JP2023135004A - 衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピーク電力を抑えつつ、サーチ処理とトラッキング処理とを両立する。
【解決手段】ベースバンド制御部350は、受信部20を動作させて、受信信号をサンプリングメモリ部320に記憶させた後、受信部20の動作を停止させ、相関演算処理部340に、記憶された受信データに基づいて位置情報衛星をサーチするための相関値を演算させる。ベースバンド制御部350は、20msの時間間隔で連続する第1番目の期間の一部において、受信部20を動作させて、受信データを、バンク0に記憶させ、残りの1msの期間において、受信部20を停止させて、相関演算処理部340に、バンク0に記憶された受信データに基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる。
【選択図】図1
【解決手段】ベースバンド制御部350は、受信部20を動作させて、受信信号をサンプリングメモリ部320に記憶させた後、受信部20の動作を停止させ、相関演算処理部340に、記憶された受信データに基づいて位置情報衛星をサーチするための相関値を演算させる。ベースバンド制御部350は、20msの時間間隔で連続する第1番目の期間の一部において、受信部20を動作させて、受信データを、バンク0に記憶させ、残りの1msの期間において、受信部20を停止させて、相関演算処理部340に、バンク0に記憶された受信データに基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法および電子機器に関する。
GPS衛星などの位置情報衛星から送信される衛星信号を受信し、受信した衛星信号に基づいて時刻情報や現在地の位置情報を取得する衛星信号受信装置が知られている。
衛星信号受信装置は、電池で動作する携帯型または小型の電子機器に組み込まれることが多いので、ピーク電力を低く抑えることが求められる。このため、衛星信号を受信する受信部と、当該受信部で受信された受信信号を処理するベースバンド処理部と、を時分割駆動することによってピーク電力を抑える技術が提案されている(例えば特許文献1の記載参照)。
この技術によれば、ピーク電力を下げることはできるが、衛星信号を探索するサーチ処理と、衛星信号を追従するトラッキング処理とを両立することが困難である。
衛星信号受信装置は、電池で動作する携帯型または小型の電子機器に組み込まれることが多いので、ピーク電力を低く抑えることが求められる。このため、衛星信号を受信する受信部と、当該受信部で受信された受信信号を処理するベースバンド処理部と、を時分割駆動することによってピーク電力を抑える技術が提案されている(例えば特許文献1の記載参照)。
この技術によれば、ピーク電力を下げることはできるが、衛星信号を探索するサーチ処理と、衛星信号を追従するトラッキング処理とを両立することが困難である。
また、トラッキング処理の最中に、受信装置が移動等すると、衛星信号をロストしてしまう場合がある。この場合、トラッキング処理を停止させて、サーチ処理を再度実行する必要があるだけでなく、位置情報衛星の軌道情報をデコードする処理のやり直しが発生して、トータルでみた消費電力が大きくなる。
このため、トラッキング処理を実行しながら新たな衛星信号をサーチするモードを設けた技術が提案されている(例えば特許文献2の記載参照)。
このため、トラッキング処理を実行しながら新たな衛星信号をサーチするモードを設けた技術が提案されている(例えば特許文献2の記載参照)。
しかしながら、特許文献2に記載の技術によれば、ピーク電力を下げることができない。したがって、ピーク電力を下げつつ、サーチ処理とトラッキング処理との双方を実行することできない、という課題がある。
本開示の一態様に係る衛星信号受信装置は、位置情報衛星から送信された衛星信号の電波を受信し、受信信号を出力する受信部と、前記受信信号を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチまたはトラッキングするための相関値を演算する相関値演算処理部と、前記受信部、前記記憶部および前記相関値演算処理部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、第1期間において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、前記第1期間後の第2期間において、前記受信部の動作を停止させ、前記相関値演算処理部に、前記記憶部に記憶された受信信号に基づいて前記衛星をサーチするための相関値を演算させ、所定の時間間隔で順に連続する第3期間および第4期間のうち、前記第3期間の一部において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、前記第3期間の他部において、前記受信部を停止させて、前記相関値演算処理部に、前記記憶された受信信号に基づいて前記衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させ、前記第4期間の一部において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、前記第4期間の他部において、前記受信部を停止させて、前記相関値演算処理部に、前記記憶された受信信号に基づいて前記衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる。
