JP2019158632A - 衛星電波受信装置、電子時計及び日時取得方法 - Google Patents
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Abstract
Description
測位衛星からの電波を受信して、当該受信された電波を送信した測位衛星に応じた所定のフォーマットによる受信符号列を取得する受信部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記取得される受信符号列のうち一部として予め想定される想定符号列を生成し、
前記受信符号列と前記想定符号列とを照合して、前記受信符号列から前記想定符号列を検出し、
前記想定符号列が検出された場合には、当該検出のタイミングに基づいて現在日時を同定し、
前記受信符号列から所定の精度で前記想定符号列と一致する部分が検出されない場合には、受信された符号列のうち、前記フォーマットに応じた日時情報の更新周期ごとには変化しない所定の符号列部分における各符号の妥当性を判断し、妥当と判断された前記符号列部分を前記想定符号列に追加する
ことを特徴とする衛星電波受信装置である。
図1は、本発明の実施形態である電子時計1の機能構成を示すブロック図である。
電子時計1は、マイコン400と、衛星電波受信処理部600(衛星電波受信装置)と、アンテナAN1と、ROM51(Read Only Memory)と、表示部52と、表示ドライバ53と、操作受付部54と、通信部55と、アンテナAN2と、電力供給部70などを備える。
表示ドライバ53は、表示画面の種別に応じた駆動信号をホストCPU41からの制御信号に基づいて表示部52に出力して、表示画面上に表示を行わせる。
モジュール制御部60は、後述のように、生成手段601、検出手段602、日時同定手段603及び追加手段604として機能する。
また、記憶部63には、測位を行ってこの地方時情報を特定するためのプログラムや、日時情報を受信して取得するためのプログラム631が記憶されていてよく、モジュールCPU61により読み出されて実行される。記憶部63とROM51とは共通のフラッシュメモリなどで併用されてもよい。その場合のフラッシュメモリは、ホスト制御部40に接続されてもよいし、モジュール制御部60に接続されてもよい。
捕捉追尾部66は、RF部64で得られた中間周波数信号に対して各測位衛星の各位相でのC/Aコードとの間で各々相関値を算出してそのピークを特定することで、受信されている測位衛星からの信号とその位相を同定する。また、捕捉追尾部66は、同定された測位衛星のC/Aコードとその位相により当該測位衛星からの航法メッセージに係る符号列を継続的に取得するために、ベースバンド変換部65に対して位相情報のフィードバックなどを行い、受信電波を復調して各符号(受信符号列)を同定、取得する。
これらRF部64、ベースバンド変換部65及び捕捉追尾部66により受信手段が構成される。
GNSSでは、複数の測位衛星を複数の軌道上に分散配置させ、地上の各地点から同時に複数の異なる測位衛星の送信電波を受信可能とすることで、当該受信可能な測位衛星から送信されている当該測位衛星の現在位置に係る情報や日時情報を4機以上の測位衛星(地表面であるとの仮定の上では3機)から取得することで、これらの取得データと、取得タイミングのずれ、すなわち、各測位衛星からの伝播時間(距離)の差と、に基づいて三次元空間における位置座標及び日時を決定することができる。また、1機の測位衛星からの日時情報が取得されることで、当該測位衛星からの伝播時間のずれ範囲(±30msec程度)以下の精度で現在日時を取得することができる。
GPSでは、各GPS衛星からそれぞれ30秒単位のフレームデータが合計25ページ送信されることで、12.5分周期で全てのデータが出力されている。GPSでは、GPS衛星ごとに固有のC/Aコードが用いられており、このC/Aコードは、1.023MHzで1023個の符号(チップ)が配列されて1msec周期で繰り返されている。このチップの先頭は、GPS衛星の内部時計と同期しているので、GPS衛星ごとにこの位相のずれを検出することで、伝播時間、すなわち、GPS衛星から現在位置までの距離に応じた位相ずれ(疑似距離、距離指標値)が検出される。
エフェメリスは、基準時間に対して前後2時間の軌道情報を示している。測位衛星の軌道情報は、基準時刻での近地点と測位衛星との角度差を示す平均近点角M0、離心率e、軌道半径(楕円軌道の長半径)の平方根A1/2、地球の赤道面に対する昇交点赤径Ω0及び軌道傾斜角I0、並びに近地点引数Ω(近地点と昇交点との角度差)の6個のパラメータが主要パラメータとなって表される。衛星軌道に係るこれらの主要パラメータの値は、順次変化していくので、エフェメリスの有効期間である4時間内での変化が生じるものについて、それぞれ、補正パラメータや変化率が設定されている。
上述したように、電子時計1で計数されている日時(現在日時)には、発振回路44の発振周波数のずれなどに基づいて若干のずれが生じる。このずれ量がサブフレームの長さ(6秒)と比較して短ければ、当該サブフレームやその前後のサブフレームにおいて送信(受信)されるTOW−Count、サブフレームIDや、サブフレーム1におけるWNは、当該日時に基づいて想定され得る。本実施形態の電子時計1(衛星電波受信処理部600)では、このような想定可能な符号を用いて受信符号列の一部に対応する想定符号列を予め生成しておき、受信された符号(受信符号)と、各想定符号とを順次比較照合することで、想定符号と一致する受信符号列を検出する。そして、この検出のタイミングに基づいて、当該想定符号列に応じた正確な日時に係る情報(現在日時の情報)を同定、取得する。
