JP2017138197A - 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】受信環境が劣化しても、受信点の位置を高精度に算出して、高精度なタイミング信号を生成することができる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、第１角度の仰角マスクが設定され、衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および１ＰＰＳを出力する機能を有するＧＰＳ受信機１０ａと、第１角度と異なる第２角度の仰角マスクが設定され、衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および１ＰＰＳを出力する機能を有するＧＰＳ受信機１０ｂと、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂからの１ＰＰＳの位相を比較する位相比較器２６と、ＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果と位相比較器２６の比較結果とを用いて、受信点の位置を算出するＤＳＰ２３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、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次元測位であれば最低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。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、特許文献１の手法では、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、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、受信環境が劣化しても、受信点の位置を高精度に算出して、高精度なタイミング信号を生成することができる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電子機器および移動体を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のタイミング信号生成装置は、第１角度の仰角マスクが設定され、衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および第１タイミング信号を出力する機能を有する第１受信機と、
前記第１角度と異なる第２角度の仰角マスクが設定され、前記衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および第２タイミング信号を出力する機能を有する第２受信機と、
前記第１タイミング信号と前記第２タイミング信号との位相を比較する位相比較器と、
前記第１受信機または前記第２受信機の測位計算結果と前記位相比較器の比較結果とを用いて、受信点の位置を算出する演算部と、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、第１受信機および第２受信機の仰角マスクの設定角度が互いに異なるため、位相比較器の比較結果、すなわち、第１タイミング信号と第２タイミング信号との位相差に基づいて、第１受信機または第２受信機がマルチパスの影響を受けているか否かを判断することができる。したがって、その判断結果を用いることで、マルチパスの影響を受けていない期間における第１受信機または第２受信機の測位計算結果を抽出することができる。そして、その抽出した測位計算結果を用いて受信点の位置を算出することで、高精度な位置算出（真位置の算出）が可能となる。よって、受信環境が劣化しても、受信点の位置を高精度に算出して、高精度なタイミング信号を生成することができる。

本発明のタイミング信号生成装置では、前記第１角度が前記第２角度よりも小さく、
前記演算部は、前記第１受信機の測位計算結果を用いて受信点の位置を算出することが好ましい。

これにより、第１受信機が、第２受信機に比べて、捕捉可能な衛星信号の数が多くなり、マルチパスの影響を受けやすくなる。言い換えると、第２受信機が、第１受信機に比べて、捕捉可能な衛星信号の数が少なくなるものの、マルチパスの影響を受けづらくなる。したがって、マルチパスの影響を受けないように第２角度を大きく設定した状態で第１受信機がマルチパスの影響を受けた場合、第１受信機のタイミング信号にはマルチパスの影響によりタイミングのズレが発生するが、第２受信機のタイミング信号にはタイミングのズレが発生しない。そのため、第１タイミング信号と第２タイミング信号との位相差に基づいて、第１受信機がマルチパスの影響を受けているか否かを判断することができる。そして、マルチパスの影響を受けていない期間における第１受信機の測位計算結果を用いて、マルチパスの影響を考慮した高精度な受信点の位置算出が可能となる。

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第１タイミング信号または前記第２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、発振器のクロック信号を第１タイミング信号または第２タイミング信号に同期した高精度なタイミング信号として出力することができる。

本発明のタイミング信号生成装置では、前記同期制御部は、前記クロック信号を前記第１タイミング信号に同期させることが好ましい。

第１受信機は、第２受信機に比べて、仰角マスクの設定角度が小さいため、捕捉可能な衛星信号の数を多くすることができる。そのため、マルチパスが生じ難い設置環境であれば、高精度なタイミング信号の生成が可能となる。また、マルチパスの影響を考慮した高精度な受信点の位置算出を行う前であっても、第１受信機の測位計算結果を用いて第１タイミング信号を生成することができ、そのため、位置固定モードで設定する位置情報の入力誤差による影響を受けないで、高精度なタイミング信号の生成が可能である。

本発明のタイミング信号生成装置では、前記同期制御部は、前記クロック信号を前記第２タイミング信号に同期させることが好ましい。

第２受信機は、第１受信機に比べて、仰角マスクの設定角度が大きいため、マルチパスの影響を受けづらい。そのため、マルチパスが生じやすい設置環境においても、マルチパスの影響を低減しつつ、高精度なタイミング信号の生成が可能となる。

