JP3114013B2 - 携帯型ｇｐｓ受信装置 - Google Patents

携帯型ｇｐｓ受信装置

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JP3114013B2
JP3114013B2 JP10008861A JP886198A JP3114013B2 JP 3114013 B2 JP3114013 B2 JP 3114013B2 JP 10008861 A JP10008861 A JP 10008861A JP 886198 A JP886198 A JP 886198A JP 3114013 B2 JP3114013 B2 JP 3114013B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、GPS（Global Po
sitioning System：全世界測位システム）衛星からの信
号を受信し、受信装置の位置、速度を測定するGPS受信
装置に関する。とりわけ人間の腕での保持、装着が可能
であり、人間の走行、歩行時の位置、移動速度、および
移動距離を測定するGPS装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＧＰＳシステムは、地球上約２
０，２００Ｋｍ,傾斜角５５度の６つの軌道を１周約１
２時間で回る２４個のＧＰＳ衛星のうち、３〜４個以上
の衛星から測位に必要な航法データを地球上の受信機に
より受信して、受信機が装着された移動体の位置、移動
速度等の測位演算を行うものである。また、搬送波のド
ップラー周波数を測定し、移動体の速度ベクトルを求め
ることもできる。ＧＰＳ衛星の送信周波数には周波数が
１.５７５４２ＧＨｚのＬ１と周波数が１.２２７６０Ｇ
ＨｚのＬ２の２つが有る。一般的な測位には、Ｌ１を用
いる。Ｌ１は擬似雑音符号（衛星を識別するＣ/Ａコー
ドと衛星の軌道と衛星の軌道情報、時刻情報等の航法デ
ータの合成波）でＰＳＫ（phase shift keying）変調さ
れ、スペクトラム拡散されて衛星から送信されている。
この電波を図３に示すＧＰＳ受信装置で受信する。アン
テナ３００で受信した1.５７５４２ＧＨｚの信号をＬ帯
増幅回路３０１で増幅し、ダウンコンバータ部３０２で
数十ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの第１のＩＦ（中間周波）信
号に変換し、さらに２ＭＨｚ〜５ＭＨｚ程度の第２のＩ
Ｆ信号に変換する。第２ＩＦ信号を電圧比較器３０３に
入力し、ＩＦ信号の数倍のクロックで電圧比較器３０３
を用いてデジタル変換する。この出力がスペクトラム拡
散されたデータである。メッセージ解読手段３０４にお
いて、電圧比較器３０３の出力するデジタル信号にＣ/
Ａ符号発生回路３０５で発生する衛星と同じ擬似雑音符
号であるＣ/Ａコードを逆拡散することで航法データを
得る。この動作を複数の衛星に対して行い通常は４つの
衛星の航法データから測位演算手段３０６で測位データ
を求める。この様なＧＰＳ受信機の小型化に伴い、人間
の走行や歩行時の移動距離や移動速度を求める目的で利
用されることが考えられており、特開平６−１１８１５
６等に開示されている。
【０００３】一方、ランニング時に所望の区間の移動時
間（以下ラップタイムと記す）を測定するには、その地
点を通過したときに携帯者がボタンを操作し、ラップタ
イムをメモリする手段がとられている。または、ある地
点に発信器を置き、その信号を受信することにより、自
動的にラップタイムをメモリする手段も考案されてい
る。また、ランニング時には時間データだけでなく、脈
拍数やピッチ数等の生体データも運動能力を示す重要な
指標になっている。これらの生体情報もラップタイムと
同様にボタン操作でメモリする手段がとられている。
【０００４】さらに、任意の運動強度の運動で、任意の
運動量（距離）に要する時間を予測する装置が知られて
おり、例えば特開平６−０８２５７６等に開示されてい
る。図４はその構成図で、各々異なった運動強度で運動
を行ったときの脈拍数を脈拍数測定手段４００により測
定する。すると、演算手段４０２は運動強度と脈拍数の
相関関係を演算する。次に運動量データ入力手段４０１
によりこれから行う運動量データ（距離）を入力すると
演算手段４０２は運動強度と脈拍数の相関関係をもとに
予測運動強度（速度）および、予定運動量（距離）終了
予測時間を演算し、出力手段４０３より出力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の携帯
型の装置をランニングに使用し、ラップタイムや生体情
報を計測する場合は、目的のポイントに到達したとき、
手動操作が必要であった。また、予め備え付けてある発
信器の信号を受信し自動的にメモリする場合であって
も、それがどの地点なのか不明であった。また、所望の
ポイントに設置されているとは限らない。特にトレーニ
ングを行う場合、目的の距離に対し時間情報や生体情報
がどのように推移するかが重要な指標となっていた。
【０００６】一方、予定運動量（距離）終了予測時間を
演算する場合は、予め各々異なった速度で試走を行った
