JP2015175823A - 位置情報生成装置、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、誤差の大きい測位結果の影響を受けにくく、従来よりも正確なタイミング信号を生成することができる位置情報生成装置およびタイミング信号生成装置を提供すること、また、かかるタイミング信号生成装置を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供すること。
【解決手段】タイミング信号生成装置１は、衛星信号に基づいて測位計算を行うＧＰＳ受信機１０と、ＧＰＳ受信機１０の複数の測位計算結果の最頻値または中央値をＡとし、複数の測位計算結果の標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値に基づいて、受信点の位置情報を生成するＤＳＰ２３と、を備え、少なくとも１つの位置情報衛星からの衛星信号と受信点の位置情報とに基づいて、タイミング信号を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置情報生成装置、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体に関する。

人工衛星を利用した全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の１つであるＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られている。ＧＰＳに用いるＧＰＳ衛星は、極めて精度の高い原子時計が搭載されており、ＧＰＳ衛星の軌道情報や正確な時刻情報等が重畳された衛星信号を地上に送信している。ＧＰＳ衛星から送信された衛星信号は、ＧＰＳ受信機で受信される。そして、ＧＰＳ受信機は、衛星信号に重畳されている軌道情報や時刻情報に基づいてＧＰＳ受信機の現在位置や時刻情報を算出する処理や、協定世界時（ＵＴＣ:Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｉｍｅ）に同期した正確なタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する処理等を行う。

このようなＧＰＳ受信機は、測位計算に基づき、位置・時刻を提供する通常測位(位置推定)モードと、既知位置での固定位置測位による時刻提供をする位置固定モードが設けられているのが一般的である。

通常測位モードでは、所定数（２次元測位あれば最低３個、３次元測位であれば４個）以上のＧＰＳ衛星からの衛星信号が必要である。また、衛星信号を受信可能なＧＰＳ衛星の数が多いほど、測位計算の精度が向上する。

これに対して、位置固定モードでは、ＧＰＳ受信機の位置情報が設定されていれば、少なくとも１つのＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信できれば１ＰＰＳを生成することができる。

位置固定モードでの１ＰＰＳの精度は、設定される位置情報の精度に依存するため、ＧＰＳ受信機に正確な位置情報を設定することが重要になる。ＧＰＳ受信機に設定するための正確な位置情報を取得する方法としては、例えば、地図から読み取る方法や測量等が考えられるが、前者は受信場所によっては位置情報を取得することが困難な場合があり、後者は費用や時間等のコストがかかるといった問題がある。

これらの問題を解決するために、特許文献１では、設置したＧＰＳ受信機自体が測位計算を行い、測位結果の位置情報を所定時間に亘って平均化して受信点の位置を決定する手法が提案されており、この手法によれば、任意の受信場所での位置情報を取得することが可能であり、コストも低減することができる。

特開平９−１７８８７０号公報

しかしながら、マルチパス等何らかのエラーが発生した場合には測位計算の結果の位置情報に大きな誤差が含まれるため、測位計算の結果を平均化する特許文献１の手法では、平均化の結果として得られる受信点の位置の誤差が大きくなる可能性がある。そのため、特許文献１の手法では、測位計算時の受信環境によっては１ＰＰＳ（タイミング信号）の精度が劣化するおそれがあるという問題がある。このような問題は、ＧＰＳ受信機だけでなく、その他の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の受信装置についても共通の問題である。

本発明の目的は、受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、誤差の大きい測位結果の影響を受けにくく、従来よりも正確なタイミング信号を生成することができる位置情報生成装置およびタイミング信号生成装置を提供すること、また、かかるタイミング信号生成装置を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供することにある。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態
様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本発明の位置情報生成装置は、衛星信号に基づいて測位計算を行う測位計算部と、
前記測位計算部の複数の測位計算結果の最頻値または中央値をＡとし、前記複数の測位計算結果の標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値に基づいて、受信点の位置情報を生成する位置情報生成部と、
を備えることを特徴とする。

このような位置情報生成装置によれば、Ａ±σ／４の範囲内にある値に基づいて受信点の位置情報を生成するので、受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、マルチパス等のイレギュラーなデータのような誤差の大きい測位結果の影響を受けにくく、複数の測位計算結果の平均値を受信点の位置情報の生成に用いた従来よりも正確なタイミング信号を生成することができる。

［適用例２］
本発明のタイミング信号生成装置は、衛星信号に基づいて測位計算を行う測位計算部と、
前記測位計算部の複数の測位計算結果の最頻値または中央値をＡとし、前記複数の測位計算結果の標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値（ただし、Ａを除く）に基づいて、受信点の位置情報を生成する位置情報生成部と、
少なくとも１つの位置情報衛星からの衛星信号と前記受信点の位置情報とに基づいて、タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
を備えることを特徴とする。

このようなタイミング信号生成装置によれば、Ａ±σ／４の範囲内にある値に基づいて受信点の位置情報を生成するので、受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、マルチパス等のイレギュラーなデータのような誤差の大きい測位結果の影響を受けにくく、複数の測位計算結果の平均値を受信点の位置情報の生成に用いた従来よりも正確なタイミング信号を生成することができる。

［適用例３］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記位置情報生成部で前記受信点の位置情報の生成に用いられる前記値を前記範囲内から選択する選択部を備えることが好ましい。

これにより、位置情報生成部がＡ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成することができる。

［適用例４］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記選択部は、係数をｋとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内でｋ×Ａに最も近い値を選択することが好ましい。

これにより、比較的簡単に、位置情報生成部がＡ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成することができる。

［適用例５］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記選択部は、前記最頻値と前記中央値との中間の値をＢとし、係数をｋとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内でｋ×Ｂに最も近い値を選択することが好ましい。

これにより、比較的簡単に、位置情報生成部がＡ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成することができる。

［適用例６］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記選択部は、前記係数ｋを調整可能であることが好ましい。

これにより、位置情報生成部で受信点の位置情報の生成に用いられる値を受信環境に応じて最適化することができる。

［適用例７］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記選択部は、前記測位計算部の前記複数の測位計算結果の平均値、最頻値および中央値のうちの少なくとも２つの値に基づいて、前記係数ｋを調整することが好ましい。

これにより、測位計算結果を用いて自動的に、位置情報生成部で受信点の位置情報の生成に用いられる値を受信環境に応じて最適化することができる。

［適用例８］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記係数ｋは、０．７以上１．３以下の範囲内にあることが好ましい。

これにより、ｋ×Ａまたはｋ×ＢがＡ±σ／４の範囲外となるのを低減することができる。そのため、位置情報生成部で受信点の位置情報の生成に用いられる値を受信環境に応じて高精度に最適化することができる。

［適用例９］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記タイミング信号生成部が前記タイミング信号の生成に用いる前記衛星信号は、軌道情報および時刻情報を含んでいることが好ましい。
これにより、基準時刻に正確に同期したタイミング信号を生成することができる。

［適用例１０］
本発明のタイミング信号生成装置では、クロック信号を出力する発振器と、
前記クロック信号を前記タイミング信号に同期させる同期制御部と、
を備えることが好ましい。

これにより、発振器が出力するクロック信号を正確なタイミング信号に同期させることで、発振器の精度よりも高い精度のクロック信号を生成することができる。

［適用例１１］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記発振器は、水晶発振器であることが好ましい。

水晶発振器は、小型で、かつ、低消費電力である。したがって、タイミング信号に同期させる発振器として水晶発振器を用いることにより、タイミング信号生成装置の小型化および低消費電力化を図ることができる。また、恒温槽型水晶発振器を用いれば、長期にわたって衛星信号を受信できない状態となっても、高精度なタイミング信号を生成することができる。

［適用例１２］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記発振器は、原子発振器であることが好ましい。

原子発振器は、高い長期周波数安定度を有する。したがって、タイミング信号に同期させる発振器として原子発振器を用いることにより、長期にわたって衛星信号を受信できない状態となっても、高精度なタイミング信号を生成することができる。

［適用例１３］
本発明のタイミング信号生成装置では、バッテリーを備えることが好ましい。

これにより、バッテリーからの電力供給によりタイミング信号生成装置の各部を駆動することができる。そのため、外部電源がないような場所でもタイミング信号生成装置を設置することが可能となる。

［適用例１４］
本発明の電子機器は、本発明のタイミング信号生成装置を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。

