JP5165246B2 - 多機能衛星測位システム受信機のための方法およびシステム - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００３年１１月１９日に出願された「多機能衛星測位システム受信機のための方法およびシステム」なる名称の米国本特許出願第１０／７１７，２１０号の利益を主張する。その出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

（発明の背景）
（１．技術分野）
本発明は、概して衛星測位システム（ＳＡＴＰＳ）に関しており、特に多機能衛星測位システム（ＭＳＡＴＰＳ）および関連する方法に関する。

（２．背景技術）
ＳＡＴＰＳは、スタンドアロンの受信機を用いて、ナビゲーションを支援するために創作された。ＳＡＴＰＳ受信機はありふれたものになり、セルラー電話、パーソナル・コミュニケーション・システム（ＰＣＳ）受信機、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの多数の様々な無線装置、およびパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの有線装置に接続されている。

ＳＡＴＰＳをセルラー電話システムと統合することに関心が高まったのは、「９１１」通報（エンハンスト（Ｅｎｈａｎｃｅｄ）９１１または「Ｅ９１１」とも称する）などの緊急通報が所定のセルラー電話によってかけられた場合に、２０フィート以内でセルラー電話の位置を確定できるように要求する規定を、連邦通信委員会（ＦＣＣ）が通過させてからである。このような位置データは、警察、医療補助員、および他の法執行職員または公務員だけでなく、セルラー電話など特定の無線通信機の位置を特定しようと努めている他の機関についても支援することができる。

ＳＡＴＰＳ受信機に対する以前のアプローチには、測位信号を処理するために用いられる汎用のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）が含まれていた。そのような実装形態は、スタンドアロンのＧＰＳ受信機に用いられる。そのような１つのアプローチが、１９９８年９月２２日に付与された米国特許第５，８１２，０８７号に記載されている。このアプローチでは、汎用プログラム可能デジタル信号チップが、ＧＰＳアンテナまたは通信アンテナから受信された信号を処理するために用いられている。汎用プログラム可能ＤＳＰは、これら２つのアンテナによって受信された信号の処理専用である。同様に、１９９８年７月１４日に付与された米国特許第５，７８１，１５６号にも、汎用プログラム可能ＤＳＰを有するＧＰＳ受信機が記載されている。

ＳＡＴＰＳ受信機を実装する別のアプローチが、米国特許出願第０８／８４２，５５９号の一部継続出願である、１９９９年８月３１日に付与された米国特許第５，９４５，９４４号に記載されている。この特許では、ＧＰＳ受信機および通信受信機の両方を有する複合ＧＰＳ受信機が、ＧＰＳシステムおよび通信システムの両方によって共有されるＤＳＰを有するものとして説明され、さらに、マイクロプロセッサが、そのデジタル・プロセッサから信号データを受信する。したがって、マイクロプロセッサおよびＤＳＰの両方が、複合ＧＰＳ受信機には必要である。

汎用プログラム可能ＤＳＰは、汎用プロセッサまたはコントローラと異なる。デジタル信号プロセッサは、Ｎｅｗｔｏｎ’ｓ Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ（第１９版、２００３年３月）に次のように定義されている。
「デジタル信号プロセッサは、セルラーおよび無線からラジオおよびテレビに及ぶ、音声、オーディオおよびビデオのアナログ信号からサンプリングされたデジタル・データ・ストリームを、非常に効率的かつリアル・タイムで処理する、専用の半導体装置または半導体装置における専用のコアである。汎用プロセッサとは異なり、ＤＳＰは、特定の処理問題を解決するために設計されることが多い。ＤＳＰアーキテクチャは、アルゴリズムの効率に焦点を合わせており、ＤＳＰが解決する問題に向けて多かれ少なかれ調整された命令セットを用いるであろう。他方で、汎用プロセッサは、汎用的な能力のためにアルゴリズムの効率を犠牲にし、クロック速度を押し上げて性能を実現するであろう。ＤＳＰは、典型的には、標準的なマイクロプロセッサよりはるかに大きな数学的演算能力を有する。無線、ＰＤＡおよびセルラー電話のようないくつかの用途では、電力消費の制約から、より速いクロック速度以外の性能改善が必要とされる。セルラー基地局および高解像度テレビのような、チャネル数または高データ速度ゆえに汎用プロセッサより大きなオーダの信号処理能力が必要とされる他の用途では、並列処理を用いるＤＳＰは、最速の汎用プロセッサよりも、はるかに高い性能をはるかに効率的に提供できる。ＤＳＰは、しばしば、本来はアナログ（たとえば音声またはビデオ）だったデジタル化信号について計算を行ない、次にその結果を転送する。ＤＳＰには２つの主な利点がある。第１に、それらは、通常のコンピュータのマイクロプロセッサよりも強力な数学的演算能力を有する。ＤＳＰは、大きな数学的演算能力を備える必要がある。なぜなら、アナログ信号の取り扱いがそれを必要とするからである。ＤＳＰの第２の利点は、デジタル・マイクロプロセッサがプログラム可能であることにある。ちょうどデジタル・マイクロプロセッサがオペレーティング・システムを有するように、ＤＳＰもまさにそれ自身のオペレーティング・システムを有する。ＤＳＰは、エコー・キャンセル、コール・プログレス・モニタリング、音声処理などのタスクのために、および音声およびビデオ信号の圧縮のために、広く電気通信において用いられるだけでなく、無線ＬＡＮならびに次世代セルラー・データおよびセルラー・インターネット・サービスなどの新しい電気通信用途においても用いられる。また、ＤＳＰは、胎児の監視から、滑り止めブレーキ、地震および振動感知装置、超高感度補聴器、マルチメディア・プレゼンテーションならびにデスクトップ・ファックス装置に至る装置に用いられている。ＤＳＰは、モデムやファックス装置における専用のチップセットをプログラム可能モジュールで置き換えているが、これらのモジュールは、ファックス装置、モデム、遠隔会議装置、留守番電話、音声デジタイザ、および独自の電子電話に対して音声をハードディスクへ格納する装置に、次から次へと、なることができる。ＤＳＰチップおよびカスタム・チップにおけるＤＳＰコアは、汎用マイクロプロセッサ（たとえばインテルのペンティアム（登録商標）（Ｉｎｔｅｌ’ｓ Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標））がパーソナル・コンピュータ産業について行ったことを、電気通信産業について既に行っている。ＤＳＰチップは、とりわけ、アナログ・デバイセズ（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＡＴ＆Ｔ、モトローラ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）、ＮＥＣおよびテキサス・インスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）によって製造されている。ＤＳＰコアは、ボップス（ＢＯＰＳ）、ＤＳＰグループ（ＤＳＰ Ｇｒｏｕｐ）、インフィニオン（Ｉｎｆｉｎｅｏｎ）等によって製造されている。」
したがって、ＤＳＰはマイクロプロセッサとは異なり、特定のリアル・タイム・データの処理用に調整される。

