JP2015219177A - 電子時計、および衛星信号受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減できる電子時計および衛星信号受信方法を提供すること。【解決手段】ＧＰＳ付き腕時計は、衛星信号を捕捉する捕捉能力を複数段階に設定可能に構成された受信部１０Ａと、入力部と、受信部１０Ａの受信モードを設定する受信モード設定部２１５と、捕捉能力を設定する捕捉能力設定部１５と、を備え、受信モード設定部２１５は、自動受信条件に該当したと判定すると、受信モードを、自動測時モードに設定し、入力部の第１操作を検出すると、受信モードを、手動測時モードに設定し、入力部の第２操作を検出すると、受信モードを、測位モードに設定し、捕捉能力設定部１５は、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、捕捉能力を高レベルに設定し、受信モードが自動測時モードに設定された場合、捕捉能力を高レベルよりも低い低レベルに設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、衛星信号を受信する電子時計、および衛星信号受信方法に関する。

自己位置を測位するためのシステムであるＧＰＳ（Global Positioning System）システムでは、地球を周回する軌道を有するＧＰＳ衛星が用いられている。そして、このＧＰＳ衛星から送信される衛星信号を受信して、衛星信号に含まれる時刻情報や位置情報を取得し、これらの情報に基づいて、時刻修正処理や、現在位置を測位する処理を実施するＧＰＳ装置が実用化されている。
ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号の受信処理には、自動受信条件に該当したときに受信処理を実行する自動受信処理と、ユーザの意図に応じて受信処理を実行する強制受信処理（手動受信処理）とがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１５００４７号公報

ところで、自動受信処理は、自動受信条件に該当すればユーザの意図とは関係なく実行されるため、受信処理が開始された際、ＧＰＳ装置を装着したユーザが、屋内等、衛星信号を受信しにくい環境にいる可能性がある。この場合、受信に成功しない状態が続き、受信処理が長時間継続されて消費電力が増大してしまうという問題があった。

本発明の目的は、消費電力を低減できる電子時計および衛星信号受信方法を提供することにある。

本発明の電子時計は、衛星信号を捕捉して受信し、前記衛星信号を捕捉する捕捉能力を複数段階に設定可能に構成された受信部と、入力部と、前記受信部の受信モードを設定する受信モード設定部と、前記捕捉能力を設定する捕捉能力設定部と、を備え、前記受信モード設定部は、自動受信条件に該当したと判定すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する自動測時モードに設定し、前記入力部の第１操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する手動測時モードに設定し、前記入力部の第２操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて位置情報および時刻情報を取得する測位モードに設定し、前記捕捉能力設定部は、前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を高レベルに設定し、前記受信モードが前記自動測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記高レベルよりも低い低レベルに設定することを特徴とする。

ここで、衛星信号の捕捉能力が低くなると、衛星信号のサーチ時間が長くなったり、衛星信号の受信に成功しにくくなるが、消費電流のピーク値は低くなる。一方、捕捉能力が高くなると、衛星信号のサーチ時間が短くなったり、衛星信号の受信に成功しやすくなるが、消費電流のピーク値は高くなる。
本発明では、受信モードが自動測時モードに設定された場合、捕捉能力が低レベルに設定される。これによれば、自動測時モードの受信処理（自動受信処理）において、捕捉能力が高レベルに設定されている場合と比べて、受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、自動受信処理は、自動受信条件に該当すればユーザの意図とは関係なく実行されるため、受信処理が開始された際、電子時計を装着したユーザが、建物の屋内や地下街等の衛星信号を受信しにくい環境にいる場合がある。このため、捕捉能力を高レベルに設定しても、衛星信号の捕捉や受信に失敗し、設定されたタイムアウト時間まで受信処理が継続することが比較的多い。
このように、自動受信処理では、衛星信号の捕捉や受信に失敗する可能性が比較的高いことを考慮し、捕捉能力を低レベルに設定しておけば、高レベルに設定した場合に比べて、消費電流のピーク値を低くできて受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
また、本発明では、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、捕捉能力が高レベルに設定される。これによれば、手動測時モードおよび測位モードの受信処理（手動受信処理）において、捕捉能力が低レベルに設定されている場合と比べて、受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、手動受信処理は、ユーザの意図に応じて実行されるため、受信処理が開始された際、電子時計を装着したユーザが、屋外等の衛星信号を受信しやすい環境にいる場合が多い。このため、捕捉能力を高レベルに設定することで、早期に衛星信号の捕捉や受信に成功し、受信処理が短時間で終了することが比較的多い。
このため、手動受信処理では、消費電流のピーク値が高くなっても、捕捉能力を高くすることで受信時間が短くなるため、受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
このようにして、本発明によれば、自動測時モード、手動測時モード、測位モードを選択して設定できる電子時計において、各受信モードに応じて衛星信号の捕捉能力を設定することで、各受信モードにおける受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。

本発明の電子時計において、前記受信部は、前記衛星信号を捕捉するために用いられるローカルコードと前記衛星信号との相関を取得する相関部を備え、前記相関部は、前記ローカルコードの周波数を設定された周波数帯域で順次変化させることで、前記衛星信号の周波数を検索し、前記相関部における周波数の単位時間当たりの検索数は、複数段階に設定可能であり、前記捕捉能力設定部は、前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記検索数を高検索数に設定し、前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記検索数を前記高検索数よりも少ない低検索数に設定することが好ましい。

衛星信号を捕捉するための相関を取得する相関部は、衛星信号のドップラー効果による周波数変動に対応するために、ローカルコードの周波数を設定された周波数帯域で順次変化させることで衛星信号の周波数を検索する。
本発明では、この相関部における周波数の単位時間当たりの検索数が、複数段階に設定可能とされている。
そして、受信モードが自動測時モードに設定された場合、前記検索数は低検索数に設定される。これによれば、前記検索数が高検索数に設定されている場合と比べて、消費電流のピーク値を低くできる。すなわち、単位時間あたりの検索数が少なく、つまり検索スピードが低速であれば、相関部の処理負荷も低くなり、消費電流のピーク値も低くなる。従って、自動受信処理において、消費電流のピーク値を低くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
また、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、前記検索数は高検索数に設定される。これによれば、前記検索数が低検索数に設定されている場合と比べて、サーチ時間を短縮できる。すなわち、単位時間あたりの検索数が多く、つまり検索スピードが高速であれば、相関部の処理負荷も高くなり、消費電流のピーク値も高くなる。一方で、単位時間に多くの周波数を検索できるので、衛星信号の周波数を見つけるまでのサーチ時間は短くでき、消費電力を低減できる。従って、手動受信処理において、衛星信号の捕捉能力を高くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
さらに、本発明によれば、一般的に用いられている相関部に対して、前記検索数を変更するだけでよいので、相関部の構成を大幅に変える必要がない。このため、設計にかかるコストを低減できる。

本発明の電子時計において、前記受信部は、前記衛星信号を増幅する増幅器を備え、前記増幅器の利得は、複数段階に設定可能であり、前記捕捉能力設定部は、前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記利得を高利得値に設定し、前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記利得を前記高利得値よりも低い低利得値に設定することが好ましい。