［適用例１５］
本発明の移動体は、本発明のタイミング信号生成装置を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージの構成を示す図である。 図１に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機の構成例を示すブロック図である。 図３に示すＧＰＳ受信機における通常測位モードと位置固定モードでの処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３に示すＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１に示すタイミング信号生成装置の処理部によるＧＰＳ受信機の制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が多いが受信強度が小さい場合の測位計算結果を示す表、（Ｂ）は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が少なく受信強度が小さい場合の測位計算結果を示す表である。 図７（Ｂ）に示す場合において、測位計算結果の測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するための表である。 測位計算結果の測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するためのグラフである。 本発明の第２実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 図１０に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 図１２に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 本発明の電子機器の実施形態を示すブロック図である。 本発明の移動体の実施形態を示す図である。

以下、本発明の位置情報生成装置、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．タイミング信号生成装置（位置情報生成装置）
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。

図１に示すタイミング信号生成装置１は、ＧＰＳ受信機１０、処理部（ＣＰＵ）２０、原子発振器３０、温度センサー４０、ＧＰＳアンテナ５０を含んで構成されている。

なお、タイミング信号生成装置１は、構成要素の一部または全部が物理的に分離されていてもよいし、一体化されていてもよい。例えば、ＧＰＳ受信機１０と処理部（ＣＰＵ）２０はそれぞれ別個のＩＣで実現されていてもよいし、ＧＰＳ受信機１０と処理部（ＣＰＵ）２０は１チップのＩＣとして実現されていてもよい。

このタイミング信号生成装置１は、ＧＰＳ衛星２（位置情報衛星の一例）から送信された信号を受信し、高精度の１ＰＰＳを生成するものである。

ＧＰＳ衛星２は、地球の上空の所定の軌道上を周回しており、搬送波である１．５７５４２ＧＨｚの電波（Ｌ１波）に航法メッセージおよびＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）を重畳（搬送波を変調）させた衛星信号を地上に送信している。

Ｃ／Ａコードは、現在約３０個存在するＧＰＳ衛星２の衛星信号を識別するためのものであり、各ｃｈｉｐが＋１または−１のいずれかである１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ周期）からなる固有のパターンである。したがって、衛星信号と各Ｃ／Ａコードのパターンの相関をとることにより、衛星信号に重畳されているＣ／Ａコードを検出することができる。

各ＧＰＳ衛星２が送信する衛星信号（具体的には航法メッセージ）には、各ＧＰＳ衛星２の軌道上の位置を示す軌道情報が含まれている。また、各ＧＰＳ衛星２は原子時計を搭載しており、衛星信号には、原子時計で計時された極めて正確な時刻情報が含まれている。したがって、４つ以上のＧＰＳ衛星２からの衛星信号を受信し、各衛星信号に含まれている軌道情報および時刻情報を用いて測位計算を行うことで、受信点（ＧＰＳアンテナ５０の設置場所）の位置と時刻の正確な情報を得ることができる。具体的には、受信点の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）および時刻ｔを４つの変数とする４次元方程式を立ててその解を求めればよい。

なお、受信点の位置が既知である場合、１つ以上のＧＰＳ衛星２からの衛星信号を受信し、各衛星信号に含まれている時刻情報を用いて受信点の時刻情報を得ることができる。

また、各衛星信号に含まれている軌道情報を用いて、各ＧＰＳ衛星２の時刻と受信点の時刻との差の情報を得ることができる。なお、地上のコントロールセグメントにより各ＧＰＳ衛星２に搭載されている原子時計のわずかな時刻誤差が測定されており、衛星信号にはその時刻誤差を補正するための時刻補正パラメーターも含まれており、この時刻補正パラメーターを用いて受信点の時刻を補正することで極めて正確な時刻情報を得ることができる。

図２は、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージの構成を示す図である。
図２（Ａ）に示すように、航法メッセージは、全ビット数１５００ビットのメインフレームを１単位とするデータとして構成されている。メインフレームは、それぞれ３００ビットの５つのサブフレーム１〜５に分割されている。１つのサブフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星２から６秒で送信される。したがって、１つのメインフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星２から３０秒で送信される。

サブフレーム１には、週番号データ（ＷＮ）等の衛星補正データが含まれている。週番号データは、ＧＰＳ衛星２の時刻が含まれる週を表す情報である。ＧＰＳ衛星２の時刻の起点は、ＵＴＣ（世界標準時）における１９８０年１月６日００：００：００であり、この日に始まる週は週番号０となっている。週番号データは、１週間単位で更新される。

サブフレーム２、３には、エフェメリスパラメータ（各ＧＰＳ衛星２の詳細な軌道情報）が含まれる。また、サブフレーム４、５には、アルマナックパラメータ（全ＧＰＳ衛星２の概略軌道情報）が含まれている。

さらに、サブフレーム１〜５の各先頭には、３０ビットのＴＬＭ（Telemetry word）データが格納されたＴＬＭ（Telemetry）ワードと、３０ビットのＨＯＷ（hand over word）データが格納されたＨＯＷワードとが含まれている。

したがって、ＴＬＭワードやＨＯＷワードは、ＧＰＳ衛星２から６秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ等の衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、アルマナックパラメータは３０秒間隔で送信される。

図２（Ｂ）に示すように、ＴＬＭワードには、プリアンブルデータ、ＴＬＭメッセージ、Reservedビット、パリティデータが含まれている。

図２（Ｃ）に示すように、ＨＯＷワードには、ＴＯＷ（Time of Week）（以下、「Ｚカウント」ともいう）という時刻情報が含まれている。Ｚカウントデータは毎週日曜日の０時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の０時に０に戻るようになっている。つまり、Ｚカウントデータは、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報であって、経過時間が１．５秒単位で表した数となっている。ここで、Ｚカウントデータは、次のサブフレームデータの先頭ビットが送信される時刻情報を示す。例えば、サブフレーム１のＺカウントデータは、サブフレーム２の先頭ビットが送信される時刻情報を示す。また、ＨＯＷワードには、サブフレームのＩＤを示す３ビットのデータ(ＩＤコード)も含まれている。すなわち、図２（Ａ）に示すサブフレーム１〜５のＨＯＷワードには、それぞれ「００１」、「０１０」、「０１１」、「１００」、「１０１」のＩＤコードが含まれている。

サブフレーム１に含まれる週番号データとサブフレーム１〜５に含まれるＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）を取得することで、ＧＰＳ衛星２の時刻を計算することができる。なお、以前に週番号データを取得し、週番号データを取得した時期からの経過時間を内部でカウントしておけば、週番号データを毎回取得しなくてもＧＰＳ衛星２の現在の週番号データを得ることができる。したがって、Ｚカウントデータのみを取得すれば、ＧＰＳ衛星２の現在の時刻を概算で知ることができる。

以上説明したような衛星信号は、図１に示すＧＰＳアンテナ５０を介して、ＧＰＳ受信機１０で受信される。

ＧＰＳアンテナ５０は、衛星信号を含む各種の電波を受信するアンテナであり、ＧＰＳ受信機１０に接続されている。

ＧＰＳ受信機１０（衛星信号受信部の一例）は、ＧＰＳアンテナ５０を介して受信した衛星信号に基づいて、各種の処理を行う。

具体的に説明すると、ＧＰＳ受信機１０は、通常測位モード（第１のモードの一例）および位置固定モード（第２のモードの一例）を有し、処理部（ＣＰＵ）２０からの制御コマンド（モード設定用の制御コマンド）に応じて通常測位モードと位置固定モードのいずれかに設定される。

ＧＰＳ受信機１０は、通常測位モードでは、「測位計算部」として機能し、複数（好ましくは４個以上）のＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含まれる軌道情報（具体的には、前述したエフェメリスデータやアルマナックデータ等）および時刻情報（具体的には、前述した週番号データやＺカウントデータ等）に基づいて測位計算を行う。

また、ＧＰＳ受信機１０は、位置固定モードでは、「タイミング信号生成部」として機能し、少なくとも１つのＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含まれる軌道情報および時刻情報と設定された受信点の位置情報とに基づいて、１ＰＰＳ（1 Pulse Per Second）を生成する。１ＰＰＳ（基準時刻に同期したタイミング信号の一例）は、ＵＴＣ（世界標準時）と完全同期したパルス信号であり、１秒毎に１パルスを含む。このように、ＧＰＳ受信機１０がタイミング信号の生成に用いる衛星信号が軌道情報および時刻情報を含んでいることにより、基準時刻に正確に同期したタイミング信号を生成することができる。

以下、ＧＰＳ受信機１０の構成について詳述する。
図３は、図１に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機の構成例を示すブロック図である。

図３に示すＧＰＳ受信機１０は、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルター１１、ＲＦ処理部１２、ベースバンド処理部１３および温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）１４を含んで構成されている。

