JP4249018B2 - Ｇｐｓ受信機及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、積分期間（integration time period）にわたる受信信号の処理を通じてＧＰＳ信号を捕捉するためのＧＰＳ受信機を操作し、及び２つの別々の値の間で受信機のインテグレーション期間を切り替える工程を含む方法に関する。

ＧＰＳデバイスは、任意の特定の時点での通信デバイスの地理的所在地を相対的に正確に決定することができるように、正確な位置情報を与えるものであり、移動体通信デバイスでますます使用されている。ＧＰＳ受信機デバイスは、一群の衛星から送信されたＧＰＳ信号を捕捉するためにあり、通常３つの別々のＧＰＳ信号を使用して、所定の捕捉ストラテジーに基づいて受信機の所在地を計測する。そのようなストラテジーは、一つ又はそれ以上の探索するための衛星の決定、それぞれの衛星信号が処理される特定の積分時間、及び要求信号を捕捉することを予測する許容期間を含むことができる。一つのそのようなファクタ、すなわち受信信号を処理するために必要な積分期間は、到来信号の強度により異なる。例えば、強い信号条件においては、それぞれの衛星について１ｍｓの領域での積分時間が、検出及び信号捕捉のために許容できることがわかる。ところが、ＧＰＳ信号がいくぶん弱くなる環境においては、例えば森、建物が密集したエリア及び囲まれたエリアにおいては、そのような減衰を補償するように必要な処理ゲインを得るために、より長い積分時間が必要となるであろう。現在のＧＰＳ受信機は、１から１０ｍｓの間の積分期間にわたって受信ＧＰＳ信号を処理する。

実際には、現在のほとんどのＧＰＳ受信機は、１ｍｓで積分するために好適な機能を単に提供するが、所定期間、例えば１０秒後に不十分な衛星信号が検出されたならば、そのとき積分時間を例えば１０ｍｓに増加するような、受信機制御構成が設けられることが提案されている。

US-A-6133873は、ＧＰＳ信号の初期捕捉を最適化しようとする場合においてＧＰＳ信号を適応的に処理する、もしＧＰＳ信号が所定の積分時間内で適切に受信されないならば、信号を受信するために別の試みがなされる前に積分時間が増加される、そのような方法を開示する。

また、もし衛星がその所定期間内に検出されないならば、そのときＧＰＳ受信機が、信号捕捉の試みでさらなるバッテリ電力を浪費することがないようにＧＰＳ信号の受信が達成されそうにない、ある所在地、例えば室内に配置されているかもしれないかどうかを指示することを促すように、所定の最大時間制限が捕捉のために与えられることも提案されている。

一般に、ＧＰＳシステムにおける所在地の計測は種々の環境で異なり、新しい環境への移動によりシステムでの遅延を引き起こすが、新しい所在地は標準積分時間を用いて計測される。この方法においては、積分時間が最適化されず、これが信号捕捉において不利な遅延を招き、バッテリ電力の浪費を招く。

悪い信号捕捉条件を経験したときに、ＧＰＳ受信機の操作を可能とするために積分時間を単に増加させることによって従来技術の問題が解決されるように考えられているけれども、そのようなストラテジーは、それぞれの積分時間での増加のために、捕捉時間が指数的な速度で増加するという不利益があることがわかる。したがって、積分時間が１０倍で増加するときには、捕捉時間はおそらく１００倍で増加する。受信機回路の電力消費もそうである。

上記で提案したように、ＧＰＳシステム内での所在地計測は、相対的に電力を消費し、また良い信号条件であったとしても１−１５秒の範囲でかかるような複雑な計算になる。このように、オンボードの電源を使用する移動体デバイスにおいて過剰な電力消費は特に望ましくない。ユーザはどんな場合でもできるだけ早く位置決定（position-fix）を得ることを望むので、長い捕捉時間はまた望ましくないことである。

本発明は、既知のそのような受信機及び方法に対して利点を提供するＧＰＳ受信機構成及びそれに関する方法を提供することを求める。

本発明の一態様によれば、上記で規定したようなＧＰＳ受信機を操作する方法を提供し、それは受信機が置かれた環境を示す信号に対応する積分期間の２つの別個の値の間を切り替えるステップにより特徴づけられる。

本発明は、現行の平均電力消費及びそれゆえの捕捉時間を減少させるために、ローカルの環境ファクタに基づいて積分時間を最適化することにより捕捉時間を減少させる利点がある。受信信号を処理する積分期間を最適化することを要求する場合において、受信機がまず適正に短い積分時間内で位置決定を試みず、及び強い信号条件において不必要な長い積分時間を使用しないので、したがって電力浪費及び遅延が悪い信号条件において減少され得る。

