JP4543480B2 - Ｇｐｓ受信機、およびｇｐｓ測位方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーナビゲーション等の移動体におけるナビゲーションシステムに係り、特にＧＰＳ(Global Positioning System：全地球測位システム)の測位時間を短縮したＧＰＳ受信機等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＰＳシステムは、上空を軌道するＧＰＳ衛星を利用して車や航空機、船舶などの移動体が、地球上の位置や速度をリアルタイムで求めることができるように開発された位置測定システムであり、近時、この移動体による測位以外に、地球上のある地点間の距離や方向を測定するスタティック測量の分野等にも広く利用されている。このようなＧＰＳシステムを利用する場合、ＧＰＳ衛星から発信される電波を受信するためのＧＰＳ受信機が用いられている。
【０００３】
図９(ａ)、(ｂ)は、一般的に用いられるＧＰＳシステムの概略構成と、従来のＧＰＳ測位動作を示した説明図である。図９(ａ)に示すように、ＧＰＳ衛星２００からは、スペクトラム拡散された１.５７５４２ＧＨｚの信号が発信される。この発信された信号は、その距離に応じた伝播時間後にＧＰＳ受信機２１０のアンテナ部２１１にて受信される。このアンテナ部２１１にて受信された信号は、ＲＦ部２１２によって所定の中間周波数にダウンコンバートされ、信号同期復調部２１３に入る。その後、この信号同期復調部２１３にて信号の逆拡散が行われ、データが復調される。復調されたデータは、信号処理部２１４にて測位計算に用いられる。このようにして、ＧＰＳ衛星２００から発信された信号がＧＰＳ受信機２１０にて受信され、測位計算が行われる。
【０００４】
図９(ｂ)は、ＧＰＳ受信機２１０にて行われている従来のＧＰＳ測位動作を示している。まず、電源がオン(ＯＮ)されると周波数サーチがなされる。この周波数サーチは、ＧＰＳ受信機２１０内部の周波数発振器２１５から作られる、誤差を持った低精度な周波数を、ＧＰＳ衛星２００が発信している高精度な信号周波数に同期させるために行われる。ここで、ある程度の相関が検出されると、ＰＬＬ(Phase Lock Loop)を行って位相を合わせ込み、ＧＰＳ衛星２００からの信号と内部の信号とを完全に位相同期させる。そして、ビット境界のエッジが検出され、データが取り込めるようになると、時間情報の確認が行われる。即ち、階層化された航法メッセージ内のサブフレームにおける２ワード目に格納され、６秒周期で１週間までの信号時刻を表すＴＯＷ(Time Of Week)が取り込まれる。このＴＯＷが取り込まれると測位計算に移る。測位計算が終了すると、測位データが出力され、最終的に現在位置が計算される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＧＰＳの測位方法では、ＧＰＳ衛星２００からの信号を捕捉するための周波数発振器２１５が必要であり、ＧＰＳ衛星２００が発信している高精度な信号周波数に同期させるためには、この周波数発振器２１５が高精度であることが要求される。しかしながら、この周波数発振器２１５は、一般的に温度や経年変化により発振周波数が変動してしまう。この変動のために周波数発振器２１５を用いてＧＰＳ衛星２００からの信号を簡単に捕捉することができず、上述のように、周波数サーチという仕組みを別途、設ける必要があった。通常、この周波数サーチには時間がかかるため、最終的に現在位置が計算されるまでにかなりの時間を要していた。
【０００６】
また、従来のＧＰＳの測位方法では、ＧＰＳ衛星２００からの信号捕捉後、信号に含まれる絶対時間情報を全て取得するまでに、最も短時間なホットスタート時で且つ最も良い条件でも６秒は必要であり、通常では十数秒の時間がかかっていた。そして、その取得した絶対時間情報を用いて測位計算を行なうため、現在位置が計算されるまでにかなりの時間を要していた。
更に、従来のＧＰＳ測位方法において、ある一定時間以上経過した後に、再度、測位を行う場合には、航法メッセージを新たに取り込むための時間が必要となり、現在位置が計算されるまでに多くの時間がかかっていた。
【０００７】