時の脈拍データを測定し、速度と脈拍数の関係を求める
必要があった。また、予測運動強度（速度）を求める際
には携帯者の年齢、持久力評価基準といったあくまでも
一般論に基づいた係数を用いなければならないので、個
人差、あるいは体調等を反映することが困難である。
【０００７】そこで、この発明の目的は、このような事
情に鑑みてなされたもので、特にランニング時に携帯者
の移動距離を正確に計測することにより、予め設定した
距離ポイントに到達した時に、時間情報や生体情報を自
動的に表示およびメモリする、さらには、任意の時点に
おける移動速度で移動し続けた場合の、設定された移動
距離への到達予測時間を表示する携帯型装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、 ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、受信
した位置信号または速度信号から携帯者の移動距離を演
算する移動距離演算手段と、予め所望の移動距離ポイン
トを設定する距離設定手段と、時間を計時する計時手段
と、前記計時手段の計時開始の指示がなされ、前記距離
設定手段に設定された距離に携帯者が到達したと判断さ
れた場合に、前記計時手段の計測開始から当該設定距離
まで、もしくは以前の設定距離から当該設定距離までの
移動時間を演算する計時演算手段と、前記計時演算手段
によって演算された計時時間を表示する第一の表示手段
と、前記距離設定手段に設定された距離に対応して、Ｇ
ＰＳ受信装置の受信間隔を制御する受信間隔制御手段
と、を具備することを特徴としている。
【０００９】また、本発明は、 ＧＰＳ衛星からの信号
を受信し、受信した位置信号または速度信号から携帯者
の移動距離を演算する移動距離演算手段と、予め所望の
移動距離ポイントを設定する距離設定手段と、時間を計
時する計時手段と、脈拍やピッチ等の生体情報を所定の
間隔で検出し、計測処理する生体情報計測手段と、前記
計時手段の計時開始の指示がなされ、前記距離設定手段
に設定された距離に携帯者が到達したと判断された場合
に、前記計時手段の計測開始から当該設定距離まで、も
しくは以前の設定距離から当該設定距離までの前記生体
情報計測手段により計測された計測結果の演算処理を行
う生体情報演算手段と、前記生体情報演算手段によって
演算された演算結果を表示する第二の表示手段と、前記
距離設定手段に設定された距離に対応して、ＧＰＳ受信
装置の受信間隔を制御する受信間隔制御手段と、を具備
することを特徴としている。
【００１０】 また、本発明は、請求項１または２記載
の携帯型ＧＰＳ受信装置において、受信間隔制御手段が
距離設定手段に設定された距離に携帯者が到達する直前
に、ＧＰＳ受信装置の受信間隔を更に短くすることを特
徴としている。
【００１１】 また、本発明は、請求項１または２記載
の携帯型ＧＰＳ受信装置において、第一の表示手段及び
第２の表示手段に結果を表示する際に、アラームや振動
等で演算結果が表示されたことを報知する報知手段を具
備することを特徴としている。
【００１２】 また、本発明は、請求項１または２記載
の携帯型ＧＰＳ受信装置において、距離設定手段に設定
された距離と、移動距離演算手段により求められた移動
距離と、ＧＰＳ受信装置より得られる移動速度をもと
に、予定している移動距離に達するまでの時間を計算す
る移動予定距離到達時間演算手段を具備することを特徴
としている。
【００１３】 また、本発明は、ＧＰＳ衛星からの信号
を受信するＧＰＳ受信装置において、受信した位置信号
または速度信号から携帯者の移動距離を演算する移動距
離演算手段と 、 予め所望の移動距離ポイントを設定する
距離設定手段と、 時間を計時する計時手段と、脈拍やピ
ッチ等の生体情報を所定の間隔で検出し、計測処理する
生体情報計測手段と、前記計時手段の計時開始の指示が
なされ、前記距離設定手段に設定された距離に携帯者が
到達したと判断された場合に、前記計時手段の計測開始
から当該設定距離まで、もしくは以前の設定距離から当
該設定距離までの前記生体情報計測手段により計測され
た計測結果の演算処理を行う生体情報演算手段と、前記
生体情報演算手段によって演算された演算結果を表示す
る第二の表示手段と、前記生体情報演算手段により演算
された生体情報と、ＧＰＳ受信装置より得られる移動速
度とから、移動速度と生体情報の相関関係を求める相関
関係演算手段と、前記生体情報演算手段により演算され
た生体情報と、前記相関関係演算手段により求められた
生体情報と移動速度の相関関係より移動速度を擬似的に
求める疑似速度演算手段を具備することを特徴としてい
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面に
基づいて説明する。 ＜１：第１実施形態の構成＞はじめに、本発明の第１実
施形態の構成について説明する。本実施形態にかかる携
帯型ＧＰＳ受信装置は、搬送波のドップラー周波数を測
定し、移動体の速度ベクトルから累積移動距離を求め、
所望の移動距離に到達した場合に自動的にラップタイム
を表示するようにしたものである。
【００１５】図１において、ＣＰＵ１００は、発振回路
