JP2021071345A - 半導体ｉｃ、電子機器及び測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測位の実行に先立って待ち時間が発生することをできるだけ回避しつつ、精度良く測位を行う。【解決手段】測位の対象となる電子機器１に、第１測位部４１０と、算出部４２０と、第２測位部４３０とを設ける。第１測位部４１０は、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々から受信する電波から、コードフェイズ測位における電子機器１の初期位置の候補となる候補位置をドップラー測位により求める。算出部４２０は、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々からから受信する電波から得られるコードフェイズと、候補位置と各ＧＰＳ衛星の位置とに基づいて求めたコードフェイズとの差から、コードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出する。第２測位部４３０は、指標値に応じてＺＣｏｕｎｔ又は候補位置を用いてコードフェイズ測位を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ＩＣ、電子機器及び測位方法、に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System, Global Positioning Satellite）における測位方法の具体例としてはコードフェイズ測位とドップラー測位とが挙げられる。コードフェイズ測位では、位置が既知の４つのＧＰＳ衛星の各々と測位対象の電子機器との間の距離を求め、当該距離に基づいて当該電子機器の位置を示す三次元座標値が特定される。４つのＧＰＳ衛星を用いるのは、電子機器が有する時計が正確であるは限らず、電子機器の位置を示す三次元座標値に加えて電子機器側の時間誤差を未知数とする必要があるからである。測位対象の電子機器とＧＰＳ衛星との間の距離は、ＧＰＳ衛星から測位対象の電子機器に電波が到達するまでに要した時間と当該電子機器における時間誤差との和と光速との積として表される。ＧＰＳ衛星から測位対象の電子機器に電波が到達するまでに要した時間に光速を乗算して得られる値は疑似距離と呼ばれる。この疑似距離は、以下の要領で算出される。

コードフェイズ測位では、ＧＰＳ通信モジュールを備える電子機器の移動速度を時速１５０ｋｍと想定し、前回の測位からの経過時間が１時間以内であれば、前回の測位により特定済みの位置を初期位置とし、当該初期位置、ＧＰＳ衛星から送信される電波の搬送波に重畳されている航法メッセージ及びＣ／Ａコードに基づいて疑似距離が算出される。この場合、初期位置の精度は１５０ｋｍ以内となる。Ｃ／Ａコードとは、衛星毎に異なるＰＲＮコードであり、Ｃ／Ａコードの長さは１ミリ秒当たり１０２３チップであり、距離に換算すると１チップ当たり約２９３ｍである。疑似距離は、Ｃ／Ａコードの整数倍に対応する整数部と、１０２３チップに満たない端数部とに分けられ、この端数部がコードフェイズと呼ばれる。ＧＰＳ衛星から受信する電波を観測することでコードフェイズは得られる。一方、整数部については初期位置と航法メッセージから求まる衛星の位置とに基づいて推定される。推定した整数部と観測により得られたコードフェイズとを加算することで疑似距離が算出される。

これに対して、前回の測位からの経過時間が１時間を超えている場合には、ＧＰＳ衛星から送信された電波が測位対象の電子機器に到達するまでに要した到達時間に基づいて疑似距離が算出される。前回の測位からの経過時間が１時間を超えている場合に前回の測位により得られた位置を用いないのは、当該位置と実際の電子機器の位置との間に１５０ｋｍを超える差がある可能性があり、１５０ｋｍを超える差を有する位置を用いて整数部の推定を行うと、前回の測位に比較して位置が大きく変動するビッグジャンプが発生し得るからである。到達時間の算出には、現在時刻を報知するために６秒毎に衛星から放送されるＺＣｏｕｎｔのデコードが必須となる。測位の対象となる電子機器の種類及び使い方によっては、前回の測位からの経過時間が１時間を超えることが多々ある。ＺＣｏｕｎｔのデコードには６秒程度の時間が必要となるため、コードフェイズ測位では、前回の測位からの経過時間が１時間を超えると、測位の実行に先立って６秒程度の待ち時間が発生する。

ドップラー測位では、ＧＰＳ衛星が送信した電波の送信時の周波数と測位対象の電子機器にて受信された電波の周波数との差から当該電子機器の位置が直接算出される。ドップラー測位では、初期位置の精度が問題となることは無く、ＺＣｏｕｎｔのデコードは不要である。このため、ドップラー測位によれば、即座に測位を行える。特許文献１には、ドップラー測位により求めた位置を初期位置としてコードフェイズ測位における疑似距離の算出を行うことが記載されている。