以上のような理由でＧＰＳの測位に時間がかかる場合、例えば、カーナビゲーションシステムでは、電源投入後、直ぐに現在位置を知ることができないため、目的地への道を素早く知ることができなかったり、自立航法の誤差のために現在位置が不確定になって、正しい位置に戻る時間が長くなることが問題となっていた。また、最近の携帯情報端末などにＧＰＳ受信機を内蔵または接続するような機器においては、現在位置を素早く知ることができないことから、主に徒歩での用途を想定すると、機器を持ったまま動けずにその場で測位するまで待つことが必要となり、非常に不便であった。
【０００８】
一方で、常時、電源をオンした状態において測位を行うことも考えられるが、その場合には消費電流が大幅に増加してしまう。例えばカーナビゲーションシステムや携帯型ナビゲーションシステム等のように、消費電力が特に限られている場合には、常に電源をオンしておくことは好ましくない。
また、ＧＰＳ受信機に対して所定の待機/起動を繰り返してＧＰＳの間欠受信を行うように構成した場合であっても、周波数と時刻の精度を維持するためには、間欠受信間隔を短くして頻繁に測位をする必要があり、消費電力が大きくなっていた。
【０００９】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ＧＰＳ衛星からの定期的な時間情報を待つことなく、ＧＰＳの測位時間を安定して早くすることにある。
また他の目的は、最適なＧＰＳの間欠受信間隔を選択することによって、測位時間を短縮した場合にも、消費電力を大幅に減らしたＧＰＳ受信機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明が適用されたＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星から発信される信号に基づいて測位を行い航法メッセージを更新すると共に、待機と起動を繰り返すＧＰＳブロックと、高精度な周波数情報と時刻情報とを保持すると共に、保持された周波数情報と時刻情報とに基づいて待機状態にあるＧＰＳブロックに対して起動信号を出力する外部時計ブロックとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
ここで、この外部時計ブロックで保持している周波数情報を基準に、ＧＰＳブロックが有する周波数発振器とのずれである周波数オフセットを測定し、測定されたこの周波数オフセットを外部時計ブロックに対して出力する周波数測定ブロックとを更に備えたことを特徴とすることができる。更に、この外部時計ブロックは、常時、起動された状態とし、この周波数測定ブロックから出力された周波数オフセットに基づいてＧＰＳブロックの待機と起動を制御することを特徴とすれば、周波数発振器のずれ量に基づいて最適なＧＰＳ間欠受信間隔を得ることができ、性能の向上と消費電力の更なる削減が可能となる点で好ましい。
【００１２】
本発明を他の観点から把えると、本発明が適用されたＧＰＳ受信機は、周波数発振器を備え、ＧＰＳ衛星から発信される信号に基づいて測位を行う測位実行手段と、電波時計放送局からの搬送波を受信する電波時計受信手段と、この電波時計受信手段によって受信された搬送波の有する周波数に基づいて測位実行手段が有する前記周波数発振器の誤差を測定する周波数測定手段とを備えたことを特徴としている。
また、この周波数測定手段は、測定された周波数発振器の誤差を電波時計受信手段に対して出力し、この電波時計受信手段は、周波数測定手段によって出力された周波数発振器の誤差に基づいて測位実行手段の起動/待機を制御することを特徴としている。このように構成することで、例えば、ＧＰＳ受信機の間欠受信間隔を、航法メッセージの有効時間まで延ばすことが可能となり、この間欠受信間隔を更に延長して消費電力を更に削減することができる点で優れている。
【００１３】
一方、上記目的を達成するために、本発明が適用されたＧＰＳ測位方法は、複数のＧＰＳ衛星から階層化された航法メッセージを受信し、受信されたこの航法メッセージをメモリに保持し、高精度な周波数と時刻情報とを常時動作状態にある外部時計に保持し、この外部時計に保持された周波数と時刻情報とを用いて求めた所定時間内に起動と待機を繰り返すことでＧＰＳ衛星から測位を行い、メモリに保持されている航法メッセージを更新することを特徴としている。
ここで、外部時計が保持する周波数または時刻情報の正確さに基づいて起動と待機の時間間隔を変更することを特徴とすれば、外部時計の状況によらずに、例えば確実に高精度な周波数と時刻情報、そして航法メッセージを保持することが可能となる。