本発明のタイミング信号生成装置では、前記同期制御部が前記クロック信号を前記第１タイミング信号に同期させる第１状態と前記第２タイミング信号に同期させる第２状態とを切り換え可能な切換部を備えることが好ましい。

第１受信機は、第２受信機に比べて、仰角マスクの設定角度が小さいため、捕捉可能な衛星信号の数を多くすることができる。そのため、第１状態では、マルチパスが生じ難い設置環境であれば、高精度なタイミング信号の生成が可能となる。また、第１状態では、マルチパスの影響を考慮した高精度な受信点の位置算出を行う前であっても、第１受信機の測位計算結果を用いて第１タイミング信号を生成することができ、そのため、位置固定モードで設定する位置情報の入力誤差による影響を受けないで、高精度なタイミング信号の生成が可能である。

一方、第２受信機は、第１受信機に比べて、仰角マスクの設定角度が大きいため、マルチパスの影響を受けづらい。そのため、第２状態では、マルチパスが生じやすい設置環境においても、マルチパスの影響を低減しつつ、高精度なタイミング信号の生成が可能となる。

このような第１状態と第２状態とを適宜切り換えることで、マルチパスの影響を考慮した高精度な受信点の位置算出を行う前に、マルチパスの影響を低減しつつ、位置固定モードで設定する位置情報の入力誤差による影響を受けないで、高精度なタイミング信号の生成が可能である。

本発明のタイミング信号生成装置では、前記位相比較器の比較結果に基づいて前記切換部の切り換えを制御する制御部を備えることが好ましい。

これにより、位相比較器の比較結果、すなわち、第１タイミング信号と第２タイミング信号との位相差に基づいて、第１受信機がマルチパスの影響を受けているか否かを判断し、その判断結果に基づいて、第１状態と第２状態とを切り換えることができる。

本発明のタイミング信号生成装置では、前記演算部は、前記比較結果が設定範囲内となるときの前記測位計算結果を用いて、受信点の位置を算出することが好ましい。

これにより、マルチパスの影響を受けていない期間における第１受信機または第２受信機の測位計算結果を抽出し、その抽出した測位計算結果を用いて受信点の位置を算出することができる。

本発明のタイミング信号生成装置では、前記測位計算結果と前記比較結果とを複数組対応させて記憶する記憶部を備え、
前記演算部は、前記記憶部に記憶されている複数の前記測位計算結果のうち、前記比較結果が設定範囲内となるときの測位計算結果を選択して用いて、受信点の位置を算出することが好ましい。

これにより、マルチパスの影響を受けていない期間における第１受信機または第２受信機の測位計算結果を容易に抽出することができる。

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ることを特徴とする。
これにより、高精度な受信点の位置を算出可能な測位装置を備える電子機器を提供することができる。

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ることを特徴とする。
これにより、高精度な受信点の位置を算出可能な測位装置を備え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。 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１に示すタイミング信号生成装置における受信点の位置の算出を説明するフローチャートである。 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４に示すタイミング信号生成装置における受信点の位置の算出を説明する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６に示すタイミング信号生成装置における受信点の位置の算出を説明するフローチャートである。 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
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、２つの受信機１０ａ、１０ｂからなるＧＰＳ受信機１０、処理部（ＣＰＵ）２０、原子発振器３０（発振器）、温度センサー４０、ＧＰＳアンテナ５０および記憶部６０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）から送信された衛星信号を受信し、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。以下、この衛星信号について説明する。

衛星信号に含まれる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。

衛星信号に含まれる航法メッセージには、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、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、３次元測位を行う場合、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。

以上説明したような衛星信号は、ＧＰＳ受信機１０に接続されているＧＰＳアンテナ５０で受信される。

［ＧＰＳ受信機］
ＧＰＳ受信機１０は、２つのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂからなり、各ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂが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１０ａ、１０ｂは、それぞれ、通常測位モードおよび位置固定モードを有し、処理部（ＣＰＵ）２０から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１０ａ、１０ｂは、それぞれ、通常測位モードでは、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。通常測位モードは、継続的に測位計算を行うモードである。