米国特許第６７７１２１１号明細書

コードフェイズ測位には、前回の測位からの経過時間が１時間を超えると、測位の実行に先立って６秒程度の待ち時間が発生する、という問題がある。一方、ドップラー測位には、コードフェイズ測位に比較して精度が低く、１５０ｋｍ以上の誤差が含まれる場合がある、という問題がある。このため、ドップラー測位により求まる位置をコードフェイズ測位における初期位置として無条件に用いると、ビッグジャンプが発生する場合がある。また、ドップラー測位にはＧＰＳ通信モジュールの移動速度が速いほど、測位精度が低くなるという問題もある。このように、測位の実行に先立って待ち時間が発生することをできるだけ回避しつつ、精度良く測位を行う技術は無かった。

以上の課題を解決するために、本開示の半導体ＩＣは、通信モジュールにより第１の衛星から受信する第１の電波と、前記通信モジュールにより第２の衛星から受信する第２の電波と、前記通信モジュールにより第３の衛星から受信する第３の電波と、前記通信モジュールにより第４の衛星から受信する第４の電波とから、コードフェイズ測位における前記通信モジュールの初期位置の候補となる候補位置をドップラー測位により求める第１測位部と、前記第１の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第１のコードフェイズと前記第１の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第１の差、前記第２の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第２のコードフェイズと前記第２の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第２の差、前記第３の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第３のコードフェイズと前記第３の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第３の差、及び第４の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第４のコードフェイズと前記第４の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第４の差から、前記第１のコードフェイズ、前記第２のコードフェイズ、前記第３のコードフェイズ、及び前記第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出する算出部と、前記指標値に応じて前記候補位置又はＺＣｏｕｎｔの何れかを用いてコードフェイズ測位を行う第２測位部と、を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するために本開示の電子機器は、衛星から送信される電波を受信する通信モジュールと、上記半導体ＩＣと、を備える。

また、上記課題を解決するために、本開示の測位方法は、通信モジュールにより第１の衛星から受信する第１の電波と、前記通信モジュールにより第２の衛星から受信する第２の電波と、前記通信モジュールにより第３の衛星から受信する第３の電波と、前記通信モジュールにより第４の衛星から受信する第４の電波とから、コードフェイズ測位における前記通信モジュールの初期位置の候補となる候補位置をドップラー測位により求め、前記第１の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第１のコードフェイズと前記第１の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第１の差、前記第２の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第２のコードフェイズと前記第２の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第２の差、前記第３の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第３のコードフェイズと前記第３の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第３の差、及び第４の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第４のコードフェイズと前記第４の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第４の差から、前記第１のコードフェイズ、前記第２のコードフェイズ、前記第３のコードフェイズ、及び前記第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出し、前記指標値に応じて前記候補位置又はＺＣｏｕｎｔの何れかを用いてコードフェイズ測位を行う、ことを特徴とする。

本開示の一実施形態に係る電子機器１の電気的な構成例を示すブロック図である。 ドップラー測位を説明するための図である。 ドップラー測位の精度と電子機器１の移動速度との関係を示す図である。 測位対象の電子機器とＧＰＳ衛星との間の疑似距離、コードフェイズ及びＣ／Ａコードの関係を示す図である。 コードフェイズのばらつきとドップラー測位の精度との関係を示す図である。 電子機器１において処理装置４０がプログラムＰに従って実行する測位方法の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。以下に述べる実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、実施形態はこれらの形態に限られるものではない。

１．実施形態
図１は、本開示の一実施形態に係る電子機器１の構成を示すブロック図である。電子機器１はＧＰＳ衛星から送信される電波に基づいて電子機器１の位置を特定し、特定された位置を含むタイムゾーンに応じて時刻を表示する機能を有するタブレット端末である。図１には、電子機器１の他に、ＧＰＳに含まれる２４個のＧＰＳ衛星のうち、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ、及びＧＰＳ衛星２Ｄが図示されている。ＧＰＳ衛星２Ａは本開示における第１のＧＰＳ衛星の一例である。ＧＰＳ衛星２Ｂは本開示における第２のＧＰＳ衛星の一例である。ＧＰＳ衛星２Ｃは本開示における第３のＧＰＳ衛星の一例である。ＧＰＳ衛星２Ｄは、本開示における第４のＧＰＳ衛星の一例である。以下では、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ、及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々を区別する必要がない場合にはＧＰＳ衛星２と表記する。