ＳＡＷフィルター１１は、ＧＰＳアンテナ５０が受信した電波から衛星信号を抽出する処理を行う。このＳＡＷフィルター１１は、１．５ＧＨｚ帯の信号を通過させるバンドパスフィルターとして構成される。

ＲＦ処理部１２は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１２１、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１２２、ミキサー１２３、ＩＦアンプ１２４、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）フィルター１２５およびＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）１２６を含んで構成されている。

ＰＬＬ１２１は、数十ＭＨｚ程度で発振するＴＣＸＯ１４の発振信号を１．５ＧＨｚ帯の周波数に逓倍したクロック信号を生成する。

ＳＡＷフィルター１１が抽出した衛星信号は、ＬＮＡ１２２で増幅される。ＬＮＡ１２２で増幅された衛星信号は、ミキサー１２３でＰＬＬ１２１が出力するクロック信号とミキシングされて中間周波数帯（例えば、数ＭＨｚ）の信号（ＩＦ信号）にダウンコンバートされる。ミキサー１２３でミキシングされた信号は、ＩＦアンプ１２４で増幅される。

ミキサー１２３でのミキシングにより、ＩＦ信号とともにＧＨｚオーダーの高周波信号も生成されるため、ＩＦアンプ１２４はＩＦ信号とともにこの高周波信号も増幅する。ＩＦフィルター１２５は、ＩＦ信号を通過させるとともに、この高周波信号を除去する（正確には、所定のレベル以下に減衰させる）。ＩＦフィルター１２５を通過したＩＦ信号はＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）１２６でデジタル信号に変換される。

ベースバンド処理部１３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）１３３およびＲＴＣ（リアルタイムクロック）１３４を含んで構成されており、ＴＣＸＯ１４の発振信号をクロック信号として各種処理を行う。

ＤＳＰ１３１とＣＰＵ１３２は、協働しながら、ＩＦ信号からベースバンド信号を復調し、航法メッセージに含まれる軌道情報や時刻情報を取得し、通常測位モードの処理あるいは位置固定モードの処理を行う。

ＳＲＡＭ１３３は、取得された時刻情報や軌道情報、所定の制御コマンド（位置設定用の制御コマンド）に応じて設定された受信点の位置情報、位置固定モード等で用いる仰角マスク等を記憶するためのものである。ＲＴＣ１３４は、ベースバンド処理を行うためのタイミングを生成するものである。このＲＴＣ１３４は、ＴＣＸＯ１４からのクロック信号でカウントアップされる。

具体的には、ベースバンド処理部１３は、各Ｃ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードを発生し、ベースバンド信号に含まれる各Ｃ／Ａコードとローカルコードの相関をとる処理（衛星サーチ）を行う。そして、ベースバンド処理部１３は、各ローカルコードに対する相関値がピークになるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が閾値以上となる場合にはそのローカルコードをＣ／ＡコードとするＧＰＳ衛星２に同期（ＧＰＳ衛星２を捕捉）したものと判断する。なお、ＧＰＳでは、すべてのＧＰＳ衛星２が異なるＣ／Ａコードを用いて同一周波数の衛星信号を送信するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用している。したがって、受信した衛星信号に含まれるＣ／Ａコードを判別することで、捕捉可能なＧＰＳ衛星２を検索することができる。

また、ベースバンド処理部１３は、捕捉したＧＰＳ衛星２の軌道情報や時刻情報を取得するために、当該ＧＰＳ衛星２のＣ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードとベースバンド信号をミキシングする処理を行う。ミキシングされた信号には、捕捉したＧＰＳ衛星２の軌道情報や時刻情報を含む航法メッセージが復調される。そして、ベースバンド処理部１３は、航法メッセージに含まれる軌道情報や時刻情報を取得し、ＳＲＡＭ１３３に記憶する処理を行う。

また、ベースバンド処理部１３は、所定の制御コマンド（具体的にはモード設定用の制御コマンド）を受信し、通常測位モードと位置固定モードのいずれかに設定される。ベースバンド処理部１３は、通常測位モードでは、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている４つ以上のＧＰＳ衛星２の軌道情報および時刻情報を用いて測位計算を行う。

また、ベースバンド処理部１３は、位置固定モードでは、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている１つ以上のＧＰＳ衛星２の軌道情報と、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている受信点の位置情報とを用いて高精度の１ＰＰＳを出力する。具体的には、ベースバンド処理部１３は、ＲＴＣ１３４の一部に１ＰＰＳの各パルスの発生タイミングをカウントする１ＰＰＳカウンターを備えており、ＧＰＳ衛星２の軌道情報と受信点の位置情報とを用いて、ＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号が受信点まで到達するのに要する伝搬遅延時間を計算し、この伝搬遅延時間に基づき１ＰＰＳカウンターの設定値を最適値に変更する。

なお、ベースバンド処理部１３は、通常測位モードにおいて、測位計算で得られた受信点の時刻情報に基づき１ＰＰＳを出力してもよく、位置固定モードにおいて、複数のＧＰＳ衛星２が捕捉できれば測位計算を行ってもよい。

また、ベースバンド処理部１３は、測位計算の結果の位置情報や時刻情報、受信状況（ＧＰＳ衛星２の捕捉数、衛星信号の強度等）等の各種情報を含むＮＭＥＡデータを出力する。

以上説明したように構成されたＧＰＳ受信機１０の動作は、図１に示す処理部（ＣＰＵ）２０により制御される。

処理部２０（衛星信号受信制御装置の一例）は、ＧＰＳ受信機１０に対して各種の制御コマンドを送信してＧＰＳ受信機１０の動作を制御し、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳやＮＭＥＡデータを受け取って各種の処理を行う。なお、処理部２０は、例えば、任意のメモリーに記憶されているプログラムにしたがって、各種処理を行ってもよい。

この処理部２０は、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２３、分周器２４およびＧＰＳ制御部２５を含んで構成されている。なお、ＤＳＰ２３とＧＰＳ制御部２５とは一つの部品で構成されていてもよい。

ＤＳＰ２３（「位置情報生成部」の一例）は、ＧＰＳ受信機１０から定期的に（例えば、１秒毎に）ＮＭＥＡデータを取得し、ＮＭＥＡデータに含まれる位置情報（ＧＰＳ受信機１０による通常測位モードでの測位計算の結果）を集めて所定時間における統計情報を作成し、その統計情報に基づいて、受信点の位置情報を生成する処理を行う。特に、ＧＰＳ受信機１０による通常測位モードでの複数の測位計算結果の最頻値（以下、単に「最頻値」ともいう）または中央値（以下、単に「中央値」ともいう）をＡとし、その複数の測位計算結果の標準偏差をσとしたとき、ＤＳＰ２３は、Ａ±σ／４の範囲内にある値（ただし、Ａは除く。以下、同じ。）に基づいて、受信点の位置情報を生成する。ここで、ＤＳＰ２３は、ＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いられる値を前記範囲内から選択する「選択部」を構成している。また、ＧＰＳ受信機１０および処理部２０を含む構成は、タイミング信号を生成する「タイミング信号生成装置」を構成している。なお、「選択部」（Ａ±σ／４の範囲内から１つの値を選択する機能を有する構成）の少なくとも一部は、ＤＳＰ２３とは別体として処理部２０の内部または外部に設けられていてもよい。

ＧＰＳ制御部２５（受信制御部の一例）は、ＧＰＳ受信機１０に各種の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０の動作を制御する。具体的には、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０にモード設定用の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０を通常測位モードから位置固定モードに切り替える処理を行う。また、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０を通常測位モードから位置固定モードに切り替える前に、ＧＰＳ受信機１０に位置設定用の制御コマンドを送信し、ＤＳＰ２３が生成した受信点の位置情報をＧＰＳ受信機１０に設定する処理を行う。

分周器２４は、原子発振器３０が出力するクロック信号（周波数：ｆ）をｆ分周し、１Ｈｚの分周クロック信号を出力する。

位相比較器２１は、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳと分周器２４が出力する１Ｈｚの分周クロック信号とを位相比較する。位相比較器２１の比較結果の位相差信号は、ループフィルター２２を介して原子発振器３０に入力される。ループフィルター２２のパラメーターは、ＤＳＰ２３により設定される。

分周器２４が出力する１Ｈｚの分周クロック信号は、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳと同期しており、タイミング信号生成装置１は、この分周クロック信号をＵＴＣと同期した極めて周波数精度の高い１ＰＰＳとして外部に出力する。また、タイミング信号生成装置１は、１ＰＰＳと同期して１秒毎に最新のＮＭＥＡデータを外部に出力する。