また、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂは、それぞれ、位置固定モードでは、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、「基準タイミング信号」として１ＰＰＳ（1 Pulse Per Second）を生成する。１ＰＰＳ（基準時刻に同期した基準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が基準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。位置固定モードは、あらかじめ設定された位置情報に基づいて１ＰＰＳを出力するモードである。

ここで、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂは、仰角マスクの設定角度が異なる以外は、互いに同様に構成されている。そして、ＧＰＳ受信機１０ａは、第１角度の仰角マスクが設定され、衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および１ＰＰＳ（第１タイミング信号）を出力する機能を有する「第１受信機」である。また、ＧＰＳ受信機１０ｂは、第１角度と異なる第２角度の仰角マスクが設定され、衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および１ＰＰＳ（第２タイミング信号）を出力する機能を有する「第２受信機」である。本実施形態では、ＧＰＳ受信機１０ａの仰角マスクの設定角度（第１角度）がＧＰＳ受信機１０ｂの仰角マスクの設定角度（第２角度）よりも小さい。

以下、ＧＰＳ受信機１０ａの構成について詳述する。なお、ＧＰＳ受信機１０ｂの構成については、仰角マスクの設定角度が異なる以外は、ＧＰＳ受信機１０ａと同様であるため、その説明を省略する。

図２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２に示すＧＰＳ受信機１０ａ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の設定角度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。

ここで、ベースバンド処理部１３は、位置固定モードにおいて、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている仰角マスクを用いて、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている軌道情報に係るＧＰＳ衛星２の仰角が仰角マスクの設定値（設定角度）以上か否かを判断し、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている軌道情報から、仰角マスクの設定値以上の仰角にあるＧＰＳ衛星２の軌道情報を少なくとも１つ選択し、その選択された軌道情報と、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている受信点の位置情報とを用いて１ＰＰＳを出力する。より具体的には、ベースバンド処理部１３は、ＧＰＳ衛星２の軌道情報（エフェメリスパラメータ）を用いてＧＰＳ衛星２の位置座標を求め、その位置座標と受信点の位置情報（位置座標）とを用いてＧＰＳ衛星２の仰角を求めた後、その仰角が仰角マスクの設定値以上か否かを判断し、仰角マスクの設定値以上の仰角にあるＧＰＳ衛星２の軌道情報を選択し、その後、前述したように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１０ａ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］
図１に示す処理部２０は、各ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂに対して各種の制御コマンドを送信して各ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの動作を制御し、各ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ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。ここで、処理部２０は、例えば、記憶部６０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、図１に示すように、位相比較器２１（第１位相比較器）、ループフィルター２２、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２３（制御部）、分周器２４、ＧＰＳ制御部２５および位相比較器２６（第２位相比較器）を含んで構成されている。なお、ＤＳＰ２３およびＧＰＳ制御部２５が１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。ここで、ＤＳＰ２３は、例えば、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平均値、最頻値または中央値に基づいて、受信点の位置情報を生成する。その際、本実施形態では、ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０ｂの測位計算結果を用いずにＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を用いて受信点の位置を算出する。なお、ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０ｂの測位計算結果を用いて受信点の位置を算出してもよい。この場合、例えば、ＤＳＰ２３は、位相比較器２６の比較結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａまたはＧＰＳ受信機１０ｂのいずれかの受信機を選択し、選択された受信機の測位計算結果を用いて受信点の位置の算出を行ってもよい。

特に、ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果と位相比較器２６の比較結果とを用いて、受信点の位置を算出する「演算部」として機能する。より具体的には、ＤＳＰ２３は、複数の測位計算結果のうち、位相比較器２６の比較結果が設定範囲内となるときの測位計算結果を用いて、受信点の位置を算出する。これにより、マルチパスの影響を受けていない期間におけるＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を抽出し、その抽出した測位計算結果を用いて受信点の位置を算出することができる。

ここで、ＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果と位相比較器２６の比較結果とを複数組対応させて記憶部６０に記憶させておき、ＤＳＰ２３は、記憶部６０に記憶されている複数の測位計算結果のうち、比較結果が設定範囲内となるときの測位計算結果を選択して用いて、受信点の位置を算出する。これにより、マルチパスの影響を受けていない期間におけるＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を容易に抽出することができる。