図１に示すように、電子機器１は、通信装置１０と、記憶装置３０と、処理装置４０と、を有する。なお、電子機器１は、通信装置１０、記憶装置３０、及び処理装置４０の他に、各種指示をユーザーに入力させる入力装置、計時を行う計時装置、及び各種情報を表示する表示装置、を含む。しかし、入力装置、計時装置及び表示装置は、本開示との関連が薄いため、図１では省略されている。また、以下では、入力装置、計時装置及び表示装置についての詳細な説明を省略する。

図１では詳細な図示を省略したが、通信装置１０は、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ又はＩ２Ｃ等のインターフェイスを介して処理装置４０に接続される。通信装置１０には、ＧＰＳ衛星２から送信される電波を受信するアンテナ１１０が接続される。通信装置１０は、アンテナ１１０により受信した電波に重畳されている情報を復調するＧＰＳ通信モジュールである。通信装置１０がＧＰＳ衛星２Ａから受信する電波は本開示における第１の電波の一例である。通信装置１０がＧＰＳ衛星２Ｂから受信する電波は本開示における第２の電波の一例である。通信装置１０がＧＰＳ衛星２Ｃから受信する電波は本開示における第３の電波の一例である。通信装置１０がＧＰＳ衛星２Ｄから受信する電波は本開示における第４の電波の一例である。

通信装置１０は、処理装置４０による制御の下、アンテナ１１０により受信した電波の周波数を示す周波数情報、及び受信した電波に重畳されている情報を処理装置４０に出力する。アンテナ１１０により受信される電波に重畳されている情報の具体例としては、ＺＣｏｕｎｔ、Ｃ／Ａコード及び航法メッセージが挙げられる。前述したように、ＺＣｏｕｎｔは、現在時刻を報知するために６秒毎にＧＰＳ衛星２から放送される。Ｃ／Ａコードとは、衛星毎に異なるＰＲＮコードである。Ｃ／Ａコードの長さは１ミリ秒当たり１０２３チップであり、距離に換算すると１チップ当たり約２９３ｍである。航法メッセージは、当該航法メッセージの送信元であるＧＰＳ衛星２の位置及び移動速度を特定する際に使用される。

記憶装置３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。記憶装置３０には、本開示の測位方法を処理装置４０に実行させるためのプログラムＰが予め記憶される。記憶装置３０には、電子機器１の測位が行われる毎に、測位が行われた時刻と測位された位置とを示す測位情報Ｄが記憶される。また、記憶装置３０には、測位情報Ｄの示す位置がコードフェイズ測位における初期位置として妥当であるか否かを示す精度フラグＦが記憶される。詳細については後述するが、精度フラグＦには、前回の測位からの経過時間が１時間以内であれば“１”がセットされ、前回の測位からの経過時間が１時間を超えていれば“０”がセットされる。

処理装置４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを含んで構成される。処理装置４０は、単一のプロセッサーで構成されてもよいし、複数のプロセッサーで構成されてもよい。処理装置４０は、記憶装置３０を含んでもよく、また、処理装置４０は、通信装置１０と一体であってもよい。処理装置４０は、電子機器１の電源投入を契機としてプログラムＰの実行を開始し、電子機器１の各部の制御を行う。プログラムＰに従って作動中の処理装置４０は、第１測位部４１０、算出部４２０、及び第２測位部４３０として機能する。本実施形態における第１測位部４１０、算出部４２０、及び第２測位部４３０は、処理装置４０をプログラムＰに従って動作させることで実現されるソフトウェアモジュールである。

第１測位部４１０は、コードフェイズ測位における電子機器１の初期位置の候補となる候補位置をドップラー測位により求める。より詳細に説明すると、第１測位部４１０は、ＧＰＳ衛星２Ａから受信する電波の周波数と当該電波の送信時の周波数との周波数差を算出する。同様に、第１測位部４１０は、ＧＰＳ衛星２Ｂから受信する電波、ＧＰＳ衛星２Ｃから受信する電波及びＧＰＳ衛星２Ｄから受信する電波の各々についても送信時の周波数との周波数差を算出する。そして、第１測位部４１０は、上記の要領で算出した４つの周波数差と、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々の位置及び移動速度とから、電子機器１の位置を算出する。