原子発振器３０は、原子のエネルギー遷移を利用した周波数精度の高いクロック信号を出力可能な発振器であり、例えば、ルビジウム原子やセシウム原子を用いた原子発振器が広く知られている。原子発振器３０として、例えば、ＥＩＴ（Electromagnetically Induced Transparency）現象（ＣＰＴ（Coherent Population Trapping）現象とも呼ばれる）を利用した原子発振器や、光マイクロ２重共鳴現象を利用した原子発振器等を利用することができる。タイミング信号生成装置１は、原子発振器３０が出力する周波数がｆのクロック信号も外部に出力する。

原子発振器３０は、ループフィルター２２の出力電圧（制御電圧）に応じて周波数を微調整可能に構成されており、前述のように、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４により、原子発振器３０が出力するクロック信号はＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳに完全に同期する。すなわち、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４による構成は、原子発振器３０が出力するクロック信号を１ＰＰＳに同期させる「同期制御部」として機能する。なお、原子発振器３０は、単体では周波数温度特性が平坦ではないため、原子発振器３０の近傍に温度センサー４０が配置されており、ＤＳＰ２３は、温度センサー４０の検出値（検出温度）に応じて位相比較器２１の出力電圧を調整することで、原子発振器３０の周波数温度特性を温度補償する処理も行う。

なお、ＧＰＳ受信機１０が衛星信号を受信できない等の状況（ホールドオーバー）が発生すると、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳの精度が劣化し、あるいは、ＧＰＳ受信機１０が１ＰＰＳの出力を停止する。そのような場合、処理部２０は、原子発振器３０が出力するクロック信号をＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳに同期させる処理を停止して原子発振器３０を自走発振させるようにしてもよい。このようにすれば、タイミング信号生成装置１は、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳの精度が劣化した場合でも、原子発振器３０の自走発振による周波数精度の高い１ＰＰＳを出力することができる。なお、原子発振器３０に代えてダブルオーブンもしくはシングルオーブンの恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）を用いても、自走発振による周波数精度の高い１ＰＰＳを出力することができる。

以下、通常測位モードおよび位置固定モードについて詳述する。
図４は、図３に示すＧＰＳ受信機における通常測位モードと位置固定モードでの処理手順の一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、電源がオンされると（Ｓ１０のＹ）、ベースバンド処理部１３は、通常測位モードに初期化され、捕捉可能なＧＰＳ衛星２を検索する衛星サーチを開始し（Ｓ１２）、ＧＰＳ衛星２を捕捉したか否かを判断する（Ｓ１４）。

具体的には、ベースバンド処理部１３が、ＲＦ処理部１２が衛星信号を受信して生成したＩＦ信号からベースバンド信号を復調するとともに、各衛星番号のＣ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードを発生させ、ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードと各ローカルコードの相関値を計算する。ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードが同じコードであれば相関値は所定のタイミングでピークを持つが、異なるコードであれば相関値はピークをもたず常にほぼゼロとなる。ベースバンド処理部１３は、ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードの相関値が最大になるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が所定の閾値以上であればＧＰＳ衛星２を捕捉したものと判断する。そして、ベースバンド処理部１３は、捕捉した各ＧＰＳ衛星２の情報（衛星番号等）をＳＲＡＭ１３３に記憶する。

ベースバンド処理部１３は、少なくとも１つのＧＰＳ衛星２を捕捉した場合、捕捉したＧＰＳ衛星２から送信された航法メッセージを復調し、航法メッセージに含まれる各種情報の取得を開始する（Ｓ１６）。

具体的には、ベースバンド処理部１３は、捕捉した各ＧＰＳ衛星２からの航法メッセージをそれぞれ復調して時刻情報や軌道情報等の各種情報を取得し、取得した情報をＳＲＡＭ１３３に記憶する。

次に、ベースバンド処理部１３は、４つ以上のＧＰＳ衛星２の情報を取得したか否かを判断し（Ｓ１８）、取得した場合、航法メッセージに含まれる軌道情報、時刻情報等を用いて、受信点の位置を計算（測位計算）する（Ｓ２０）。

具体的には、ベースバンド処理部１３は、捕捉している全てのＧＰＳ衛星２から４つ以上のＧＰＳ衛星２を選択し、選択したＧＰＳ衛星２の軌道情報および時刻情報をＳＲＡＭ１３３から読み出して測位計算を行う。そして、ベースバンド処理部１３は、測位計算の結果（受信点の位置情報）や受信状況等の各種情報をＳＲＡＭ１３３に記憶する。

ベースバンド処理部１３は、位置固定モードであるか否かを判断し（Ｓ２２）、位置固定モードに変更されるまでステップＳ１８およびＳ２０の処理を繰り返す。

位置固定モードに変更された場合、ベースバンド処理部１３は、１つ以上のＧＰＳ衛星２の情報を取得したか否かを判断し（Ｓ２４）、取得した場合、処理部２０により設定された受信点の位置情報および航法メッセージに含まれる軌道情報、時刻情報等を用いて、受信点の時刻および衛星信号の伝搬遅延時間を計算する（Ｓ２６）。

具体的には、ベースバンド処理部１３は、捕捉している全てのＧＰＳ衛星２から１つ以上のＧＰＳ衛星２を選択し、選択したＧＰＳ衛星２の時刻情報（Ｚカウントデータ等）をＳＲＡＭ１３３から読み出し、受信点の時刻（例えば、次のサブフレームの先頭の時刻）を計算する。また、ベースバンド処理部１３は、選択したＧＰＳ衛星２の軌道情報をＳＲＡＭ１３３から読み出してＧＰＳ衛星２の位置を計算する。さらに、ベースバンド処理部１３は、処理部２０により設定された受信点の位置情報をＳＲＡＭ１３３から読み出し、ＧＰＳ衛星２の位置の計算結果と受信点の位置情報を用いてＧＰＳ衛星２と受信点の間の距離を計算し、電波速度から衛星信号の伝搬遅延時間を計算する。

次に、ベースバンド処理部１３は、衛星信号の伝搬遅延時間（ステップＳ２６の計算結果）を用いて、１ＰＰＳカウンターの設定値を更新する（Ｓ２８）。

具体的には、１ＰＰＳカウンターは、設定値までカウントすると１ＰＰＳのパルスを発生させるカウンターであり、ベースバンド処理部１３は、例えば、次のサブフレームの先頭の受信タイミングに対して、１ＰＰＳの直近のパルスが衛星信号の伝搬遅延時間分だけ前で発生するように、１ＰＰＳカウンターの設定値を更新する。

そして、ベースバンド処理部１３は、通常測位モードであるか否かを判断し（Ｓ３０）、通常測位モードに変更されるまでステップＳ２４〜Ｓ２８の処理を繰り返し、通常測位モードに変更された場合、ステップＳ１８に移行する。

図５は、図３に示すＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図５に示すように、ベースバンド処理部１３は、電源がオンされると（Ｓ５０のＹ）、ＲＴＣ１３４が備える１ＰＰＳカウンターの設定値を初期化する（Ｓ５２）。

次に、ベースバンド処理部１３は、１ＰＰＳカウンターのクロックエッジのタイミングであるか否かを判断し（Ｓ５４）、そのタイミングで、１ＰＰＳカウンターのカウント値が設定値と一致するか否かを判断し（Ｓ５６）、一致する場合、１パルスとＮＭＥＡデータを出力する（Ｓ５８）。

具体的には、ベースバンド処理部１３は、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている最新の各種情報を読み出し、ＮＭＥＡフォーマットのデータに変換して出力する。なお、１ＰＰＳカウンターの設定値は、前述した図４のステップＳ２８で順次更新される。

そして、ベースバンド処理部１３は、１ＰＰＳカウンターをカウントアップし（Ｓ６０）、その後、ステップＳ５４に移行する。

一方、１ＰＰＳカウンターのクロックエッジのタイミングで、１ＰＰＳカウンターのカウント値が設定値と一致していない場合、ベースバンド処理部１３は、ステップＳ５８の処理を行わず、ステップＳ６０に移行し、１ＰＰＳカウンターをカウントアップし（Ｓ６０）、その後、ステップＳ５４に移行する。

図６は、図１に示すタイミング信号生成装置の処理部によるＧＰＳ受信機の制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図６に示すように、処理部２０は、電源がオンされると（Ｓ１００のＹ）、まず、測位計算結果の統計情報をリセットする（Ｓ１０２）。