本発明では、増幅器の利得が、複数段階に設定可能とされている。
そして、受信モードが自動測時モードに設定された場合、前記利得は低利得値に設定される。これによれば、前記利得が高利得値に設定されている場合と比べて、消費電流のピーク値を低くできる。すなわち、自動受信処理において、消費電流のピーク値を低くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
また、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、前記利得は高利得値に設定される。これによれば、前記利得が低利得値に設定されている場合と比べて、信号強度の弱い衛星信号を捕捉しやすくなるため、結果的にサーチ時間を短縮できる。すなわち、手動受信処理において、衛星信号の捕捉能力を高くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
さらに、本発明によれば、手動受信処理において、信号強度の弱い衛星信号しか観測できない場合であっても、例えば、前記利得が低利得値に設定されている場合と比べて、衛星信号を捕捉できる確率を向上できる。このため、特に４つの衛星信号を捕捉して受信する必要がある測位モードにおいて、受信に成功する確率を向上できる。

本発明の電子時計において、前記受信部は、前記衛星信号を捕捉するために用いられるローカルコードと前記衛星信号との相関を取得する相関部を備え、前記相関部は、複数の相関器を備え、前記複数の相関器のうち、作動する相関器の数を複数段階に設定可能に構成され、前記捕捉能力設定部は、前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記作動する相関器の数を高相関器数に設定し、前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記作動する相関器の数を前記高相関器数よりも少ない低相関器数に設定することが好ましい。

本発明では、作動する相関器の数が、複数段階に設定可能とされている。
そして、受信モードが自動測時モードに設定された場合、相関器の数は低相関器数に設定される。これによれば、相関器の数が高相関器数に設定されている場合と比べて、消費電流のピーク値を低減できる。すなわち、自動受信処理において、消費電流のピーク値を低くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
また、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、相関器の数は高相関器数に設定される。これによれば、相関器の数が低相関器数に設定されている場合と比べて、ローカルコードと衛星信号との相関を効率よく取得できるため、サーチ時間を短縮できる。すなわち、手動受信処理において、衛星信号の捕捉能力を高くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
さらに、本発明によれば、作動する相関器の数を変更するだけでよいので、例えば、相関部における周波数の単位時間当たりの検索数を変更する場合と比べて、受信部の処理負荷を低減できる。

本発明の電子時計において、ソーラーセルと、前記ソーラーセルの発電量を検出する発電量検出回路と、を備え、前記自動測時モードは、前記発電量検出回路で検出された発電量が環境判定閾値以上になると、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する光測時モードと、予め設定された定時になると、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する定時測時モードとを備え、前記捕捉能力設定部は、前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を第１レベルに設定し、前記受信モードが前記光測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記第１レベルよりも低い第２レベルに設定し、前記受信モードが前記定時測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記第２レベルよりも低い第３レベルに設定することが好ましい。

本発明では、受信モードが光測時モードに設定された場合、衛星信号の捕捉能力は第２レベルに設定され、受信モードが定時測時モードに設定された場合、捕捉能力は第２レベルよりも低い第３レベルに設定される。これによれば、自動測時モードの受信処理にかかる平均的な消費電力をさらに低減できる。
すなわち、光測時モードの環境判定閾値は、屋外や屋内における窓際等においてソーラーセルに直射日光が当たる場合の光量と、屋内においてソーラーセルに照明などの光が当たる場合の光量とを区別できるような値に設定されており、これにより、電子時計が衛星信号を受信できる環境に配置されているか否かを判断できる。このため、光測時モードでは、発電量検出回路で検出された発電量が環境判定閾値以上であることを自動受信条件とすることで、電子時計が衛星信号を受信しやすい環境で受信処理を実行できる。
一方、定時測時モードは、定時になると電子時計が衛星信号を受信しやすい環境に配置されているかどうかに関係なく受信処理が開始されるため、光測時モードと比べて、衛星信号の受信に成功しにくく、タイムアウト時間まで受信処理が継続することが多い。
このため、光測時モードでは、定時測時モードと比べて、捕捉能力を高くすることで、早期に衛星信号の捕捉や受信に成功し、受信処理が短時間で終了することが多く、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。
また、定時測時モードでは、光測時モードと比べて、捕捉能力を低くして消費電流のピーク値を低くすることで、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。
従って、光測時モードの捕捉能力を定時測時モードの捕捉能力よりも高くすることで、換言すると、定時測時モードの捕捉能力を光測時モードの捕捉能力よりも低くすることで、自動測時モードの受信処理にかかる平均的な消費電力をさらに低減できる。

本発明は、衛星信号を捕捉して受信する受信部と、入力部とを備えた電子時計の衛星信号受信方法であって、自動受信条件に該当したと判定すると、前記受信部の受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する自動測時モードに設定し、前記入力部の第１操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する手動測時モードに設定し、前記入力部の第２操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて位置情報および時刻情報を取得する測位モードに設定し、前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を高レベルに設定し、前記受信モードが前記自動測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記高レベルよりも低い低レベルに設定することを特徴とする。
本発明によれば、上記電子時計の発明と同様に、消費電力を低減できる。

本発明に係る第１実施形態の電子時計であるＧＰＳ付き腕時計を示す概略図である。 ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号（航行メッセージ）の構成を説明するための概略構成図である。 前記ＧＰＳ付き腕時計の回路構成について説明するための図である。 前記ＧＰＳ付き腕時計のＲＦ部の回路構成を示す図である。 前記ＧＰＳ付き腕時計のベースバンド部の機能を示す図である。 前記実施形態の衛星信号の受信処理を示すフローチャートである。 前記受信処理における測位モードの受信処理を示すフローチャートである。 前記受信処理における測時モードの受信処理を示すフローチャートである。 受信に失敗したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。 受信に成功したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。 本発明に係る第２実施形態の衛星信号の受信処理を示すフローチャートである。 前記受信処理における測時モードの受信処理を示すフローチャートである。 受信に失敗したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。 受信に成功したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子時計であるＧＰＳ衛星信号受信装置付き腕時計１（以下「ＧＰＳ付き腕時計１」という）を示す概略図である。
図１に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、文字板２および指針３からなる表示手段を備える。文字板２の一部には開口が形成され、ＬＣＤ表示パネル等からなるディスプレイ４が組み込まれている。従って、ＧＰＳ付き腕時計１は、指針３およびディスプレイ４を備えるコンビネーション時計である。

指針３は、秒針、分針、時針等を備えて構成され、ステップモーターで歯車を介して駆動される。
ディスプレイ４はＬＣＤ表示パネル等で構成され、後述するように時差データを表示する他、現在時刻やメッセージ情報等も表示可能とされている。
そして、ＧＰＳ付き腕時計１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星５からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正したり、測位情報つまり現在位置をディスプレイ４に表示したりできるように構成されている。
また、ＧＰＳ付き腕時計１には、本発明の入力部を構成するボタン６やリュウズ７が設けられている。

ＧＰＳ衛星５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）は、地球の上空の所定の軌道上を周回しており、１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波（Ｌｌ波）に航法メッセージを重畳させて地上に送信している。ここで、ＧＰＳ衛星５は位置情報衛星の一例であり、航法メッセージが重畳された１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波（以下、「衛星信号」という）は本発明における衛星信号の一例である。