以下、本発明の実施形態に係る衛星信号受信装置について図面を参照して説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
なお、以下に述べる実施の形態は、好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
図1は、衛星信号受信装置10の回路構成を示すブロック図である。この図に示される衛星信号受信装置10は、複数の衛星測位システムによる測位が可能なマルチGNSS対応受信機である。なお、GNSSとは、全地球航法衛星システムを示すGlobal Navigation Satellite Systemの略である。
衛星信号受信装置10は、1または2以上の半導体集積回路によって構成され、受信部20と、ベースバンド部30とを備える。
受信部20は、アンテナ5を用いて、位置情報衛星の周波数帯の電波を受信して、受信信号を出力する回路である。受信部20には、衛星信号を受信して処理する処理部が受信可能なGNSS毎に設けられる。受信可能なGNSSとしては、例えばGPS、ガリレオ、GLONASS、Beidouが挙げられ、受信するGNSSに対応する処理部が動作する。
受信部20は、アンテナ5を用いて、位置情報衛星の周波数帯の電波を受信して、受信信号を出力する回路である。受信部20には、衛星信号を受信して処理する処理部が受信可能なGNSS毎に設けられる。受信可能なGNSSとしては、例えばGPS、ガリレオ、GLONASS、Beidouが挙げられ、受信するGNSSに対応する処理部が動作する。
なお、受信するGNSSは、ユーザーが選択してもよいし、前回の受信時に情報取得に成功したGNSSを優先するように設定してもよい。
また、1つの処理部は、アンテナ5による受信信号を増幅する増幅回路や、受信信号から衛星信号の周波数帯以外の信号成分を除去するバンドパスフィルター、局部発振信号を混合させて受信信号を中間周波数帯の信号に変換するミキサー回路などを含む。
また、1つの処理部は、アンテナ5による受信信号を増幅する増幅回路や、受信信号から衛星信号の周波数帯以外の信号成分を除去するバンドパスフィルター、局部発振信号を混合させて受信信号を中間周波数帯の信号に変換するミキサー回路などを含む。
ベースバンド部30は、サンプリング部310と、サンプリングメモリ部320と、レプリカコード生成部330と、相関演算処理部340と、ベースバンド制御部350とを含む。例えば、ベースバンド部30は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサーであり、各機能をモジュールとして実現できる。
サンプリング部310は、アナログ・デジタル変換器などを備え、受信部20から出力される受信信号を、所定の周期でサンプリングして、デジタルの受信データに変換する。
サンプリング部310は、アナログ・デジタル変換器などを備え、受信部20から出力される受信信号を、所定の周期でサンプリングして、デジタルの受信データに変換する。
サンプリングメモリ部320は、記憶部の一例であり、サンプリング部310から出力される受信データを記憶する。なお、サンプリングメモリ部320は、GNSSの種類毎に専用の領域を確保してもよいし、複数種類のGNSSで共用してもよく、記憶可能な受信データのサイズ(容量サイズ)を変更可能に構成してもよい。サンプリングメモリ部320は、少なくとも受信するGNSSに対応できるようなサイズを設定可能とされている。
レプリカコード生成部330は、ベースバンド制御部350によって指定されたGNSSの種類および受信対象となる位置情報衛星に対応するPRNコードのレプリカを生成する。
相関演算処理部340は、サンプリングメモリ部320に記憶された受信データと、レプリカコード生成部330によって生成されたレプリカコードとの相関値を演算する。
相関演算処理部340は、サンプリングメモリ部320に記憶された受信データと、レプリカコード生成部330によって生成されたレプリカコードとの相関値を演算する。
ベースバンド制御部350は、制御部の一例であり、受信部20、サンプリング部310、サンプリングメモリ部320、レプリカコード生成部330および相関演算処理部340を制御して、おおよそ次のような処理を実行する。
詳細には、ベースバンド制御部350は、第1に、受信部20に、GNSS衛星からの電波を受信させ、サンプリング部310に、受信部20から出力される受信信号を、所定の周期でサンプリングさせて、デジタルの受信データに変換させ、サンプリングメモリ部320に、受信データを記憶させる。
ベースバンド制御部350は、第2に、レプリカコード生成部330に、レプリカコードを生成させ、相関演算処理部340に、サンプリングメモリ部320に記憶された受信データとレプリカコード生成部330で生成されたレプリカコードとの相関値を演算させて、衛星信号をサーチする処理であるサーチ処理を実行させる。
ベースバンド制御部350は、第3に、レプリカコード生成部330に、レプリカコードを生成させ、相関演算処理部340に、サンプリングメモリ部320に記憶された受信データとレプリカコード生成部330で生成されたレプリカコードとの相関値を演算させて、サーチされた衛星信号を追尾させるトラッキング処理を実行させる。