また、ＤＳＰ２３は、温度センサー４０の出力に基づいて、原子発振器３０の制御電圧を制御する機能を有する。例えば、ＤＳＰ２３は、温度センサー４０の検出値（検出温度）に応じてループフィルター２２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。

ＧＰＳ制御部２５は、各ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂに各種の制御コマンドを送信し、各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が生成した受信点の位置情報をＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂに設定する処理を行う。

位相比較器２６は、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳ（第１タイミング信号）とＧＰＳ受信機１０ｂが出力する１ＰＰＳ（第２タイミング信号）とを位相比較する。位相比較器２６の比較結果の位相差信号は、ＤＳＰ２３に入力される。

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１０ａが出力する１ＰＰＳ（基準タイミング信号）と分周器２４が出力する１Ｈｚの分周クロック信号（クロック信号）とを位相比較し、その比較結果として位相差に応じた電圧値の位相差信号を出力する。この位相差信号は、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１０ａ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。

ここで、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は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を構成し、原子発振器３０が出力するクロック信号をＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳに同期させる「同期制御部」として機能する。これにより、原子発振器３０からのクロック信号をＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳに同期した高精度なタイミング信号として出力することができる。

［原子発振器（発振器）］
原子発振器３０は、例えばルビジウム原子やセシウム原子等の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）を利用した方式の原子発振器や、光マイクロ２重共鳴現象を利用した方式の原子発振器等を利用することができる。

なお、ＧＰＳ受信機１０が衛星信号を受信できない等の状況が発生すると、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（ホールドオーバー）。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。このように、タイミング信号生成装置１では、ＧＰＳ受信機１０が基準タイミング信号を出力することができない状況になったときにおいても、原子発振器３０からのクロック信号を用いることで、高精度なタイミング信号を生成することができる。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）、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）等の水晶発振器を用いても、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。

［温度センサー］
図１に示す温度センサー４０は、原子発振器３０の近傍に配置され、原子発振器３０の温度（設置環境の温度）に応じた信号を出力する機能を有する。これにより、温度センサー４０の出力に基づいて、原子発振器３０の温度を検出することができる。この温度センサー４０は、例えば、熱電対またはサーミスタ等を含んで構成されている。

［記憶部］
図１に示す記憶部６０は、処理部２０の動作に必要な各種情報を記憶する機能を有する。特に、記憶部６０は、ＧＰＳ受信機１０の測位計算結果および位相比較器２６の比較結果を記憶する機能を有する。より具体的には、記憶部６０は、ＧＰＳ受信機１０の測位計算結果を位相比較器２６の比較結果と対応させて（関連付けて）記憶する。

以上、タイミング信号生成装置１の構成を説明した。このようなタイミング信号生成装置１において、受信点の位置を算出する際には、前述したように、４つ以上のＧＰＳ衛星２からの衛星信号を用いる。その際、マルチパスの衛星信号を用いると、受信点の位置の算出精度の低下を招いてしまう。一般に、マルチパスが低仰角に現れやすいため、マルチパスの影響を避けるためには、ＧＰＳ受信機の仰角マスクの設定角度を高く（大きく）する必要がある。しかし、単に仰角マスクの設定角度を大きくしても、衛星信号を受信した４つ以上のＧＰＳ衛星２の位置が互いに近くなるため、受信点の位置の算出精度が低下してしまう。

そこで、タイミング信号生成装置１では、ＧＰＳ受信機１０ａの複数の測位計算結果のうち、位相比較器２６の比較結果が設定範囲内となるときの測位計算結果を用いて、受信点の位置を算出する。

前述したように、ＧＰＳ受信機１０ａの仰角マスクの設定角度（第１角度）がＧＰＳ受信機１０ｂの仰角マスクの設定角度（第２角度）よりも小さい。したがって、ＧＰＳ受信機１０ａは、ＧＰＳ受信機１０ｂよりもマルチパスの影響を受けやすいものの、衛星信号を受信した４つ以上のＧＰＳ衛星２の位置を互いに遠くすることができる。

また、ＧＰＳ受信機１０ａは、ＧＰＳ受信機１０ｂよりもマルチパスの影響を受けやすいため、マルチパスの影響を受けた程度に応じて、出力する１ＰＰＳの位相が変動する。一方、ＧＰＳ受信機１０ｂは、ＧＰＳ受信機１０ａよりもマルチパスを受け難いため、比較的安定した１ＰＰＳを出力することができる。