例えば、ＧＰＳ衛星２Ａから受信する電波を用いて特定される電子機器１の候補位置は、図２にて破線で示す円錐面ＳＡ上の位置である。なお、図２におけるＶＳＡはＧＰＳ衛星２Ａの移動速度を意味する。また、図２における角度αは、ＧＰＳ衛星２Ａの位置から円錐面ＳＡ上の任意の位置に至るベクトルとＧＰＳ衛星２Ａの移動速度を表すベクトルとの間の角度である。第１測位部４１０は、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々について、以下の式（１）に示す数式を生成する。なお、以下の式（１）において添え字ｉは、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの何れかを意味する。以下の式（１）においてＶＳｉは添え字ｉの示すＧＰＳ衛星２の移動速度を表すベクトルであり、ＰＳｉは添え字ｉの示すＧＰＳ衛星２の位置を表すベクトルである。ＶＳｉ及びＰＳｉは、航法メッセージから求まる既知の値である。また、以下の式（１）において、ｄｉは添え字ｉの示すＧＰＳ衛星２と移動速度の大きさに角度αの余弦を乗算して得られる値であり、Ｐは電子機器１の位置を示すベクトルであり、Ｖは電子機器の移動速度を表すベクトルである。

そして、第１測位部４１０は、式（１）の右辺における速度の差ＶＳｉ−Ｖを添え字ｉの示すＧＰＳ衛星２についての周波数差から求め、更にＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々について生成した式（１）を連立させ、Ｐについて解くことで、電子機器１の位置を算出する。なお、４つのＧＰＳ衛星２を用いるのは、観測されるｄｉには、電子機器１におけるクロックドリフトが含まれ、電子機器１の位置Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）とクロックドリフトの４つのパラメーターの推定が必要となるからである。

本実施形態では、コードフェイズ測位における初期位置の候補となる候補位置が第１測位部４１０により求められるのであるが、この候補位置を常時初期位置として用いることができるとは限らない。前述したように、ドップラー測位には、電子機器１が移動している状況下では移動速度が速いほど精度が低下するという弱点があるからである。本願発明者は、電子機器１が静止している場合、電子機器が時速１ｋｍで移動している場合、時速６ｋｍで移動している場合、時速３０ｋｍで移動している場合、及び時速６０ｋｍで移動している場合の各々についてドップラー測位の精度に関するシミュレーションを行った。図３は当該シミュレーションの結果を示す図である。図３に示すように、ドップラー測位により求まる位置に含まれる誤差は、電子機器１の移動速度が速くなるほど大きくなる。また、電子機器１の移動速度が時速３０ｋｍである場合及び時速６０ｋｍである場合においては、最大誤差が１５０ｋｍを超えることが判った。

算出部４２０は、ＧＰＳ衛星２Ａの位置と候補位置とから第１のコードフェイズを算出する。電子機器１とＧＰＳ衛星２Ａとの間の疑似距離、コードフェイズ及びＣ／Ａコードの間には図４に示す関係がある。算出部４２０は、ＧＰＳ衛星２Ａの位置と候補位置とからＧＰＳ衛星２Ａと電子機器１との間の疑似距離の候補値を算出し、この候補値をＣ／Ａコードの長さで除算して得られる余りを第１のコードフェイズとする。同様に、算出部４２０は、ＧＰＳ衛星２Ｂの位置と候補位置とから第２のコードフェイズを算出し、ＧＰＳ衛星２Ｃの位置と候補位置とから第３のコードフェイズを算出し、ＧＰＳ衛星２Ｄの位置と候補位置とから第４のコードフェイズを算出する。

次いで、算出部４２０は、第１のコードフェイズとＧＰＳ衛星２Ａから送信される電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第１の差を算出する。同様に、算出部４２０は、第２のコードフェイズとＧＰＳ衛星２Ｂから送信される電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第２の差、第３のコードフェイズとＧＰＳ衛星２Ｃから送信される電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第３の差、及び、第４のコードフェイズとＧＰＳ衛星２Ｄから送信される電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第４の差を算出する。

そして、算出部４２０は、上記の要領で求めた４つの差から、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出する。より詳細には、算出部４２０は、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきが小さいほど小さくなる指標値を算出する。従って、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきが小さいときの指標値は、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきが大きいときの指標値よりも小さくなる。本実施形態では、算出部４２０は、上記指標値として上記４つの差の標準偏差を算出する。

本実施形態において、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出する理由は次の通りである。図５に示すグラフＧ０１及びグラフＧ０２は、上記指標値の一例である標準偏差とドップラー測位により求まる候補位置に含まれる誤差との関係を示す。グラフＧ０２は、グラフＧ０１における標準偏差が２００００以下の部分を拡大したグラフである。

図５のグラフＧ０２に示されるように、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値と、候補位置に含まれる誤差の大きさとの間には、強い相関がある。具体的には、上記指標値が小さいときに候補位置に含まれる誤差は、上記指標値が大きいときに候補位置に含まれる誤差よりも小さくなる。つまり、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値は、候補位置に含まれる誤差の大きさを表し、候補位置の信頼性の評価に利用できる。これが、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出する理由である。