周知の制限が、この実装形態には存在する。たとえば、統合またはセンサ・ソリューションは、セルラー電話の限られた処理能力への影響をもたらす（デジタル信号プロセッサが用いられた場合であっても、エンジン・ソリューションは、装置の能力の浪費を増加させる）。限られた処理能力のために、衛星捕捉のための期間がより長くなり、ダイナミック・レンジがより制限されることにもなるであろう。さらに、ＳＡＴＰＳ受信機の追加処理要求が、ＳＡＴＰＳ受信機を組み込んでいるセルラー電話および他の装置の性能に影響を及ぼすことにもなるであろう。

したがって、上述の不都合およびこれまでに経験された他の不都合を克服する、セルラー電話および他の装置において利用するＳＡＴＰＳ受信機についての方法およびシステムが必要とされている。

（発明の要旨）
本発明のシステムによって、エンジン機能、トラッカ機能およびセンサ機能などの様々な機能間で選択的に切り換わることができる多機能ＳＡＴＰＳ受信機（ＭＳＡＴＰＳ受信機）が提供される。ＭＳＡＴＰＳ受信機は、未加工のデジタルＲＦデータを処理可能なマイクロプロセッサを有しているので、デジタル信号プロセッサを必要としなくなる。ＭＳＡＴＰＳ受信機によって、従来のＧＰＳ受信機と同様な出力が提供される。ＭＳＡＴＰＳ受信機の様々な機能は、関連する性能上の影響に伴い、様々な量の処理資源を必要とする。ユーザは、センサ機能をアクティブにし、プラットフォームまたは装置において利用可能な最大限の処理能力を得てもよい。たとえば、センサ機能は、電源が投入されたときにＭＳＡＴＰＳ受信機においてアクティブにしてもよい。センサ機能によって、受信機は、ＧＰＳ衛星信号を捕捉するための時間の低減および／またはより弱いＧＰＳ衛星信号の処理が可能になり、したがって、受信機のダイナミック・レンジが改善される。捕捉すると、ＭＳＡＴＰＳ受信機は、エンジン機能またはトラッカ機能など、それほど資源集約的ではない機能に切り換わってもよい。

別の実装形態において、ＭＳＡＴＰＳは、カスタム・デジタル信号プロセッサを用いて実装されてもよいが、このプロセッサは、８の倍数以外のブロック・サイズにおいてデータを処理し、カスタムＤＳＰ内でのより効率的な処理を可能にする。さらに別の実装形態において、多機能ＳＡＴＰＳは、セルラー電話がＥ９１１通報を行うと、セルラー電話をセンサ機能に切り換えることができる。セルラー電話の位置を容易に突き止めるために、セルラー電話の全資源が用いられる。

本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、添付の図面および以下の詳細な説明を検討することによって、当業者には明らかであるか、明らかとなるであろう。かかる全ての追加のシステム、方法、特徴および利点は、本明細書の開示の範囲内に含まれ、本発明の目的の範囲内にあり、かつ添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。