１０１の出力する信号を動作クロックとし、更にはＲＯ
Ｍ１０３に記憶された制御プログラムに従って各部の制
御やデータ転送を行うものである。また、ＲＡＭ１０４
は、計時データや、ＣＰＵ１００による制御プログラム
の実行中に発生する各種のデータを一時記憶するもので
ある。ＧＰＳ信号受信部１０２は、ＣＰＵ１００によっ
て動作間隔が制御されるＧＰＳ信号受信手段で、アンテ
ナ３００から測位演算手段３０６までの機能を持ってお
り、ＣＰＵ１００に3次元の速度ベクトルを出力する。
【００１６】計時回路１０５は、ＣＰＵ１００の指示に
より、計測の開始、停止が行われ、計測が開始されると
ＣＰＵ１００に、例えば１０Ｈｚ周期で割込み信号を出
力する。入力部１０７は、ボタンスイッチに相当し、ボ
タンスイッチの入力があった場合には、入力割込み信号
をＣＰＵ１００に出力する。表示部１０６は、液晶等の
表示パネルであり、計時回路１０５によって計時された
ランニング時間や演算された累積距離等を表示する。 ＜２：第１実施形態の動作＞次に、本実施形態にかかる
携帯型ＧＰＳ受信装置の動作について説明する。本装置
は、携帯型の点から腕時計型が望ましく、現在時刻の表
示などの種々の機能を実行することが可能であるが、本
発明と直接関係が無いのでその説明を省略する。 ＜２−１：計時開始の指示まで＞計時開始の指示までの
動作について図１１に基づき説明する。
【００１７】携帯者がボタンスイッチを操作し、ランニ
ング時間計測モードに遷移するように指示すると、当該
操作を入力した入力部１０７がその旨をＣＰＵ１００に
通知する（Ｓ１１００）。ＣＰＵ１００は、表示部１０
６でこのモードの初期表示を行うと同時に、ＧＰＳ信号
受信部１０２に対しＧＰＳ信号の受信動作を促す（Ｓ１
１０１）。ＧＰＳ信号受信部１０２は、特に初期におい
て、２４個の衛星の中で受信可能な衛星を３〜４個選択
する。この時、衛星が選択できた旨を表示部１０６で知
らせてもよい（Ｓ１１０２）。
【００１８】次に携帯者は、所望の移動距離ポイントを
ボタンスイッチを操作し入力する。ただし、前回に設定
したポイントと同一である場合は、再設定する必要はな
い（Ｓ１１０３）。入力部１０７が距離入力モードの遷
移をＣＰＵ１００に通知する。ＣＰＵ１００は、距離入
力モードである旨を表示部１０６に表示する。携帯者は
ボタンスイッチ操作により所望の距離ポイントを設定す
る（Ｓ１１０４）。
【００１９】ＣＰＵ１００は、設定された距離ポイント
データをＲＡＭ１０４に送り記憶させる。図５に距離入
力モードでの表示部１０６の表示例を示す。図５におい
ては、設定距離ポイントの3番目が１５Ｋｍであること
を示している。ここで、ＣＰＵ１００は、ＲＡＭ１０４
に記憶された距離データに基づき、ＧＰＳ信号受信部１
０２の受信間隔を設定する（Ｓ１１０５）。受信間隔
は、短い方がランニング時の速度の急激な変化に対応で
き、累積距離誤差が少なくなる一方、消費電力が大きく
なることになる。従って、ＲＡＭ１０４に記憶された最
終距離データが例えば１０Ｋｍ以下の場合は、ＧＰＳ信
号受信部１０２の受信間隔を０．５秒とし、１０Ｋｍか
ら２０Ｋｍ以下の場合は、１．０秒、それ以上の場合
は、２秒間隔に設定する。このようにランニング距離に
応じて、受信間隔を自動的に切り替えることにより、累
積距離の演算精度を確保しながら、消費電力を低減する
ことが出きる。また、ＧＰＳ信号受信部１０２の受信間
隔を、目的の距離に近づく直前に自動的に短くしてもよ
い。そうすることにより、到達距離の判定がより正確と
なる。
【００２０】このようにして、計時計測開始の指示があ
るまで、Ｓ１１０３からＳ１１０５の動作を繰り返す
（Ｓ１１０６）。 ＜２−２：計時開始の指示後から計時終了の指示まで＞
次に、計時開始の指示後から計時終了までの動作を図１
２に基づき説明する。その後、携帯者がボタンスイッチ
を操作して、計時開始を指示すると、ＣＰＵ１００は、
計時動作を始めるよう計時回路１０５に指示する（Ｓ１
２００）。また、ＲＡＭ１０４に記憶されている受信間
隔データに基づき、ＧＰＳ信号受信装置１０２の受信制
御を行う（Ｓ１２０１）。ＧＰＳ信号受信部１０２は、
搬送波のドップラー周波数を測定し、携帯者の３次元速
度ベクトルをＣＰＵ１００に出力する。ＣＰＵ１００
は、送られてきた速度ベクトルを仰角補正し、進行方向
の速度データとして演算し、ＲＡＭ１０４に格納する
（Ｓ１２０２）。この時ＣＰＵ１００は、受信間隔と速
度データとにより移動距離を演算し、累積距離データと
してＲＡＭ１０４に記憶する（Ｓ１２０３）。このよう
な動作を受信動作毎に繰り返す。もしも何らかの要因で
受信エラーとなった場合は、前回の速度データを今回の
演算結果としてＲＡＭ１０４に記憶してもよい。
【００２１】この時、演算結果の速度データを表示部１
０６に表示してもよい。携帯者は、この速度データを表
示部１０６で確認することにより、現在のランニングペ
ースを知ることができる。その後、ＣＰＵ１００は、Ｒ
ＡＭ１０４に記憶した累積距離と予め同じくＲＡＭ１０
４に記憶されている距離ポイントデータとを比較し（Ｓ
１２０４）、累積距離が距離ポイントデータを超えた場
合には、計時回路１０５から送られてくる計時データに