尚、外部時計が保持する周波数または時刻情報の正確さは、例えば外部時計が電波時計放送局からの搬送波を受信できるように構成すれば、ＧＰＳ受信機内に高精度のリアルタイムクロック(ＲＴＣ)を持たなくても、間欠受信間隔を最大限、長くすることが可能となり、平均消費電力を更に低く抑えることができる点で好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
◎ 実施の形態１
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態におけるＧＰＳ受信機の概略構成を示す説明図である。図１に示すように、本実施の形態におけるＧＰＳ受信機は、大きくＧＰＳブロック１と外部時計ブロック２、および周波数測定ブロック３から構成される。このＧＰＳブロック１は、高度約２万ｋｍ上のＧＰＳ衛星から発信された１５７５.４２ＭＨｚの電波を受信するＧＰＳアンテナ部９、このＧＰＳアンテナ部９から受信した電波を周波数発振器１２の周波数を利用して中間周波数に下げるためのＲＦ部１０、そして、ＲＦ部１０によって中間周波数に下げられた電波を復調し、必要なデータを抜き出して現在位置を計算するためのディジタル(Digital)部２０から構成されている。
【００１５】
一方、外部時計ブロック２は、後述するように、所定の信号を所定の周期で送信することのできる時計、または時計機能を内蔵したマイコンから構成されている。ＧＰＳブロック１から外部時計ブロック２には、次に起動するまでの時間間隔を指示する設定信号が送られる。外部時計ブロック２は、この信号を受信すると、起動信号を送る周期を設定する。また、外部時計ブロック２からＧＰＳブロック１には起動/待機信号が送られる。この起動/待機信号の受信により、ＧＰＳブロック１は起動又は待機できるように構成されている。
【００１６】
また、本実施の形態では、周波数測定ブロック３を備えており、外部時計ブロック２で保持している高精度な周波数を基準にＧＰＳブロック１の周波数発振器１２の周波数、もしくは外部時計ブロック２の周波数からのずれ量である周波数オフセットを測定し、外部時計ブロック２にそれらの値を送るように構成されている。
【００１７】
図２は、ＧＰＳブロック１、外部時計ブロック２および周波数測定ブロック３の構成を更に詳述したブロック図である。ＧＰＳアンテナ部９から受信した信号は、ＧＰＳブロック１のＲＦ部１０におけるアンプ１１にて増幅される。一方、ＲＦ部１０の内部には周波数発振器(ＴＣＸＯ)１２を備え、Ｎ倍された後にミキサ１４でアンプ１１にて増幅された信号と混合され、中間周波数信号に変換される。この中間周波数信号は、アンプ１５にて増幅され、ＡＤ変換器(ＡＤＣ)１６によってディジタル変換されてディジタル部２０に入力される。
【００１８】
ディジタル部２０は、ＧＰＳブロック１を制御するＣＰＵ２１の他に、中間周波数信号を復調する復調器２２、クロックを生成するリアルタイムクロック(ＲＴＣ)２３を備えている。また、ＲＡＭ２４を備え、ＧＰＳ衛星の高度な周波数と内蔵の周波数発振器との差をオフセットとして格納したり、取得された航法メッセージを保持できるように構成されている。ＲＯＭ２５には各種制御情報等が格納されている。
【００１９】
一方、外部時計ブロック２には、この外部時計ブロック２を制御するＣＰＵ３１と、水晶発振子(ＸＴＡＬ)３３に接続され時計機能を有するリアルタイムクロック(ＲＴＣ)３２を備えている。また、制御情報を格納するＲＯＭ３４の他、時刻情報等を格納するＲＡＭ３５を備えている。
また、ＧＰＳブロック１と外部時計ブロック２等に電力を供給する電源３０を備えており、この電源３０は、ＣＰＵ２１によってＧＰＳブロック１に対する電源のオン/オフがコントロールされ、ＧＰＳブロック１の待機/起動を繰り返す、いわゆる間欠受信(スリープ受信)を可能としている。
【００２０】
更に、周波数測定ブロック３は、内部にカウンタ４１を備えている。このカウンタ４１は、外部時計ブロック２からの基準周波数信号で得られる正確なクロックで動作させ、このクロックで作られる所定の時間に、ＧＰＳブロック１のＲＦ部１０からの被測定周波数信号をカウントし、そのカウント値を周波数測定データ(周波数情報)として外部時計ブロック２に出力できるように構成されている。
【００２１】