この日時修正制御処理は、操作受付部54への所定の実行命令に係る入力操作が検出されるか、又は予め定められた受信時刻や受信タイミングなどの条件が満たされた場合に起動される。
想定符号列更新処理が呼び出されると、モジュール制御部60は、上記信頼性判定処理でEmaxが取得された部分と照合された想定符号列に、エフェメリスが入る区間が含まれているか否かを判別する(ステップS701)。含まれていないと判別された場合には(ステップS701で“NO”)、モジュール制御部60の処理は、ステップS705に移行する。
このように、短期的には変化しづらいが、変化しないとも言い切れないものについては、当該部分についてのみ一度比較されて、妥当性の判断をしてから追加されることで誤同定された符号が想定符号列に含まれる可能性を抑制しつつ、想定符号数を増加させる。これにより、確率的に十分な精度が得られるまでの時間を効果的に短縮することができる。したがって、受信状態が十分に良好でなくてもより効率よく日時の取得が可能となる。
予測エフェメリスは、期間が長いので、安定して使いやすいが、実際のエフェメリスと完全に同一であるとは限られないので、一度受信符号列のエフェメリス部分と比較してから追加することで、ずれが生じている部分を排除しながら適切に想定符号列に追加することができる。
このような日時取得方法により、受信状態が十分に良好でなくても、ずるずる受信時間を延ばさずにより効率よく日時の取得が可能となる。
例えば、上記実施の形態では、一度想定符号列に追加したエフェメリスをそのまま利用することとしたが、次の周期以降の比較で不一致数が所定の基準以上増加した場合などには、エフェメリスの内容が変化している又は追加した符号列がエフェメリスのものではなかったなどの可能性があるので、再度削除することを可能とすることができる。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、動作の内容や手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
<請求項1>
測位衛星からの電波を受信して、当該受信された電波を送信した測位衛星に応じた所定のフォーマットによる受信符号列を取得する受信部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記取得される受信符号列のうち一部として予め想定される想定符号列を生成し、
前記受信符号列と前記想定符号列とを照合して、前記受信符号列から前記想定符号列を検出し、
前記想定符号列が検出された場合には、当該検出のタイミングに基づいて現在日時を同定し、
前記受信符号列から所定の精度で前記想定符号列と一致する部分が検出されない場合には、受信された符号列のうち、前記フォーマットに応じた日時情報の更新周期ごとには変化しない所定の符号列部分における各符号の妥当性を判断し、妥当と判断された前記符号列部分を前記想定符号列に追加する
ことを特徴とする衛星電波受信装置。
<請求項2>
前記符号列部分は、測位衛星の軌道情報を含むことを特徴とする請求項1記載の衛星電波受信装置。
<請求項3>
前記軌道情報に係る前記符号列部分は、測位衛星の軌道を示す各パラメータのそれぞれ上位の一部ビットずつであることを特徴とする請求項2記載の衛星電波受信装置。
<請求項4>
前記制御部は、前記受信部により取得された前記軌道情報に係る前記符号列部分と、外部から取得された前記軌道情報の予測情報における当該軌道情報に応じた符号列とを比較し、一致した前記符号列部分を妥当と判断して前記想定符号列に追加する
ことを特徴とする請求項2又は3記載の衛星電波受信装置。
<請求項5>
前記予測情報を受信する通信部を備えることを特徴とする請求項4記載の衛星電波受信装置。
<請求項6>
前記制御部は、前記受信部による複数回の受信でそれぞれ取得された前記符号列部分同士を比較し、一致した場合に妥当と判断して前記想定符号列に追加する
ことを特徴とする請求項2記載の衛星電波受信装置。
<請求項7>
測位衛星からの電波を受信して、当該受信された電波を送信した測位衛星に応じた所定のフォーマットによる受信符号列を取得する受信部と、
前記取得される受信符号列のうち一部として予め想定される想定符号列を生成する生成手段と、
前記受信符号列と前記想定符号列とを照合して、前記受信符号列から前記想定符号列を検出する検出手段と、
前記想定符号列が検出された場合には、当該検出のタイミングに基づいて現在日時を同定する日時同定手段と、
前記受信符号列から所定の精度で前記想定符号列と一致する部分が検出されない場合には、受信された符号列のうち、前記フォーマットに応じた日時情報の更新周期ごとには変化しない所定の符号列部分における各符号の妥当性を判断し、妥当と判断された前記符号列部分を前記想定符号列に追加する追加手段と、
を備えることを特徴とする衛星電波受信装置。
<請求項8>
請求項1〜7のいずれか一項に記載の衛星電波受信装置と、
現在日時を計数する計時部と、
を備えることを特徴とする電子時計。
<請求項9>
測位衛星からの電波を受信して、当該受信された電波を送信した測位衛星に応じた所定のフォーマットによる受信符号列を取得する受信部を備える衛星電波受信装置の日時取得方法であって、