現在、３２個のＧＰＳ衛星５が存在しており、衛星信号がどのＧＰＳ衛星５から送信されたかを識別するために、各ＧＰＳ衛星５はＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）と呼ばれる１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ周期）の固有のパターンを衛星信号に重畳する。Ｃ／Ａコードは、ＰＲＮコード（擬似乱数コード）であり、各ｃｈｉｐが＋１または−１のいずれかでありランダムパターンのように見える。従って、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。

ここで、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号（航行メッセージ）の概略について説明する。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号（航行メッセージ）の構成を説明するための概略構成図である。
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５から６秒で送信される。従って、１つのメインフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星５から３０秒で送信される。

サブフレーム１には、週番号データ等の衛星補正データが含まれている。週番号データ（年月日情報）は、現在のＧＰＳ時刻情報が含まれる週を表す年月日情報である。ＧＰＳ時刻情報の起点は、ＵＴＣ（協定世界時）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ー（各ＧＰＳ衛星５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ー（全ＧＰＳ衛星５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には、先頭から、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ワードが含まれている。
従って、ＴＬＭワードやＨＯＷワードは、ＧＰＳ衛星５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ー、アルマナックパラメーターは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、「Ｚカウント」ともいう）というＧＰＳ時刻情報が含まれている。なお、本発明の時刻情報とは、ＧＰＳ時刻情報に含まれるこのＺカウントデータを指す。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る。この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ＧＰＳ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ＧＰＳ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。

一般に、ＧＰＳ受信機は、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時刻情報を取得することができる。ただし、ＧＰＳ受信機は、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いる場合は、週番号データを取得しなくてもＧＰＳ衛星の現在の過番号データを得ることができる。従って、ＧＰＳ受信機は、Ｚカウントデータを取得すれば、日付以外の現在時刻が分かるようになっている。このため、ＧＰＳ受信機は、通常、現在時刻として、時刻情報であるＺカウントデータのみを取得する。

なお、ＴＬＭワード、ＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）、衛星補正データ、エフェメリスパラメーター、アルマナックパラメーター等は、衛星情報の一例である。

ＧＰＳ付き腕時計１において、測時処理を実施する測時モードでは、時刻情報であるＺカウントデータを取得することを意味する。Ｚカウントデータは、１つのＧＰＳ衛星５からでも取得できる。また、Ｚカウントデータは、各サブフレームに含まれているので、６秒間隔で送信される。
このため、測時モードの受信では、捕捉衛星数は少なくとも１つであり、１個のＺカウントデータを取得する受信所要時間は長くても６秒であり、取得できる情報はＺカウントデータであり、前記エフェメリスパラメーターやアルマナックパラメーターは受信しなくともよい。従って、受信所要時間は、６秒で１個のＺカウントデータを取得でき、受信データの検証のために、２〜３個のＺカウントデータを取得する場合でも１２〜１８秒という短時間で受信を完了できる。
従って、測時モードでは、衛星信号のうちＺカウントデータさえ取得できればよいため、信号強度の弱い衛星信号であっても、ノイズなどの影響が小さく、信頼性の高い情報を取得することができる。

一方、測位モードの受信は、各ＧＰＳ衛星５の軌道情報（測位情報）であるエフェメリスパラメーターを３衛星分以上、受信することを意味する。測位のためには少なくとも３個以上のＧＰＳ衛星５からエフェメリスパラメーターを取得する必要があるためである。なお、エフェメリスパラメーターはサブフレーム２，３に含まれるため、最短で１８秒間の受信（サブフレーム１〜３までの受信）を行えば取得できる。従って、複数のＧＰＳ衛星５を同時に捕捉して受信する場合、エフェメリスパラメーターの受信および測位計算を行って測位データを取得するには、アルマナックデータを保持しないコールドスタート状態では約３０秒〜１分の時間が必要である。
このため、測位モードの受信とは、捕捉衛星数は少なくとも３個であり、受信所要時間は約３０秒〜１分であり、取得すべき情報はＺカウントデータ（時刻情報）およびエフェメリスパラメーターであり、アルマナックパラメーターは受信しない処理を意味する。従って、測位モードでは、測時モードよりも衛星信号の受信時間が長くなり、受信中に信号強度が悪化するなどすると、信頼性の高い衛星信号の受信が困難になることが考えられる。このため、測位モードにおいては、より信頼性の高い信号強度の高い衛星信号を受信することが好ましい。

［ＧＰＳ付き腕時計の回路構成］
図３は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１の回路構成について説明するための図である。
ＧＰＳ付き腕時計１は、ＧＰＳ受信装置１０、ＧＰＳアンテナ１１、時刻表示装置２０、および電源回路３０を含んで構成されている。

［ＧＰＳ受信装置の構成］
ＧＰＳ受信装置１０には、ＧＰＳアンテナ１１が接続される。ＧＰＳアンテナ１１は、複数のＧＰＳ衛星５からの衛星信号を受信するアンテナである。

また、ＧＰＳ受信装置１０は、ＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）部１２と、ベースバンド部１３と、捕捉能力設定部１５と、フラッシュメモリー１３５とを含んで構成されている。ここで、ＲＦ部１２と、ベースバンド部１３と、フラッシュメモリー１３５によって、本発明の受信部１０Ａが構成されている。

［ＲＦ部の構成］
ＲＦ部１２は、高周波信号を中間周波数帯の信号に変換するダウンコンバーターや、その中間周波数帯のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーターなどを備えたＧＰＳ受信機における一般的なものである。従って、ＲＦ部１２では、受信した衛星信号をデジタル信号に変換し、ベースバンド部１３に出力する。
図４は、ＲＦ部１２の回路構成を示す図である。
ＲＦ部１２は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１２１、ミキサ１２２、ＩＦアンプ１２３、ＩＦフィルター１２４、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）１２５、ＰＬＬ回路１２６、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１２７等を備えている。
そして、ＧＰＳアンテナ１１で受信された衛星信号は、ＬＮＡ１２１で増幅された後、ミキサ１２２でＶＣＯ１２７の信号とミキシングされ、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）にダウンコンバートされる。ミキサ１２２でミキシングされたＩＦは、ＩＦアンプ１２３、ＩＦフィルター１２４を通り、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）１２５でデジタル信号に変換される。なお、ＬＮＡ１２１は、衛星信号を増幅する本発明の増幅器は、ＬＮＡ１２１で構成される。また、本発明の増幅器を、ＬＮＡ１２１およびＩＦアンプ１２３で構成してもよい。

［ベースバンド部の構成］
ベースバンド部１３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）１３３、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）１３４を含んで構成されている。また、ＧＰＳ受信装置１０には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）１４が接続され、ベースバンド部１３にはフラッシュメモリー１３５等が接続されている。

温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）１４は、温度に関係なくほぼ一定の周波数の基準クロック信号を生成する。
フラッシュメモリー１３５には時差情報が記憶されている。時差情報は、地理情報が分割された複数の領域の各々の時差が定義された情報である。

ベースバンド部１３は、ＲＦ部１２が変換したデジタル信号（中間周波数帯の信号）からベースバンド信号を復調（デコード）する処理を行う。
また、ベースバンド部１３は、衛星信号を捕捉するために、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を行う。従って、ベースバンド部１３は、本発明の相関部としても機能する。
そして、ベースバンド部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、相関値が所定の相関閾値以上となる場合にはそのローカルコードのＧＰＳ衛星５に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星５からの衛星信号を捕捉）したものと判断する。