詳細には、ベースバンド制御部350は、第1に、受信部20に、GNSS衛星からの電波を受信させ、サンプリング部310に、受信部20から出力される受信信号を、所定の周期でサンプリングさせて、デジタルの受信データに変換させ、サンプリングメモリ部320に、受信データを記憶させる。
ベースバンド制御部350は、第2に、レプリカコード生成部330に、レプリカコードを生成させ、相関演算処理部340に、サンプリングメモリ部320に記憶された受信データとレプリカコード生成部330で生成されたレプリカコードとの相関値を演算させて、衛星信号をサーチする処理であるサーチ処理を実行させる。
ベースバンド制御部350は、第3に、レプリカコード生成部330に、レプリカコードを生成させ、相関演算処理部340に、サンプリングメモリ部320に記憶された受信データとレプリカコード生成部330で生成されたレプリカコードとの相関値を演算させて、サーチされた衛星信号を追尾させるトラッキング処理を実行させる。
なお、GNSS衛星から位置情報を取得するには、後述するように衛星毎に衛星信号を最低3サブフレーム分(18秒)受信することが必要である。サンプリングメモリ部320における受信データの記憶サイズに制限がなければ、受信部20の動作を中断させることなく、サンプリングメモリ部320に記憶された受信データを用いてトラッキング処理を実行することもできる。しかしながら、現実的には、サンプリングメモリ部320の容量サイズには制限があり、コストなども考慮する必要がある。このため、衛星信号受信装置10は、デジタルに変換された受信データを、サンプリングメモリ部320の記憶サイズを複数に分けて切り替えながら、トラッキングのための相関処理を実行する。
また、ベースバンド制御部350は、追尾した衛星信号をデコードする処理や、デコードした衛星航法情報や、追尾信号に含まれるコード情報等に基づいて、時刻情報や位置情報を計算する処理を、実行する。
ここで説明の便宜上、GNSS衛星から送信される信号のフォーマットについて、GPSを例にとって説明する。GPS衛星から送信された信号を受信して、受信した信号から現在位置を計算するためには、衛星の正確な位置を示す軌道情報をデコードする必要がある。なお、この軌道情報はエフェメリスと呼ばれる。
図2は、位置情報衛星、具体的にはGPS衛星から送信される航法データのフォーマットを示す図である。
航法データの1周期は、1500ビットからなる1フレームであり、30秒かけてGPS衛星から送信される。つまり、航法データのデータ速度は50bpsである。
航法データの1周期は、1500ビットからなる1フレームであり、30秒かけてGPS衛星から送信される。つまり、航法データのデータ速度は50bpsである。
1フレームは、サブフレーム1からサブフレーム5までの5つのサブフレームから構成される。各サブフレームは300ビットである。5つのサブフレームのうち、サブフレーム1からサブフレーム3までは、衛星のクロック補正情報やエフェメリスが含まれ、毎回同じ内容がGPS衛星から繰り返し送信される。
このため、すべてのクロック補正情報やエフェメリスを取得するたには、サブフレーム1からサブフレーム3までを18秒かけて受信する必要がある。航法データのデータ速度が50bpsであるということは、1ビットが20ミリ秒(ms)でGPS衛星から送信されるということである。このため、GPS衛星から送信されるデータを連続的にデコードするためには、20msのうち、一部または全部で受信する動作を、20ms毎に繰り返す必要がある。
なお、航法データの1フレームのうち、サブフレーム4およびサブフレーム5で送信されるデータは、それぞれ25ページに分割され、フレーム毎に異なるページの内容が順番に送信される。
衛星信号をリアルタイムで連続的に、サンプリングメモリ部320を用いて受信するために、受信信号を受信、記憶する動作と、サーチ処理、トラッキング処理のための相関値の演算とを並列して実行する点について順を追って説明する。
なお、以降の図において、受信部20によって受信信号を受信する動作をRF部と表記で示し、相関演算処理部340におけるサーチ処理、トラッキング処理のための相関値の演算をベースバンド部、略してBB部と表記して示す。
なお、以降の図において、受信部20によって受信信号を受信する動作をRF部と表記で示し、相関演算処理部340におけるサーチ処理、トラッキング処理のための相関値の演算をベースバンド部、略してBB部と表記して示す。
図3は、第1比較例に係るサンプリングメモリ部320における記憶容量の区分けであるバンクを説明するための図であり、図4は、第1比較例において、バンクを用いた相関値の演算タイミングを示す図である。
図3に示されるように、第1比較例では、サンプリングメモリ部320がバンクAとバンクBとに分けられる。各バンクはデジタルに変換された受信データを20ミリ秒(ms)分記憶する容量を有する。
図3に示されるように、第1比較例では、サンプリングメモリ部320がバンクAとバンクBとに分けられる。各バンクはデジタルに変換された受信データを20ミリ秒(ms)分記憶する容量を有する。
この第1比較例では、図4に示されるように、バンクAとバンクBとが、受信データを記憶する保存サンプリングメモリと、相関値の演算、すなわち相関処理に用いる相関処理サンプリングメモリとに、20ms毎に交互に切り替えられる。このように交互に切り替えることによって、衛星からの信号をリアルタイムで連続的に受信しながら、相関処理を実行することが可能になる。