次に、処理部２０は、所定時間が経過したか否かを判断し（Ｓ１０４）、所定時間が経過するまで、ＧＰＳ受信機１０の１ＰＰＳのパルス出力のタイミングであるか否かを判断し（Ｓ１０６）、そのタイミング毎に、ＧＰＳ受信機１０が出力するＮＭＥＡデータを取得し、ＧＰＳ受信機１０による通常測位モードでの測位計算結果を統計情報に追加する（Ｓ１０８）。

そして、所定時間が経過すると、処理部２０は、測位計算結果の統計情報から、最頻値または中央値を中心とする所定範囲内（前述したＡ±σ／４の範囲内）にある値を選択し、ＧＰＳ受信機１０に受信点の位置情報として設定し（Ｓ１１０）、さらに、ＧＰＳ受信機１０を位置固定モードに設定する（Ｓ１１２）。

なお、ステップＳ１０８の所定時間が長いほど受信点の位置情報の精度が向上するので、ステップＳ１０８の所定時間は、例えば、１日（２４時間）程度に設定するのが好ましい。

このような受信点の位置情報としてＡ±σ／４の範囲内にある値を設定することによる効果を明らかにするために、ＧＰＳシミュレーターとＧＰＳ受信機（実機）を用いて実験を行った。本実験では、ＧＰＳシミュレーターに、受信位置（緯度、経度、高度）、捕捉される衛星数、衛星信号の強度を設定してシミュレーションを実行し、ＧＰＳシミュレーターが出力する信号をＧＰＳ受信機に入力し、ＧＰＳ受信機が通常測位モードで出力する位置情報（緯度、経度、高度）を１秒毎に取得し、その平均値、中央値、最頻値、および、これらの各々と真位置（ＧＰＳシミュレーターに設定した受信位置）との距離を計算した。

図７（Ａ）は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が多いが受信強度が小さい場合の測位計算結果を示す表、図７（Ｂ）は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が少なく受信強度が小さい場合の測位計算結果を示す表である。

なお、図７（Ａ）に示す測位計算結果は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が７〜８、衛星信号の強度が−１４５ｄＢｍ、測位時間が１７時間の条件で行ったものであり、かかる条件は、測位計算に十分な数のＧＰＳ衛星が捕捉されるが、衛星信号の強度が小さい受信環境を想定したものである。一方、図７（Ｂ）に示す測位計算結果は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が３〜５、衛星信号の強度が−１４５ｄＢｍ、測位時間が１６時間の条件で行ったものであり、かかる条件は、衛星信号の強度は弱く、測位計算に十分な数のＧＰＳ衛星が捕捉されるとは限らない受信環境を想定したものである。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す測位計算結果は、いずれも、真位置との距離が小さい順に、最頻値、中央値、平均値であった。このような結果から、測位計算により得られる位置の最頻値または中央値を選択し、位置固定モードにおける受信点の位置情報としてＧＰＳ受信機に設定することで、平均値を選択する場合と比較して１ＰＰＳの精度が向上することがわかる。

すなわち、衛星信号の受信環境が劣化すると、マルチパス等に起因する測位計算の誤差が大きくなるため、位置固定モードにおける位置情報として測位結果の平均値を設定した場合、誤差が大きくなる可能性が高いが、最頻値や中央値を設定することで、誤差の大きい測位結果の影響を受けにくいので、位置固定モードにおける１ＰＰＳの精度を高めることができる。

また、通常測位モードでの測位結果を用いて位置固定モードで設定すべき位置情報を計算することにより、受信場所の制限を受けず、コストも低減することができる。

以上説明したように、受信環境が劣化した場合であっても、複数の測位計算結果の最頻値または中央値を用いて受信点の位置情報を生成することにより、複数の測位計算結果の平均値を用いて受信点の位置情報を生成する場合に比べて、正確な位置情報を生成することができる。その結果、受信環境によらず、正確なタイミング信号を安定して生成することができる。

ここで、受信点の位置情報を生成する際に用いる値として、複数の測位計算結果の最頻値または中央値をそのまま受信点の位置情報としてもよいが、最頻値または中央値に近い値（最頻値または中央値を中心とする所定の近傍範囲の値）を用いても、平均値を用いる場合に比べて、正確な位置情報を生成することができる。以下、この点を説明する。

図８は、図７（Ｂ）に示す場合において、測位計算結果の測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するための表、図９は、測位計算結果の測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するためのグラフである。

複数の測位計算結果の最頻値または中央値をＡとし、その複数の測位計算結果の標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値は、図８および図９に示すように、その複数の測位計算結果の平均値よりも、真位置の値（真の値）に近い。

このようなことから、Ａ±σ／４の範囲内にある値に基づいて受信点の位置情報を生成することにより、受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、マルチパス等のイレギュラーなデータのような誤差の大きい測位結果の影響を受けにくく、複数の測位計算結果の平均値を受信点の位置情報の生成に用いた従来よりも正確なタイミング信号を生成することができる。

ここで、測位計算結果は、緯度、経度および高度の情報を含んでいる。したがって、最頻値として、緯度に関する情報の最頻値、経度に関する情報の最頻値、および、高度に関する情報の最頻値がそれぞれ存在し、同様に、中央値として、緯度に関する情報の中央値、経度に関する情報の中央値、および、高度に関する情報の中央値がそれぞれ存在する。また、標準偏差として、緯度に関する情報の標準偏差、経度に関する情報の標準偏差、および、高度に関する情報の標準偏差がそれぞれ存在する。受信点の位置情報の生成に際しては、複数の測位計算結果の緯度、経度および高度に関する情報のそれぞれについて、最頻値または中央値をＡとし、標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値を用いればよい。

なお、複数の測位計算結果の緯度、経度および高度のうちの一部に関する情報について、最頻値または中央値をＡとし、標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成してもよい。この場合、残部に関する情報について、他の手段により得られる情報を受信点の位置情報の生成に用いればよい。例えば、緯度および経度に関する情報について、Ａ±σ／４の範囲内にある値を用い、高度に関する情報は、既知の値や、高度計の検知結果に基づいた値を用いてもよい。

前述したように、ＤＳＰ２３は、ＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いられる値をＡ±σ／４の範囲内から選択する機能を有する。これにより、ＤＳＰ２３がＡ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成することができる。

ＤＳＰ２３がＡ±σ／４の範囲内から値を選択する方法としては、特に限定されないが、例えば、以下のような第１の方法および第２の方法等が挙げられる。

第１の方法では、ＤＳＰ２３（選択部）は、係数をｋとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内でｋ×Ａに最も近い値を選択する。これにより、比較的簡単に、ＤＳＰ２３がＡ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成することができる。

また、第２の方法では、ＤＳＰ２３（選択部）は、最頻値と中央値との中間の値をＢとし、係数をｋとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内でｋ×Ｂに最も近い値を選択する。これによっても、比較的簡単に、ＤＳＰ２３がＡ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成することができる。

ここで、ｋ×Ａまたはｋ×ＢがＡ±σ／４の範囲内である場合は、ｋ×Ａまたはｋ×ＢをそのままＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いてもよいし、ｋ×Ａまたはｋ×Ｂに最も近い測位計算結果をＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いてもよい。また、ｋ×Ａまたはｋ×ＢがＡ±σ／４の範囲外である場合は、Ａ±σ／４の範囲内でｋ×Ａまたはｋ×Ｂに最も近い値、すなわち、Ａ＋σ／４またはＡ−σ／４をＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いてもよいし、Ａ＋σ／４またはＡ−σ／４に最も近い測位計算結果をＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いてもよい。

また、ＤＳＰ２３は、前述した係数ｋを調整可能であることが好ましい。これにより、ＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いられる値を受信環境に応じて最適化することができる。かかる調整は、測位計算結果に基づいて自動的に行ってもよいし、タイミング信号生成装置１に設けられた操作部（図示せず）を介して手動で行ってもよい。

かかる調整を測位計算結果に基づいて自動的に行う場合、ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０の複数の測位計算結果の平均値、最頻値および中央値のうちの少なくとも２つの値に基づいて、前述した係数ｋを調整する。これにより、測位計算結果を用いて自動的に、ＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いられる値を受信環境に応じて最適化することができる。例えば、最頻値と中央値との差分、最頻値と平均値との差分、中央値と平均値との差分、最頻値と中央値との比率、最頻値と平均値との比率、または、中央値と平均値との比率と係数ｋとの対応関係が設定されたテーブルを図示しないメモリー（記憶部）に予め記憶しておき、最頻値と中央値との差分、最頻値と平均値との差分、中央値と平均値との差分、最頻値と中央値との比率、最頻値と平均値との比率、または、中央値と平均値との比率の結果から、上記テーブルを用いて、係数ｋを調整する。