ここで、ＧＰＳシステムでは、すべてのＧＰＳ衛星５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。従って、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５を検索（サーチ）することができる。すなわち、ＧＰＳ衛星５毎に設定されているＰＲＮコードを用いて相関処理を行うことで、ＧＰＳ衛星５をサーチできる。
また、本実施形態では、相関方式としてスライディング相関方式を採用しており、主にＤＳＰ１３１において実行されている。

図５は、ベースバンド部１３の機能を示す図である。
ベースバンド部１３は、サンプルメモリー４１と、ベースバンド再生部４２と、コード生成部４３と、複数の相関器４４とを備えている。
サンプルメモリー４１には、ＲＦ部１２から出力されたデジタル信号をサンプリングしたサンププリングデータが格納される。
ベースバンド再生部４２は、サンプルメモリー４１に格納されたサンプリングデータを再生し、再生ベースバンド信号として相関器４４に出力する。
また、コード生成部４３は、ＧＰＳ衛星５のＣ／Ａコードのパターンと同一のローカルパターンを生成し、相関器４４に出力する。

ベースバンド再生部４２から出力された再生ベースバンド信号、および、コード生成部４３で生成されたローカルパターンは、相関器４４の乗算器４４Ａに入力され、相関値が計算される。そして、相関値は加算器４４Ｂに入力され、積分器４４Ｃで、Ｃ／Ａコード１周期分の相関値を積算するようになっている。そして、例えば、積算値が所定の閾値以上の場合に、受信した衛星信号のＣ／Ａコードと、ＧＰＳ受信装置１０側等で生成したローカルコードとが一致したとされる。
ベースバンド部１３とＧＰＳ衛星５からの衛星信号との相関を効率よく行うためには、コード生成部４３で複数の信号を生成し、複数の相関器４４を同時に動作させて行うことにより、１回の動作で相関を取ることが可能となる。この場合ベースバンド部１３は相関判定を１回行えば良いので相関処理にかかる時間を短縮することができる。

また、ＧＰＳ受信装置１０で受信する衛星信号の周波数は、ドップラー効果により変化する。すなわち、ＧＰＳ付き腕時計１の天頂方向にあるＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号の周波数は送信周波数と同じであるが、ＧＰＳ付き腕時計１に近づいてくるＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号の周波数は送信周波数よりも高くなり、離れていくＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号の周波数は送信周波数よりも低くなる。
従って、ベースバンド部１３では、ローカルコードの周波数を、設定された周波数帯域で、例えば、５０Ｈｚ刻みで順次変化させて相関処理を行い、衛星信号の周波数を検索する。

ここで、ベースバンド部１３は、衛星信号の捕捉能力が、複数段階に設定可能に構成されている。具体的には、本実施形態では、ベースバンド部１３は、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たり検索数が、複数段階に設定可能に構成されている。ここで、前記検索数は、ローカルコードの周波数を変化させる時間間隔を変更することで複数段階に設定できる。
本実施形態では、捕捉能力は、第１レベル（本発明の高レベル）と、第１レベルよりも低い第２レベル（本発明の低レベル）との２段階に設定可能とされている。
捕捉能力が第１レベルに設定された場合、前記検索数は第１検索数（本発明の高検索数）に設定され、ベースバンド部１３は、１０msec当たり６３本の周波数を検索する。すなわち、前記時間間隔は、１０／６３（約０．１６）msecとなる。
また、捕捉能力が第２レベルに設定された場合、前記検索数は第２検索数（本発明の低検索数）に設定され、ベースバンド部１３は、１０msec当たり３２本の周波数を検索する。すなわち、前記時間間隔は、１０／３２（約０．３１）msecとなる。
ここで、前記検索数が多くなると、すなわち、検索スピードが高速であれば、サーチ時間は短縮できるが、ベースバンド部１３の処理負荷が高くなり、消費電流のピーク値は高くなる。換言すると、前記検索数が少なくなると、すなわち、検索スピードが低速であれば、サーチ時間は長くなるが、消費電流のピーク値を低くできる。

さらに、ベースバンド部１３は、サーチにより衛星信号を捕捉すると、捕捉したＧＰＳ衛星５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とをミキシングして航法メッセージを復調（デコード）し、航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得してＳＲＡＭ１３３に記憶する。

なお、ベースバンド部１３の動作は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）１４が出力する基準クロック信号に同期する。ＲＴＣ１３４は、衛星信号を処理するためのタイミングを生成するものである。このＲＴＣ１３４は、ＴＣＸＯ１４から出力される基準クロック信号でカウントアップされる。

［捕捉能力設定部］
さらに、ＧＰＳ受信装置１０は、ベースバンド部１３の捕捉能力を、受信モードに応じて設定する捕捉能力設定部１５を備えている。
ここで、本実施形態では、ＧＰＳ受信装置１０の受信モードには、自動受信条件に該当すると測時モードでの受信処理が実行される自動測時モードと、ボタン６等を例えば３秒以上６秒未満押し込む操作（第１操作）に応じて測時モードでの受信処理が実行される手動測時モードと、ボタン６等を例えば６秒以上押し込む操作（第２操作）に応じて受信処理が実行される測位モードとがある。
そして、捕捉能力設定部１５は、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、捕捉能力を第１レベルに設定し、受信モードが自動測時モードに設定された場合、捕捉能力を第２レベルに設定する。

［時刻表示装置の構成］
時刻表示装置２０は、図３に示すように、制御部２１および水晶振動子２２を含んで構成されている。

制御部２１は、内部計時部２１１、発振回路２１２、駆動回路２１３，２１４、受信モード設定部２１５、捕捉動作制御部２１６、およびデコード処理制御部２１７を備え、各種制御を行う。

内部計時部２１１は、内部時刻情報をカウントし、記憶する。この内部時刻情報は、ＧＰＳ付き腕時計１の内部で計時される時刻の情報である。内部計時部２１１は、水晶振動子２２および発振回路２１２によって生成される基準クロック信号によって内部時刻情報を更新する。従って、ＧＰＳ受信装置１０への電力供給が停止されていても、内部時刻情報を更新して指針３の運針を継続することができるようになっている。
駆動回路２１３は、指針３の動作を制御する。駆動回路２１４は、ディスプレイ４の表示を制御する。

受信モード設定部２１５は、ユーザによって第１操作が行われると、ＧＰＳ受信装置１０の受信モードを、前述の手動測時モードに設定し、ユーザにより第２操作が行われると、受信モードを前述の測位モードに設定し、第１操作および第２操作が行われない場合には、受信モードを前述の自動測時モードに設定する。
そして、測位モードでは、ＧＰＳ付き腕時計１は、前述したように、少なくとも３つの衛星信号からＺカウントデータ、エフェメリスパラメーターを取得し、ＧＰＳ付き腕時計１が位置する現在位置（本発明の位置情報）を演算する測位演算処理を実施する。
また、手動測時モードおよび自動測時モードでは、ＧＰＳ付き腕時計１は、前述したように、少なくとも１つの衛星信号からＺカウントデータのみを取得して、取得したＺカウントデータに基づいて時刻修正処理を実施する。

捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、ＧＰＳ受信装置１０を制御して受信処理を実行する。すなわち、捕捉動作制御部２１６は、制御信号をＧＰＳ受信装置１０に送り、ＧＰＳ受信装置１０の受信動作を制御し、特に衛星信号を捕捉する動作を制御する。
デコード処理制御部２１７も、ＧＰＳ受信装置１０の受信動作を制御し、特にベースバンド部１３におけるデコード処理を制御する。

また、捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、受信モードが手動測時モードまたは自動測時モードの場合に、ＧＰＳ受信装置１０の動作を制御して衛星信号からＺカウントデータを含むＧＰＳ時刻情報を取得し、そのＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報を修正して内部計時部２１１にてカウントされる内部時刻情報を更新する。
この時、捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、取得したＧＰＳ時刻情報のＺカウントデータに基づいたＧＰＳ時刻と、内部計時部２１１によりカウントされる内部時刻との時間差を算出し、この時間差が所定値以内であれば、内部計時部２１１の内部時刻情報を修正する。なお、この所定値は、前回測時モードが成功した時点から現在までの経過時間により適宜設定されるものである。
すなわち、水晶振動子２２および発振回路２１２によって生成される基準クロック信号によって内部時刻情報が更新される場合、一日につき、±０．５ｓの誤差が発生する。従って、前回時刻修正時から現在の測時モードにおける時刻修正までに、最大で「０．５ｓ×経過日数」の内部時刻の時刻ずれが発生する場合がある。一方、衛星信号にノイズなどが入り、正確なＧＰＳ時刻情報が取得できなかった場合、内部時刻とＧＰＳ時刻との時間差は、内部時計の時刻ずれよりも大きい値となる。
従って、所定値として、「０．５ｓ×経過日数」を設定することで、内部計時部２１１の内部時刻とＧＰＳ時刻との時間差が、内部時刻のずれによるものであるか、不適切な衛星信号のＧＰＳ時刻情報によるものであるかを判断することができる。そして、捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、内部時刻とＧＰＳ時刻との時間差が、所定値以内である場合、内部時刻のずれによるものであると判断し、内部計時部２１１の内部時刻情報を更新する。

また、測位モードの場合には、捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、ＧＰＳ受信装置１０の動作を制御し、ＧＰＳ時刻情報およびＵＴＣパラメーターと、位置情報に基づいてフラッシュメモリー１３５から取得された時差データに基づいて、内部時刻情報を修正して内部計時部２１１に記憶する。
そして、制御部２１は、内部時刻情報が修正されると、駆動回路２１３を介して指針３の指示を修正する。また、駆動回路２１４を介してディスプレイ４に時刻や位置情報等を適宜表示する。

［電源供給装置の構成］
電源回路３０は、レギュレーター３１、二次電池３２、電池電圧検出回路３３、充電制御回路３４、ソーラーセル３５、発電量検出手段を構成する発電量検出回路３６を備えている。

二次電池３２は、レギュレーター３１を介して、ＧＰＳ受信装置１０および時刻表示装置２０等に駆動電力を供給する。
電池電圧検出回路３３は、制御部２１からの制御信号によって作動されて二次電池３２の電圧を監視する。

充電制御回路３４は、ソーラーセル３５と二次電池３２の間に配置され、ソーラーセル３５から供給される電流による二次電池３２の充電を制御している。

発電量検出回路３６は、ソーラーセル３５により発電された発電量を検出し、発電量に応じた発電検出信号を時刻表示装置２０の制御部２１に出力する。
制御部２１は、後述するように、ソーラーセル３５の発電量が環境判定閾値以上になったことを検出した場合に、測時モードの受信処理を自動実行する。

［受信処理］
以下、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１における受信処理の手順について、図６のフローチャートも参照して説明する。
ＧＰＳ付き腕時計１は、まず、ユーザによって前述の第１操作または第２操作が行われたか否か、すなわち手動モードの入力操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ１）。

このステップＳ１において、時刻表示装置２０の制御部２１は、手動モードの入力操作が行われたと判断すると、さらに、第２操作が行われたか否か、すなわち測位モードの入力操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ２）。
そして、ステップＳ２において、制御部２１が、測位モードの入力操作が行われた判断した場合、すなわち、「Ｙｅｓ」と判断した場合、受信モード設定部２１５は、受信モードを測位モードに設定する（ステップＳ３）。
そして、ＧＰＳ受信装置１０の捕捉能力設定部１５は、ベースバンド部１３の衛星信号の捕捉能力を、第１レベルに設定する（ステップＳ４）。具体的には、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たり検索数を、第１検索数に設定する。
そして、制御部２１の捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、ＧＰＳ受信装置１０に制御信号を出力し、測位モードに対応した衛星信号の受信処理を実施させる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理が実施された後、ユーザ操作の待機状態となり、処理はステップＳ１に戻る。

また、ステップＳ２において、制御部２１が、手動測時モードの入力操作が行われたと判断した場合、すなわち、「Ｎｏ」と判断した場合、受信モード設定部２１５は、受信モードを手動測時モードに設定し（ステップＳ５）、捕捉能力設定部１５は、前記捕捉能力を、第１レベルに設定する（ステップＳ６）。そして、制御部２１の捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、ＧＰＳ受信装置１０に制御信号を出力し、測時モードに対応した衛星信号の受信処理を実施させる（ステップＳ３０）。

一方、ステップＳ１において、制御部２１が手動モードの入力操作が行われていないと判断した場合、すなわち「Ｎｏ」と判断した場合、受信モード設定部２１５は、受信モードを自動測時モードに設定する（ステップＳ７）。
そして、捕捉能力設定部１５は、前記捕捉能力を第２レベルに設定する（ステップＳ８）。具体的には、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たり検索数を、第１検索数に設定する。

自動測時モードでは、制御部２１は、自動受信条件に該当したかを判定する（ステップＳ９）。本実施形態の自動受信条件には、定時受信条件と、光検出条件とが設定されている。
定時受信条件には、自動受信を開始する時刻が設定されており、制御部２１は、内部計時部２１１の内部時刻情報を参照し、予め設定された定時、例えば７時００分がカウントされた場合に定時受信条件に該当したと判定し、自動受信処理を実行する。
また、光検出条件には、発電量検出回路３６で検出される発電量が予め設定された環境判定閾値以上であることが設定されている。環境判定閾値は、屋外や屋内における窓際等においてソーラーセル３５に直射日光が当たる場合の光量と、屋内においてソーラーセル３５に照明などの光が当たる場合の光量とを区別できるような値に設定され、これによりＧＰＳ付き腕時計１が衛星信号を受信できる環境に配置されているか否かを判断できる。そして、発電量検出回路３６で検出される発電量が環境判定閾値以上であることを自動受信条件とすることで、ＧＰＳ付き腕時計１が衛星信号を受信しやすい環境で自動受信処理を実行できる。
従って、ステップＳ９では、内部時刻情報が設定された定時になった場合、または、発電量検出回路３６で検出された発電量が環境判定閾値以上となった場合に、「Ｙｅｓ」と判断する。ただし、自動受信処理は、電力消費の増大を防止するために、１日に１回に制限されている。このため、制御部２１は、定時受信条件または光検出条件のいずれか一方でＹｅｓと判定された場合は、翌日までステップＳ９では「Ｎｏ」と判定する。
ステップＳ９で「Ｙｅｓ」と判定した場合、制御部２１の捕捉動作制御部２１６およびデコード処理制御部２１７は、ＧＰＳ受信装置１０に制御信号を出力し、ステップＳ３０の測時モードに対応した衛星信号の受信処理を実施させる。また、ステップＳ９で「Ｎｏ」と判定した場合、または、ステップＳ３０が実施された後、ユーザ操作の待機状態となり、ステップＳ１の処理に戻る。