図5は、第1比較例における測位動作とピーク電力との関係を示す図である。
第1比較例において、測位開始後では、受信部20で受信された受信信号を、相関演算処理部340によって相関処理して、衛星をサーチする。この後、衛星からの信号を受信部20でリアルタイムに連続的に受信して記憶する動作と、読み出した受信データを相関処理する動作とがバンクAとバンクBとで交互に切り替えながら実行される。
受信部20ではほぼ一定の電力が消費される。ベースバンド部30の相関演算処理部340による相関処理では、衛星信号をサーチするための電力が、トラッキングするための電力よりも高い傾向にある。このため、第1比較例では、受信部20の消費電力とベースバンド部30におけるサーチ処理の消費電力との合算値がピーク電力になる。なお、第1比較例におけるピーク電力を値Aとする。
なお、受信データをバンクAまたはバンクBの一方に記憶するために消費される電力、および、受信データをバンクAまたはバンクBの他方から読み出すために消費される電力は、受信部20の消費電力とベースバンド部30の消費電力と比べて微小であるので無視している。
第1比較例において、測位開始後では、受信部20で受信された受信信号を、相関演算処理部340によって相関処理して、衛星をサーチする。この後、衛星からの信号を受信部20でリアルタイムに連続的に受信して記憶する動作と、読み出した受信データを相関処理する動作とがバンクAとバンクBとで交互に切り替えながら実行される。
受信部20ではほぼ一定の電力が消費される。ベースバンド部30の相関演算処理部340による相関処理では、衛星信号をサーチするための電力が、トラッキングするための電力よりも高い傾向にある。このため、第1比較例では、受信部20の消費電力とベースバンド部30におけるサーチ処理の消費電力との合算値がピーク電力になる。なお、第1比較例におけるピーク電力を値Aとする。
なお、受信データをバンクAまたはバンクBの一方に記憶するために消費される電力、および、受信データをバンクAまたはバンクBの他方から読み出すために消費される電力は、受信部20の消費電力とベースバンド部30の消費電力と比べて微小であるので無視している。
第1比較例では、ピーク電力が高いので、衛星信号受信装置10に用いることができる電池の種類が多くない。一般に高いピーク電力に対応可能な電池は高価であり、入手が困難である。そこで、第1比較例よりも、ピーク電力を抑えて、より安価な電池で駆動するための第2比較例について説明する。
図6は、第2比較例に係るサンプリングメモリ部320におけるバンクを説明するための図であり、図7は、第2比較例において、バンクを用いた相関値の演算タイミングを示す図である。
図6に示されるように、第2比較例では、サンプリングメモリ部320の記憶領域がバンク0からバンク19まで20領域に分けられる。各バンクはデジタルに変換された受信データを20ミリ秒(ms)分記憶する容量を有する。
図6に示されるように、第2比較例では、サンプリングメモリ部320の記憶領域がバンク0からバンク19まで20領域に分けられる。各バンクはデジタルに変換された受信データを20ミリ秒(ms)分記憶する容量を有する。
図7に示されるように、第2比較例では、まず、受信部20が動作して、デジタルに変換された受信データが、サンプリングメモリ部320のバンク0からバンク19までに400ms分、記憶される。受信データが400ms分記憶されると、受信部20の動作が停止して、相関演算処理部340によって相関処理が実行される。この相関処理によってGPS衛星がサーチされる。
この相関処理に要する時間は、受信信号の強度に応じて変化する。具体的には、アウトドアのように、受信信号の強度が強い環境では、相関処理に要する時間は短くなって、サーチ時間も短く異なる一方で、インドア、すなわち屋内等のように、強度が弱い環境では、相関処理に要する時間が長くなって、サーチ時間も長くなる。
なお、相関処理に要する時間は、ベースバンド部30の動作速度、換言すればクロックスピードにも依存しており、相関値の演算の処理速度が速ければ、より多くの衛星を短期間でサーチすることができる。
衛星のサーチが終了して、受信データをデコードして衛星の位置が判明したら、今度はリアルタイムで衛星からの信号を受信するため、受信部20による受信とベースバンド部30によるトラッキング処理とが並列で動作する。
なお、相関処理に要する時間は、ベースバンド部30の動作速度、換言すればクロックスピードにも依存しており、相関値の演算の処理速度が速ければ、より多くの衛星を短期間でサーチすることができる。
衛星のサーチが終了して、受信データをデコードして衛星の位置が判明したら、今度はリアルタイムで衛星からの信号を受信するため、受信部20による受信とベースバンド部30によるトラッキング処理とが並列で動作する。
図8は、第2比較例における測位動作とピーク電力との関係を示す図である。第2比較例では、受信データがバンク0からバンク19までに記憶された期間後では、受信部20の動作が中断し、ベースバンド部30が相関処理によって衛星をサーチするので、ピーク電力は、第1比較例と比べて受信部20の動作が中断している分だけ、低く抑えられる。
なお、第2比較例におけるピーク電力を値B(<A)とする。