（発明の詳細な説明）
最初に図１に目を向けると、この図は、多機能衛星測位システム（ＭＳＡＴＰＳ）受信機１０８を備えた衛星測位システム（ＳＡＴＰＳ）１００を示す。ＳＡＴＰＳ１００の一例は、米国政府によって維持管理されている全地球位置システム（ＧＰＳ）である。ＳＡＴＰＳ１００は、１０２、１０４および１０６を始めとする複数の衛星、およびＭＳＡＴＰＳ受信機１０８を有する。ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８は、限定するわけではないが、セルラー電話、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、ハンドヘルド・コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ＰＣＳ装置およびブルートゥース装置などの電気装置に組み込んでもよい。

ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８は、通信経路１１４を通じて通信する多機能部１１０およびホスト部１１２を有する。多機能部１１０はアンテナ１１６にも接続されており、衛星１０２、１０４および１０６からＳＡＴＰＳ信号１１８、１２０および１２２を受信することができる。ＳＡＴＰＳ信号１１８、１２０および１２２は、スペクトル拡散信号であろう測距信号である。他の実装形態においては、衛星、擬似衛星、他の無線装置、または衛星、擬似衛星および他の無線送信機の組み合わせから、多機能部１１０によって、測距信号の組み合わせを受信してもよい。さらに別の実装形態においては、多機能部１１０およびホスト部１１２は、単一のチップまたは共通のＲＦ実装形態において実現されてもよい。

衛星１０２、１０４および１０６を含む衛星群は、低地球軌道にある。いかなる時点でも、全衛星の一部だけが、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８から見える。可視衛星１０２、１０４および１０６のそれぞれが、それぞれのスペクトル拡散信号１１８、１２０および１２２を送信する。図では３つの衛星１０２、１０４および１０６だけが図示されているが、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８の位置および高度を決定するためには、少なくとも４つの衛星からのスペクトル拡散信号の受信が必要とされるであろう。

ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８は、スタンバイ・モード、オフ・モードおよびアクティブ・モードを含む多数の動作モードを有する。アクティブ・モードは、エンジン機能、トラッカ機能およびセンサ機能を有する。別の実装形態では、より少数または追加の機能が、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８に存在してもよい。それらの様々なモードおよび機能は、ユーザによって選択可能としてもよいし、所定のイベントの発生によって自動的に選択されるようにしてもよい。

ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８は、コントローラがホスト・プロセッサと通信していることを示す。一実装形態において、共通のコントローラが、多機能部１１０およびホスト部１１２の両方を制御してもよい。さらに別の実装形態において、ＭＳＡＴＰＳは、測位データを処理するために汎用ＤＳＰの代わりにマイクロプロセッサを用いる、少なくとも１つの機能を有してもよい。かかるコントローラの一例は、インテルのＸＳｃａｌｅマイクロプロセッサである。ＳＡＴＰＳ受信機のこれまでに周知かまたは説明した実装形態と異なり、この実施形態は、汎用デジタル信号プロセッサではなく、復号されたデジタル化信号を処理する汎用マイクロプロセッサを有する。汎用マイクロプロセッサは、複数のアプリケーション、オペレーティング・システムを実行し、かつメモリを管理することができる。したがって、デジタル信号プロセッサまたはメモリ・ロッキング・ストラテジによってのみ使用される専用メモリは、デジタル信号プロセッサおよび汎用マイクロプロセッサの両方を有するシステムによって要求されるように実装されなくてもよい。汎用マイクロプロセッサの使用によって、ＤＳＰの実装形態を超えて、より多くの再利用およびより大きな柔軟性が可能になる。さらに、８の倍数でないブロック・サイズのデータの処理を可能にするカスタムＤＳＰを用いることの利点は、フィルタがより効率的に測位信号を処理できるようにすることによる、汎用ＤＳＰに優る利点も提供する。

図２に目を向けると、図１のＭＳＡＴＰＳ受信機１０８のブロック図が示されている。ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８の多機能部１１０は、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２、コントローラ２０４、同期型ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＤＲＡＭ）２０６、フラッシュ・メモリ２０８、バス２１０および論理処理ブロック２１２を有する。ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２は、アンテナ１１６で測距信号（本実装形態ではスペクトル拡散信号）を受信する。コントローラ２０４は、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２および論理処理ブロック２１２と通信する。コントローラはまた、多機能部１１０の機能を制御してもよい。コントローラ２０４は、ＳＤＲＡＭ２０６およびフラッシュ・メモリ２０８に格納された複数の命令を実行し、受信されたスペクトル拡散信号を処理する論理処理ブロック２１２によって生成された結果に基づいて動作する。代替実装形態において、フラッシュ・メモリ２０８は、読み出し専用メモリまたは他のタイプの再プログラム可能メモリであってもよい。論理処理ブロック２１２は、アナログ／デジタル変換器、整合フィルタ、相関器、または、従来のデジタル論理装置およびＧＰＳスペクトル拡散信号などの測距信号の処理を支援する他の論理装置の組み合わせであってもよい。コントローラ２０４は、バス２１０を通じて、ＳＤＲＡＭ２０６およびフラッシュ・メモリ２０８にアクセスする。