したがって、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳと、ＧＰＳ受信機１０ｂが出力する１ＰＰＳとの位相差が大きくなるとき、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳの位相がマルチパスの影響により変動していると言える。そのため、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳと、ＧＰＳ受信機１０ｂが出力する１ＰＰＳとの位相差に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａがマルチパスの影響を受けているか否かを判断することができる。すなわち、マルチパスの影響を受け難いＧＰＳ受信機１０ｂが出力する１ＰＰＳを基準として、マルチパスの影響を受けやすいＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳの位相のずれ量を検出し、その検出結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａがマルチパスの影響を受けているか否かを判断することができる。そして、その判断結果を用いて、マルチパスの影響を受けていない期間のＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を抽出し、抽出した測位計算結果を用いることで、受信点の位置を高精度に算出することができる。以下、受信点の位置の算出について詳述する。

（受信点の位置の算出）
図３は、図１に示すタイミング信号生成装置における受信点の位置の算出を説明するフローチャートである。

タイミング信号生成装置１では、図３に示すように、まず、ＧＰＳ制御部２５がＧＰＳ受信機１０ｂ（第２受信機）を位置固定モードで起動する（ステップＳ１）。これにより、ＧＰＳ受信機１０ｂが１ＰＰＳの出力を開始する。

位置固定モードに設定する際に用いる受信点の位置情報は、受信点の正確な位置に対してある程度誤差があってもよく、例えば、ステップＳ１の前にあらかじめＧＰＳ受信機１０ａまたはＧＰＳ受信機１０ｂで測位計算を行った結果を用いた位置情報や、記憶部６０に記憶させておいた位置情報である。

また、ステップＳ１の前に、ＧＰＳ受信機１０ｂの仰角マスクを設定しておく。この仰角マスクの設定角度（第２角度）は、受信点の設置環境等に応じて決められ、ＧＰＳ受信機１０ａの仰角マスクの設定角度よりも大きければよいが、マルチパスの影響を受けない程度に大きいことが好ましく、具体的には、例えば、１０度以上９０度以下であることが好ましく、２０度以上９０度以下であることがより好ましく、３０度以上９０度以下であることがさらに好ましい。これにより、受信点の周囲に例えば建物、樹木等が存在するようなマルチパスが生じやすい環境下であっても、ＧＰＳ受信機１０ｂがマルチパスの影響を受け難くすることができる。これに対し、かかる設定角度が小さすぎると、設置環境やＧＰＳ受信機１０ａの仰角マスクの設定角度等によっては、ＧＰＳ受信機１０ｂがＧＰＳ受信機１０ａとともにマルチパスの影響を受けてしまい、位相比較器２６の比較結果から、ＧＰＳ受信機１０ａがマルチパスの影響を受けているか否かの判断が難しくなる。一方、かかる設定角度が大きすぎると、ＧＰＳ受信機１０ｂが必要な数のＧＰＳ衛星２を捕捉するのに長時間を要してしまう。

また、ＧＰＳ受信機１０ｂの仰角マスクの設定角度は、変更可能であることが好ましい。これにより、ＧＰＳ受信機１０ｂの仰角マスクの設定角度を設置環境に応じて最適化することができる。

次に、ＧＰＳ制御部２５がＧＰＳ受信機１０ａ（第１受信機）を通常測位モードで起動する（ステップＳ２）。これにより、ＧＰＳ受信機１０ａが１ＰＰＳの出力および測位を開始する。

ＧＰＳ受信機１０ａの仰角マスクの設定角度は、受信点の設置環境等に応じて決められ、ＧＰＳ受信機１０ｂの仰角マスクの設定角度よりも小さければよいが、衛星信号が受信可能な範囲内で、捕捉する４つ以上のＧＰＳ衛星２の位置ができるだけ互い遠くなることが好ましく、具体的には、例えば、４５度未満であることが好ましく、５度以上３０度であることがより好ましい。これにより、受信点の位置情報の生成に必要な４つ以上のＧＰＳ衛星２を比較的迅速に捕捉しつつ、捕捉した４つ以上のＧＰＳ衛星２の位置をできるだけ互いに遠くすることができる。