なお、第2比較例におけるピーク電力を値B(<A)とする。
第2比較例では、受信部20と、ベースバンド部30において衛星信号をサーチするための相関処理とが同時に動作しない。このため、トラッキング処理の最中に、新たな衛星をサーチすることができない。すなわち、衛星信号受信装置10の移動により受信信号の強度が弱い環境に変化することによって、より具体的には、衛星信号受信装置10が腕時計に組み込まれて、当該腕時計が装着された腕が下ろされることによって、衛星信号をロストした場合、衛星を再度捕捉することができない。
この場合に、衛星を再度補足し直すためには、ベースバンド制御部350が相関演算処理部340に、トラッキング処理を一旦停止させ、衛星からの受信データを再度サンプリングメモリ部320に記憶させ、相関演算処理部340に、サーチ処理を再実行させる必要がある。トラッキング処理の停止によって、連続した航法データをデコードすることができないので、再度デコード処理を実行する必要があり、位置を計算するまでの時間が延びることになり、不便が強いられる。
そこで、本実施形態は、次のように方法によってピーク電力を低く抑えつつ、トラッキングの最中でも、サーチを実行するようにした。
そこで、本実施形態は、次のように方法によってピーク電力を低く抑えつつ、トラッキングの最中でも、サーチを実行するようにした。
まず、本実施形態では、サンプリングメモリ部320の記憶領域が、第2比較例と同様に、バンク0からバンク19まで20領域に分けられる。各バンクがデジタルに変換された受信データを20ミリ秒(ms)分記憶する容量を有する点も同様である。
図9は、本実施形態における測位動作のタイミングを示す図であり、図10は、本実施形態における測位動作とピーク電力との関係を示す図である。
本実施形態において、測位開始時における受信部20の動作およびベースバンド部30の動作は、第2比較例と同様である。詳細には、ベースバンド制御部350が、受信部20を動作させて、サンプリングメモリ部320のバンク0からバンク19までにデジタルの受信データを400ms分、記憶させた後に、受信部20の動作を停止させ、記憶された受信データを用いて相関演算処理部340に相関処理を実行させるまでの動作は、第2比較例と同様である。この相関処理によって、GPS衛星がサーチされる。
本実施形態において、測位開始時における受信部20の動作およびベースバンド部30の動作は、第2比較例と同様である。詳細には、ベースバンド制御部350が、受信部20を動作させて、サンプリングメモリ部320のバンク0からバンク19までにデジタルの受信データを400ms分、記憶させた後に、受信部20の動作を停止させ、記憶された受信データを用いて相関演算処理部340に相関処理を実行させるまでの動作は、第2比較例と同様である。この相関処理によって、GPS衛星がサーチされる。
なお、測位開始時において、ベースバンド制御部350が、受信部20を動作させる期間が図9において(1)で示される第1期間の一例であり、受信部20の動作を停止させ、記憶された受信データを用いて相関演算処理部340に相関処理を実行させるまでの期間が図9において(2)で示される第2期間の一例である。
次に、本実施形態では、サーチ後のトラッキング処理が第2比較例と異なる。
トラッキングのために、ベースバンド制御部350は、20msの間隔毎に次のように制御する。なお、20msは、上述したように、GPS衛星から1ビットのデータが送信される期間であり、航法データを連続的に受信するために、20msを単位とする動作が繰り返される。
トラッキングのために、ベースバンド制御部350は、20msの間隔毎に次のように制御する。なお、20msは、上述したように、GPS衛星から1ビットのデータが送信される期間であり、航法データを連続的に受信するために、20msを単位とする動作が繰り返される。
まず、ベースバンド制御部350は、20msの受信データのうち、19msの受信データをバンク0に記憶させる。19msの受信データが記憶されたら、ベースバンド制御部350は、受信部20の動作を停止させる。また、ベースバンド制御部350は、バンク0に記憶された19msの受信データを用いて、相関演算処理部340にサーチ処理およびトラッキング処理を実行させる。なお、相関演算処理部340によるサーチ処理およびトラッキング処理は、受信部20の動作が停止している1msの期間で実行される。
この20msを単位とする第1番目の期間が図9において(3)で示される第3期間の一例である。
この20msを単位とする第1番目の期間が図9において(3)で示される第3期間の一例である。
この後、ベースバンド制御部350は、再び受信部20を動作させて、20msの受信データのうち、19msの受信データをバンク1に記憶させる。19msの受信データが記憶されたら、ベースバンド制御部350は、受信部20の動作を停止させて、バンク1に記憶された19msの受信データを用いて、相関演算処理部340にサーチ処理およびトラッキング処理を実行させる。
この20msを単位とする第2番目の期間が図9において(4)で示される第4期間の一例である。
以下、このような動作をベースバンド制御部350は、バンク0およびバンク1を交互に切り替えながら実行させる。
この20msを単位とする第2番目の期間が図9において(4)で示される第4期間の一例である。
以下、このような動作をベースバンド制御部350は、バンク0およびバンク1を交互に切り替えながら実行させる。