前記取得される受信符号列のうち一部として予め想定される想定符号列を生成する生成ステップ、
前記受信符号列と前記想定符号列とを照合して、前記受信符号列から前記想定符号列を検出する検出ステップ、
前記想定符号列が検出された場合には、当該検出のタイミングに基づいて現在日時を同定する日時同定ステップ、
前記受信符号列から所定の精度で前記想定符号列と一致する部分が検出されない場合には、受信された符号列のうち、前記フォーマットに応じた日時情報の更新周期ごとには変化しない所定の符号列部分における各符号の妥当性を判断し、妥当と判断された前記符号列部分を前記想定符号列に追加する追加ステップ
を含むことを特徴とする日時取得方法。
400 マイコン
40 ホスト制御部
41 ホストCPU
42 RAM
421 受信履歴情報
44 発振回路
45 分周回路
46 計時回路
51 ROM
511 プログラム
512 予測エフェメリス
52 表示部
53 表示ドライバ
54 操作受付部
55 通信部
600 衛星電波受信処理部
60 モジュール制御部
601 生成手段
602 検出手段
603 日時同定手段
604 追加手段
61 モジュールCPU
62 メモリ
63 記憶部
64 RF部
65 ベースバンド変換部
66 捕捉追尾部
70 電力供給部
71 バッテリ
AN1、AN2 アンテナ
Claims (9)
- 測位衛星からの電波を受信して、当該受信された電波を送信した測位衛星に応じた所定のフォーマットによる受信符号列を取得する受信部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記取得される受信符号列のうち一部として予め想定される想定符号列を生成し、
前記受信符号列と前記想定符号列とを照合して、前記受信符号列から前記想定符号列を検出し、
前記想定符号列が検出された場合には、当該検出のタイミングに基づいて現在日時を同定し、
前記受信符号列から所定の精度で前記想定符号列と一致する部分が検出されない場合には、受信された符号列のうち、前記フォーマットに応じた日時情報の更新周期ごとには変化しない所定の符号列部分における各符号の妥当性を判断し、妥当と判断された前記符号列部分を前記想定符号列に追加する
ことを特徴とする衛星電波受信装置。 - 前記符号列部分は、測位衛星の軌道情報を含むことを特徴とする請求項1記載の衛星電波受信装置。
- 前記軌道情報に係る前記符号列部分は、測位衛星の軌道を示す各パラメータのそれぞれ上位の一部ビットずつであることを特徴とする請求項2記載の衛星電波受信装置。
- 前記制御部は、前記受信部により取得された前記軌道情報に係る前記符号列部分と、外部から取得された前記軌道情報の予測情報における当該軌道情報に応じた符号列とを比較し、一致した前記符号列部分を妥当と判断して前記想定符号列に追加する
ことを特徴とする請求項2又は3記載の衛星電波受信装置。 - 前記予測情報を受信する通信部を備えることを特徴とする請求項4記載の衛星電波受信装置。
- 前記制御部は、前記受信部による複数回の受信でそれぞれ取得された前記符号列部分同士を比較し、一致した場合に妥当と判断して前記想定符号列に追加する
ことを特徴とする請求項2記載の衛星電波受信装置。 - 測位衛星からの電波を受信して、当該受信された電波を送信した測位衛星に応じた所定のフォーマットによる受信符号列を取得する受信部と、
前記取得される受信符号列のうち一部として予め想定される想定符号列を生成する生成手段と、
前記受信符号列と前記想定符号列とを照合して、前記受信符号列から前記想定符号列を検出する検出手段と、
前記想定符号列が検出された場合には、当該検出のタイミングに基づいて現在日時を同定する日時同定手段と、
前記受信符号列から所定の精度で前記想定符号列と一致する部分が検出されない場合には、受信された符号列のうち、前記フォーマットに応じた日時情報の更新周期ごとには変化しない所定の符号列部分における各符号の妥当性を判断し、妥当と判断された前記符号列部分を前記想定符号列に追加する追加手段と、
を備えることを特徴とする衛星電波受信装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の衛星電波受信装置と、
現在日時を計数する計時部と、
を備えることを特徴とする電子時計。 - 測位衛星からの電波を受信して、当該受信された電波を送信した測位衛星に応じた所定のフォーマットによる受信符号列を取得する受信部を備える衛星電波受信装置の日時取得方法であって、
前記取得される受信符号列のうち一部として予め想定される想定符号列を生成する生成ステップ、
前記受信符号列と前記想定符号列とを照合して、前記受信符号列から前記想定符号列を検出する検出ステップ、
前記想定符号列が検出された場合には、当該検出のタイミングに基づいて現在日時を同定する日時同定ステップ、
前記受信符号列から所定の精度で前記想定符号列と一致する部分が検出されない場合には、受信された符号列のうち、前記フォーマットに応じた日時情報の更新周期ごとには変化しない所定の符号列部分における各符号の妥当性を判断し、妥当と判断された前記符号列部分を前記想定符号列に追加する追加ステップ
を含むことを特徴とする日時取得方法。
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