複数のＯＮ期間を散在させた複数間欠駆動パターンとして、図４に一例を示したように、同じ長さの４つのＯＮ期間を散在させたパターンとしたが、ＯＮ期間の数はこれ以外であっても良い。単位期間の中間から時間的に前後対称に均等配置することができればＯＮ期間の数や長さは何れでもよい。

例えば、図１１に一例を示すように、デューティ比に応じてＯＮ期間の数を異なるように設定しても良い。図１１に示す例では、デューティ比が、（ａ）４０％、（ｂ）５０％、（ｃ）６０％、それぞれの場合の間欠駆動パターンの一例を示している。図１１に示す例では、１つのＯＮ期間の長さを１００ミリ秒として、デューティ比が大きくなるほど、１つの単位期間におけるＯＮ期間の数が多くなるように設定されている。

（Ｂ）衛星測位システム
また、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。

（Ｃ）処理の主体
上記の実施形態では、ＧＰＳ受信機１０の位置算出部１３０がパフォーマンス情報を算出するものとして説明したが、各種パフォーマンス情報のうち１種類以上を、携帯型電子機器１のメイン処理部３０が算出することとしてもよい。

（Ｄ）センサー
上記の実施形態では、携帯型電子機器１はＧＰＳ受信機１０を含むものとして説明したが、他のセンサーをさらに含む構成であってもよい。例えば、携帯型電子機器１０は、加速度センサーやジャイロセンサーなどの慣性センサーを含み、ＧＰＳ受信機１０のメジャメント情報や位置算出結果に加えて、これらのセンサーの検出結果を用いてパフォーマンス情報を算出してもよい。

１ 携帯型電子機器、１２ ＧＰＳアンテナ、１０ ＧＰＳ受信機、１４ ＲＦ受信回路部、１６ ベースバンド処理回路部、１００ ＢＢ処理部、１１０ モード設定部、１２０ 衛星捕捉部、１３０ 位置算出部、１４０ 受信状況判定部、１５０ 間欠駆動制御部、２００ ＢＢ記憶部、２１０ ベースバンドプログラム、２２０ 動作モードデータ、２３０ 間欠駆動切替設定テーブル、２４０ 単一間欠駆動パターン設定テーブル、２５０ 複数間欠駆動パターン設定テーブル、２６０ メジャメントデータ、２７０ 衛星軌道データ、２８０ 算出結果データ

Claims (8)

1. 所定の出力時間間隔の間に散在させた複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間のうち、前記複数のＯＮ期間に測位用衛星信号を受信して複数の受信データを取得することと、
   前記出力時間間隔の間に取得した前記複数の受信データに基づいてパフォーマンス情報を算出して、前記出力時間間隔で出力することと、
   を含むパフォーマンス情報算出方法。
2. 前記受信することは、前記出力時間間隔の中央時刻から前後対称に前記ＯＮ期間を配置させることを含む、
   請求項１に記載のパフォーマンス情報算出方法。
3. 前記パフォーマンス情報を算出することは、
   前記出力時間間隔の間の各前記ＯＮ期間に受信した前記測位用衛星信号のメジャメント情報を平均することと、
   前記平均したメジャメント情報を用いて前記パフォーマンス情報を算出することと、
   を含む、
   請求項２に記載のパフォーマンス情報算出方法。
4. 前記出力時間間隔の間の前記ＯＮ期間の数、及び、各前記ＯＮ期間の長さのうちの何れかを変更すること、
   を更に含む請求項１〜３の何れか一項に記載のパフォーマンス情報算出方法。
5. 前記変更することは、前記測位用衛星信号の受信信号強度に基づいて変更することを含む、
   請求項４に記載のパフォーマンス情報算出方法。
6. 前記測位用衛星信号に搬送されている航法メッセージの所定のデータ部分を受信中であるか否かを判定することを更に含み、
   前記取得することを、前記所定のデータ部分を受信中でないと判定した場合に実行する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載のパフォーマンス情報算出方法。
7. ユーザーの歩行又は走行時の演算モード（以下「運動移動モード」という）を含み、
   前記取得することを、前記運動移動モードの場合に実行する、
   請求項１〜６の何れか一項に記載のパフォーマンス情報算出方法。
8. 所定の出力時間間隔の間に散在させた複数のＯＮ期間及び複数のＯＦＦ期間のうち、前記複数のＯＮ期間に測位用衛星信号を受信して複数の受信データを取得する制御を行う受信制御部と、
   前記出力時間間隔の間に取得した前記複数の受信データに基づいてパフォーマンス情報を算出する算出部と、
   前記パフォーマンス情報を前記出力時間間隔で出力する出力部と、
   を備えた測位用衛星信号受信機。

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