基づき、計時開始から当該設定距離ポイントまで、もし
くは以前の設定距離ポイントから当該設定距離ポイント
までの移動時間、いわゆるラップタイムを演算する（Ｓ
１２０５）。演算されたラップタイムは設定距離ポイン
ト共に、表示部１０６に表示される。表示部１０６に表
示されたラップタイムは、例えば１０秒間ホールドする
ことが望ましい。これにより、携帯者はラップタイムを
容易に確認できる（Ｓ１２０６）。
【００２２】図６に携帯者が設定距離ポイントに到達し
た時の表示例を示す。図６では、設定距離ポイントが１
５Ｋｍ地点、この区間のラップタイムが２５分１０秒６
８、計時開始からの積算時間が１時間１６分４５秒７８
であることを示している。表示部１０６に表示したデー
タは、ＣＰＵ１００の指示により、ＲＡＭ１０４にラッ
プタイムデータとして記憶される。後に、記憶された内
容をボタン操作により、読み出すことによりラップタイ
ムデータを確認することができる。
【００２３】携帯者がボタンスイッチを再操作して計時
計測の停止を指示するまで、Ｓ１２０１〜Ｓ１２０６ま
での動作を繰り返す（Ｓ１２０７）。計時計測の停止の
指示があると、ＣＰＵ１００は、計測開始から計測停止
までの経過時間を計時回路１０５により求め、ＲＡＭ１
０４に記憶させるとともに、表示部１０６に表示させ
る。 ＜２−３：計測後の読み出し＞このように、計時計測中
において、特に、予め設定した距離ポイントに到達した
場合には、表示部１０６においてラップタイムの表示が
自動的に行われる。本実施形態にあたっては、計測後に
おいても、記憶されたラップタイムデータを呼び出すこ
とができる。
【００２４】携帯者がボタンスイッチを操作して、ＲＡ
Ｍ１０４に記憶されているラップタイムデータを読み出
す機能の実行を指示すると、当該操作を入力した入力部
１０７が、その旨をＣＰＵ１００に通知する。この通知
を受けたＣＰＵ１００は、距離ポイントに対応づけされ
たラップタイムを、ＲＡＭ１０４から読み出し、表示部
１０６に表示させる。これにより、携帯者は各設定距離
ポイントにおけるラップタイムを確認することができ
る。 ＜３：第２実施形態の構成＞上述した第１実施形態は、
搬送波のドップラー周波数を測定し、移動体の速度ベク
トルから累積移動距離を求め、所望の移動距離に到達し
た場合に自動的にラップタイムを演算し、表示するよう
にしたものであるが、この第２の実施形態は、同じく所
望の距離に到達した場合に自動的に脈拍やピッチなどの
生体情報を演算し、表示するようにしたものである。特
にランニング中の生体情報をは、生理学的運動強度の指
標となり、トレーニングに有益となる情報である。
【００２５】第２の実施形態の構成を図２に基づいて説
明する。なお、第１の実施形態と構成が同一の部分はそ
の説明を省略し、相違点を中心にして説明する。図２に
おいて、脈拍検出回路２００と脈拍演算回路２０１は、
ＣＰＵ１００の指示により動作開始、停止が制御され
る。脈拍検出回路２００は、発光部と受光部からなる光
学式脈波センサを内蔵し、脈波を検出し、その検出信号
を増幅し、脈拍演算回路２０１に出力する。脈拍演算回
路２０１は、脈波信号をＡ／Ｄ変換し、周波数解析処理
を行い、その結果をＣＰＵ１００に出力する。ＣＰＵ１
００は、その出力結果から1分間あたりの脈拍数を演算
し、ＲＡＭ１０４に記憶させる。ブザー駆動回路２０２
は、ＣＰＵ１００の指示によりブザー駆動信号を一定時
間圧電素子等に出力する。
【００２６】尚、脈拍検出回路２００と脈拍演算回路２
０１の代わりに、心電位より心拍数を求める心拍検出回
路と心拍演算回路、あるいはランニングピッチを求める
ピッチ検出回路とピッチ演算回路を用いることも可能で
ある。 ＜４：第２実施形態の動作＞ＧＰＳ信号受信部１０２か
ら出力される速度ベクトルから携帯者の累積移動距離を
求める動作については、第１の実施形態と同一であり、
特に、脈拍検出回路２００および脈拍演算回路２０１の
動作および脈拍データの演算処理について説明する。 ＜４−１：計時開始の指示まで＞まず、計時開始の指示
までの動作について図１３に基づき説明する。携帯者が
ボタンスイッチを操作し、生体情報計測モードに遷移す
るように指示すると、当該操作を入力した入力部１０７
がその旨をＣＰＵ１００に通知する。
【００２７】ＣＰＵ１００は、このモードの初期表示を
行い、受信可能な衛星を選択する（Ｓ１１００〜S１１
０２）。また、ＣＰＵ１００は、脈拍検出回路２００お
よび脈拍演算回路２０１の動作開始を促す。特に脈拍検
出回路２００では、動作環境の違いにより、増幅率の合
わせ込みが必要であり、脈波出力信号が安定するまで、
所定の時間が必要となる。安定した検出率が確保された
ことを表示部１０７に表示することにより、被験者に知
らせることができる。脈拍演算回路２０１は、脈拍検出
回路２００から出力される脈波信号を例えば、８Ｈｚ間
隔でＡ／Ｄ変換し、変換されたデータが１２８点そろっ
た時点で、周波数解析演算を行いその結果をＣＰＵ１０
０に出力する。ＣＰＵ１００は、例えば演算結果の中で
最大スペクトルを抽出し、１分間当たりの脈拍数に換算
し、表示部１０７に表示する。周波数解析の対象となる