図9および図10に示されるように、本実施形態では、受信部20における受信と、ベースバンド部30における相関処理とが同時に動作することはないので、ピーク電力は、第2比較例と同様な値Bに抑えられる。詳細には、本実施形態において、ピーク電力は、ベースバンド部30において測位開始後におけるサーチのための相関処理によって消費される値Bに、抑えられる。また、本実施形態では、第2比較例とは異なり、トラッキング処理の最中であっても、サーチ処理を実行することができる。
本実施形態では、20msではなく、それよりも短い19msの受信データが用いられる。このことは、相関処理に用いられる受信データが削減されることを意味しており、レプリカ相関のプロセスゲインが低下し、GPS信号の受信感度が低下することに繋がる。
図11は、受信信号のサンプリング時間が20msである場合の受信感度を0dmとした場合に、サンプリング時間を20msから徐々に短くしたときに、感度がどのように低下するかをシミュレーションした結果を示す図である。
なお、プロセスゲインP_Gainは、次の式(1)で表される。
式(1)において、Ctはコヒーレント時間であり、サンプリングメモリ部320のサンプリング時間(ms)である。
なお、プロセスゲインP_Gainは、次の式(1)で表される。
本実施形態においてサンプリング時間は19msであり、受信感度はサンプリング時間が20msと比べると、0.22dBm低下するが、受信信号が弱くなっても、ピーク電力を抑えつつ、トラッキング処理の最中でも衛星のサーチが可能になる。
なお、実施形態では、サンプリング時間が19msであったが、この時間よりも1ms単位で短くしてもよい。サンプリング時間が短くなると、プロセスゲインの低下によって受信感度が低下するが、相関処理の時間が長くなるので、サーチ能力が増加する。このため、受信感度とサーチ能力とはトレードオフの関係にある。
次に、実施形態に係る衛星信号受信装置10を備える電子機器について説明する。
図12は、電子機器の一例である電子時計1の回路構成を示すブロック図である。
図12は、電子機器の一例である電子時計1の回路構成を示すブロック図である。
電子時計1は、実施形態に係る衛星信号受信装置10のほか、アンテナ5と、計時装置171と、記憶装置172と、入力装置173と、駆動機構181と、表示装置182と、電池1000と、を備える。
電池1000は、衛星信号受信装置10を含む電子時計1を駆動するための電源である。電子時計1におけるベースバンド部30は、CPUなどのプロセッサーであり、記憶装置172に格納された各種プログラムを実行することで、衛星信号受信装置10における受信部20および図12で省略された相関演算処理部340を制御する機能のほか、次のような機能が構築される。
すなわち、ベースバンド部30では、タイムゾーン設定部52、時刻修正部53および表示制御部54が構築される。
すなわち、ベースバンド部30では、タイムゾーン設定部52、時刻修正部53および表示制御部54が構築される。
タイムゾーン設定部52は、衛星信号受信装置10による処理結果に基づいて得られる位置情報に基づいてタイムゾーンデータを設定する。時刻修正部53は、衛星信号受信装置10による処理結果に基づいて得られる時刻情報、および、タイムゾーン設定部52により設定されたタイムゾーンデータに基づいて、時刻データを修正する。表示制御部54は、駆動機構181の動作を制御し、表示装置182の表示内容を制御する。
計時装置171は、例えば水晶振動子等を備え、水晶振動子の発振信号に基づく基準信号を用いて時刻データを更新する。入力装置173は、例えばボタンやリューズ等の操作子である。操作子が操作されたことによる操作信号は制御回路50に供給される。
電子機器の一例として電子時計1を説明したが、電子機器としては、電子時計1に限られず、ほかにも電子時計の例として、ウェアラブル端末、スマートフォン、タブレット端末、携帯型ナビゲーション装置、カーナビゲーション装置、パソコン等が挙げられる。
以上の記載から、例えば以下のように本開示の好適な態様が把握される。なお、各態様の理解を容易にするために、以下では、図面の符号を便宜的に括弧書で併記するが、本発明を図示の態様に限定する趣旨ではない。
ひとつの態様(態様1)に係る衛星信号受信装置(10)は、位置情報衛星から送信された衛星信号の電波を受信し、受信信号を出力する受信部(20)と、受信信号を記憶する記憶部(320)と、記憶部(320)に記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチまたはトラッキングするための相関値を演算する相関演算処理部(340)と、受信部(20)、記憶部(320)および相関演算処理部(340)を制御する制御部(350)と、を有し、制御部(350)は、第1期間(1)において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第1期間(1)後の第2期間(2)において、受信部(20)の動作を停止させ、相関演算処理部(340)に、記憶部(320)に記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチするための相関値を演算させ、所定の時間間隔で順に連続する第3期間(3)および第4期間(4)のうち、第3期間(3)の一部において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第3期間(3)の他部において、受信部(20)を停止させて、相関演算処理部(340)に、記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させ、第4期間(4)の一部において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第4期間(4)の他部において、受信部(20)を停止させて、相関演算処理部(340)に、記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる。