図３は、各ブロック動作と通信内容を説明するための図である。ＧＰＳブロック１からは、まず、次に起動するまでの時間間隔を指示する設定信号が外部時計ブロック２に送信され、その送信を受けた外部時計ブロック２はＧＰＳブロック１に対して待機信号を送出する。その後、ＲＴＣ３２におけるタイマーを起動させ、タイマーのチェックによって所定時間の経過が判断された後に、外部時計ブロック２からＧＰＳブロック１に対して起動信号が送信される。また、このときに、外部時計ブロック２が高精度な周波数と時刻情報を保持している場合には、周波数と時刻情報もＧＰＳブロック１に対して送信される。
【００２２】
図４は、ＧＰＳブロック１における処理の流れを示すフローチャートである。
電源がオンされた状態にあるＧＰＳブロック１は、まず初回の測位を実行する(ステップ１０１)。この測位が行われると、ＲＡＭ２４に格納されている航法メッセージを更新する(ステップ１０２)。その後、ＧＰＳブロック１は外部時計ブロック２に対して、設定信号を送信する(ステップ１０３)。このときに送信される設定信号には、航法メッセージの有効時間(通常約２時間以内)、ＧＰＳ受信機で保持している時計の誤差がある一定の値で収まる時間、またはＧＰＳ受信機で保持している周波数発振器１２の誤差がある一定の値で収まる時間が含まれている。その後、外部時計ブロック２から待機信号を待つ(ステップ１０４)。待機信号が受信されなければ、測位を繰り返す。待機信号が受信されると、電源を切って待機状態に入る(ステップ１０５)。
【００２３】
その後、設定信号で設定された時間のうち、外部時計ブロック２の状態により選択された時間が経過すると、外部時計ブロック２からの起動信号が受信される(ステップ１０６)。そして、ＧＰＳブロック１を起動させるが(ステップ１０７)、起動信号が受信されない間は待機状態を継続する。このとき、外部時計ブロック２が高精度な周波数と時刻情報を保持している場合には、周波数と時刻情報も受信する。そして、再び測位を行い(ステップ１０１)、航法メッセージを更新すると(ステップ１０２)、同様にして待機状態に入る(ステップ１０３〜ステップ１０５)。外部時計ブロック２が高精度な周波数と時刻情報とを保持していない場合には、ＧＰＳブロック１にはそれらの情報が送信されずに、ＧＰＳブロック１は内部で保持している周波数と時刻情報を用いて測位を行う。このようにして、本実施の形態におけるＧＰＳブロック１は、外部時計ブロック２の状況に応じて、外部時計ブロック２からの周波数と時刻情報を用いて測位を行う場合と、内部に保持している周波数と時刻情報を用いて測位を行う場合に分かれて間欠測位を実行している。
【００２４】
図５は、外部時計ブロック２における第１の処理の流れを示すフローチャートである。本実施の形態における外部時計ブロック２は、常に動作し続け、高精度な周波数と時刻情報を保持している。この外部時計ブロック２は、まず、ＧＰＳブロック１から送信される設定信号を待つ(ステップ１１１)。設定信号が受信されると、ＧＰＳブロック１から送られる正確な時刻に基づいてＲＴＣ３２における設定時間を更新し(ステップ１１２)、タイマーを起動させる(ステップ１１３)。そして、ＧＰＳブロック１に対して待機信号を送信する(ステップ１１４)。その後、外部時計ブロック２は動作を続け、タイマーが終了したか否かを判断する(ステップ１１５)。そして、タイマー時間が経過した後、即ちＧＰＳブロック１から設定された時間間隔が過ぎると、起動信号をＧＰＳブロック１に対して送信する(ステップ１１６)。起動信号を受信したＧＰＳブロック１は、前述のように待機状態を解いて起動する。このとき、周波数測定ブロック３にて測定された周波数または周波数オフセットと、保持している時刻情報も併せてＧＰＳブロック１に送信する(ステップ１１７)。このようにしてＧＰＳブロック１は、所定の間隔で起動/待機を繰り返し、周波数のオフセット、時刻、航法メッセージを更新し続けることで、高精度の周波数基準、時刻情報、最新の航法メッセージを保持することができるのである。
【００２５】
図６は、外部時計ブロック２における第２の処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、周波数と時刻精度がある程度正確か否かによって処理が異なる場合を説明する。外部時計ブロック２は、ＧＰＳブロック１から送信される設定信号を待つ(ステップ１２１)。設定信号が受信されると、保持している、または得ることのできる周波数と時刻情報の正確さを調べる(ステップ１２２)。周波数と時刻精度がある程度正確な場合には、タイマー１の設定時間を更新する(ステップ１２３)。そしてタイマー１を起動し(ステップ１２４)、待機信号をＧＰＳブロック１に送信する(ステップ１２５)。待機信号を返信後、設定信号で更新されたタイマー１の時間が経過すると(ステップ１２６)、ＧＰＳブロック１に起動信号を送信する(ステップ１２７)。このとき、保持している周波数と時刻情報もＧＰＳブロック１に送信される(ステップ１２８)。
