JP5315744B2 - 衛星信号受信装置および衛星信号受信装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＧＰＳ衛星等の位置情報衛星からの信号を受信する衛星信号受信装置および衛星信号受信装置の制御方法に関するものである。

自己位置を測位するためのシステムであるＧＰＳ（Global Positioning System）システムでは、地球を周回する軌道を有するＧＰＳ衛星が用いられており、この衛星から信号を受信して受信機の現在位置を測位する測位装置が実用化されている。
また、ＧＰＳ衛星には、原子時計が備えられている。このため、ＧＰＳ衛星は、極めて正確な時刻情報（ＧＰＳ時刻、衛星時刻情報）を有している。
このため、ＧＰＳ衛星からの信号（航法メッセージ）を受信して時刻情報を取得し、その時刻情報を用いて表示時刻を修正する電子機器が提案されている（特許文献１参照）。

この特許文献１の電子機器では、３個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信して測位を行い、測位地点（現在位置）のタイムゾーンを求めている。そして、このタイムゾーンに基づく時差情報と、内蔵時計の基準時刻とから、測位地点の現地時刻を算出して表示している。
この特許文献１の電子機器は、上記測位処理に基づく時刻算出を、例えば１日に1回というように定期的に行うことで、タイムゾーンを跨ぐような移動が行われた場合でも、移動に伴う時差修正を自動的に行うことができる。

特開平９−２９７１９１号公報

このような自動的に時差修正を行う装置を腕時計などで使用しており、飛行機で時差をまたぐ移動をした場合に、飛行機を降りてすぐに時差を調整することがある。この場合、タイマ受信では、すぐに衛星信号を受信することが期待できないため、利用者が手動で受信を行う必要がある。

ところで、利用者が手動受信を開始した場合も、少なくとも３衛星分のＧＰＳ衛星から送信されている航法メッセージを受信して測位計算する必要がある。具体的には、航法メッセージの１サイクルはフレームと呼ばれており、フレームはサブフレーム１〜５の５個のサブフレームで構成されている。航法メッセージのデータ速度は５０ｂｐｓであり、各サブフレームは３００ビットであるため、一つのサブフレームの送信に６秒掛かる。そして、測位計算を行うには、サブフレーム１〜３を受信する必要がある。
従って、ＧＰＳ衛星を捕捉するサーチ処理、サブフレーム１〜３の受信処理、受信データに基づく測位計算処理を行うには約１分〜３分を要する。この受信完了までの時間は、ＧＰＳ衛星からの受信信号の信号強度などの受信環境や、受信開始タイミングに左右されるため、受信操作を行うごとに変化してしまう。

このため、利用者は、手動で受信操作を行った場合、実際の受信処理が完了するまで、受信処理に掛かる時間を把握できないという問題があった。特に、腕時計等の携帯式の衛星信号受信装置で安定した受信を行うためには、腕時計等の姿勢を衛星信号が受信しやすい状態で静止しておくことが好ましく、このような状態を数分間続ける場合に、終了までの時間が把握できないと、利用者に対してストレスを与え、利便性が低下し、使い勝手が悪い衛星信号受信装置となってしまうという問題があった。

本発明は、利用者が手動操作で受信を行う際に、測位処理の終了までの時間を把握でき、利便性を向上できて使い勝手の良い衛星信号受信装置および衛星信号受信装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の衛星信号受信装置は、位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、表示部と、制御部とを備える衛星信号受信装置であって、前記衛星信号は、複数のサブフレームを備えており、前記制御部は、前記受信部の動作を制御する受信制御手段と、複数の位置情報衛星から受信した衛星信号によって測位処理を行う測位処理手段と、受信した衛星信号に含まれるサブフレームの種類を判定し、最初に受信したサブフレームの種類の判定結果によって測位処理が終了するまでの測位残時間を算出する測位残時間算出手段と、前記測位残時間算出手段によって算出された測位残時間を前記表示部に表示する表示制御手段と、を備え、前記測位残時間算出手段は、最初に受信したサブフレームのサブフレームＩＤを取得し、取得された前記サブフレームＩＤに基づいて、以降に受信する必要のあるサブフレーム数を算出し、算出された前記サブフレーム数に基づく受信時間を算出し、算出された前記受信時間に基づいて前記測位残時間を算出することを特徴とする。
ここで、衛星信号としては、測位処理を行うために必要な測位情報（１フレーム）を複数の信号単位（サブフレーム）に区分けして送信しているものが利用できる。例えば、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号は、１つの航法メッセージ（１フレーム）を５個のサブフレームで構成している。