本発明の一態様は、異なる環境条件により提供される応答の柔軟性を改良することにおいて特に有利であることがわかる。

本発明の一態様は、同様の環境条件下で信号捕捉が必要とされるときにこの先の電力費用を減少するために、成功した捕捉ストラテジーが引き続き使用され得るということにおいて特に有利である。

本発明の一態様は、環境条件が認識され得る柔軟性及び簡略性を改良することにおいて有利である。

本発明の一形態は、容易に変更されるが、適正な積分期間の個別に正確な選択を有利に可能にする一方、本発明の他の形態は、有利に、積分期間の交互にする正確な制御を可能にする。

本発明の別の態様によれば、積分期間にわたる受信信号の処理を通してＧＰＳ信号を捕捉するためのＧＰＳ受信機であって、上記受信機は、少なくとも２つの別個の値の上記積分期間のいずれかで操作し、上記積分期間を上記少なくとも２つの別個の値の間で切り替える制御手段を含み、上記制御手段は、上記受信機が置かれた環境を示す信号に対応し、上記受信機は、それぞれ異なるセットの積分期間を有する複数の異なる所定の操作プロファイルを使用し、上記少なくとも２つの別個の積分期間は、上記各プロファイルの一部を形成し、上記制御手段を制御する制御信号は、上記受信機が現在置かれている位置に関する時間指示信号に基づくローカル環境の推定に基づいて発生され、成功した捕捉ストラテジーを記録し、この先の基準としてそのストラテジーを特定の環境条件に相互に関連させる手段を含み、複数のＧＰＳ受信機の間でそのようなストラテジーを共有させるために、成功した捕捉ストラテジーを決定する手段を含み、基地局、さらなるデバイス及び／又はブルートゥース（登録商標）ビーコンネットワークのような遠隔デバイスから信号捕捉プロファイルが上記受信機に送られ、要求信号を捕捉するためにハードウェア相関器又はソフトウェア相関器のどちらを用いるかを決定する手段を含む、ことを特徴とするＧＰＳ受信機が提供される。

有利には、本発明の上記別の態様において、上記制御手段を制御する上記制御信号が、上記受信機のユーザにより直接入力させるようにユーザインタフェースにより送られ、又は、遠隔の信号発生手段から送信されるものとするとよい。後者の場合、上記制御信号は、追加の通信デバイス、基地局又はブルートゥース（登録商標）ビーコンネットワークを有する信号送信機から受信されるものとするとよい。

本発明は、単に例として、添付図面を参照してさらにこれより後に記載される。

まず図１を見ると、通信ネットワークのノード、例えば基地局アンテナ１４と通信信号を交換するアンテナ１２を含む移動体電話１０のような移動体通信デバイスが図示されている。アンテナ１２から送信された通信信号は、基地局アンテナ１４からアンテナ１２に送信された到来通信信号の受信もする送信機ユニット１６から送られる。送信機１６は、図示された例において一般的でありそのためさらに記載していない移動体電話１０の残りの機能に接続する。

移動体電話１０はまた、一群の衛星２０からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ１８を含む。到来ＧＰＳ信号は、積分時間にわたる受信信号の処理を通じて到来ＧＰＳ信号を捕捉する処理ユニット２４に信号を送るＧＰＳ受信機ユニット２２に、ＧＰＳアンテナ１８により送られる。そのような到来信号の積分は、移動体電話１０についての位置決定を得るためのＧＰＳ信号の処理の一つの態様を含む。

本発明に係る移動体電話は、図１において、アンテナ３０からの信号を受信する積分コントローラ２８から送られる積分期間制御信号に関して説明される追加の機能を含む。図１の実施例において、アンテナ３０は、ローカル環境の少なくとも一つの特性を識別するために役立つデータを運ぶ信号を送信するローカル固定アンテナ３２からの信号を受信する。そのような環境データは、アンテナ３０により受信され、移動体電話１０が置かれ、及び固定アンテナ３２により指示されるようなローカル環境に最も適合する方法で、積分期間制御信号がプロセッサ２４内で積分期間を制御するために役立つように、積分時間コントローラ２８により処理される。

ここで、図２を見ると、請求項１において見られる形態が同じ参照番号で識別される本発明の他の実施の形態のもう一つの概略ブロック図が示される。図２は、ユーザから直接入力させるユーザインタフェースの形で積分期間制御信号２６’が積分期間コントローラ２８’により送られる移動体電話１０’を示す。この形態において、プロセッサ２４内での積分期間における適切な対応のバリエーションは、ローカル固定アンテナからの到来信号に依存する。むしろ、ユーザ自身は、プロセッサ２４内で積分期間を制御するために役立つ適正な積分期間制御信号２６’を生成するために、現行の環境条件を識別することができ、ユーザインタフェース２８’に適切なデータを入力することができる。この実施の形態は、適正な環境条件を識別するためにユーザの経験及び知識に頼るが、それにもかかわらず図１の実施の形態１の場合のように追加の外部通信リンクに頼らない。