［測位モードの受信処理］
次に、ステップＳ１０の測位モードにおける受信処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
測位モードにおける受信処理では、ベースバンド部１３は、捕捉能力が第１レベルに設定された状態で、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉する衛星捕捉動作（サーチ処理）を実行する（ステップＳ１１）。
ベースバンド部１３は、サーチ処理で捕捉した衛星信号の信号強度（ＳＮＲ）を検出し、検出した信号強度が、信号受信閾値以上であるか否かを判断して衛星信号を捕捉したかを判定する（ステップＳ１２）。従って、ベースバンド部１３は、信号強度が信号受信閾値以上である場合には、衛星信号を捕捉したものと判断する（ステップＳ１２でＹｅｓ）。

ステップＳ１２でＹｅｓと判定された場合、ベースバンド部１３は捕捉した衛星信号のデコード処理を実行する（ステップＳ１３）。
そして、ベースバンド部１３は、位置情報および時刻情報の取得に成功したかを判定する（ステップＳ１４）。

ベースバンド部１３は、サーチ処理で衛星信号を捕捉できなかった場合（ステップＳ１２でＮｏ）と、例えば３つ以上の衛星信号を捕捉できておらず、位置・時刻情報の取得に成功していない場合（ステップＳ１４でＮｏ）は、受信処理がタイムアウトになったかを判定する（ステップＳ１５）。
ステップＳ１５でＮｏと判定された場合、処理をステップＳ１１に戻す。すなわち、ステップＳ１４でＹｅｓと判定されたり、ステップＳ１５でＹｅｓと判定されて衛星信号の受信終了条件に該当するまで、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理が繰り返し実行される。

制御部２１は、３つ以上の衛星信号を捕捉し、デコードして位置・時刻情報の取得に成功し、ステップＳ１４でＹｅｓと判定すると、受信成功時の処理を行う（ステップＳ１６）。具体的には、制御部２１は、ＧＰＳ受信装置１０による受信動作を終了し、ディスプレイ４に受信が成功した旨の情報を表示させるとともに、ＧＰＳ時刻情報およびＵＴＣパラメーターと、位置情報に基づいてフラッシュメモリー１３５から取得された時差データに基づいて、内部時刻情報を修正して内部計時部２１１を更新する。そして、制御部２１は、内部時刻情報が更新されると、駆動回路２１３を介して指針３の指示を修正する。また、駆動回路２１４を介してディスプレイ４に時刻や位置情報等を適宜表示する。

制御部２１は、ステップＳ１５においてＹｅｓと判定すると、ＧＰＳ受信装置１０による衛星信号の受信動作を終了させる。この時、時刻表示装置２０は、例えばディスプレイ４に、受信が失敗した旨の情報を表示させ、内部計時部２１１によりカウントされる内部時刻を指針３にて表示させる処理をする（ステップＳ１７）。

［測時モードの受信処理］
次に、ステップＳ３０の測時モードにおける受信処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ３０の測時モードにおける受信処理のステップＳ３１〜Ｓ３９のうち、ステップＳ３４，Ｓ３５，Ｓ３７〜Ｓ３９は、ステップＳ１０の測位モード時の受信処理のステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１５〜Ｓ１７の処理と同じため、説明を省略する。
測時モードの受信処理が開始されると、ベースバンド部１３は、設定されている受信モードが手動測時モードか否かを判定する（ステップＳ３１）。
ステップＳ３１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、手動測時モードの場合、ベースバンド部１３は、捕捉能力が第１レベルに設定された状態で、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉するサーチ処理を実行する（ステップＳ３２）。
一方、ステップＳ３１でＮｏと判定された場合、すなわち、自動測時モードの場合、ベースバンド部１３は、捕捉能力が第２レベルに設定された状態で、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉するサーチ処理を実行する（ステップＳ３３）。
ステップＳ３２のサーチ処理またはステップＳ３３のサーチ処理が行われた後、ステップＳ３４で、衛星信号を捕捉したか否かの判定が行われる。
また、ステップＳ３４では、位置情報を取得する必要が無いため、時刻情報の取得に成功したかのみを判定している。

次に、衛星信号の捕捉能力が第１レベルの場合と、第２レベルの場合との消費電力の違いについて説明する。
まず、受信に失敗したときの消費電力について説明する。
図９は、受信に失敗したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図９に示すように、受信に失敗したときは、サーチ処理がタイムアウト時間まで継続される。そして、捕捉能力が第２レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第１レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値が低く、受信処理にかかる消費電力（消費電流の積算値）も低い。

次に、受信に成功したときの消費電力について説明する。
図１０は、受信に成功したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図１０に示すように、捕捉能力が第１レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第２レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値は高いが、受信に成功してサーチ処理が終了し、消費電流が下がるタイミングが早い。すなわち、サーチ処理の時間が短い（約半分）ため、受信処理にかかる消費電力（消費電流の積算値）は低い。

［第１実施形態の作用効果］
本実施形態では、受信モードが自動測時モードに設定された場合、捕捉能力が第２レベルに設定される。これによれば、自動測時モードの受信処理において、捕捉能力が第１レベルに設定されている場合と比べて、受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、自動受信処理では、衛星信号の捕捉や受信に失敗する可能性が比較的高いことを考慮し、捕捉能力を第２レベルに設定しておけば、第１レベルに設定した場合に比べて、消費電流のピーク値を低くできて受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。

また、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、捕捉能力が第１レベルに設定されるため、手動測時モードおよび測位モードの受信処理において、捕捉能力が第２レベルに設定されている場合と比べて、受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、手動受信処理では、消費電流のピーク値が高くなっても、捕捉能力を高くすることで受信時間が短くなるため、受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
このようにして、本実施形態によれば、各受信モードに応じて衛星信号の捕捉能力を設定することで、各受信モードにおける受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。

また、ベースバンド部１３の衛星信号の捕捉能力は、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たりの検索数を変えることで変更されるため、一般的に用いられているベースバンド部に対して、前記検索数を変更するだけでよく、ベースバンド部の構成を大幅に変える必要がない。このため、設計にかかるコストを低減できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計は、ＧＰＳ受信装置１０のベースバンド部１３の捕捉能力が、第１レベル、第２レベル、第３レベルの３段階に変更可能に構成されていること、捕捉能力設定部１５による捕捉能力の設定方法、および、受信処理が第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１とは異なる。その他については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

第２実施形態では、ベースバンド部１３の捕捉能力は、第１レベルと、第２レベルと、第２レベルよりもレベルが低い第３レベルとの３段階に変更可能に構成されている。ここで、第１レベルおよび第２レベルの値は、第１実施形態の第１レベルおよび第２レベルと同じである。
捕捉能力が第３レベルに設定された場合、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たりの検索数は、第３検索数（本発明の低検索数）に設定され、ベースバンド部１３は、１０msec当たり１６本の周波数を検索する。すなわち、ローカルコードの周波数を変化させる時間間隔は、１０／１６（約０．６３）msecとなる。