本発明によれば、受信制御手段によって複数のサブフレームを備える衛星信号を受信している際に、測位残時間算出手段によって、現在どのサブフレームを受信しているのかを判定し、測位処理を行うために必要なデータ（サブフレーム）を受信し終えるまでの時間を算出できる。
例えば、ＧＰＳ衛星のサブフレームは、サブフレーム１〜５までの５種類があり、それぞれが６秒間隔で順次送信されている。そして、測位処理のためにサブフレーム１〜３を受信する必要がある場合、最初にサブフレーム１を受信し、サブフレーム１の受信を完了した時点では、続いて送信されるサブフレーム２，３を受信できればよく、その受信処理には１２秒かかる。一方、最初にサブフレーム２を受信した場合、サブフレーム２の受信完了後、サブフレーム３，４，５，１を順次受信しなければならず、その受信処理には２４秒かかる。この受信処理時間に、測位計算に必要な処理時間を加算すれば、測位処理を完了するまでの時間を算出することができる。すなわち、最初に受信したサブフレームを判別すれば、その時点での測位残時間を算出することができる。
そして、表示制御手段によって、算出された測位残時間を表示部に表示しているので、利用者は測位処理の残り時間を容易にかつ正確に把握でき、利便性を向上できて使い勝手の良い衛星信号受信装置を提供することができる。

本発明において、前記測位残時間算出手段は、算出された前記受信時間に測位計算時間を加算して、前記測位残時間を算出することが好ましい。
本発明において、前記衛星信号の受信開始時からの経過時間を計測し、かつ、前記経過時間が設定された制限時間を超えた場合には前記受信部の動作を停止して衛星信号の受信を終了させるタイムアウト制御手段を備えることが好ましい。
ここで、前記制限時間（タイムアウト時間）は、受信開始から測位計算完了までの測位処理に必要な時間よりも長い時間に設定すればよい。例えば、通常、測位処理に２分（１２０秒）掛かる場合、制限時間は、例えば３分（１８０秒）等に設定すればよい。

このようなタイムアウト制御手段を備えていれば、衛星信号を受信できない環境にある場合に、受信処理を長時間継続して電力消費が大幅に増大することを防止できる。このため、電池で駆動される腕時計のような携帯機器に本発明を利用した場合も、その携帯機器の持続時間を長くできる。
すなわち、手動で受信操作を行った場合、受信環境が悪いと、ＧＰＳ衛星をサーチ、捕捉できない場合や、ＧＰＳ衛星を捕捉できたとしても、衛星信号の信号強度が低く、正しいデータを受信できない場合がある。
このような場合、特に、電池駆動の場合には、限られた電池容量の中で受信処理を行う必要がある。従って、受信完了までの制限時間（タイムアウト時間）を設定し、設定された制限時間を越えると受信を中止するタイムアウト制御手段を備えていれば、電力消費を抑えることができる。

本発明において、前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間が、その時点から前記制限時間に達するまでのタイムアウト残時間よりも長い場合には、前記タイムアウト制御手段は前記測位残時間が経過するまでは受信を継続することが好ましい。

受信を開始してからの経過時間が制限時間を超えた際に、受信を終了するタイムアウト制御手段が設けられている場合でも、測位残時間算出手段で測位残時間が求められた場合には、その測位残時間が経過するまで受信を継続すれば、測位処理を完了することができる。従って、タイムアウトになる直前に位置情報衛星を捕捉した場合でも、そのまま受信処理および測位処理を継続できる。このため、タイムアウトで強制的に受信を終了してしまい、利用者が、再度、受信操作を行って測位処理を行う場合に比べて、利便性を向上できる。
例えば、受信開始から受信を終了するまでの制限時間が３分（１８０秒）であった場合、受信開始後、１６０秒経過時に最初のサブフレームの受信が完了し、残時間が３０秒と算出された場合、残時間が経過するまでは受信開始から１６０秒＋３０秒＝１９０秒必要となる。この場合、制限時間の１８０秒経過した時点で受信を終了してしまうと、受信処理を行ったのにもかかわらず、測位処理が行えないことになるが、さらに＋１０秒受信を継続すれば測位処理を行うことができる。従って、本発明の構成を採用すれば、無駄な受信処理を少なくでき、利便性を向上できる。