１２８個のデータ数を、３２（８Ｈｚ＊４秒）点単位で
シフトして演算対象とすることにより、表示部１０７で
は、４秒毎に表示更新されることになる。この動作によ
り携帯者は、計時計測を開始する前に脈拍数を確認する
ことができる（Ｓ１３００）。
【００２８】所望の移動距離ポイントの設定方法は、第
１実施形態と同様であるので、省略する（Ｓ１１０３、
Ｓ１１０４）。ここで、ＧＰＳ信号受信部１０２の受信
間隔は、第１実施形態では、ＲＡＭ１０４に記憶された
距離設定データに基づき、自動的に決定していた。本発
明の形態においては、他の方法として、携帯者が自由に
設定できるようにした。携帯者は、受信間間隔の設定
を、ボタンスイッチを操作し入力する。但し、前回の設
定と同一であるときは、再設定する必要はない（Ｓ１３
０１）。入力部１０７が受信間隔設定モードの遷移をＣ
ＰＵ１００に通知する。ＣＰＵ１００は、受信間隔設定
モードである旨を表示部１０６に表示する。携帯者は、
ボタンスイッチ操作によリ所望の受信間隔を設定する。
ＣＰＵ１００は、設定された受信間隔をＲＡＭ１０４に
送り記憶させる（Ｓ１３０２）。図７に受信間隔設定モ
ードでの表示部１０６の表示例を示す。図７において
は、受信間隔が１．０秒であることを示している。
【００２９】このようにして、計時計測開始の指示があ
るまで、Ｓ１１０３からＳ１３０２の動作を繰り返す
（Ｓ１１０６）。 ＜４−２：計時開始の指示後から計測終了の指示まで＞
次に、計時開始の指示後から計時終了までの動作を図１
４に基づき説明する。その後、携帯者がボタンスイッチ
を操作して計時開始を指示すると、ＣＰＵ１００は、計
時動作を始めるよう計時回路１０５に指示する（Ｓ１２
００）。ＧＰＳ信号受信装置１０２は、第１の実施形態
と同様に受信間隔と速度データとにより移動距離を演算
し、累積距離データとしてＲＡＭ１０４に記憶する（Ｓ
１２０１〜Ｓ１２０３）。
【００３０】この時もＣＰＵ１００は、前述した脈拍演
算回路２０１から４秒毎に出力される周波数解析結果に
基づき、脈拍数を演算し、ＲＡＭ１０４に記憶させる。
ＲＡＭ１０４に記憶される脈拍データは、計時開始以降
のデータとする。その後、累積距離データが距離ポイン
トデータを超えた場合には、ラップタイム計測を行うと
同時にＲＡＭ１０４に記憶されている脈拍データに基づ
き、計時開始から当該設定距離ポイントまで、もしくは
以前の設定距離ポイントから当該設定距離ポイントまで
の平均脈拍を演算する（Ｓ１２０５、Ｓ１４００）。演
算された脈拍数は、ラップタイムと同時に表示部１０６
に表示される（Ｓ１４０１）。対象とする区間で脈拍数
の平均値演算を行ったが、累積距離データが距離設定ポ
イントデータを超える直前のデータを表示部１０６に表
示してもよい。インターバルトレーニングを行う際に
は、平均値データよりもこのような瞬時値データが重要
になってくるからである。
【００３１】ＣＰＵ１００は、この脈拍数演算結果を表
示する時に、ブザー駆動回路２０２にブザー信号を一定
時間出力せよとの指示を行う（Ｓ１４０２）。これによ
り、携帯者は、自分の設定距離ポイントに到達したこと
が、音により認知できる。ブザー音に限らず、本体を振
動させてもかまわない。図８に携帯者が設定距離ポイン
トに到達した時の表示例を示す。図８では、設定距離ポ
イントが１５Ｋｍ地点、この区間のラップタイムが２５
分１０秒６８、計時開始からの積算時間が１時間１６分
４５秒７８、この区間の脈拍数の平均が１６５であるこ
とを示している。
【００３２】表示部１０６に表示したデータは、ＣＰＵ
１００の指示により、ＲＡＭ１０４にラップタイムデー
タと脈拍数データとが対応して記憶される。後に、記憶
された内容をボタン操作により、読み出すことによりラ
ップタイムデータとその時の脈拍数を確認することがで
きる。このようにして、携帯者がボタンスイッチを再操
作して計時計測の停止を指示するまで、Ｓ１２０１〜Ｓ
１４０２までの動作を繰り返す（Ｓ１２０７）。計時計
測の停止の指示があると、ＣＰＵ１００は、計測開始か
ら計測停止までの経過時間を計時回路１０５により求
め、ＲＡＭ１０４に記憶させるとともに、表示部１０６
に表示させる。 ＜５：第３実施形態の構成＞上述した第１実施形態は、
搬送波のドップラー周波数を測定し、移動体の速度ベク
トルから累積移動距離を求め、所望の移動距離に到達し
た場合に自動的にラップタイムを演算し、表示するよう
にしたものであるが、この第３の実施形態は、移動中、
移動予定距離（ゴール）に到達する時間を求め、表示す
るようにしたものである。
【００３３】第３の実施形態の構成は図１に基づいてお
り、第１の実施形態と構成が同一である。 ＜６：第３実施形態の動作＞次に、本実施形態にかかる
携帯型ＧＰＳ受信装置の動作について説明する。 ＜６−１：計時開始の指示まで＞まず、計時開始の指示
までの動作について図１５に基づき説明する。携帯者が
ボタンスイッチを操作し、計測モードに遷移するように
指示すると、当該操作を入力した入力部１０７がその旨
をＣＰＵ１００に通知する。ＣＰＵ１００は、このモー
ドの初期表示を行い、受信可能な衛星を選択する（Ｓ１
１００〜S１１０２）。
【００３４】次に携帯者は、所望の移動予定距離をボタ