コントローラ２０４はまた、プロセッサまたはコントローラを有するであろうホスト部１１２と通信可能である。そのプロセッサまたはコントローラは、ホスト部１１２の処理部１１３においてＩとＱの測定値またはデジタルＲＦを処理する。ホスト部１１２は、コントローラ２０４と通信して、ＩとＱの測定値を受信してもよい。または代替実施形態もしくは機能において、ホスト部１１２は、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２と通信し、デジタルＲＦデータを受信してもよい。処理部は、そのプロセッサまたはコントローラがＩとＱの測定値を処理するために実行する複数の命令を備えたメモリを有してもよい。

ホスト部１１２が、ユーザが多機能部１１０の動作モードおよび機能を選択することを可能にするユーザ・インターフェースを有してもよいし、またはＭＳＡＴＰＳ受信機１０８が、イベント発生に応じてデフォルトの動作モードおよび機能になってもよい。動作モードの第１のセットによって、ユーザは、多機能部１１０をアクティブにするか、非アクティブにするか、またはスタンバイ・モードに置くことができる。多機能部１１０のデフォルト状態は、アクティブである。別の実装形態において、ＭＳＡＴＰＳは、デフォルトで、スタンバイ状態または非アクティブ状態を含む他の状態になってもよい。アクティブ・モードにおいて、スペクトル拡散信号は、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２によって受信され、選択された機能（エンジン、トラッカまたはセンサ）に従って処理される。

非アクティブ・モードにおいては、多機能部１１０は非アクティブにされ、多機能部１１０を組み込んだＭＳＡＴＰＳ受信機１０８によって使用されない。バッテリーはＭＳＡＴＰＳ受信機１０８を組み込んでいる装置の多くに電力を供給するので、位置情報が必要でない場合には、多機能部１１０の電源を切るのが望ましい。動作のデフォルト状態はアクティブ・モードであるのが好ましく、多機能部１１０を備えた装置における電力のサイクリングによって、多機能部１１０はアクティブ状態となる。別の実装形態では、装置において電力をサイクリングさせた後のデフォルト状態は、アクティブ状態以外の選択された状態となってもよい。

スタンバイ・モードにおいては、多機能部１１０は電力を受け取っており、アクティブ・モードの機能が選択されている。ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２はまた、スペクトル拡散信号を受信してもよいが、しかし信号の処理は行なわれず、したがって電力消費は低減される。

アクティブ・モードにおいては、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８の多機能部１１０は、選択的にエンジン、トラッカまたはセンサとして機能してもよい。図２において、多機能部はアクティブであってセンサとして機能し、コントローラ２０４はホスト部１１２によって使用されるＩとＱの測定値サンプルなどの未加工の擬似距離データを生成する。この設定において、より弱い信号を捕捉するために、より多くの多機能部の能力を用いてもよい。

アクティブ・モードのＭＳＡＴＰＳ受信機１０８は、多機能部１１０をセンサ機能として動作させる複数の命令を実行してもよい。センサ機能の結果、多機能部１１０はＧＰＳ ＲＦ受信機２０２においてアンテナ１１６を介してスペクトル拡散信号を受信し、コントローラ２０４は未加工の擬似距離データを生成する。次に、未加工の擬似距離データは、通信経路１１４を通じてホスト部１１２に送信される。次に、ホスト部１１２の処理能力は、コントローラ２０４と連動して、緯度、経度、高度、時刻、進行方向および速度を計算するために用いられる。センサ機能の別の利点は、より弱い信号（−１６６ｄｂｍ程度の低さ）を捕捉する能力である。センサ機能は、ＭＳＡＴＰＳ受信機を組み込んだ装置に最も大きな影響を及ぼすが、より弱い衛星信号を捕捉し、かつ捕捉した信号をより速く自動追尾する能力をもたらす。

例示的な実施形態においては、セルラー電話などの無線装置において、Ｅ９１１通報がアクティブになることに応じて、アクティブ・モードのセンサ機能が開始される。Ｅ９１１がアクティブになると、多機能部１１０およびホスト部１１２の処理能力を用いて、衛星のスペクトル拡散信号を捕捉し、衛星のスペクトル拡散信号に含まれるデータを検索する。Ｅ９１１通報が完了すると、センサ機能は終了し、エンジン機能またはトラッカ機能のどちらかが開始されるであろう。