本発明において、前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で測位残時間を算出するまでは、前記タイムアウト制御手段で設定された制限時間に達するまでのタイムアウト残時間を表示し、前記測位残時間算出手段で測位残時間を算出した後は、算出された測位残時間を表示することが好ましい。

本発明によれば、受信開始時に測位に必要な数（３個以上）の衛星を捕捉できない場合には、タイムアウトまでの残り時間を表示し、その後、測位に必要な数の衛星を捕捉してサブフレームを受信できた場合には、測位残時間算出手段で算出した測位残時間を表示することができる。このため、衛星信号を受信しにくい場所で受信を開始した場合、タイムアウト残時間を表示すれば、利用者は、その場所では受信が難しいことを理解できる。そして、利用者が受信可能な場所に移動し、サブフレームを受信して測位残時間を算出できた場合には、測位残時間が表示されるため、利用者は、衛星信号を受信できていること、および、測位処理が終了するまでの時間を把握できるため、利便性を向上できる。
なお、タイムアウト残時間および測位残時間を表示する場合、それぞれを一定時間間隔、例えば１秒間隔でカウントダウンして表示すれば、残り時間を容易にかつ常時知ることができる点で好ましい。

本発明において、前記表示制御手段は、測位残時間を表示中かつサブフレームの受信中に衛星信号を受信できない状況になったときは、前記表示部の表示を、測位残時間からタイムアウト残時間に切り替えることが好ましい。

歩行等で移動しながら受信していると、衛星を捕捉しかつサブフレームを受信して測位残時間を表示している場合でも、衛星信号受信装置が利用者自身や木や建物の陰になって衛星信号のＳＮＲが下がったり、衛星を捕捉できなくなり、衛星信号を受信できなくなることがある。このような衛星信号を受信できない場合に、表示部の表示を測位残時間からタイムアウト残時間に切り替えれば、利用者は、衛星信号を受信できなくなったことを把握できる。このため、本発明によれば、衛星信号を受信できない状態のまま、測位残時間が表示されることがないため、利用者は現状を把握でき、衛星信号を受信できる位置に、衛星信号受信装置を移動するなどの適切な対応を取ることもできる。

本発明において、前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間と、前記タイムアウト制御手段で設定された制限時間に達するまでのタイムアウト残時間とを、異なる表示形態で表示することが好ましい。

本発明によれば、前記表示制御手段は、前記測位残時間およびタイムアウト残時間を、異なる表示形態で表示しているので、例えば、測位残時間およびタイムアウト残時間の一方を表示している場合、利用者は現在どちらの時間が表示されているのかを容易に区別することができる。また、測位残時間およびタイムアウト残時間を両方表示している場合には、利用者は各時間を容易に区別して確認することができる。このため、利用者の利便性を向上できる。
なお、異なる表示形態としては、例えば、測位残時間の表示およびタイムアウト残時間の表示のいずれか一方を点滅表示にしたり、表示色を異ならせる形態などが利用できる。

本発明において、前記衛星情報受信装置は、時刻を指示する指針と測位残時間またはタイムアウト残時間を表示可能な表示部を有する電子時計であり、前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間、および、前記タイムアウト制御手段で設定された制限時間に達するまでのタイムアウト残時間のいずれか一方の時間を前記表示部に表示する場合、前記指針を１秒よりも長い時間間隔で間欠的に駆動することが好ましい。

本発明によれば、前記表示制御手段は、前記測位残時間およびタイムアウト残時間のいずれか一方を表示している際に、指針（例えば秒針）を２秒毎に運針するなどの間欠駆動をしているので、利用者は現在どちらの時間が表示されているのかを容易に区別することができる。