また、係数ｋは、０．７以上１．３以下の範囲内にあることが好ましい。これにより、ｋ×Ａまたはｋ×ＢがＡ±σ／４の範囲外となるのを低減することができる。そのため、ＤＳＰ２３で受信点の位置情報の生成に用いられる値を受信環境に応じて高精度に最適化することができる。

以上説明したように、Ａ±σ／４の範囲内にある値を用いて受信点の位置情報を生成することにより、受信環境の劣化により測位計算の誤差が大きくなっても、誤差の大きい測位結果の影響を受けにくく、従来よりも正確なタイミング信号を生成することができる。

また、本実施形態では、原子発振器３０が出力するクロック信号を正確な１ＰＰＳに同期させることで、原子発振器３０の精度よりも高い精度のクロック信号を生成することができる。さらに、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳの精度が劣化し、あるいは、ＧＰＳ受信機１０が１ＰＰＳの出力を停止した場合（すなわち、ホールドオーバー突入時）、原子発振器３０が出力するクロック信号を１ＰＰＳに同期させる処理を停止して原子発振器３０を自走発振させることで、少なくとも原子発振器３０の周波数精度の１ＰＰＳを出力することができる。

このようなタイミング信号生成装置１が出力する１ＰＰＳは、極めて精度が高いため、例えば、コンピューターの時間を管理するタイムサーバーのクロック入力信号として利用することができる。

また、原子発振器３０は、高い長期周波数安定度を有する。したがって、タイミング信号に同期させる発振器として原子発振器３０を用いることにより、長期にわたって衛星信号を受信できない状態となっても、高精度なタイミング信号を生成することができる。

＜第２実施形態＞
図１０は、本発明の第２実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。

本実施形態は、ＧＰＳアンテナおよびＧＰＳ受信機の数および処理部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１０に示すタイミング信号生成装置１Ａは、２つのＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、処理部（ＣＰＵ）２０Ａ、原子発振器３０、温度センサー４０、２つのＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂを含んで構成されている。

図１０に示すように、ＧＰＳアンテナ５０Ａは、ＧＰＳ受信機１０Ａに接続されており、ＧＰＳ受信機１０Ａは、ＧＰＳアンテナ５０Ａを介して、各ＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、前述した第１実施形態のＧＰＳ受信機１０と同様の各種の処理を行う。

同様に、ＧＰＳアンテナ５０Ｂは、ＧＰＳ受信機１０Ｂに接続されており、ＧＰＳ受信機１０Ｂは、ＧＰＳアンテナ５０Ｂを介して、各ＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、前述した第１実施形態のＧＰＳ受信機１０と同様の各種の処理を行う。

ここで、２つのＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂは、同じ場所（正確には、実質的に同じといえるほぼ同じ場所）に設置される。したがって、２つのＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂは、同じ若しくはほぼ同じ位置情報を出力する。

処理部２０Ａは、第１実施形態の処理部２０と同様に位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３、分周器２４およびＧＰＳ制御部２５を含み、さらに、選択スイッチ２６および故障判定部２７を含んで構成されている。

故障判定部２７は、ＧＰＳアンテナ５０ＡとＧＰＳ受信機１０Ａのセット、および、ＧＰＳアンテナ５０ＢとＧＰＳ受信機１０Ｂのセットの各々が故障しているか否かを判定する処理を行う。例えば、故障判定部２７は、ＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの出力電流を監視することで、ＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂの故障を検出し、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの出力信号（１ＰＰＳやＮＭＥＡデータ）を監視することでＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの故障を検出することができる。

選択スイッチ２６は、故障判定部の判定結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０Ａが出力する１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０Ｂが出力する１ＰＰＳのいずれか一方を選択して出力する。この選択スイッチ２６が出力する１ＰＰＳが位相比較器２１に入力される。

ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂからそれぞれ定期的に（例えば、１秒毎に）ＮＭＥＡデータを取得し、各ＮＭＥＡデータに含まれる位置情報（ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂによる通常測位モードでの測位計算の結果）を集めて所定時間における２つの統計情報を作成し、その各々の平均値、最頻値または中央値に基づいて、２つの受信点の位置情報を生成する処理を行う。

ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂに各種の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの動作を制御する。具体的には、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂにモード設定用の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂを通常測位モードから位置固定モードに切り替える処理を行う。また、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂを通常測位モードから位置固定モードに切り替える前に、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂに位置設定用の制御コマンドを送信し、ＤＳＰ２３が生成した２つの受信点の位置情報をそれぞれＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂに設定する処理を行う。

図１１は、図１０に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１１に示すように、処理部２０Ａは、電源がオンされると（Ｓ２００のＹ）、まず、原子発振器３０の発振制御用の１ＰＰＳ（位相比較器２１に入力される１ＰＰＳ）としてＧＰＳ受信機１０Ａが出力する１ＰＰＳを選択する（Ｓ２０２）。

次に、処理部２０Ａは、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの故障を判定し（Ｓ２０４）、ＧＰＳ受信機１０Ａのみが故障しているか否かを判断する（Ｓ２０６）。

ステップＳ２０６においてＧＰＳ受信機１０Ａのみが故障していると判断した場合、原子発振器３０の発振制御用の１ＰＰＳをＧＰＳ受信機１０Ｂが出力する１ＰＰＳに切り替える（Ｓ２０８）。その後、処理部２０Ａは、ＧＰＳ受信機１０Ｂの故障を判定する（Ｓ２１２）。

そして、ＧＰＳ受信機１０Ｂが故障しているか否かを判断し（Ｓ２１４）、ＧＰＳ受信機１０Ｂが故障していない場合、ステップＳ２１２に移行し、ＧＰＳ受信機１０Ｂが故障するまで、ステップＳ２１２、Ｓ２１４が繰り返され、一方、ＧＰＳ受信機１０Ｂが故障した場合、原子発振器３０を自走発振に切り替える（Ｓ２１６）。

一方、ステップＳ２０６においてＧＰＳ受信機１０Ａのみが故障している以外の状態であると判断した場合、処理部２０Ａは、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの両方が故障しているか否かを判断し（Ｓ２１０）、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの両方が故障している以外の場合、ステップＳ２１４に移行し、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの両方が故障するまで、ステップＳ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２１０が繰り返され、一方、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの両方が故障した場合、原子発振器３０を自走発振に切り替える（Ｓ２１６）。

なお、処理部２０Ａは、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂの一方または両方が故障した場合、故障を知らせるための故障通知信号を外部に出力するようにしてもよい。例えば、この故障通知信号に応じた情報を外部のモニターに表示させれば、ユーザーは故障を認識し、故障部品を交換することができる。

このように、第２実施形態のタイミング信号生成装置１Ａは、ＧＰＳ受信機１０ＢをＧＰＳ受信機１０Ａと同じように動作させておき、ＧＰＳアンテナ５０ＡあるいはＧＰＳ受信機１０Ａが故障した時に、位相比較器２１に入力される１ＰＰＳを、ＧＰＳ受信機１０Ａが出力する１ＰＰＳからＧＰＳ受信機１０Ｂが出力する１ＰＰＳに速やかに切り替える。なお、本実施形態では、ＧＰＳ受信機とＧＰＳアンテナのセットが２つであるが、３つ以上であってもよい。

以上に説明したように、第２実施形態のタイミング信号生成装置１Ａによれば、同じ場所に設置された複数のＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂと、各ＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂが受信した衛星信号をそれぞれ処理する複数のＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂを設けておき、選択中のＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機のセットの故障を検出して他のＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機のセットに切り替える。したがって、選択中のＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機のセットに故障が発生した場合でも、高精度の１ＰＰＳの出力を継続することができる。

その他、第２実施形態のタイミング信号生成装置１Ａは、前述した第１実施形態のタイミング信号生成装置１が奏する効果と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
図１２は、本発明の第３実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。

本実施形態は、ＧＰＳアンテナおよびＧＰＳ受信機の数および処理部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１１において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１２に示すタイミング信号生成装置１Ｂは、３つのＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、処理部（ＣＰＵ）２０Ｂ、原子発振器３０、温度センサー４０、３つのＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃを含んで構成されている。

図１２に示すように、ＧＰＳアンテナ５０Ａは、ＧＰＳ受信機１０Ａに接続されており、ＧＰＳ受信機１０Ａは、ＧＰＳアンテナ５０Ａを介して、各ＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、第１実施形態のＧＰＳ受信機１０と同様の各種の処理を行う。