第２測位部４３０は、算出部４２０により算出される指標値及び精度フラグＦに応じてコードフェイズ測位を行う。より詳細に説明すると、精度フラグＦが“１”である場合には、第２測位部４３０は、従来と同様に、測位情報Ｄの示す位置を初期位置としてコードフェイズ測位を行う。一方、精度フラグＦが“０”である場合には、第２測位部４３０は、算出部４２０により算出される指標値に応じて候補位置又はＺＣｏｕｎｔの何れかを用いてコードフェイズ測位を行う。より詳細に説明すると、第２測位部４３０は、算出部４２０により算出される指標値が所定の閾値より大きければ、ＺＣｏｕｎｔのデコード結果を用いてＧＰＳ衛星２と電子機器１との間の疑似距離の整数部を推定し、この整数部を用いて疑似距離を算出し、算出した疑似距離を用いて電子機器１の位置を特定する。

より詳細に説明すると、ＰＳｊを添え字ｊの示すＧＰＳ衛星２の位置を表すベクトル、ＰＤｊを添え字ｊの示すＧＰＳ衛星２と電子機器１との間の疑似距離、Ｐを電子機器１の位置を示すベクトル、ｃを光速、Δｔを電子機器における時間誤差とすると、以下の式（２）が成り立つ。なお、添え字ｊはＡ，Ｂ、Ｃ及びＤのうちの何れかを意味する。

第２測位部４３０は、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々について上記式（２）を生成し、これら４つの式を連立させ、Ｐについて解くことで、電子機器１の位置を算出する。

これに対して、算出部４２０により算出される指標値が所定の閾値以下であれば、第２測位部４３０は、第１測位部４１０により求めた候補位置を電子機器１の初期位置とし、この初期値位置と航法メッセージから求まるＧＰＳ衛星２の位置とからＧＰＳ衛星２と電子機器１との間の疑似距離の整数部を推定し、この整数部を用いて疑似距離を算出し、算出した疑似距離を用いて電子機器１の位置を特定する。

また、プログラムＰに従って作動している処理装置４０は、本開示の測位方法を例えば１時間より短い時間間隔で周期的に実行する。ただし、電子機器１がスリープモード等で動作している場合には、上記測位方法は実行されず、前回の測位から１時間を超える時間が経過した後に測位が実行されることが起こり得る。図６は、処理装置４０がプログラムＰに従って実行する測位方法の流れを示すフローチャートである。図６に示すように本実施形態における測位方法には、判定処理ＳＡ１００、ドップラー測位処理ＳＡ１１０、算出処理ＳＡ１２０、判定処理ＳＡ１３０、デコード処理ＳＡ１４０，及びコードフェイズ測位処理ＳＡ１５０が含まれる。

判定処理ＳＡ１００では、処理装置４０は、記憶装置３０に記憶済の測位情報Ｄを参照し、前回の測位からの経過時間が１時間以内であるか否かを判定する。判定処理ＳＡ１００の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、処理装置４０は精度フラグＦに“１”をセットしてコードフェイズ測位処理ＳＡ１５０を実行する。これに対して、判定処理ＳＡ１００の判定結果が“Ｎｏ”である場合には、処理装置４０は、精度フラグＦに“０”をセットしてドップラー測位処理ＳＡ１１０を実行する。

ドップラー測位処理ＳＡ１１０では、処理装置４０は第１測位部４１０として機能し、ドップラー測位を実行する。このドップラー測位により、候補位置が求められる。

算出処理ＳＡ１２０では、処理装置４０は算出部４２０と機能し、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ及び第４のコードフェイズのばらつきを示す指標値を算出する。

判定処理ＳＡ１３０、デコード処理ＳＡ１４０、及びコードフェイズ測位処理ＳＡ１５０の各処理では、処理装置４０は第２測位部４３０として機能する。判定処理ＳＡ１３０では、処理装置４０は、算出処理ＳＡ１２０にて算出済の指標値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。判定処理ＳＡ１３０の判定結果が“Ｎｏ”である場合、すなわち算出処理ＳＡ１２０にて算出済の指標値が所定の閾値よりも大きい場合には、処理装置４０は、デコード処理ＳＡ１４０及びコードフェイズ測位処理ＳＡ１５０を実行する。これに対して、判定処理ＳＡ１３０の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合、すなわち算出処理ＳＡ１２０にて算出済の指標値が所定の閾値以下である場合には、処理装置４０は、デコード処理ＳＡ１４０を実行することなく、コードフェイズ測位処理ＳＡ１５０を実行する。