ンスイッチを操作し入力する。（Ｓ１５００）。ＣＰＵ
１００は、設定された移動予定距離をＲＡＭ１０４に送
り記憶させる。移動予定距離が設定されると計時計測開
始の準備が完了する（Ｓ１１０６）。 ＜６−２：計時開始の指示後から計測終了の指示まで＞
次に、計時開始の指示後から計時終了までの動作を図１
６に基づき説明する。携帯者がボタンスイッチを操作し
て、計時開始を指示すると、ＣＰＵ１００は、計時動作
を始めるよう計時回路１０５に指示する（Ｓ１２０
０）。ＧＰＳ信号受信部１０２は、搬送波のドップラー
周波数を測定し、携帯者の３次元速度ベクトルをＣＰＵ
１００に出力する。ＣＰＵ１００は、送られてきた速度
ベクトルを仰角補正し、進行方向の速度データとして演
算し、ＲＡＭ１０４に格納する（Ｓ１２０２）。この時
ＣＰＵ１００は、受信間隔と速度データとにより移動距
離を演算し、累積距離データとしてＲＡＭ１０４に記憶
する（Ｓ１２０３）。次にＲＡＭ１０４に記憶している
移動予定距離と累積距離データとの差をとり、残りの移
動距離を演算する（Ｓ１６００）。更に現在の速度デー
タと残りの移動距離から、予定移動距離に到達する時間
を演算する（Ｓ１６０１）。演算され移動予定距離到達
時間は、累積距離、計測時間などと共に、表示部１０６
に表示される（Ｓ１６０２）。
【００３５】図９に表示例を示す。図９では、累積距離
がが１５．１Ｋｍ、計時開始からの積算時間が１時間１
７分１６秒３３、移動予定距離到達時間が３時間３４分
２９秒０７であることを示している。表示には示してい
ないが、移動予定距離は４２．１９５ｋｍに設定したと
仮定している。このようにして、携帯者がボタンスイッ
チを再操作して計時計測の停止を指示するまで、Ｓ１２
０２〜Ｓ１６０２までの動作を繰り返す（Ｓ１２０
７）。計時計測の停止の指示があると、ＣＰＵ１００
は、計測開始から計測停止までの経過時間を計時回路１
０５により求め、ＲＡＭ１０４に記憶させるとともに、
表示部１０６に表示させる。 ＜７：第４実施形態の構成＞上述した第３実施形態は、
搬送波のドップラー周波数を測定し、移動体の速度ベク
トルから累積移動距離を求め、移動予定距離（ゴール）
に到達する時間を求め、表示するようにしたものである
が、この第４の実施形態は、自動的に脈拍やピッチなど
の生体情報と、移動速度との相関関係を求め、ＧＰＳ電
波が十分に受信できない時に、生体情報から移動速度を
擬似的に演算し、それまでの累積移動距離を求め、移動
予定距離（ゴール）に到達する時間を求め、表示するよ
うにしたものである。
【００３６】第４の実施形態の構成は図２に基づいてお
り、第２の実施形態と構成が同一である。 ＜８：第４実施形態の動作＞ＧＰＳ信号受信部１０２か
ら出力される速度ベクトルから携帯者の累積移動距離を
求める動作については、第１の実施形態と同一であり、
脈拍検出回路２００および脈拍演算回路２０１の動作お
よび脈拍データの演算処理については、第２の実施形態
と同一である。ここでは携帯者の移動速度と、脈拍数の
相関関係を求め、相関関係と脈拍数より移動速度を擬似
的に求める動作について説明する。 ＜８−１：計時開始の指示まで＞まず、計時開始の指示
までの動作について図１７に基づき説明する。
【００３７】携帯者がボタンスイッチを操作し、計測モ
ードに遷移するように指示すると、当該操作を入力した
入力部１０７がその旨をＣＰＵ１００に通知する。ＣＰ
Ｕ１００は、このモードの初期表示を行い、受信可能な
衛星を選択する（Ｓ１１００〜S１１０２）。また、Ｃ
ＰＵ１００は、脈拍検出回路２００および脈拍演算回路
２０１の動作開始を促す。特に脈拍検出回路２００で
は、動作環境の違いにより、増幅率の合わせ込みが必要
であり、脈波出力信号が安定するまで、所定の時間が必
要となる。脈拍演算回路２０１の演算回路がＣＰＵ１０
０に出力され、ＣＰＵ１００により１分間当たりの脈拍
数が演算されると、表示部１０７に表示する（Ｓ１３０
０）。
【００３８】次に携帯者は、所望の移動予定距離をボタ
ンスイッチを操作し入力する。（Ｓ１５００）。ＣＰＵ
１００は、設定された移動予定距離をＲＡＭ１０４に送
り記憶させる。移動予定距離が設定されると計時計測開
始の準備が完了する（Ｓ１１０６）。 ＜８−２：計時開始の指示後から計測終了の指示まで＞
次に、計時開始の指示後から計時終了までの動作を図１
８に基づき説明する。
【００３９】携帯者がボタンスイッチを操作して、計時
開始を指示すると、ＣＰＵ１００は、計時動作を始める
よう計時回路１０５に指示する（Ｓ１２００）。計時動
作が開始されると、脈拍検出回路２００、脈拍演算回路
２０１およびＣＰＵ１００により脈拍数を演算し、ＲＡ
Ｍ１０４に格納する（Ｓ１８００）。ＧＰＳ信号受信部
１０２は、搬送波のドップラー周波数を測定し、携帯者
の３次元速度ベクトルをＣＰＵ１００に出力する。ＣＰ
Ｕ１００は、送られてきた速度ベクトルを仰角補正し、
進行方向の速度データとして演算し、ＲＡＭ１０４に格
納する（Ｓ１２０２）。次にＣＰＵ１００は、ＲＡＭ１
０４に格納された脈拍数データと、速度データとにより
移動速度と脈拍数の相関関係を演算する（Ｓ１８０
１）。相関関係を求める時には最小二乗法等を用いれば