同様に、ＧＰＳアンテナ５０Ｂは、ＧＰＳ受信機１０Ｂに接続されており、ＧＰＳ受信機１０Ｂは、ＧＰＳアンテナ５０Ｂを介して、各ＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、第１実施形態のＧＰＳ受信機１０と同様の各種の処理を行う。

同様に、ＧＰＳアンテナ５０Ｃは、ＧＰＳ受信機１０Ｃに接続されており、ＧＰＳ受信機１０Ｃは、ＧＰＳアンテナ５０Ｃを介して、各ＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、第１実施形態のＧＰＳ受信機１０と同様の各種の処理を行う。

本実施形態は、第２実施形態と異なり、３つのＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、互いに異なる場所に設置される。したがって、３つのＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、互いに異なる位置情報を出力する。例えば、３つのＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが、それぞれ建物の北側、南側、東側等に設置されていれば、それぞれ衛星信号の受信状況が異なり、時間帯によって衛星信号を最も受信しやすいものが変化する。したがって、時間の経過に伴って、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃがそれぞれ出力する１ＰＰＳの精度の優劣順位も変化する。

処理部２０Ｂは、第１実施形態と同様に位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３、分周器２４およびＧＰＳ制御部２５を含み、さらに、選択スイッチ２６を含んで構成されている。

ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃからそれぞれ定期的に（例えば、１秒毎に）ＮＭＥＡデータを取得し、各ＮＭＥＡデータに含まれる位置情報（ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃによる通常測位モードでの測位計算の結果）を集めて所定時間における３つの統計情報を作成し、その各々の最頻値または中央値に基づいて、３つの受信点の位置情報を生成する処理を行う。

また、ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃからそれぞれ取得したＮＭＥＡデータに含まれる所定のパラメーター情報（例えば、捕捉しているＧＰＳ衛星の数や衛星信号の受信強度等）に基づいて、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが出力する１ＰＰＳの精度（ＵＴＣ（世界標準時）の１秒との同期精度）を比較する。例えば、ＤＳＰ２３は、捕捉しているＧＰＳ衛星の数が同じであれば衛星信号の受信強度が大きいほど１ＰＰＳの精度が高く、受信強度が同程度であれば捕捉しているＧＰＳ衛星の数が多いほど１ＰＰＳの精度が高いと判定することができる。

選択スイッチ２６は、ＤＳＰ２３の比較結果に応じて、ＧＰＳ受信機１０Ａが出力する１ＰＰＳ、ＧＰＳ受信機１０Ｂが出力する１ＰＰＳ、ＧＰＳ受信機１０Ｃが出力する１ＰＰＳのいずれかを選択して出力する。この選択スイッチ２６が出力する１ＰＰＳが位相比較器２１に入力される。

また、本実施形態では、ＤＳＰ２３は、選択スイッチ２６を制御して１ＰＰＳを選択した後は、選択した１ＰＰＳを出力するＧＰＳ受信機が出力するＮＭＥＡデータを監視し、前回との差分が閾値よりも大きい場合、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが出力する１ＰＰＳの精度を比較する処理を再び行う。

ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに各種の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの動作を制御する。本実施形態では、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにモード設定用の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを通常測位モードから位置固定モードに切り替える処理を行う。また、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを通常測位モードから位置固定モードに切り替える前に、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに位置設定用の制御コマンドを送信し、ＤＳＰ２３が生成した３つの受信点の位置情報をそれぞれＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに設定する処理を行う。

図１３は、図１２に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。

処理部２０Ｂは、図１２に示すように、電源がオンされると（Ｓ３００のＹ）、所定時間が経過するまで所定時間が経過したか否かを判断し（Ｓ３０２）、所定時間が経過した場合、まず、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃがそれぞれ出力するＮＭＥＡデータに基づき、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃがそれぞれ出力する１ＰＰＳの精度を比較する（Ｓ３０４）。

次に、処理部２０Ｂは、原子発振器３０の発振制御用の１ＰＰＳ（位相比較器２１に入力される１ＰＰＳ）として最も高精度の１ＰＰＳを選択する（Ｓ３０６）。

次に、処理部２０Ｂは、選択した１ＰＰＳを出力するＧＰＳ受信機が新たに出力するＮＭＥＡデータと前回のＮＭＥＡデータとの差分を計算する（Ｓ３０８）。

そして、処理部２０Ｂは、ステップＳ３０８で計算した差分が閾値よりも大きいか否かを判断し（Ｓ３１０）、かかる差分が閾値以下である場合、ステップＳ３０８に移行し、かかる差分が閾値よりも大きくなるまで、ステップＳ３０８の処理およびステップＳ３１０の判断を繰り返し、一方、かかる差分が閾値よりも大きい場合、ステップＳ３０４に移行し、前述したステップＳ３０４以降の処理を再び行う。

このように、第３実施形態のタイミング信号生成装置１Ｂは、互いに異なる場所に設置された３つのＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃにそれぞれ接続された３つのＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを同じように動作させておき、位相比較器２１に入力される１ＰＰＳとして最も精度の高い１ＰＰＳを選択し、選択中の１ＰＰＳの精度が劣化したと判断すると、再び最も精度の高い１ＰＰＳを選択しなおす。なお、本実施形態では、ＧＰＳ受信機とＧＰＳアンテナのセットが３つであるが、２つでもよいし４つ以上であってもよい。

以上に説明したように、第３実施形態のタイミング信号生成装置１Ｂによれば、互いに異なる場所に設置された複数のＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃと、各ＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｂが受信した衛星信号をそれぞれ処理する複数のＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとを設けておき、複数のＧＰＳ受信機が出力する複数の１ＰＰＳの中から最も精度の高い１ＰＰＳを選択して出力する。したがって、時間の経過に応じて、受信強度、可視衛星の数、マルチパス等の受信環境が変化しても、高精度の１ＰＰＳの出力を継続することができる。

その他、第３実施形態のタイミング信号生成装置１Ｂは、前述した第１実施形態のタイミング信号生成装置１が奏する効果と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
図１４は、本発明の第４実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。

本実施形態は、原子発振器に代えて水晶発振器を備えるとともにバッテリーが搭載されている以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第４実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図に示すタイミング信号生成装置１Ｃは、水晶発振器３０Ｃおよびバッテリー６０を備えている。

水晶発振器３０Ｃは、ループフィルター２２の出力電圧（制御電圧）に応じて周波数を微調整可能に構成されており、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４により、水晶発振器３０Ｃが出力するクロック信号はＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳに完全に同期する。

水晶発振器３０Ｃは、小型で、かつ、低消費電力である。したがって、タイミング信号に同期させる発振器として水晶発振器３０Ｃを用いることにより、タイミング信号生成装置１Ｃの小型化および低消費電力化を図ることができる。また、水晶発振器３０Ｃとして恒温槽型水晶発振器を用いれば、長期にわたって衛星信号を受信できない状態となっても、高精度なタイミング信号を生成することができる。なお、水晶発振器３０Ｃに代えて、前述した第１実施形態の原子発振器３０を用いてもよい。

バッテリー６０は、タイミング信号生成装置１Ｃの各部に電力を供給する。これにより、バッテリー６０からの電力供給によりタイミング信号生成装置１Ｃの各部を駆動することができる。そのため、外部電源がないような場所でもタイミング信号生成装置１Ｃを設置することが可能となる。

２．電子機器
次に、本発明の電子機器の実施形態を説明する。
図１５は、本発明の電子機器の実施形態を示すブロック図である。

図１５に示す電子機器３００は、タイミング信号生成装置３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０および表示部３７０を含んで構成されている。

タイミング信号生成装置３１０は、例えば、前述した第１実施形態ないし第４実施形態のいずれかのタイミング信号生成装置（１、１Ａ、１Ｂまたは１Ｃ）であり、先に説明したように、衛星信号を受信して高精度のタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成し、外部に出力する。これにより、より低コストで信頼性の高い電子機器３００を実現することができる。

ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３２０は、タイミング信号生成装置３１０が出力するタイミング信号（１ＰＰＳ）やクロック信号に同期して、計時処理、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。

操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。

ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。

表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。

このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、特に限定されないが、例えば、標準時刻との同期を実現する時刻管理用のサーバー（タイムサーバー）、タイムスタンプの発行等を行う時刻管理装置（タイムスタンプサーバー）、基地局等の周波数基準装置等が挙げられる。

３．移動体
図１６は、本発明の移動体の実施形態を示す図である。

図１６に示す移動体４００は、タイミング信号生成装置４１０、カーナビゲーション装置４２０、コントローラー４３０、４４０、４５０、バッテリー４６０、バックアップ用バッテリー４７０を含んで構成されている。