図２ではメモリをＳＤＲＡＭ２０６またはフラッシュ・メモリ２０８として表わしているが、本発明のシステムおよび方法の全部または一部は、他の機械可読媒体、たとえばハード・ディスク、フレキシブル・ディスクおよびＣＤ−ＲＯＭなどの二次記憶装置、ネットワークから受信される信号、または現在周知であるか将来開発される他の形態のＲＯＭもしくはＲＡＭに格納されるか、またはそれらから読み出されてもよいことが、当業者には分かるであろう。さらに、ＭＳＡＴＰＳ１０８の特定の構成要素について説明したが、本発明の方法、システムおよび製造品と共に用いるのに適した測位システムには、追加または異なる構成要素が含まれてもよいことが、当業者には分かるであろう。たとえば、コントローラ２０４は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、中央処理装置として動作する他のタイプの個別の回路またはそのような回路の組合せ、８ビットの倍数以外のブロック・サイズのデータを処理するように特別に設計されたＤＳＰであってもよい。メモリ２０６は、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、または他の如何なるタイプの読み出し／書き込み可能メモリであってもよい。

図３は、図１のＭＳＡＴＰＳ受信機の外部にＲＦ受信機２０２がある場合の、センサ機能のブロック図を示す。ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２は、アンテナ１１６を介して位置信号を受信する。コントローラ２０４は、多機能部１１０がセンサとして機能している場合に、受信した測位信号を処理する。コントローラ２０４は、受信した測位信号を処理し、測位信号からＩとＱの測定値を抽出する。ＩとＱの測定値は、通信経路１１４を介してホスト部１１２に転送される。ホスト部１１２は、処理部１１３においてＩとＱの測定値をさらに処理し、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２の位置を導き出す。

図４は、図１のＭＳＡＴＰＳ受信機の外部にＧＰＳ ＲＦ受信機２０２があり、ホスト部１１２内で処理が行われる場合の、センサ機能のブロック図である。ホスト部１１２は、センサ機能をアクティブにすべきだという信号を、通信経路１１４を介して多機能部１１０に送る。次に、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２は、通信経路４０２を通じてホスト部１１２と直接通信する。ホスト部１１２は、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２からデジタルＲＦを受信する。ホスト部１１２は、処理部１１３において複数の命令を実行するコントローラまたはプロセッサを有してもよい。そのコントローラまたはプロセッサは、受信したデジタルＲＦを処理し、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２の位置を決定する。

図２、図３および図４は全て、センサとして動作するＭＳＡＴＰＳ受信機の様々な構成を示している。図２、図３および図４に示すそれぞれのセンサ機能のうちの１つを、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８におけるセンサ機能として実装してもよいし、それらのセンサ機能の組み合わせを、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８に実装してもよい。図２、図３および図４のセンサ機能は、同一のブロック群の異なる構成を示している。それらのブロック群は、統合されたＭＳＡＴＰＳ受信機の内部にあったり、いくつかのブロックがＭＳＡＴＰＳ受信機の外部にあったりするが、それらのブロックは多機能部１１０および／またはホスト部１１２と通信可能である。

図５に、図１のＭＳＡＴＰＳ受信機１０８において動作するトラッカ機能のブロック図が示されている。ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８は、アンテナ１１６を介してスペクトル拡散信号１２０（１つの信号が示されているが、実際には、３つ以上のスペクトル拡散信号が通常は受信される）を受信する。ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８は、多機能部１１０をトラッカとして機能するように設定しており、１００ｍｓごとにスペクトル拡散信号から受信したデータを処理する。スペクトル拡散信号１２０は、多機能部１１０によって処理され、コード位相または擬似距離測定値としてホスト部１１２に送られる。トラッカ機能を実行する多機能部１１０は、通信経路１１４を通じてホスト部１１２と通信する。

図６に目を向けると、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８において動作する図５の例示的なトラッカ機能のブロック図が示されている。ホスト部１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）６０２、ハードウェア・インターフェース・リンク６０４およびメモリ６０６を含み、多機能部１１０と通信する。ＣＰＵ６０２は、マイクロプロセッサ、埋め込み型コントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、コントローラの役割をする個別論理回路、コントローラの役割をするアナログ回路、ならびに個別論理回路およびアナログ回路の組み合わせとして実装されてもよい。ホスト部１１２は、二次記憶装置６０８およびディスプレイ６１０を含んでもよい。

オペレーティング・システム６１４（たとえば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＣＥ、Ｐａｌｍ ＯＳ、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＱＮＸ（登録商標）等）は、常駐してメモリ６０６から実行される複数の命令である。複数のユーザ・アプリケーション６１６が、測位ライブラリ６１８およびオペレーティング・システム６１４と通信する。ユーザ・アプリケーション６１６の１つは、測位ライブラリから位置情報を受信し、測位ライブラリ６１８へコマンドを通信してもよい。ユーザ・アプリケーション６１６は、たとえば自動車のナビゲーション・プログラムおよび／またはチャート・プロッタを始めとして、測位情報を用いる実質上如何なるプログラムであってもよい。多機能部がトラッカ機能を実行することの利点は、捕捉した衛星を追跡するために必要とされる能力を低減することと、スペクトル拡散信号からデータを抽出するために必要とされる処理サイクルがより少ないことによる省電力化である。