よい。但しＧＰＳ信号受信部１０２における電波の受信
状態が悪いときのデータ、または極めて大きな、あるい
は小さな値のデータは相関関係を求める際には考慮に入
れない。ここでＧＰＳ信号受信部１０２における電波の
受信状態が良いと判断されると、ＣＰＵ１００は、受信
間隔と速度データとにより移動距離を演算し、累積距離
データとしてＲＡＭ１０４に記憶する（Ｓ１２０３）。
逆に電波の受信状態が悪いと判断されると、先に求めた
相関関係と現在の脈拍数とにより移動速度を擬似的に求
め、移動距離を演算し、累積距離データとしてＲＡＭ１
０４に記憶する（Ｓ１８０３、Ｓ１２０３）。
【００４０】次にＲＡＭ１０４に記憶している移動予定
距離と累積距離データとの差をとり、残りの移動距離を
演算する（Ｓ１６００）。更に現在の速度データと残り
の移動距離から、予定移動距離に到達する時間を演算す
る（Ｓ１６０１）。演算され移動予定距離到達時間は、
累積距離、計測時間などと共に、表示部１０６に表示さ
れる（Ｓ１６０２）。
【００４１】図１０に表示例を示す。図１０では、累積
距離がが１５．１Ｋｍ、この時点の携帯者の脈拍数が１
６５、計時開始からの積算時間が１時間１７分１６秒３
３、移動予定距離到達時間が３時間３４分２９秒０７で
あることを示している。表示には示していないが、移動
予定距離は４２．１９５ｋｍに設定したと仮定してい
る。
【００４２】このようにして、携帯者がボタンスイッチ
を再操作して計時計測の停止を指示するまで、Ｓ１８０
０〜Ｓ１６０２までの動作を繰り返す（Ｓ１２０７）。
計時計測の停止の指示があると、ＣＰＵ１００は、計測
開始から計測停止までの経過時間を計時回路１０５によ
り求め、ＲＡＭ１０４に記憶させるとともに、表示部１
０６に表示させる
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。所望の移動距離ポイントを設定で
き、そのポイントを通過した時のラップタイムや生体情
報が自動的に記憶されるため、ボタン操作が不要とな
る。また押し忘れや誤操作も無い。ブザーや振動で報知
してくれるため、情報の見落としがない。設定された距
離に対応して、ＧＰＳ受信装置の受信間隔を制御するこ
とにより消費電力を低減できる。また、累積移動距離演
算の誤差を少なく出来る。
【００４４】 事前の予備測定等の必要も無く、移動中
常に修正された移動予定距離到達時間を得ることができ
る。またＧＰＳ信号の受信状態が悪い時でも移動速度を
擬似的に求め、移動予定距離到達時間を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかわるＧＰＳ受信装
置の回路ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態にかかわるＧＰＳ受信装
置の回路ブロック図である。
【図３】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。
【図４】従来の時間計算装置の構成を示す回路ブロック
図である。
【図５】本発明の第１実施形態における表示部の表示の
一例を示す図である。
【図６】同表示部の表示の一例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態における表示部の表示の
一例を示す図である。
【図８】同表示部の表示の一例を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態における表示部の表示の
一例を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態における表示部の表示
の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態において、計測開始ま
での動作フローを示す図である。
【図１２】同実施形態において、計測開始から停止まで
の動作フローを示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態において、計測開始ま
での動作フローを示す図である。
【図１４】同実施形態において、計測開始から停止まで
の動作フローを示す図である。
【図１５】本発明の第３実施形態において、計測開始ま
での動作フローを示す図である。
【図１６】同実施形態において、計測開始から停止まで
の動作フローを示す図である。
【図１７】本発明の第４実施形態において、計測開始ま
での動作フローを示す図である。
【図１８】同実施形態において、計測開始から停止まで
の動作フローを示す図である。
【符号の説明】