タイミング信号生成装置４１０としては、上述の各実施形態のタイミング信号生成装置１を適用することができる。タイミング信号生成装置４１０は、例えば、移動体４００が移動中は、通常測位モードでリアルタイムに測位計算を行って１ＰＰＳ、クロック信号およびＮＭＥＡデータを出力する。また、タイミング信号生成装置４１０は、例えば、移動体４００が停止中は、通常測位モードで複数回の測位計算を行った後、複数回の測位計算結果の最頻値または中央値を現在の位置情報として設定し、位置固定モードで１ＰＰＳ、クロック信号およびＮＭＥＡデータを出力する。

カーナビゲーション装置４２０は、タイミング信号生成装置４１０が出力する１ＰＰＳやクロック信号に同期して、タイミング信号生成装置４１０が出力するＮＭＥＡデータを用いて、位置や時刻その他の各種の情報をディスプレイに表示する。

コントローラー４３０、４４０、４５０は、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行う。コントローラー４３０、４４０、４５０は、タイミング信号生成装置４１０が出力するクロック信号に同期して各種の制御を行うようにしてもよい。

本実施形態の移動体４００は、タイミング信号生成装置４１０を備えていることで、移動中も停止中も高い信頼性を確保することができる。

このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

以上、本発明の位置情報生成装置、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

また、本発明は、前述した実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。

また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を適宜組み合わせるようにしてもよい。

また、例えば、上述した第３実施形態のタイミング信号生成装置において、第２実施形態と同様に、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機の各セットに対してそれぞれバックアップ用のセットを設けてもよい。

また、上述した各実施形態では、ＧＰＳを利用したタイミング信号生成装置を例に挙げたが、ＧＰＳ以外の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）、例えば、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ等を利用してもよい。

１‥‥タイミング信号生成装置
１Ａ‥‥タイミング信号生成装置
１Ｂ‥‥タイミング信号生成装置
１Ｃ‥‥タイミング信号生成装置
２‥‥ＧＰＳ衛星
１０‥‥ＧＰＳ受信機
１０Ａ‥‥ＧＰＳ受信機
１０Ｂ‥‥ＧＰＳ受信機
１０Ｃ‥‥ＧＰＳ受信機
１１‥‥ＳＡＷフィルター
１２‥‥ＲＦ処理部
１３‥‥ベースバンド処理部
２０‥‥処理部
２０Ａ‥‥処理部
２０Ｂ‥‥処理部
２１‥‥位相比較器
２２‥‥ループフィルター
２３‥‥ＤＳＰ
２４‥‥分周器
２５‥‥ＧＰＳ制御部
２６‥‥選択スイッチ
２７‥‥故障判定部
３０‥‥原子発振器
３０Ｃ‥‥水晶発振器
４０‥‥温度センサー
５０‥‥アンテナ
５０Ａ‥‥アンテナ
５０Ｂ‥‥アンテナ
５０Ｃ‥‥アンテナ
６０‥‥バッテリー
１２２‥‥ＬＮＡ
１２３‥‥ミキサー
１２４‥‥ＩＦアンプ
１２５‥‥ＩＦフィルター
１２６‥‥ＡＤＣ
１３１‥‥ＤＳＰ
１３２‥‥ＣＰＵ
１３３‥‥ＳＲＡＭ
１３４‥‥ＲＴＣ
３００‥‥電子機器
３１０‥‥タイミング信号生成装置
３２０‥‥ＣＰＵ
３３０‥‥操作部
３６０‥‥通信部
３７０‥‥表示部
４００‥‥移動体
４１０‥‥タイミング信号生成装置
４２０‥‥カーナビゲーション装置
４３０‥‥コントローラー
４４０‥‥コントローラー
４５０‥‥コントローラー
４６０‥‥バッテリー
４７０‥‥バックアップ用バッテリー

本発明の第１実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージの構成を示す図である。 図１に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機の構成例を示すブロック図である。 図３に示すＧＰＳ受信機における通常測位モードと位置固定モードでの処理手順の一例を示すフローチャートである。 図３に示すＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１に示すタイミング信号生成装置の処理部によるＧＰＳ受信機の制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が多いが受信強度が小さい場合の測位計算結果を示す表、（Ｂ）は、ＧＰＳ衛星の捕捉数が少なく受信強度が小さい場合の測位計算結果を示す表である。 図７（Ｂ）に示す場合において、測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するための表である。 測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するためのグラフである。 本発明の第２実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 図１０に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 図１２に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機における１ＰＰＳ選択の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。 本発明の電子機器の実施形態を示すブロック図である。 本発明の移動体の実施形態を示す図である。

図８は、図７（Ｂ）に示す場合において、測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するための表、図９は、測位計算結果の平均値、中央値および最頻値と標準偏差との関係を説明するためのグラフである。

処理部２０Ｂは、図１３に示すように、電源がオンされると（Ｓ３００のＹ）、所定時間が経過するまで所定時間が経過したか否かを判断し（Ｓ３０２）、所定時間が経過した場合、まず、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃがそれぞれ出力するＮＭＥＡデータに基づき、ＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃがそれぞれ出力する１ＰＰＳの精度を比較する（Ｓ３０４）。

以上に説明したように、第３実施形態のタイミング信号生成装置１Ｂによれば、互いに異なる場所に設置された複数のＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃと、各ＧＰＳアンテナ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃが受信した衛星信号をそれぞれ処理する複数のＧＰＳ受信機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとを設けておき、複数のＧＰＳ受信機が出力する複数の１ＰＰＳの中から最も精度の高い１ＰＰＳを選択して出力する。したがって、時間の経過に応じて、受信強度、可視衛星の数、マルチパス等の受信環境が変化しても、高精度の１ＰＰＳの出力を継続することができる。

Claims (15)

1. 衛星信号に基づいて測位計算を行う測位計算部と、
   前記測位計算部の複数の測位計算結果の最頻値または中央値をＡとし、前記複数の測位計算結果の標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値に基づいて、受信点の位置情報を生成する位置情報生成部と、
   を備えることを特徴とする位置情報生成装置。
2. 衛星信号に基づいて測位計算を行う測位計算部と、
   前記測位計算部の複数の測位計算結果の最頻値または中央値をＡとし、前記複数の測位計算結果の標準偏差をσとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内にある値（ただし、Ａを除く）に基づいて、受信点の位置情報を生成する位置情報生成部と、
   少なくとも１つの位置情報衛星からの衛星信号と前記受信点の位置情報とに基づいて、タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
   を備えることを特徴とするタイミング信号生成装置。
3. 前記位置情報生成部で前記受信点の位置情報の生成に用いられる前記値を前記範囲内から選択する選択部を備える請求項２に記載のタイミング信号生成装置。
4. 前記選択部は、係数をｋとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内でｋ×Ａに最も近い値を選択する請求項３に記載のタイミング信号生成装置。
5. 前記選択部は、前記最頻値と前記中央値との中間の値をＢとし、係数をｋとしたとき、Ａ±σ／４の範囲内でｋ×Ｂに最も近い値を選択する請求項３に記載のタイミング信号生成装置。
6. 前記選択部は、前記係数ｋを調整可能である請求項４または５に記載のタイミング信号生成装置。
7. 前記選択部は、前記測位計算部の前記複数の測位計算結果の平均値、最頻値および中央値のうちの少なくとも２つの値に基づいて、前記係数ｋを調整する請求項６に記載のタイミング信号生成装置。
8. 前記係数ｋは、０．７以上１．３以下の範囲内にある請求項４ないし７のいずれか１項に記載のタイミング信号生成装置。
9. 前記タイミング信号生成部が前記タイミング信号の生成に用いる前記衛星信号は、軌道情報および時刻情報を含んでいる請求項２ないし８のいずれか１項に記載のタイミング信号生成装置。
10. クロック信号を出力する発振器と、
    前記クロック信号を前記タイミング信号に同期させる同期制御部と、
    を備える請求項２ないし９のいずれか１項に記載のタイミング信号生成装置。
11. 前記発振器は、水晶発振器である請求項１０に記載のタイミング信号生成装置。
12. 前記発振器は、原子発振器である請求項１０に記載のタイミング信号生成装置。
13. バッテリーを備える請求項２ないし１２のいずれか１項に記載のタイミング信号生成装置。
14. 請求項２ないし１３のいずれか１項に記載のタイミング信号生成装置を備えていることを特徴とする電子機器。
15. 請求項２ないし１３のいずれか１項に記載のタイミング信号生成装置を備えていることを特徴とする移動体。

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