図７に目を向けると、図１のＭＳＡＴＰＳ受信機１０８の多機能部１１０におけるエンジン機能のブロック図が示されている。ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８はアクティブ・モードにあり、エンジン機能として動作するように多機能部１１０によって設定されている。ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２は、アンテナ１１６を介して、ＧＰＳスペクトル拡散信号などの測距信号を受信する。コントローラ２０４はＧＰＳ ＲＦ受信機を制御し、論理処理ブロック２１２は受信信号をコントローラ２０４がさらに処理可能なデータへと処理する。前述のように、コントローラは、バス２１０によって、ＳＤＲＡＭ２０６およびフラッシュ・メモリ２０８に接続されている。コントローラは、アンテナ１１６のＸ、ＹおよびＺ位置を決定するために、論理処理ブロック２１２ならびにメモリ２０６および２０８からのデータを処理する。

多機能部１１０は、アクティブ・モードにあってエンジン機能が選択されている場合には、追跡とナビゲーションを行う完全なＧＰＳエンジンとして機能する。多機能部１１０は、「ｘ」「ｙ」および「ｚ」位置座標を生成し、そのデータを通信経路１１４を通じてホスト部１１２へ送信する。通信経路１１４は、マザーボード上のバス、ケーブル接続、光ファイバ・データ接続、または電子装置内でデータを転送可能な他の任意のアプローチであってもよい。

この実装形態において、コントローラ２０４は、多機能部１１０がどの機能に設定されるかを制御し、所定のイベントまたはユーザ・イベントなどの、ホスト部からの信号を看視する。コントローラ２０４は、多機能部１１０がどの機能に設定されているかをホスト部に通知する。ユーザ・イベントの一例は、ユーザがセルラー電話上のボタンを押して緊急事態（Ｅ９１１）をコントローラ２０４に知らせることによって、コントローラ２０４が多機能部をセンサ機能に設定する場合である。別の実装形態においては、ホスト部１１２が、多機能部１１０がどの機能に設定されるかを制御し、コントローラは、ホスト部によって指示されるような機能を多機能部１１０が実行していることを単に確認するだけでもよい。さらに別の実装形態においては、ホスト部１１２が多機能部１１０の設定を制御してもよいが、ユーザ・イベントが検出された場合（移動電話でのＥ９１１通報）には、コントローラで受信される単一の信号に応じて、コントローラが設定される。かかる信号は、通信経路１１４以外の態様で受信される割り込みおよび関連する割込みルーチンであってもよい。

図８には、図１のＭＳＡＴＰＳ受信機１０８内における様々な機能の選択のフロー図８００が示されている。ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８が起動またはリセットされると、その選択が開始する（８０２）。ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８を起動またはリセットすると、アクティブ・モードに入る（８０４）。フロー図８００は、ＭＳＡＴＰＳ受信機８０２が２つの動作モード、すなわちアクティブ・モードまたは非アクティブ・モードを有することを示す。他の実装形態においては、ＭＳＡＴＰＳは追加のモードを有してもよい。

多機能部１１０は、衛星を捕捉する必要がある場合に、または起動に応じて、デフォルトでセンサ機能になる（８０６）。衛星を捕捉する必要がある場合には（８０８）、衛星を捕捉するためにＳＡＴＰＳ受信機１０８の最大限の資源が使用される（８１０）。衛星が以前に捕捉されており、ＳＡＴＰＳ受信機１０８が単にリセットされた場合には、ＳＡＴＰＳ受信機１０８によって既に得られた測距データを用いて、その衛星が捕捉される。コントローラ２０４は、ＧＰＳ ＲＦ受信機２０２の位置を決定可能にするコード位相などの測距データを識別する。

機能を変更するイベントが発生する場合がある（８１４）。たとえば、ホスト部１１２がより多くの資源が必要であると決定した場合や、非アクティブ・タイマの期間が満了した場合や、ユーザが引き起こした外部信号を受信した場合や（スリープまたは省電力モード）、コントローラ２０４がＧＰＳ ＲＦ受信機２０２の位置を決定した場合である。機能を変更するイベントが発生しない場合、ＧＰＳ ＲＦ受信機の位置は、周期的に更新される（８１２）。機能を変更するイベントが発生した場合（８１４）、トラッカ機能が要求されたか否かに関して決定がなされる（８１６）。

トラッカ機能が開始された場合には（８１６）、多機能部１１０の資源は、以前に捕捉した衛星８１８を追跡するために再設定される。次に、コントローラ２０４は、コード位相または擬似距離データを生成し（８２０）、これが、ホスト１１２によってさらに処理される。ユーザによって入力される、または何か他の外部手段によって開始される、Ｅ９１１通報や同様な緊急指示に対するチェックがなされる（８２２）。Ｅ９１１がアクティブにされた場合には（８２２）、センサ機能がアクティブにされ、衛星を捕捉する必要があるかどうかの決定がなされる（８０８）。そうでなければ、Ｅ９１１以外で、機能の変更を要求するイベントが発生したかどうかを決定するためのチェックがなされる（８２４）。トラッカ機能からセンサ機能またはエンジン機能への機能の変更を要求するイベント（ユーザ・イベント、または所定のバッテリー電力レベルなどの所定のイベントのいずれか）が発生した場合には（８２４）、センサ機能を実行すべきかどうかの決定がなされる（８０６）。機能の変更が要求されていない場合には（８２４）、更新されたコード位相または擬似距離データが生成される（８２０）。