デコード処理ＳＡ１４０では、処理装置４０は、ＧＰＳ衛星２Ａ、ＧＰＳ衛星２Ｂ、ＧＰＳ衛星２Ｃ及びＧＰＳ衛星２Ｄの各々から受信する電波に重畳されているＺＣｏｕｎｔをデコードする。

コードフェイズ測位処理ＳＡ１５０では、処理装置４０は、まず、精度フラグＦの値が“１”であるか否かを判定し、精度フラグＦの値が“１”であれば、測位情報Ｄの示す位置を電子機器１の初期位置としてコードフェイズ測位を行う。これに対して、精度フラグＦの値が“０”である場合には、処理装置４０は、算出処理ＳＡ１２０にて算出済の指標値が所定の閾値より大きければデコード処理ＳＡ１４０にてデコード済のＺｃｏｕｎｔを用いてコードフェイズ測位を行い、当該指標値が所定の閾値以下であれば候補位置を初期位置としてコードフェイズ測位を行う。

以上説明したように本実施形態の電子機器１において前回の測位からの経過時間が１時間を超えている場合にはドップラー測位が実行される。そして、ドップラー測位により求めた候補位置の信頼性が高いと評価される場合には、当該候補位置を初期位置としてコードフェイズ測位が実行される。ドップラー測位により求めた候補位置の信頼性が高いと評価される場合には、Ｚｃｏｕｎｔのデコードは行われないため、前回の測位からの経過時間が１時間を超えている場合であっても、測位の実行に先立って常に待ち時間が発生する訳ではない。また、ドップラー測位により求めた候補位置の信頼性が低いと評価される場合には、本実施形態の電子機器１では、ドップラー測位により求めた位置を用いず、Ｚｃｏｕｎｔのデコード結果を用いてコードフェイズ測位が行われる。このため、ドップラー測位により求めた候補位置を無条件に初期位置としてコードフェイズ測位を行う場合に比較してビッグジャンプの発生を回避することができる。このように、本実施形態によれば、測位の実行に先立って待ち時間が発生することをできるだけ回避しつつ、電子機器１の測位を精度良く行うことを可能にする。

２．変形例
上記実施形態に以下の変形を適宜組み合わせてもよい。
（１）上記実施形態における通信装置１０は、ＧＰＳ衛星２から送信される電波を受信するＧＰＳ通信モジュールであった。しかし、通信装置１０は、マルチＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）に含まれる衛星から送信される電波を受信するＧＮＳＳ通信モジュールであってもよく、BeiDouやGLONASS、QZS、ガリレオなどの他の衛星システムに含まれる衛星から送信される電波を受信する通信モジュールであってもよい。要は、通信装置１０は、衛星システムに含まれる衛星から送信される電波を受信する通信モジュールであればよい。また、上記実施形態では、ＧＰＳ通信モジュールを備えたタブレット端末への本開示の適用例を説明した。しかし、本開示の適用対象は、通信モジュールを備える電子機器であればよく、スマートフォン、電子時計、又はカーナビゲーション装置等の車載電子機器であってもよい。また、上記実施形態では、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値として標準偏差を用いたが、上記第１の差、第２の差、第３の差及び第４の差の平均値、ｔ値又はｐ値等の他の統計量を用いてもよい。

（２）上記実施形態では、ドップラー測位処理ＳＡ１１０に先立って、前回の測位からの経過時間が１時間を超えているか否かを判定する判定処理ＳＡ１００が実行されたが、判定処理ＳＡ１００は省略可能である。判定処理ＳＡ１００を省略しても、測位の実行に先立って待ち時間が発生することをできるだけ回避しつつ、電子機器の測位を精度良く行うことが可能になるからである。

（３）上記実施形態では、処理装置４０を第１測位部４１０、算出部４２０及び第２測位部４３０として機能させるプログラムＰが記憶装置３０に記憶済であった。しかし、プログラムＰを単体で製造又は配布してもよい。プログラムＰの具体的な配布方法としては、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピューター読み取り可能な記録媒体に上記プログラムを書き込んで配布する態様、又はインターネット等の電気通信回線経由のダウンロードにより配布する態様が考えられる。ＣＰＵ等のコンピューターと、衛星システムに含まれる衛星から送信される電波を受信する通信モジュールとを有する電子機器に当該プログラムをインストールし、当該電子機器のコンピューターを当該プログラムに従って作動させることで当該電子機器を本開示の電子機器として機能させることが可能になる。