【００２６】
一方、ステップ１２２で、保持している、または得ることのできる周波数と時刻情報が不正確な場合には、タイマー２の設定時間を更新する(ステップ１２９)。そして、タイマー２を起動し(ステップ１３０)、待機信号をＧＰＳブロック１に送信する(ステップ１３１)。待機信号を返信後、設定信号で更新されたタイマー２の時間が経過すると(ステップ１３２)、ＧＰＳブロック１に起動信号を送信する(ステップ１３３)。このようにして、保持しているまたは得ることのできる周波数と時刻情報の正確さによって、ＧＰＳブロック１ヘ送信する待機信号と起動信号の間隔を変え、起動信号送信時にＧＰＳブロック１へ送信する内容も変えることが可能となる。
【００２７】
尚、周波数測定ブロック３は、外部時計ブロック２で保持している高精度な周波数を基準に、ＧＰＳブロック１における周波数発振器１２の周波数、若しくは外部時計ブロック２の周波数からのずれである周波数オフセットを測定し、外部時計ブロック２に対してそれらの値を送っている。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、外部時計ブロック２が常に動作し、ＧＰＳブロック１は、常に高精度な周波数と時刻情報、そして航法メッセージを保持することが可能となる。このような情報をＧＰＳ受信機が保持している場合には、ＧＰＳの測位にかかる時間を大幅に短縮することができる。
また、外部時計ブロック２が常に動作し、その保持しているまたは得ることができる周波数と時刻情報との正確さにより、ＧＰＳブロック１の間欠受信の間隔を変えるように構成すれば、ＧＰＳブロック１は、外部時計ブロック２の状況によらずに、確実に高精度な周波数と時刻情報、そして航法メッセージを保持することが可能となる。また、外部時計ブロック２が、正確な周波数と時刻精度を保持または得ることができる場合には、航法メッセージの有効時間まで延ばすことができる。そのために、ＧＰＳブロック１における間欠受信間隔を長くすることが可能となり、消費電力の削減が可能となる。
【００２９】
図７は、本実施の形態における測位動作を示した説明図である。通常のＧＰＳ受信機では、図９(ｂ)に示すように、電源が入れられるとまず周波数サーチを行っている。この周波数サーチとは、前述のように、ＧＰＳ受信機２１０内の周波数発振器２１５にて作られた周波数を用いて、ＧＰＳ衛星２００からの信号と周波数の同期を取ることである。通常、ＧＰＳ受信機２１０内の周波数発振器２１５の精度が温度や経年変化で劣化し、正確な周波数からずれる場合がある。このような場合には、ＧＰＳ衛星２００からの信号に同期を取ることが出来ないため、ＧＰＳ受信機２１０内の周波数発振器２１５の周波数を段階的にずらし、正確なＧＰＳ衛星２００からの信号に同期をかけるのである。そして、この周波数サーチにより相関がある程度検出された時点でＰＬＬを使った位相合わせに入る。そして、位相を合わせることができると、各ＧＰＳ衛星２００からの距離であるレンジデータが取得され、データの復調も可能になる。この復調データを取得できる状態で、データ内の時刻情報が取得できるまで待ち、データが取得できると測位計算を行い、位置データを出力している。従って、温度や経年変化による周波数ずれが起きない高精度の周波数を得ることができれば、図６に示したような周波数サーチを行う必要がなくなってくるが、同時に高精度の時刻情報を得ることができれば、時間情報の確認を行う必要がなくなってくるのである。
すなわち、図７に示したように、本実施の形態によれば、ＧＰＳ測位に必要な動作の一部が必要でなくなり、即座にＰＬＬを用いた位相合わせに入ることができ、また、即座に測位動作に移行することができる。その結果、その動作に必要であった時間が不要となり、測位時間が大幅に短縮できるわけである。
【００３０】
また、測位を開始する時点で航法メッセージを保持していない場合、もしくは時間経過のために航法メッセージが有効で無くなってしまった場合には、ＧＰＳの測位動作に航法メッセージを取得する時間がさらに必要になってしまう。本実施の形態のように、ＧＰＳが所定の周期で起動し航法メッセージを常に最新に更新することで、航法メッセージの取得を行わずに測位が行えるため、測位時間を大幅に短くすることができる。