また、本実施形態では、自動測時モードは、前述の光検出条件に該当すると測時モードでの受信処理が実行される光測時モードと、前述の定時受信条件に該当すると測時モードでの受信処理が実行される定時測時モードとを備える。
そして、捕捉能力設定部１５は、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、衛星信号の捕捉能力を第１レベルに設定し、受信モードが光測時モードに設定された場合、捕捉能力を第２レベルに設定し、受信モードが定時測時モードに設定された場合、捕捉能力を第３レベルに設定する。

［受信処理］
図１１は、第２実施形態の受信処理を示すフローチャートである。
第２実施形態の受信処理のステップＳ１Ａ〜Ｓ６Ａ，Ｓ１０Ａ，Ｓ３０Ａ，Ｓ４１Ａ〜Ｓ４６Ａのうち、ステップＳ１Ａ〜Ｓ６Ａ，Ｓ１０Ａは、第１実施形態の受信処理のステップＳ１〜Ｓ６，Ｓ１０と同じため、説明を省略する。

第２実施形態では、ステップＳ１ＡでＮｏと判定された場合、時刻表示装置２０の制御部２１は、光検出条件に該当したか否かを判定する（ステップＳ４１Ａ）。

ステップＳ４１ＡでＹｅｓと判定された場合、受信モード設定部２１５は、受信モードを光測時モードに設定し（ステップＳ４２Ａ）、捕捉能力設定部１５は、ベースバンド部１３の衛星信号の捕捉能力を、第２レベルに設定する（ステップＳ４３Ａ）。そして、処理をステップＳ３０Ａに進める。

ステップＳ４１ＡでＮｏと判定された場合、制御部２１は、定時受信条件に該当したか否かを判定する（ステップＳ４４Ａ）。
ステップＳ４４ＡでＹｅｓと判定された場合、受信モード設定部２１５は、受信モードを定時測時モードに設定し（ステップＳ４５Ａ）、捕捉能力設定部１５は、捕捉能力を、第３レベルに設定する（ステップＳ４６Ａ）。具体的には、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たり検索数を、第３検索数に設定する。
ステップＳ４６Ａの後、または、ステップＳ４４ＡでＮｏと判定された場合、処理をステップＳ３０Ａに進める。

［測時モードの受信処理］
次に、ステップＳ３０Ａの測時モードにおける受信処理について、図１２のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ３０Ａの測時モードにおける受信処理のステップＳ３１Ａ，Ｓ３２Ａ，Ｓ３４Ａ〜Ｓ３９Ａのうち、ステップＳ３１Ａ，Ｓ３２Ａ，Ｓ３４Ａ〜Ｓ３９Ａは、第１実施形態の測時モードにおける受信処理のステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３４〜Ｓ３９と同じため、説明を省略する。

第２実施形態では、ステップＳ３１ＡでＮｏと判定された場合、ベースバンド部１３は、設定されている受信モードが光測時モードか否かを判定する（ステップＳ５１Ａ）。
そして、ステップＳ５１ＡでＹｅｓと判定された場合、すなわち、光測時モードの場合、ベースバンド部１３は、捕捉能力が第２レベルに設定された状態で、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉するサーチ処理を実行する（ステップＳ５２Ａ）。そして、処理をステップＳ３４Ａに進める。

一方、ステップＳ５１ＡでＮｏと判定された場合、すなわち、定時測時モードの場合、ベースバンド部１３は、捕捉能力が第３レベルに設定された状態で、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉するサーチ処理を実行する（ステップＳ５３Ａ）。そして、処理をステップＳ３４Ａに進める。

次に、衛星信号の捕捉能力が第１レベルの場合と、第２レベルの場合と、第３レベルの場合との消費電力の違いについて説明する。
まず、受信に失敗したときの消費電力について説明する。
図１３は、受信に失敗したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図１３に示すように、受信に失敗したときは、サーチ処理がタイムアウト時間まで継続される。そして、捕捉能力が第３レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第１レベルおよび第２レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値が低く、受信処理にかかる消費電力（消費電流の積算値）も低い。

次に、受信に成功したときの消費電力について説明する。
図１４は、受信に成功したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図１４に示すように、捕捉能力が第２レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第３レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値は大きいが、受信に成功してサーチ処理が終了し、消費電流が下がるタイミングは早い。すなわち、サーチ処理の時間が短いため、受信処理にかかる消費電力（消費電流の積算値）を低減できる。

［第２実施形態の作用効果］
本実施形態では、受信モードが光測時モードに設定された場合、衛星信号の捕捉能力は第２レベルに設定され、受信モードが定時測時モードに設定された場合、捕捉能力は第２レベルよりも低い第３レベルに設定される。これによれば、自動測時モードの受信処理にかかる平均的な消費電力をさらに低減できる。
すなわち、光測時モードでは、衛星信号を受信しやすい環境で受信処理を実行できる。一方、定時測時モードは、光測時モードと比べて、衛星信号の受信に成功しにくく、タイムアウト時間まで受信処理が継続することが多い。
このため、光測時モードでは、定時測時モードと比べて、捕捉能力を高くすることで、早期に衛星信号の捕捉や受信に成功し、受信処理が短時間で終了することが多く、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。また、定時測時モードでは、光測時モードと比べて、捕捉能力を低くして消費電流のピーク値を低くすることで、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。
従って、光測時モードの捕捉能力を定時測時モードの捕捉能力よりも高くすることで、換言すると、定時測時モードの捕捉能力を光測時モードの捕捉能力よりも低くすることで、自動測時モードの受信処理にかかる平均的な消費電力をさらに低減できる。

［第３実施形態］
第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計は、衛星信号の捕捉能力の設定の仕方が、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１とは異なる。その他については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
すなわち、本実施形態では、ＧＰＳ受信装置１０のＲＦ部１２のＬＮＡ１２１の利得（または、ＬＮＡ１２１とＩＦアンプ１２３との利得）が、複数段階に設定可能に構成されている。
そして、捕捉能力設定部１５は、捕捉能力を第１レベルに設定する場合、前記利得を、第１利得値（本発明の高利得値）に設定し、捕捉能力を第２レベルに設定する場合、前記利得を、第１利得値よりも低い第２利得値（本発明の低利得値）に設定する。
ここで、前記利得が高くなると、信号強度の弱い衛星信号を捕捉しやすくなるため、結果的にサーチ時間を短縮できるが、消費電流のピーク値は高くなる。一方、前記利得が低くなると、サーチ時間は長くなるが、消費電流のピーク値は低くなる。

本実施形態では、第１実施形態と同様に受信処理にかかる消費電力を低減でき、かつ、手動受信処理において、前記利得が第１利得値に設定されるため、信号強度の弱い衛星信号しか観測できない場合であっても、前記利得が第２利得値に設定される場合と比べて、衛星信号を捕捉できる確率を向上できる。このため、特に４つの衛星信号を捕捉して受信する必要がある測位モードにおいて、受信に成功する確率を向上できる。

なお、捕捉能力を、第１レベル、第２レベル、第３レベルの３段階に設定する場合には、前記利得値を、第１利得値と、第２利得値と、第２利得値よりも低い第３利得値に設定すればよい。