（４）上記実施形態における第１測位部４１０、算出部４２０及び第２測位部４３０は、処理装置４０をプログラムＰに従って作動させることで実現されるソフトウェアモジュールであった。しかし、第１測位部４１０、算出部４２０及び第２測位部４３０の一部又は全部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで実現されてもよい。第１測位部４１０、算出部４２０及び第２測位部４３０の一部又は全部がハードウェアであっても、上記実施形態と同一の効果が奏される。

（５）上記実施形態では本開示の一実施形態の電子機器１について説明した。しかし、図６に示す測位方法を実行する半導体ＩＣ、すなわち第１測位部４１０と、算出部４２０と、第２測位部４３０とを備える半導体ＩＣを単体で製造又は販売してもよい。この半導体ＩＣを、衛星システムに含まれる衛星から送信される電波を受信する通信モジュールを有する電子機器に組み込むことで、当該電子機器を本開示の電子機器として機能させることが可能になる。

３．実施形態及び各変形例の少なくとも１つから把握される態様
本開示は、上述した実施形態及び変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実現することができる。例えば、本開示は、以下の態様によっても実現可能である。以下に記載した各態様中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、或いは本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

上述した半導体ＩＣの一態様は、第１測位部と、算出部と、第２測位部とを備える。第１測位部は、通信モジュールにより受信する第１の電波、第２の電波、第３の電波及び第４の電波から、コードフェイズ測位における前記通信モジュールの初期位置の候補となる候補位置をドップラー測位により求める。第１の電波は、通信モジュールにより第１の衛星から受信する電波である。第２の電波は、通信モジュールにより第２の衛星から受信する電波である。第３の電波は、通信モジュールにより第３の衛星から受信する電波である。第４の電波は、通信モジュールにより第４の衛星から受信する電波である。算出部は、第１の衛星の位置と候補位置とから算出される第１のコードフェイズと第１の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第１の差を算出する。また、算出部は、第２の衛星の位置と候補位置とから算出される第２のコードフェイズと第２の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第２の差を算出する。算出部は、第３の衛星の位置と候補位置とから算出される第３のコードフェイズと第３の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第３の差を算出する。また、算出部は、第４の衛星の位置と候補位置とから算出される第４のコードフェイズと第４の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第４の差を算出する。そして、算出部は、第１の差、第２の差、第３の差及び第４の差から、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出する。第２測位部は、前記指標値に応じて前記候補位置又はＺＣｏｕｎｔの何れかを用いてコードフェイズ測位を行う。本態様によれば、ドップラー測位により得られた候補位置を無条件に使用してコードフェイズ測位が行われる訳ではないので、通信モジュールの測位を精度良く行うことが可能になる。また、本態様によれば、ＺＣｏｕｎｔを用いず、ドップラー測位により得られた候補位置を用いてコードフェイズ測位が行われる場合があり、測位の実行に先立って待ち時間が発生することを回避できる場合がある。

上述した半導体ＩＣの一態様において、前記ばらつきが小さいときの前記指標値は前記ばらつきが大きいときの前記指標値よりも小さいことが好ましい。そして、前記第２測位部は、前記指標値が所定の閾値より大きければ、前記Ｚｃｏｕｎｔを用いてコードフェイズ測位を行い、前記指標値が所定の閾値以下であれば、前記候補位置を用いてコードフェイズ測位を行うことが好ましい。本態様によれば、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズと真のコードフェイズとの差のばらつきが小さく、ドップラー測位の精度が高いと評価される場合には、ＺＣｏｕｎｔを用いず、ドップラー測位により求めた候補位置を初期位置としてコードフェイズ測位を行うことが可能になる。

上述した半導体ＩＣの一態様において、前記算出部は、前記第１のコードフェイズ、前記第２のコードフェイズ、前記第３のコードフェイズ、及び前記第４のコードフェイズの標準偏差を前記指標値として算出することが好ましい。本態様によれば、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズと真のコードフェイズとの差の標準偏差を用いて、候補位置の精度を評価することができる。

上述した電子機器の一態様は、衛星から送信される電波を受信する通信モジュールと、上記何れか一の態様の半導体ＩＣと、を備える。本態様によっても、測位の実行に先立って待ち時間が発生することをできるだけ回避しつつ、測位を精度良く行うことが可能になる。