次に、原子発振器３０が出力するクロック信号をＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳに同期させる処理（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ＰＬＬ処理）を開始する（ステップＳ３）。このとき、位相比較器２６の動作も開始する。

そして、ＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果（測位情報）を位相比較器２６の比較結果（位相差情報）と対応させて記憶部６０に記憶する（ステップＳ４）。このステップＳ４は、ＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果である測位情報と位相比較器２６の比較結果である位相差情報とからなるデータの量が規定値に達するまで行われる（ステップＳ５のＮＯ）。

ここで、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂからの１ＰＰＳの位相がマルチパスの影響とは無関係に短期的に変動しても、この変動がマルチパスの有無の判断に影響を与えるのを防止する観点から、測位情報に対応させる位相差情報は、所定の時間長さごとの平均値（例えば移動平均を用いた値）であることが好ましい。また、この平均値を求める際の時間長さは、例えば、１分以上３０分以下であることが好ましく、３分以上１０分以下であることがより好ましい。これにより、マルチパスによる位相差情報の変動を的確に検出することができる。

また、測位情報および位相差情報からなるデータを記憶部６０に記憶する時間間隔は、特に限定されないが、例えば、前述した平均値を求める際の時間長さごとであってもよいし、数秒ごとであってもよい。また、当該時間間隔は、移動平均した位相差情報を用いる場合には、例えば、１秒以上、前述した平均値を求める際の時間長さ以下の間の任意の時間間隔とすることができる。

また、マルチパスによる位相差情報の変動を的確に検出する観点から、記憶部６０に記憶するデータ量の規定値は、データの集計の合計時間が１時間以上７２時間以下となる値であることが好ましい。

記憶部６０に記憶したデータの量が規定値に達したら（ステップＳ５のＹＥＳ）、位相差の変動が所定範囲外となるときの測位計算結果（測位情報）を記憶部６０から除去（消去）する（ステップＳ６）。これにより、記憶部６０には、位相差の変動が所定範囲内となるときの測位計算結果のみが残ることとなる。

ここで、記憶部６０に残すデータの測位計算結果に対応する位相差情報における位相差の変動量は、４０ｎｓ以下であることが好ましく、２０ｎｓ以下であることがより好ましい。これにより、マルチパスの影響を受けたデータを的確に除去することができる。

その後、残った測位計算結果を統計処理して受信点の位置を算出する（ステップＳ７）。そして、算出した受信点の位置をＧＰＳ受信機１０ａに設定し（ステップＳ８）、その後、ＧＰＳ受信機１０ａを位置固定モードに変更する（ステップＳ９）。

以上説明したようにして、位相比較器２６の判断結果を用いて、マルチパスの影響を受けていない期間のＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を抽出し、抽出した測位計算結果を用いることで、受信点の位置を高精度に算出する。

以上説明したようなタイミング信号生成装置１によれば、ＧＰＳ受信機１０ａの仰角マスクの設定角度がＧＰＳ受信機１０ｂの仰角マスクの設定角度よりも小さいため、位相比較器２６の比較結果、すなわち、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとの位相差に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａがマルチパスの影響を受けているか否かを判断することができる。したがって、その判断結果を用いることで、マルチパスの影響を受けていない期間におけるＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を抽出することができる。そして、その抽出した測位計算結果を用いて受信点の位置を算出することで、高精度な位置算出（真位置の算出）が可能となる。よって、受信環境が劣化しても、受信点の位置を高精度に算出して、高精度なタイミング信号を生成することができる。

ここで、ＧＰＳ受信機１０ａが、ＧＰＳ受信機１０ｂに比べて、捕捉可能な衛星信号の数が多くなり、マルチパスの影響を受けやすくなる。言い換えると、ＧＰＳ受信機１０ｂが、ＧＰＳ受信機１０ａに比べて、捕捉可能な衛星信号の数が少なくなるものの、マルチパスの影響を受けづらくなる。したがって、マルチパスの影響を受けないように第２角度を大きく設定した状態でＧＰＳ受信機１０ａがマルチパスの影響を受けた場合、ＧＰＳ受信機１０ａのタイミング信号（１ＰＰＳ）にはマルチパスの影響によりタイミングのズレが発生するが、ＧＰＳ受信機１０ｂのタイミング信号（１ＰＰＳ）にはタイミングのズレが発生しない。そのため、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとの位相差に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａがマルチパスの影響を受けているか否かを判断することができる。そして、マルチパスの影響を受けていない期間におけるＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を用いて、マルチパスの影響を考慮した高精度な受信点の位置算出が可能となる。