【００３１】
◎ 実施の形態２
実施の形態１では、周波数測定ブロック３を設け、外部時計ブロック２の保持する、または得られる周波数、時刻情報の正確さによってＧＰＳ間欠受信間隔を変えるように構成した。実施の形態２では、外部時計ブロック２の代わりに、外部時計に電波時計を利用した電波時計ブロックを用いてＧＰＳ間欠受信間隔を変えるものである。
尚、実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を用いて説明し、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３２】
図８は、実施の形態２におけるＧＰＳ受信機の概略構成を示す説明図である。
実施の形態２では、前述したＧＰＳブロック１および周波数測定ブロック３に、電波時計ブロック４を備えたものである。この電波時計ブロック４は、郵政省通信総合研究所が運営している標準電波である４０ＫＨｚの搬送波を受信するＧＰＳアンテナ部５と、ＧＰＳアンテナ部５により受信された搬送波を増幅して検波する信号復調部６と、信号復調部６によって検波された波形から時刻情報を読み取るディジタル部７とを備えている。
【００３３】
本実施の形態における電波時計ブロック４は、常に電源が入っており、電波時計放送局からの信号を受信して高精度の時間情報と高精度な周波数基準を、常時保持し続けている。電波時計ブロック４は、４０ＫＨｚの搬送波であって信号復調部６によって増幅された検波前の周波数を周波数測定ブロック３に出力し、周波数測定ブロック３は、前述のカウンタ４１を用いてＧＰＳブロック１における周波数発振器１２の誤差を検出する。この周波数発振器１２の誤差を周波数情報として受信した電波時計ブロック４は、この周波数情報に基づいて待機時間を適宜、設定し、ＧＰＳブロック１の待機/起動を制御して間欠受信を行う。ＧＰＳブロック１は、この制御によって定期的に起動し、ＧＰＳ衛星の位置情報である測位計算に必要なエフェメリスデータを更新する。このエフェメリスデータの取得が終わるとスリープ(待機)に入る。この起動/待機を繰り返すことで、常に最新のエフェメリスデータを保持し続けることが可能となる。
測位を行うためには、ＧＰＳブロック１に電源が入った瞬間に、電波時計ブロック４から時刻情報と周波数情報(誤差)をもらう。これらの情報を用いてＧＰＳ受信機は、図７に示した高速測位を行うことができるようになる。
【００３４】
ここで、本実施の形態を採用した場合、常に高速測位を実現するために必要なスリープ受信(間欠受信)間隔、平均消費電力について考察する。
まず、ＧＰＳブロック１の消費電力をＷgps、待機時間をＴk、起動時間をＴonとすると、平均消費電力Ｗavgは、
Ｗavg ＝ (Ｗgps×Ｔon)/Ｔk
で計算できる。
本実施の形態では、スリープ受信はエフェメリスデータの取得にしか用いないため、エフェメリスデータの必要更新周期がそのままスリープ受信の間隔になると考えることができる。通常、エフェメリスデータの寿命は２時間程度とされているので、更新時間も最大で２時間(７２００秒)と考える。また、起動時間(エフェメリスデータ取得の時間)Ｔonを１分(６０秒)、ＧＰＳブロック１の消費電力をＷgpsを５８０ｍＷとすると、スリープ受信に必要な平均消費電力Ｗavgは、
Ｗavg ＝ (５８０ｍＷ×６０ｓ)/７２００ｓ ＝ ４.８(ｍＷ)
となる。電波時計ブロック４の消費電力を１５ｍＷとすると、トータルの消費電力は、 ４.８＋１５ ＝ １９.８(ｍＷ) となり、消費電力を大きく削減することが可能となる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、ＧＰＳ受信機の内部に高精度のリアルタイムクロック(ＲＴＣ)を持たなくても、ＧＰＳ受信機のスリープ受信間隔を最大限、長くすることができ、このことからも平均消費電力を低く抑えることが可能となる。また、電波時計ブロック４からの高精度な周波数基準を利用することができることから、ＧＰＳ受信機内の周波数発振器が大きな誤差を持ったとしても、確実な高速測位を実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ＧＰＳの測位時間を飛躍的に早くすることができ、また、ＧＰＳ衛星からの定期的な時間情報を待つ必要もなくなることから、測位までの時間が安定して早くなる。