上述した測位方法の一態様は、第１測位処理と、算出処理と、第２測位処理とを含む。第１測位処理では、通信モジュールにより受信する第１の電波、第２の電波、第３の電波及び第４の電波から、コードフェイズ測位における前記通信モジュールの初期位置の候補となる候補位置がドップラー測位により求められる。第１の電波は、通信モジュールにより第１の衛星から受信する電波である。第２の電波は、通信モジュールにより第２の衛星から受信する電波である。第３の電波は、通信モジュールにより第３の衛星から受信する電波である。第４の電波は、通信モジュールにより第４の衛星から受信する電波である。算出処理では、第１の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第１のコードフェイズと第１の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第１の差が算出される。また、算出処理では、第２の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第２のコードフェイズと第２の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第２の差が算出される。また、算出処理では、第３の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第３のコードフェイズと第３の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第３の差が算出される。また、算出処理では、第４の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第４のコードフェイズと第４の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第４の差が算出される。そして、算出処理では、第１の差、第２の差、第３の差及び第４の差から、第１のコードフェイズ、第２のコードフェイズ、第３のコードフェイズ、及び第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値が算出される。第２測位処理では、前記指標値に応じて前記候補位置又はＺＣｏｕｎｔの何れかを用いてコードフェイズ測位が行われる。本態様によっても、測位の実行に先立って待ち時間が発生することをできるだけ回避しつつ、測位を精度良く行うことが可能になる。

１…電子機器、１０…通信装置、２…ＧＰＳ衛星、２Ａ…ＧＰＳ衛星、２Ｂ…ＧＰＳ衛星、２Ｃ…ＧＰＳ衛星、２Ｄ…ＧＰＳ衛星、１１０…アンテナ、３０…記憶装置、４０…処理装置、４１０…第１測位部、４２０…算出部、４３０…第２測位部、Ｐ…プログラム、Ｄ…測位情報、Ｆ…精度フラグ。

Claims (5)

1. 通信モジュールにより第１の衛星から受信する第１の電波と、前記通信モジュールにより第２の衛星から受信する第２の電波と、前記通信モジュールにより第３の衛星から受信する第３の電波と、前記通信モジュールにより第４の衛星から受信する第４の電波とから、コードフェイズ測位における前記通信モジュールの初期位置の候補となる候補位置をドップラー測位により求める第１測位部と、
   前記第１の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第１のコードフェイズと前記第１の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第１の差、前記第２の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第２のコードフェイズと前記第２の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第２の差、前記第３の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第３のコードフェイズと前記第３の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第３の差、及び第４の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第４のコードフェイズと前記第４の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第４の差から、前記第１のコードフェイズ、前記第２のコードフェイズ、前記第３のコードフェイズ、及び前記第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出する算出部と、
   前記指標値に応じて前記候補位置又はＺＣｏｕｎｔの何れかを用いて前記コードフェイズ測位を行う第２測位部と、
   を有する半導体ＩＣ。
2. 前記第１のコードフェイズ、前記第２のコードフェイズ、前記第３のコードフェイズ、及び前記第４のコードフェイズのばらつきが小さいときの前記指標値は、前記第１のコードフェイズ、前記第２のコードフェイズ、前記第３のコードフェイズ、及び前記第４のコードフェイズのばらつきが大きいときの前記指標値よりも小さく、
   前記第２測位部は、前記指標値が所定の閾値より大きければ、前記ＺＣｏｕｎｔを用いて前記コードフェイズ測位を行い、前記指標値が前記所定の閾値以下であれば、前記候補位置を初期位置として前記コードフェイズ測位を行う、請求項１に記載の半導体ＩＣ。
3. 前記算出部は、前記第１の差、前記第２の差、前記第３の差、及び前記第４の差の標準偏差を前記指標値として算出する、請求項１又は請求項２に記載の半導体ＩＣ。
4. 請求項１から３のうちの何れか１項に記載の半導体ＩＣと、
   前記通信モジュールと、
   備える電子機器。
5. 通信モジュールにより第１の衛星から受信する第１の電波と、前記通信モジュールにより第２の衛星から受信する第２の電波と、前記通信モジュールにより第３の衛星から受信する第３の電波と、前記通信モジュールにより第４の衛星から受信する第４の電波から、コードフェイズ測位における前記通信モジュールの初期位置の候補となる候補位置をドップラー測位により求め、
   前記第１の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第１のコードフェイズと前記第１の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第１の差、前記第２の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第２のコードフェイズと前記第２の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第２の差、前記第３の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第３のコードフェイズと前記第３の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第３の差、及び第４の衛星の位置と前記候補位置とから算出される第４のコードフェイズと前記第４の電波を観測して得られるコードフェイズとの差である第４の差から、前記第１のコードフェイズ、前記第２のコードフェイズ、前記第３のコードフェイズ、及び前記第４のコードフェイズのばらつきの大きさを示す指標値を算出し、
   前記指標値に応じて前記候補位置又はＺＣｏｕｎｔの何れかを用いて前記コードフェイズ測位を行う、測位方法。

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