本発明において、前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間を一定時間間隔でカウントダウンして表示することが好ましい。
ここで、一定時間間隔とは、例えば、１秒間隔や５秒間隔などの予め設定された時間間隔を意味する。また、時間のカウントダウンとは、時間を大きな数から小さな数へ更新し、残り時間を表示することを意味する。

前記測位残時間をカウントダウンで表示すれば、利用者は測位処理が完了するまでの時間を常に把握でき、利便性をより一層向上できる。
最初に受信したサブフレームの受信完了時に測位残時間を算出できるため、その測位残時間を一定時間表示するようにしてもよいが、本発明のように、算出した測位残時間を表示した後、例えば１秒毎に測位残時間をカウントダウンすることで表示すれば、測位残時間が常にリアルタイムで表示されるため、利便性をより一層向上できる。

本発明において、前記受信制御部は、受信操作が行われた際に前記受信部を動作させ、かつ、測位処理の完了後に前記受信部の動作を停止して衛星信号の受信を終了させることとしてもよい。

このような構成によれば、受信部は、受信操作が行われてから測位処理が完了するまでの間のみ動作され、測位処理の完了後には動作を停止しているので、受信部を常時動作させている場合に比べて、電力消費を低減できる。このため、特に、腕時計のように、電池で駆動される携帯機器において、持続時間を長くでき、利便性を向上できる。

なお、受信制御部は、測位処理後、できるだけ速やかに受信部の動作を停止させることが好ましい。
ここで、前記速やかに受信部の動作を停止させるとは、時刻情報の取得後あるいは測位の完了後、所定時間内に受信部の動作を停止させることを意味する。この所定時間内とは、例えば、数秒程度であり、情報の取得が完了しているのにも関わらず、受信を継続して電力消費が増大することを防止できるものであればよい。要するに、一般的なナビゲーションシステムのように、連続してデータ受信を行うことがないように、所定の処理が完了したら受信部の動作を停止するように制御すればよい。
例えば、ナビゲーション用途の通常のＧＰＳ測位では、測位処理を連続して行うため、受信部は初回の測位後も測位データの取得を継続して行う。これに対し、タイムゾーンを越えて移動した場合、そのタイムゾーンの時差情報を取得するには、移動後に測位処理を１回行えばよく、その測位データ取得後は、上記構成により、連続測位を行わずに速やかに（１秒以内程度で）受信動作を停止させることができる。

上記構成によれば、受信制御部は、測位が完了すれば受信部の動作を停止できるため、カーナビケーションの測位処理のように、移動情報を取得するために連続して受信処理を行う必要が無く、ナビゲーションを行う場合に比べて電力消費を低減できる。

本発明の衛星信号受信装置の制御方法は、位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、表示部と、制御部とを備える衛星信号受信装置の制御方法であって、前記衛星信号は、複数のサブフレームを備えており、複数の位置情報衛星から受信した衛星信号によって測位処理を行う測位処理工程と、受信した衛星信号に含まれるサブフレームの種類を判定し、最初に受信したサブフレームの種類の判定結果によって測位処理が終了するまでの測位残時間を算出する測位残時間算出工程と、前記測位残時間算出工程によって算出された測位残時間を前記表示部に表示する表示制御工程と、を含み、前記測位残時間算出工程では、最初に受信したサブフレームのサブフレームＩＤを取得し、取得された前記サブフレームＩＤに基づいて、以降に受信する必要のあるサブフレーム数を算出し、算出された前記サブフレーム数に基づく受信時間を算出し、算出された前記受信時間に基づいて前記測位残時間を算出することを特徴とする。
本発明によれば、前記衛星信号受信装置と同じ作用効果を奏することができる。

以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の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、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明に係る時刻修正装置付き計時装置であるＧＰＳ時刻修正装置付き腕時計１（以下「ＧＰＳ付き腕時計１」という）を示す概略図であり、図２は、図１の概略断面図である。また、図３は、図１及び図２のＧＰＳ付き腕時計１の主なハードウエア構成等を示す概略図である。
図１に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、文字板２および指針３からなる時刻表示部を備える。文字板２の一部には開口が形成され、ＬＣＤ表示パネル等からなるディスプレイ（表示部）４が組み込まれている。