センサ機能が要求されず、トラッカ機能も要求されない場合には、エンジン機能を設定して実行すべきかどうかを決定するためのチェックがなされる（８２６）。そうである場合、多機能部１１０はエンジン機能として設定される（８２８）。次に、エンジン機能は、受信した測距信号を処理して、結果であるナビゲーション・データを提供する（８３０）。Ｅ９１１イベントが発生したかどうかを決定するためのチェックがなされる（８３２）。Ｅ９１１がアクティブにされた場合には（８３２）、多機能部はセンサとして機能するように設定され、衛星を捕捉するかどうかの決定がなされる（８１０）。Ｅ９１１イベントが発生しなかった場合には（８３２）、エンジン機能からの変更を要求するイベントが発生したかどうかのチェックがなされる（８３４）。エンジン機能の変更を要求するイベントが発生した場合には（８３４）、センサ・モードに入るべきかどうかの決定がなされる（８０６）。そうでなければ、ナビゲーション・データが再び生成される（８３０）。

エンジン機能が選択されない場合には（８２６）、それまでの機能は変更されない。フロー図では停止が示されているが（８３６）、実際には、ＭＳＡＴＰＳ受信機１０８が電力を受け取る限り、フローが継続してもよい。代替実施形態においては、モード変更がもたらされてもよい（すなわち、スリープ・モードに入ってもよい）。さらに別の実装形態においては、実行されるべき機能は、図８に示すように３つの決定ブロックにわたってではなく、１つの決定ブロック内で生起してもよい。

本発明の態様がメモリ４０６に格納されているものとして示されたが、本発明のシステムおよび方法の全部または一部は、他の機械可読媒体、たとえばハード・ディスク、フレキシブル・ディスクおよびＣＤ−ＲＯＭなどの二次記憶装置、ネットワークから受信される信号、または現在周知であるか将来開発される他の形態のＲＯＭもしくはＲＡＭに格納されるか、またはそれらから読み出されてもよいことが、当業者には分かるであろう。

実装形態についての上述した記載は、例証および説明を目的として提示されたものである。その記載は、余すところのないものではなく、また特許請求の範囲に記載された発明を開示された形態そのものに限定するものではない。修正形態および変更形態が、上記の説明に照らして可能であるか、または本発明を実施することによって得られるであろう。たとえば、説明した実装形態にはソフトウェアが含まれるが、本発明はハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせとして、またはハードウェア単独で実装してもよい。実装形態がシステム間で変更可能なことにも留意されたい。特許請求の範囲およびその均等の範囲が、本発明の範囲を規定する。

（図面の簡単な説明）
図面における構成要素は、必ずしも縮尺比に従っておらず、代りに強調を用いて、本発明の原理を示している。図面において、同一の参照符号は、異なる図を通じて対応する部分を示す。
図１は多機能衛星測位システム（ＭＳＡＴＰＳ）受信機を備えた衛星測位システムを示す。 図２は図１のＭＳＡＴＰＳ受信機の多機能部におけるセンサ機能のブロック図を示す。 図３は図１の多機能部の外部にＧＰＳ ＲＦ受信機を備えたセンサ機能のブロック図を示す。 図４は図１のＭＳＡＴＰＳ受信機の外部にＲＦ受信機を備え、ホスト内で処理が発生する、センサ機能のブロック図を示す。 図５は図１のＭＳＡＴＰＳ受信機の多機能部におけるトラッカ機能のブロック図を示す。 図６はＭＳＡＴＰＳ受信機において動作する図５の例示的なトラッカ機能のブロック図を示す。 図７は図１のＭＳＡＴＰＳ受信機の多機能部におけるエンジン機能のブロック図を示す。 図８は図１のＭＳＡＴＰＳ受信機内における様々な機能の選択のフロー図である。

Claims (18)