また、外部時計の状況によって、最適なＧＰＳの間欠受信間隔を選択することができるので、消費電力の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態におけるＧＰＳ受信機の概略構成を示す説明図である。
【図２】 ＧＰＳブロック１、外部時計ブロック２および周波数測定ブロック３の構成を更に詳述したブロック図である。
【図３】 各ブロック動作と通信内容を説明するための図である。
【図４】 ＧＰＳブロック１における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】 外部時計ブロック２における第１の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】 外部時計ブロック２における第２の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】 本実施の形態における測位動作を示した説明図である。
【図８】 実施の形態２におけるＧＰＳ受信機の概略構成を示す説明図である。
【図９】 (ａ)、(ｂ)は、一般的に用いられるＧＰＳシステムの概略構成と、従来のＧＰＳ測位動作を示した説明図である。
【符号の説明】
１…ＧＰＳブロック、２…外部時計ブロック、３…周波数測定ブロック、４…電波時計ブロック、５…ＧＰＳアンテナ部、６…信号復調部、７…ディジタル部、９…ＧＰＳアンテナ部、１０…ＲＦ部、１１…アンプ、１２…周波数発振器(ＴＣＸＯ)、１４…ミキサ、１５…アンプ、１６…ＡＤ変換器(ＡＤＣ)、２０…ディジタル(Digital)部、２１…ＣＰＵ、２２…復調器、２３…リアルタイムクロック(ＲＴＣ)、２４…ＲＡＭ、２５…ＲＯＭ、３０…電源、３１…ＣＰＵ、３２…リアルタイムクロック(ＲＴＣ)、３３…水晶発振子(ＸＴＡＬ)、３４…ＲＯＭ、３５…ＲＡＭ、４１…カウンタ

Claims (4)

1. ＧＰＳ衛星から発信される信号に基づいて測位を行い航法メッセージを更新すると共に、待機と起動を繰り返すＧＰＳブロックと、
   周波数情報と時刻情報とを保持すると共に、保持された当該周波数情報と当該時刻情報とに基づいて待機状態にある前記ＧＰＳブロックに対して起動信号を出力する外部時計ブロックと、を備え、
   前記外部時計ブロックは、当該外部時計ブロックが保持する前記周波数および前記時刻情報の正確さに基づいて、前記ＧＰＳブロックが待機してから起動するまでの時間間隔を切り替えて設定し、当該周波数および当該時刻情報が所定の程度よりも正確な場合には、当該時間間隔の後に当該周波数および当該時刻情報を当該ＧＰＳブロックに送信し、当該周波数および当該時刻情報が当該所定の程度よりも正確でない場合には、当該時間間隔の後に当該周波数および当該時刻情報を当該ＧＰＳブロックに送信しないことを特徴とするＧＰＳ受信機。
2. 前記外部時計ブロックで保持している前記周波数情報を基準に、前記ＧＰＳブロックが有する周波数発振器とのずれである周波数オフセットを測定し、測定された当該周波数オフセットを当該外部時計ブロックに対して出力する周波数測定ブロックと、を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信機。
3. 前記外部時計ブロックは、前記周波数測定ブロックから出力された前記周波数オフセットに基づいて前記ＧＰＳブロックの待機と起動を制御することを特徴とする請求項２記載のＧＰＳ受信機。
4. 複数のＧＰＳ衛星から階層化された航法メッセージを受信し、
   受信された前記航法メッセージをメモリに保持し、
   周波数と時刻情報とを常時動作状態にある外部時計に保持し、
   前記外部時計が保持する前記周波数および前記時刻情報の正確さに基づいて、待機してから起動するまでの時間間隔を切り替えて設定し、
   前記外部時計に保持された前記周波数および前記時刻情報が所定の程度よりも正確でない場合には、前記時間間隔の後に当該周波数および当該時刻情報を当該外部時計から受信せず、当該外部時計に保持された当該周波数および当該時刻情報が当該所定の程度よりも正確な場合には、当該時間間隔の後に当該周波数および当該時刻情報を当該外部時計から受信し、
   前記時間間隔ごとに起動を繰り返すことでＧＰＳ衛星から測位を行い、前記メモリに保持されている前記航法メッセージを更新することを特徴とするＧＰＳ測位方法。

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