ここで図３を見ると、矢印Ａの方向に進み、第１の環境Ｂから第２の環境Ｃに進む際の図１の移動体電話１０の概略図が示される。それぞれの環境は、本発明にしたがって、プロセッサ２４内で使用される積分期間を制御するために有利に使用され得る、異なる特性を示す。例えば、アンテナ３２’は、正確な位置決定に達するために相対的に短い積分期間のみが必要とされるように、一群の衛星に対する視界のクリアなラインを提供するような高い位置に位置される。それゆえ、アンテナ３２’から送信された信号は、この方法において、移動体電話１０内で積分期間を制御することを要求するデータを含む。しかしながら、環境Ｂよりも低く、より隠れた位置である環境Ｃの領域においては、一群の衛星に対する視界のラインは、所在地Ｂで与えられるものと同じように良くはならず、アンテナ３２’’から送信された信号内に含まれるデータは、要求された位置決定を可能とするためにその期間を増加するように移動体電話１０内で積分期間を制御するために役立つ。

さらに以下に記述するように、少なくとも２つの異なる積分期間のそれぞれは、予定される複数の信号捕捉プロファイルの一つの一部を形成する。それぞれのそのようなプロファイルは、環境条件に依存して種々の可能性のある積分時間を使用する所定の捕捉ストラテジーを示す。また、積分期間のそれぞれは、プロファイル自身がそれぞれの異なる積分期間に対して異なるように、対応する所定の時間制限を与えられる。種々の操作モードは、デバイスの柔軟性及び敏感性を改良するように、それぞれのプロファイル内に与えられ得る。このように、本発明は、複数の捕捉ストラテジーを示すＧＰＳ受信機デバイスに対して効果的に提供し得る。それぞれのそのようなプロファイルが環境ファクタに対応して選択される別個の積分期間を含む限りにおいて、プロファイルの選択は環境ファクタに対応する。

さらなる発展として、本発明は、異なる衛星捕捉ストラテジーを含む多数のプロファイルの格納に対して提供し得る。そのようなプロファイルは、それぞれの衛星について、どの積分期間を使用するか、どの程度の継続期間かの記録を含み得る。したがって、それらは、ＧＰＳ信号捕捉を開始する多数の操作を規定するために役立つ。それぞれのプロファイルは、異なるユーザ環境に好適であり、プロファイル選択は、好適なユーザインタフェースを通じてユーザにより、又は通信サービス基地局のような遠隔デバイスから導出された制御信号により達成され得る。

ＧＰＳデバイスは、それから有利に、何が成功した位置決定の履歴に関連して、あるいはローカルブロードキャストサービスからのそのようなデータを受信することにより、最も起こり得る捕捉ストラテジーであるかを学ぶことができる。

ＧＰＳデバイスは、それから通常のストラテジーをむやみに使用するよりはむしろ環境に最も適合する捕捉ストラテジーを選ぶことにより、減少した電力消費及び捕捉時間を達成するための可能性を示す。

ユーザは、室内、屋外、都市などのＧＰＳデバイスで多くの既知の通常のプロファイルの一つ又はフィリップスリサーチラボラトリーズなどのようなより特定したプロファイルを選択することができる。これは、従来のユーザインタフェースにより達成され得る。

別の実施の形態は、ユーザのデバイスが別のデバイス又は基地局などからローカル環境を識別するデータを受信するように操作する。例えば、ローカル環境の推定は、日情報の日付及び時間、例えば識別された月曜日の朝８：１５ＡＭに基づくことができる。ユーザがおそらく仕事に行く途中でありそのため所定の所在地のルート上であり、所定の環境条件を示すことが決定され得る。

これらのプロファイル内の積分時間のような好適なパラメータは、前の成功した位置決定によりハンドセットによって学習され得る。すなわち、位置決定がまず盲目的なストラテジーを用いてなされると、その位置を環境に関連づけることができ、そのときプロファイルがそれにしたがって更新され、その後ハンドセットがユーザのいつもの所在地に対して最適なプロファイルを学習する。これは、もちろんそれぞれの受信機について異なるＧＰＳ受信機の感度として潜在的にとても有用であるが、この学習プロセスは、ハンドセットにおける個々の受信機に対するプロファイルを最適化する。また、それらのプロファイルは、ユーザのＧＰＳデバイスのすべての間で共有され又は周期的に更新され得る。

あるいは、それらのプロファイルは、ブルートゥース（登録商標）ビーコンネットワークのようなあるローカルサービスによりユーザにブロードキャストされ得る。

プロファイルは、ＧＰＳ衛星を捕捉するために、ハイブリッドデバイスにおいてどのモードを使用するか、例えばハードウェア相関器又はソフトウェア（スナップショットの記録）タイプのアプローチのどちらを使用するかを指示することもできる。短い積分時間が必要であるならば、ハードウェア相関器が電力消費要件に関してより好適である。一方、ソフトウェア相関器は、長い積分時間に対してより好適である。