態様1によれば、ピーク電力を抑えつつ、サーチ処理とトラッキング処理とを双方を実行することができる。
態様1によれば、ピーク電力を抑えつつ、サーチ処理とトラッキング処理とを双方を実行することができる。
態様1の具体的な態様(態様2)に係る衛星信号受信装置(10)では、記憶部(320)の記憶領域は、第1バンクおよび第2バンクに区切られ、制御部(350)は、第3期間(3)の一部において、受信信号を第1バンクに記憶させ、第4期間(4)の一部において、受信信号を第2バンクに記憶させる。
態様2の具体的な態様(態様3)に係る衛星信号受信装置(10)では、所定の時間間隔は、20ミリ秒である。
別の態様(態様4)に係る衛星信号受信装置(10)の制御方法は、位置情報衛星から送信された衛星信号の電波を受信し、受信信号を出力する受信部(20)と、受信信号を記憶する記憶部(320)と、記憶部(320)に記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチまたはトラッキングするための相関値を演算する相関演算処理部(340)と、受信部(20)、記憶部(320)および相関演算処理部(340)を制御する制御部(350)と、を有する衛星信号受信装置(10)の制御方法であって、
制御部(350)は、第1期間(1)において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第1期間(1)後の第2期間(2)において、受信部(20)の動作を停止させ、相関演算処理部(340)に、記憶部(320)に記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチするための相関値を演算させ、所定の時間間隔で順に連続する第3期間(3)および第4期間(4)のうち、第3期間(3)の一部において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第3期間(3)の他部において、受信部(20)を停止させて、相関演算処理部(340)に、記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させ、第4期間(4)の一部において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第4期間(4)の他部において、受信部(20)を停止させて、相関演算処理部(340)に、記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる。
態様4によれば、ピーク電力を抑えつつ、サーチ処理とトラッキング処理とを双方を実行することができる。
制御部(350)は、第1期間(1)において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第1期間(1)後の第2期間(2)において、受信部(20)の動作を停止させ、相関演算処理部(340)に、記憶部(320)に記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチするための相関値を演算させ、所定の時間間隔で順に連続する第3期間(3)および第4期間(4)のうち、第3期間(3)の一部において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第3期間(3)の他部において、受信部(20)を停止させて、相関演算処理部(340)に、記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させ、第4期間(4)の一部において、受信部(20)を動作させて、受信信号を記憶部(320)に記憶させ、第4期間(4)の他部において、受信部(20)を停止させて、相関演算処理部(340)に、記憶された受信信号に基づいて位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる。
態様4によれば、ピーク電力を抑えつつ、サーチ処理とトラッキング処理とを双方を実行することができる。
態様5に係る電子機器は、態様1、2または3に係る衛星信号受信装置(10)を有する。態様5によれば、ピーク電力を抑えつつ、サーチ処理とトラッキング処理とを双方を実行することができる。
態様6に係る電子機器は、態様5に係る電子機器において衛星信号受信装置を駆動する電池を有する。
態様6に係る電子機器は、態様5に係る電子機器において衛星信号受信装置を駆動する電池を有する。
1…電子時計、10…衛星信号受信装置、12…アンテナ、20…受信部(受信部)、30…ベースバンド部、320…サンプリングメモリ部、340…相関演算処理部、350…ベースバンド制御部(制御部)。