本実施形態では、前述したように、ＰＬＬ回路を構成する位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４が、原子発振器３０からのクロック信号をＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳに同期させる。ＧＰＳ受信機１０ａは、ＧＰＳ受信機１０ｂに比べて、仰角マスクの設定角度が小さいため、捕捉可能な衛星信号の数を多くすることができる。そのため、マルチパスが生じ難い設置環境であれば、高精度なタイミング信号（１ＰＰＳ）の生成が可能となる。また、マルチパスの影響を考慮した高精度な受信点の位置算出を行う前であっても、ＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果を用いてＧＰＳ受信機１０ａが１ＰＰＳを生成することができ、そのため、位置固定モードで設定する位置情報の入力誤差による影響を受けないで、高精度なタイミング信号の生成が可能である。

＜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。

図４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。図５は、図４に示すタイミング信号生成装置における受信点の位置の算出を説明するフローチャートである。

本実施形態は、第１受信機および第２受信機と同期制御部との接続形態が異なる以外は、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４および図５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４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からなるＧＰＳ受信機１０Ａを備えている。このタイミング信号生成装置１Ａでは、ＤＳＰ２３が、ＧＰＳ受信機１０ｂ（第２受信機）の測位計算結果と位相比較器２６の比較結果とを用いて、受信点の位置を算出する「演算部」として機能する。また、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４は、原子発振器３０が出力するクロック信号をＧＰＳ受信機１０ｂ（第２受信機）からの１ＰＰＳに同期させる「同期制御部」として機能する。

ＧＰＳ受信機１０ｂは、ＧＰＳ受信機１０ａに比べて、仰角マスクの設定角度が大きいため、マルチパスの影響を受けづらい。そのため、同期制御部が原子発振器３０からのクロック信号をＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳに同期させることにより、マルチパスが生じやすい設置環境においても、マルチパスの影響を低減しつつ、高精度なタイミング信号の生成が可能となる。

このようなタイミング信号生成装置１Ａにおいて、受信点の位置を算出する際には、図５に示すように、ステップＳ７において受信点の位置を算出した後、算出した受信点の位置をＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの双方に設定し（ステップＳ１０）、その後、ＧＰＳ受信機１０ａを位置固定モードに変更する（ステップＳ９）。

以上説明したような本実施形態のタイミング信号生成装置１Ａによっても、受信環境が劣化しても、受信点の位置を高精度に算出して、高精度なタイミング信号を生成することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図６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。図７は、図６に示すタイミング信号生成装置における受信点の位置の算出を説明するフローチャートである。

本実施形態は、第１受信機および第２受信機と同期制御部との間に切換部（スイッチ）を設けた以外は、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６および図７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６に示すタイミング信号生成装置１Ｂは、ＧＰＳ受信機１０と位相比較器２１との間に設けられた切換部２７を有する処理部２０Ｂを備える。この切換部２７は、同期制御部（位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４）が原子発振器３０からのクロック信号をＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳに同期させる第１状態とＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳに同期させる第２状態とを切り換え可能に構成されている。このような第１状態と第２状態とを適宜切り換えることで、マルチパスの影響を考慮した高精度な受信点の位置算出を行う前に、マルチパスの影響を低減しつつ、位置固定モードで設定する位置情報の入力誤差による影響を受けないで、高精度なタイミング信号の生成が可能である。

ここで、この切換部２７の切り換えは、位相比較器２６の比較結果に基づいてＤＳＰ２３により行われる。すなわち、ＤＳＰ２３は、位相比較器２６の比較結果に基づいて切換部２７の切り換えを制御する「制御部」として機能する。これにより、位相比較器２６の比較結果、すなわち、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとの位相差に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａがマルチパスの影響を受けているか否かを判断し、その判断結果に基づいて、第１状態と第２状態とを切り換えることができる。