１００・・・ＣＰＵ １０１・・・発振回路 １０２・・・ＧＰＳ信号受信部 １０３・・・ＲＯＭ １０４・・・ＲＡＭ １０５・・・計時回路 １０６・・・表示部 １０７・・・入力部 ２００・・・脈拍検出回路 ２０１・・・脈拍演算回路 ２０２・・・ブザー駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐久本 和実 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−336512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−104285（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370778（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−6393（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 21/00 G01C 22/00 G01S 5/14

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ
    受信装置において、 受信した位置信号または速度信号から携帯者の移動距離
    を演算する移動距離演算手段と、 予め所望の移動距離ポイントを設定する距離設定手段
    と、 時間を計時する計時手段と、 前記計時手段の計時開始の指示がなされ、前記距離設定
    手段に設定された距離に携帯者が到達したと判断された
    場合に、前記計時手段の計測開始から当該設定距離ま
    で、もしくは以前の設定距離から当該設定距離までの移
    動時間を演算する計時演算手段と、 前記計時演算手段によって演算された計時時間を表示す
    る第一の表示手段と、前記距離設定手段に設定された距
    離に対応して、ＧＰＳ受信装置の受信間隔を制御する受
    信間隔制御手段と、 を有することを特徴とする携帯型ＧＰＳ受信装置。
  2. 【請求項２】 ＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ
    受信装置において、 受信した位置信号または速度信号から携帯者の移動距離
    を演算する移動距離演算手段と、 予め所望の移動距離ポイントを設定する距離設定手段
    と、 時間を計時する計時手段と、 脈拍やピッチ等の生体情報を所定の間隔で検出し、計測
    処理する生体情報計測手段と、 前記計時手段の計時開始の指示がなされ、前記距離設定
    手段に設定された距離に携帯者が到達したと判断された
    場合に、前記計時手段の計測開始から当該設定距離ま
    で、もしくは以前の設定距離から当該設定距離までの前
    記生体情報計測手段により計測された計測結果の演算処
    理を行う生体情報演算手段と、 前記生体情報演算手段によって演算された演算結果を表
    示する第二の表示手段と、前記距離設定手段に設定された距離に対応して、前記Ｇ
    ＰＳ受信装置の受信間隔を制御する受信間隔制御手段
    と、 を有することを特徴とする携帯型ＧＰＳ受信装置。
  3. 【請求項３】 前記受信間隔制御手段は、前記距離設定
    手段に設定された距離に携帯者が到達する直前に、前記
    ＧＰＳ受信装置の受信間隔を更に短くすることを特徴と
    する請求項１または２記載の携帯型ＧＰＳ受信装置。
  4. 【請求項４】 前記第一の表示手段および前記第二の表
    示手段に結果を表示する際に、アラームや振動等で演算
    結果が表示されたことを報知する報知手段を有すること
    を特徴とする請求項１または２記載の携帯型ＧＰＳ受信
    装置。
  5. 【請求項５】 前記距離設定手段に設定された距離と、
    前記移動距離演算手段により求められた移動距離と、Ｇ
    ＰＳ受信装置より得られる移動速度をもとに、予定して
    いる移動距離に到達するまでの時間を計算する移動予定
    距離到達時間演算手段と、 を有することを特徴とする請求項１または２記載の携帯
    型ＧＰＳ受信装置。
  6. 【請求項６】 ＧＰＳ衛星からの信号を受信するＧＰＳ
    受信装置において、 受信した位置信号または速度信号から携帯者の移動距離
    を演算する移動距離演算手段と 、 予め所望の移動距離ポイントを設定する距離設定手段
    と、 時間を計時する計時手段と、脈拍やピッチ等の生体情報
    を所定の間隔で検出し、計測処理する生体情報計測手段
    と、 前記計時手段の計時開始の指示がなされ、前記距離設定
    手段に設定された距離に携帯者が到達したと判断された
    場合に、前記計時手段の計測開始から当該設定距離ま
    で、もしくは以前の設定距離から当該設定距離までの前
    記生体情報計測手段により計測された計測結果の演算処
    理を行う生体情報演算手段と、 前記生体情報演算手段によって演算された演算結果を表
    示する第二の表示手段と、 前記生体情報演算手段により演算された生体情報と、Ｇ
    ＰＳ受信装置より得られる移動速度とから、移動速度と
    生体情報の相関関係を求める相関関係演算手段と、 前記生体情報演算手段により演算された生体情報と、前
    記相関関係演算手段により求められた生体情報と移動速
    度の相関関係より移動速度を擬似的に求める疑似速度演
    算手段と、を有することを特徴とする携帯型ＧＰＳ受信装置。
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