1. 衛星測位受信装置であって、
   複数の測位信号を受信するＧＰＳ ＲＦ受信機と、
   前記ＧＰＳ ＲＦ受信機と通信可能であって、前記複数の測位信号からの少なくとも１つの測位信号から導き出すデータのタイプが互いに異なる第１の機能および第２の機能のうちの１つを選択的に実行する、前記衛星測位受信装置の多機能部と、
   ユーザによる選択またはイベントの発生に応じて、前記第１の機能および前記第２の機能のどちらの機能が前記多機能部によって実行されるかを選択するコントローラを備えており、
   前記第１の機能および前記第２の機能が、センサ機能、トラッカ機能およびエンジン機能からなる機能リストから選択され、
   前記センサ機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこからホストプロセッサによるさらなる処理のためのＩ成分およびＱ成分の測定データを生成し、
   前記トラッカ機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこからホストプロセッサによるさらなる処理のための擬似距離測定値を生成し、
   前記エンジン機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこから位置データを生成する装置。
2. 前記多機能部において前記少なくとも１つの測位信号を処理するマイクロプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記多機能部によって前記第１の機能が実行される場合に、ＤＳＰではなく前記マイクロプロセッサによって前記少なくとも１つの測位信号が処理される、請求項２に記載の装置。
4. 前記多機能部によって前記第１の機能が実行される場合に、前記少なくとも１つの測位信号を処理するカスタムＤＳＰをさらに備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記コントローラが、緊急指示の受信に応じて、前記多機能部によって実行される機能として前記センサ機能を選択する、請求項１に記載の装置。
6. 前記多機能部と通信可能であって、前記複数の測位信号のうちの別のものを受信する通信受信機をさらに含む、請求項１に記載の装置。
7. 衛星測位受信機の位置を決定する方法であって、
   ＧＰＳ ＲＦ受信機において、複数の測位信号を受信する工程と、
   コントローラにおいて、ユーザによる選択またはイベントの発生に応じて、前記衛星測位受信機の多機能部によって実行される機能を、前記複数の測位信号からの少なくとも１つの測位信号から導き出すデータのタイプが互いに異なる複数の機能群から選択する工程と、
   選択された前記機能に従って、前記衛星測位受信機の前記多機能部を設定する工程と、
   前記多機能部において、前記複数の測位信号のうちの少なくとも１つの測位信号を処理する工程を備えており、
   前記複数の機能群が、少なくともセンサ機能、トラッカ機能およびエンジン機能を含んでおり、
   前記センサ機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこからホストプロセッサによるさらなる処理のためのＩ成分およびＱ成分の測定データを生成し、
   前記トラッカ機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこからホストプロセッサによるさらなる処理のための擬似距離測定値を生成し、
   前記エンジン機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこから位置データを生成する方法。
8. 前記複数の測位信号の少なくとも１つの測位信号を処理する工程が、
   マイクロプロセッサによって、前記多機能部において、前記少なくとも１つの測位信号を処理する工程をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの測位信号を処理する前記工程が、前記多機能部によって前記機能が実行される場合に、ＤＳＰではなく前記マイクロプロセッサによって処理される、請求項８に記載の方法。
10. 前記多機能部によって前記機能が実行される場合に、カスタムＤＳＰを用いて前記少なくとも１つの測位信号を処理する工程をさらに含む、請求項７に記載の方法。
11. ユーザ・イベントを前記コントローラに通知する工程を含む、請求項７に記載の方法。
12. 前記ユーザ・イベントがＥ９１１通報である場合に、前記多機能部を前記センサ機能として設定する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 衛星測位受信機の位置を決定するための複数の命令を有するコンピュータ可読媒体であって、前記複数の命令が、
    ＧＰＳ ＲＦ受信機において、複数の測位信号を受信するための複数の命令と、
    コントローラにおいて、ユーザによる選択またはイベントの発生に応じて、前記衛星測位受信機の多機能部によって実行される機能を、前記複数の測位信号からの少なくとも１つの測位信号から導き出すデータのタイプが互いに異なる複数の機能群から選択するための複数の命令と、
    選択された前記機能に従って、前記衛星測位受信機の前記多機能部を設定するための複数の命令と、
    前記多機能部において、前記複数の測位信号のうちの少なくとも１つの測位信号を処理するための複数の命令を含んでおり、
    前記複数の機能群が、少なくともセンサ機能、トラッカ機能およびエンジン機能を含んでおり、
    前記センサ機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこからホストプロセッサによるさらなる処理のためのＩ成分およびＱ成分の測定データを生成し、
    前記トラッカ機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこからホストプロセッサによるさらなる処理のための擬似距離測定値を生成し、
    前記エンジン機能では、前記少なくとも１つの測位信号を受信し、そこから位置データを生成する、コンピュータ可読媒体。
14. 前記複数の測位信号の少なくとも１つの測位信号を処理するための前記複数の命令が、
    マイクロプロセッサ内の前記多機能部において、前記少なくとも１つの測位信号を処理するための複数の命令をさらに含む、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。
15. 前記少なくとも１つの測位信号を処理するための前記複数の命令が、前記多機能部によって前記機能が実行される場合に、ＤＳＰではなく前記マイクロプロセッサによって処理される、請求項１４に記載のコンピュータ可読媒体。
16. 前記多機能部によって前記機能が実行される場合に、カスタムＤＳＰを用いて前記少なくとも１つの測位信号を処理するための複数の命令をさらに含む、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。
17. ユーザ・イベントを前記コントローラに通知するための複数の命令を含む、請求項１３に記載のコンピュータ可読媒体。
18. 前記ユーザ・イベントがＥ９１１通報である場合に、前記多機能部を前記センサ機能として設定するための複数の命令をさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ可読媒体。

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