このようなタイミング信号生成装置１Ｂにおいて、受信点の位置を算出する際には、図７に示すように、ステップＳ４においてＧＰＳ受信機１０ａの測位計算結果（測位情報）を位相比較器２６の比較結果（位相差情報）と対応させて記憶部６０に記憶した後、位相比較器２６の比較結果（位相差）が規定値以下か否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、規定値以下である場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、第１状態となるように、すなわち、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳが位相比較器２１に入力されるように、切換部２７を切り換える（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ５に移行する。

一方、規定値以下でない場合（ステップＳ１１のＮＯ）、第２状態となるように、すなわち、ＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳが位相比較器２１に入力されるように、切換部２７を切り換える（ステップＳ１３）。そして、ステップＳ５に移行する。
ステップＳ５の後は、前述した第２実施形態と同様に処理を行う。

以上説明したような本実施形態のタイミング信号生成装置１Ｂによっても、受信環境が劣化しても、受信点の位置を高精度に算出して、高精度なタイミング信号を生成することができる。

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８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８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、前述したタイミング信号生成装置１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９は、本発明の移動体の実施形態を示す図である。

図９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、前述した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、前述した実施形態では、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、２…ＧＰＳ衛星、１０…ＧＰＳ受信機、１０Ａ…ＧＰＳ受信機、１０ａ…ＧＰＳ受信機（第１受信機）、１０ｂ…ＧＰＳ受信機（第２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、１４…ＴＣＸＯ、２０…処理部、２０Ｂ…処理部、２１…位相比較器、２２…ループフィルター、２３…ＤＳＰ（演算部、制御部）、２４…分周器、２５…ＧＰＳ制御部、２６…位相比較器、２７…切換部、３０…原子発振器、４０…温度センサー、５０…ＧＰＳアンテナ、６０…記憶部、１２１…ＰＬＬ、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、３４０…ＲＯＭ、３５０…ＲＡＭ、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、Ｓ１…ステップ、Ｓ２…ステップ、Ｓ３…ステップ、Ｓ４…ステップ、Ｓ５…ステップ、Ｓ６…ステップ、Ｓ７…ステップ、Ｓ８…ステップ、Ｓ９…ステップ、Ｓ１０…ステップ、Ｓ１１…ステップ、Ｓ１２…ステップ、Ｓ１３…ステップ

Claims (11)

1. 第１角度の仰角マスクが設定され、衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および第１タイミング信号を出力する機能を有する第１受信機と、
   前記第１角度と異なる第２角度の仰角マスクが設定され、前記衛星信号を受信し、測位計算を行う機能および第２タイミング信号を出力する機能を有する第２受信機と、
   前記第１タイミング信号と前記第２タイミング信号との位相を比較する位相比較器と、
   前記第１受信機または前記第２受信機の測位計算結果と前記位相比較器の比較結果とを用いて、受信点の位置を算出する演算部と、を備えることを特徴とするタイミング信号生成装置。
2. 前記第１角度が前記第２角度よりも小さく、
   前記演算部は、前記第１受信機の測位計算結果を用いて受信点の位置を算出する請求項１に記載のタイミング信号生成装置。
3. 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第１タイミング信号または前記第２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に記載のタイミング信号生成装置。
4. 前記同期制御部は、前記クロック信号を前記第１タイミング信号に同期させる請求項３に記載のタイミング信号生成装置。
5. 前記同期制御部は、前記クロック信号を前記第２タイミング信号に同期させる請求項３に記載のタイミング信号生成装置。
6. 前記同期制御部が前記クロック信号を前記第１タイミング信号に同期させる第１状態と前記第２タイミング信号に同期させる第２状態とを切り換え可能な切換部を備える請求項３に記載のタイミング信号生成装置。
7. 前記位相比較器の比較結果に基づいて前記切換部の切り換えを制御する制御部を備える請求項６に記載のタイミング信号生成装置。
8. 前記演算部は、前記比較結果が設定範囲内となるときの前記測位計算結果を用いて、受信点の位置を算出する請求項１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. 前記測位計算結果と前記比較結果とを複数組対応させて記憶する記憶部を備え、
   前記演算部は、前記記憶部に記憶されている複数の前記測位計算結果のうち、前記比較結果が設定範囲内となるときの測位計算結果を選択して用いて、受信点の位置を算出する請求項８に記載のタイミング信号生成装置。
10. 請求項１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を備えることを特徴とする電子機器。
11. 請求項１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を備えることを特徴とする移動体。

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