Claims (6)
- 位置情報衛星から送信された衛星信号の電波を受信し、受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチまたはトラッキングするための相関値を演算する相関演算処理部と、
前記受信部、前記記憶部および前記相関演算処理部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
第1期間において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第1期間後の第2期間において、前記受信部の動作を停止させ、前記相関演算処理部に、前記記憶部に記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチするための相関値を演算させ、
所定の時間間隔で順に連続する第3期間および第4期間のうち、
前記第3期間の一部において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第3期間の他部において、前記受信部を停止させて、前記相関演算処理部に、前記記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させ、
前記第4期間の一部において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第4期間の他部において、前記受信部を停止させて、前記相関演算処理部に、前記記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる
衛星信号受信装置。
- 前記記憶部の記憶領域は、第1バンクおよび第2バンクに区切られ、
前記制御部は、
前記第3期間の一部において、前記受信信号を前記第1バンクに記憶させ、
前記第4期間の一部において、前記受信信号を前記第2バンクに記憶させる
請求項1に記載の衛星信号受信装置。
- 前記所定の時間間隔は、20ミリ秒である
請求項2に記載の衛星信号受信装置。
- 位置情報衛星から送信された衛星信号の電波を受信し、受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチまたはトラッキングするための相関値を演算する相関演算処理部と、
前記受信部、前記記憶部および前記相関演算処理部を制御する制御部と、
を有する衛星信号受信装置の制御方法であって、
前記制御部は、
第1期間において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第1期間後の第2期間において、前記受信部の動作を停止させ、前記相関演算処理部に、前記記憶部に記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチするための相関値を演算させ、
所定の時間間隔で順に連続する第3期間および第4期間のうち、
前記第3期間の一部において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第3期間の他部において、前記受信部を停止させて、前記相関演算処理部に、前記記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させ、
前記第4期間の一部において、前記受信部を動作させて、前記受信信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第4期間の他部において、前記受信部を停止させて、前記相関演算処理部に、前記記憶された受信信号に基づいて前記位置情報衛星をサーチおよびトラッキングするための相関値を演算させる
衛星信号受信装置の制御方法。
- 請求項1、2または3に記載の衛星信号受信装置を有する電子機器。
- 前記衛星信号受信装置を駆動する電池を有する
請求項5に記載の電子機器。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
JP2022039995A JP2023135004A (ja) | 2022-03-15 | 2022-03-15 | 衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法および電子機器 |
CN202310237573.5A CN116774257A (zh) | 2022-03-15 | 2023-03-13 | 卫星信号接收装置及其控制方法、电子设备 |
US18/183,722 US20230299842A1 (en) | 2022-03-15 | 2023-03-14 | Satellite signal reception device, control method of satellite signal reception device, and electronic device |
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2022
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2023
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