２つのモードを有する相対的に簡単なプロファイルの例を以下の表に示す。

プロファイルは、多数のモードについて、通常又は特定であり得る環境タグ、並びにモードが変わった後の対応積分時間及び時間制限を含む。プロファイルは、これよりも多く格納しても良く、環境タグを関連づけたとき、想像できる有用な任意の情報を格納することができる。例えば、プロファイルは、それぞれの衛星のそれぞれの積分時間の条件により、例えばおそらく空におけるそれらの高さ及びポストに基づいて、より複雑になり得る。また、ある高さでのいくつかの衛星は、他よりも強い信号を有する。より強い信号を提供するより高い高さの衛星は、通常より低い高さのものよりもより短い積分時間を必要とする。

図１は、本発明の一実施の形態に係る移動体通信デバイスの概略ブロック図である。 図２は、本発明の他の実施の形態を示す概略ブロック図である。 図３は、２つの異なる環境間で使用し及び通るときの図１の受信機の概略図である。

Claims (8)

1. 積分期間にわたる受信信号の処理を通してＧＰＳ信号を捕捉するためのＧＰＳ受信機の操作方法において、
   ２つの別個の値の間で前記受信機の前記積分期間を切り替えるステップであって、前記受信機が置かれた環境を示す信号に対応して前記２つの別個の値の間を切り替えるステップを含み、
   前記受信機は、それぞれ異なるセットの積分期間を有する複数の異なる所定の操作プロファイルを使用し、前記少なくとも２つの別個の積分期間は、前記各プロファイルの一部を形成し、
   前記切り替えるステップを制御する制御信号は、前記受信機が現在置かれている位置に関する時間指示信号に基づくローカル環境の推定に基づいて発生され、
   成功した捕捉ストラテジーを記録し、この先の基準としてそのストラテジーを特定の環境条件に相互に関連させるステップを含み、
   複数のＧＰＳ受信機の間でそのようなストラテジーを共有させるために、成功した捕捉ストラテジーを決定するステップを含み、
   基地局、さらなるデバイス及び／又はブルートゥース（登録商標）ビーコンネットワークのような遠隔デバイスから前記受信機に信号捕捉プロファイルを送るステップを含み、
   要求信号を捕捉するためにハードウェア相関器又はソフトウェア相関器のどちらを用いるかを決定するステップを含む、
   ことを特徴とするＧＰＳ受信機の操作方法。
2. 前記切り替えるステップを制御する前記制御信号は、前記受信機のユーザにより直接入力させるようにユーザインタフェースにより送られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記切り替えるステップを制御する前記制御信号は、遠隔の信号発生手段から送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記制御信号は、追加の通信デバイス、基地局又はブルートゥース（登録商標）ビーコンネットワークを有する信号送信機から受信されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 積分期間にわたる受信信号の処理を通してＧＰＳ信号を捕捉するためのＧＰＳ受信機であって、
   前記受信機は、少なくとも２つの別個の値の前記積分期間のいずれかで操作し、前記積分期間を前記少なくとも２つの別個の値の間で切り替える制御手段を含み、前記制御手段は、前記受信機が置かれた環境を示す信号に対応し、
   前記受信機は、それぞれ異なるセットの積分期間を有する複数の異なる所定の操作プロファイルを使用し、前記少なくとも２つの別個の積分期間は、前記各プロファイルの一部を形成し、
   前記制御手段を制御する制御信号は、前記受信機が現在置かれている位置に関する時間指示信号に基づくローカル環境の推定に基づいて発生され、
   成功した捕捉ストラテジーを記録し、この先の基準としてそのストラテジーを特定の環境条件に相互に関連させる手段を含み、
   複数のＧＰＳ受信機の間でそのようなストラテジーを共有させるために、成功した捕捉ストラテジーを決定する手段を含み、
   基地局、さらなるデバイス及び／又はブルートゥース（登録商標）ビーコンネットワークのような遠隔デバイスから信号捕捉プロファイルが前記受信機に送られ、
   要求信号を捕捉するためにハードウェア相関器又はソフトウェア相関器のどちらを用いるかを決定する手段を含む、
   ことを特徴とするＧＰＳ受信機。
6. 前記制御手段を制御する前記制御信号は、前記受信機のユーザにより直接入力させるようにユーザインタフェースにより送られることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ受信機。
7. 前記制御手段を制御する前記制御信号は、遠隔の信号発生手段から送信されることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ受信機。
8. 前記制御信号は、追加の通信デバイス、基地局又はブルートゥース（登録商標）ビーコンネットワークを有する信号送信機から受信されることを特徴とする請求項７に記載のＧＰＳ受信機。

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