［第４実施形態］
第４実施形態のＧＰＳ付き腕時計は、衛星信号の捕捉能力の設定の仕方が、第１実施形態および第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計とは異なる。その他については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
すなわち、本実施形態では、ＧＰＳ受信装置１０のベースバンド部１３における作動する相関器４４の数が、複数段階に設定可能に構成されている。
そして、捕捉能力設定部１５は、捕捉能力を第１レベルに設定する場合、相関器４４の数を、第１相関器数（本発明の高相関器数）に設定し、捕捉能力を第２レベルに設定する場合、相関器４４の数を、第１相関器数よりも少ない第２相関器数（本発明の低相関器数）に設定する。
ここで、相関器４４の数が多くなると、ローカルコードと衛星信号との相関を効率よく取得できるため、サーチ時間を短縮できるが、消費電流のピーク値は高くなる。一方、相関器４４の数が少なくなると、サーチ時間は長くなるが、消費電流のピーク値は低くなる。

本実施形態では、第１実施形態と同様に受信処理にかかる消費電力を低減でき、かつ、作動する相関器４４の数を変更するだけでよいので、例えば、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たりの検索数を変更する場合と比べて、ベースバンド部１３の処理負荷を低減できる。

なお、捕捉能力を、第１レベル、第２レベル、第３レベルの３段階に設定する場合には、作動する相関器の数を、第１相関器数と、第２相関器数と、第２相関器数よりも少ない第３相関器数に設定すればよい。

［他の実施形態］
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、前記第１実施形態では、受信モードが自動測時モードの場合、衛星信号の捕捉能力は第２レベルに設定されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第３レベルに設定されてもよい。
また、前記各実施形態における第１レベル、第２レベル、第３レベルは、前記各実施形態に記載した具体例に限定されない。すなわち、各受信モードにおける受信の成功率等に基づいて適宜設定すればよいが、第２レベルを第１レベルの約半分の値にし、第３レベルを第２レベルの約半分の値にすることがより好ましい。

前記各実施形態では、測位モードは、ボタン６等の操作に応じて受信処理が行われる手動測位モードであるが、手動測位モードと、自動受信条件に該当すると受信処理が行われる自動測位モードとがあってもよい。この場合、受信モードが自動測位モードに設定されると、捕捉能力設定部１５は、自動測時モードの場合と同様に、衛星信号の捕捉能力を設定する。

前記各実施形態では、位置情報衛星の例として、ＧＰＳ衛星５について説明したが、これに限られない。例えば、位置情報衛星としては、ガリレオ（ＥＵ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシア）、Ｂｅｉｄｏｕ（中国）などの他の全地球的公航法衛星システム（ＧＮＳＳ）で利用される衛星が適用できる。また、静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ）などの静止衛星や、準天頂衛星等の特定の地域のみで検索できる地域的衛星測位システム（ＲＮＳＳ）などの衛星も適用できる。また、これらのシステムの衛星信号を併用する場合にも適用できる。

本発明の電子時計は、指針およびディスプレイを有するコンビネーション時計に限らず、指針のみを有するアナログ時計や、ディスプレイのみを有するデジタル時計に適用してもよい。さらに、本発明は、腕時計に限らず、懐中時計などの各種時計や、携帯電話機、デジタルカメラや各種携帯情報端末等の時計機能を備える電子機器に適用してもよい。

１…ＧＰＳ付き腕時計、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…ＧＰＳ衛星、６…ボタン、１０…ＧＰＳ受信装置、１０Ａ…受信部、１２…ＲＦ部、１３…ベースバンド部、１５…捕捉能力設定部、２０…時刻表示装置、３０…電源回路、３５…ソーラーセル、３６…発電量検出回路、４４…相関器、１２１…ＬＮＡ、２１１…内部計時部、２１５…受信モード設定部、２１６…捕捉動作制御部、２１７…デコード処理制御部。

Claims (6)

1. 衛星信号を捕捉して受信し、前記衛星信号を捕捉する捕捉能力を複数段階に設定可能に構成された受信部と、
   入力部と、
   前記受信部の受信モードを設定する受信モード設定部と、
   前記捕捉能力を設定する捕捉能力設定部と、を備え、
   前記受信モード設定部は、
   自動受信条件に該当したと判定すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する自動測時モードに設定し、
   前記入力部の第１操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する手動測時モードに設定し、
   前記入力部の第２操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて位置情報および時刻情報を取得する測位モードに設定し、
   前記捕捉能力設定部は、
   前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を高レベルに設定し、
   前記受信モードが前記自動測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記高レベルよりも低い低レベルに設定する
   ことを特徴とする電子時計。
2. 請求項１に記載の電子時計において、
   前記受信部は、前記衛星信号を捕捉するために用いられるローカルコードと前記衛星信号との相関を取得する相関部を備え、
   前記相関部は、前記ローカルコードの周波数を設定された周波数帯域で順次変化させることで、前記衛星信号の周波数を検索し、
   前記相関部における周波数の単位時間当たりの検索数は、複数段階に設定可能であり、
   前記捕捉能力設定部は、
   前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記検索数を高検索数に設定し、
   前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記検索数を前記高検索数よりも少ない低検索数に設定する
   ことを特徴とする電子時計。
3. 請求項１に記載の電子時計において、
   前記受信部は、前記衛星信号を増幅する増幅器を備え、
   前記増幅器の利得は、複数段階に設定可能であり、
   前記捕捉能力設定部は、
   前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記利得を高利得値に設定し、
   前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記利得を前記高利得値よりも低い低利得値に設定する
   ことを特徴とする電子時計。
4. 請求項１に記載の電子時計において、
   前記受信部は、前記衛星信号を捕捉するために用いられるローカルコードと前記衛星信号との相関を取得する相関部を備え、
   前記相関部は、複数の相関器を備え、前記複数の相関器のうち、作動する相関器の数を複数段階に設定可能に構成され、
   前記捕捉能力設定部は、
   前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記作動する相関器の数を高相関器数に設定し、
   前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記作動する相関器の数を前記高相関器数よりも少ない低相関器数に設定する
   ことを特徴とする電子時計。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子時計において、
   ソーラーセルと、
   前記ソーラーセルの発電量を検出する発電量検出回路と、を備え、
   前記自動測時モードは、
   前記発電量検出回路で検出された発電量が環境判定閾値以上になると、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する光測時モードと、
   予め設定された定時になると、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する定時測時モードとを備え、
   前記捕捉能力設定部は、
   前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を第１レベルに設定し、
   前記受信モードが前記光測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記第１レベルよりも低い第２レベルに設定し、
   前記受信モードが前記定時測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記第２レベルよりも低い第３レベルに設定する
   ことを特徴とする電子時計。
6. 衛星信号を捕捉して受信する受信部と、入力部とを備えた電子時計の衛星信号受信方法であって、
   自動受信条件に該当したと判定すると、前記受信部の受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する自動測時モードに設定し、
   前記入力部の第１操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する手動測時モードに設定し、
   前記入力部の第２操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて位置情報および時刻情報を取得する測位モードに設定し、
   前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を高レベルに設定し、
   前記受信モードが前記自動測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記高レベルよりも低い低レベルに設定する
   ことを特徴とする衛星信号受信方法。

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