指針３は、秒針、分針、時針等を備えて構成され、後述するステップモータで歯車を介して駆動される。
ディスプレイ４はＬＣＤ表示パネル等で構成され、緯度、経度や都市名等の位置情報を表示する他、残時間やタイムアウト残時間などを表示する。
そして、ＧＰＳ付き腕時計１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星５からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正できるように構成されている。

なお、ＧＰＳ衛星５は、本発明における位置情報衛星の一例であり、地球の上空に複数存在している。現在は約３０個のＧＰＳ衛星５が周回している。
また、ＧＰＳ付き腕時計１には、外部操作部材であるリュウズ６、ボタン７，８が設けられている。

［ＧＰＳ付き腕時計の内部構成］
次に、ＧＰＳ付き腕時計１の内部構成について説明する。
図２に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、ＳＵＳ、チタンなどの金属で構成された外装ケース１７を備えている。
外装ケース１７は略円筒状に形成され、外装ケース１７の表面側の開口には、ベゼル１６を介して表面ガラス１６０が取り付けられている。また、外装ケース１７の裏面側の開口には裏蓋２６が取り付けられている。裏蓋２６は、金属で構成されてリング状に形成され、その中央の開口には裏面ガラス２３が取り付けられている。

外装ケース１７の内部には、指針３を駆動するステップモータ、ＧＰＳアンテナ１１、電池２４などが配置されている。
ステップモータは、モータコイル１９、図示略のステータ、ロータなどからなる時計用に用いられる一般的なものである。このステップモータは歯車を介して指針３を駆動する。

ＧＰＳアンテナ１１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星５からの衛星信号を受信するパッチアンテナとなっている。このＧＰＳアンテナ１１は文字板２の時刻表示面の反対側の面（裏面側）に配置され、表面ガラス１６０および文字板２を通過した電波を受信するように構成されている。
このため、文字板２および表面ガラス１６０は、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号である電波を通す材料で構成されている。例えば、文字板２はプラスチックで構成されている。また、ベゼル１６は、前記衛星信号の受信性能を向上させるために、セラミックス製とされている。

ＧＰＳアンテナ１１の裏蓋側には、回路基板２５が配置され、回路基板２５の裏蓋側には電池２４が配置されている。
回路基板２５には、後述するようにＧＰＳアンテナ１１で受信した信号を処理する受信回路（受信部）１８や、前記指針３を駆動するステップモータ等の制御を行う制御部２０などの各種回路素子（ＩＣなど）が取り付けられている。受信回路１８や制御部２０は、電池２４から供給される電力で駆動される。

電池２４は、リチウムイオン電池などの二次電池となっている。そして、電池２４の下側（裏蓋側）には、磁性シート２１が配置されており、その磁性シート２１を介して充電用コイル２２が配置されている。従って、電池２４は、この充電用コイル２２により、外部充電器から電磁誘導で電力を充電できるようになっている。また、磁性シート２１は、磁界を迂回させることができるようになっている。このため、磁性シート２１は、電池２４の影響を低減して、効率的にエネルギー伝送を行うことができるようになっている。そして、電力転送のために裏蓋２６の中央部には、裏面ガラス２３が配置されている。
ＧＰＳ付き腕時計１は、以上のように構成されている。

［ＧＰＳ付き腕時計の回路構成］
次に、ＧＰＳ付き腕時計１の回路構成に関して説明する。図３に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、時刻表示装置４５、ＧＰＳ装置４０、時刻修正装置４４を備え、コンピュータとしての機能も発揮する構成となっている。なお、図３に示すように、時刻表示装置４５およびＧＰＳ装置４０と、時刻修正装置４４とは一部の構成が重複している。

以下、図３に示す各構成について説明する。
［ＧＰＳ装置の構成］
図３に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号を受信、処理するＧＰＳ装置４０を備えている。
ＧＰＳ装置４０は、ＧＰＳアンテナ１１、フィルタ（ＳＡＷ）３１、受信回路１８を備える。フィルタ（ＳＡＷ）３１は、バンドパスフィルタであり、１．５ＧＨｚの衛星信号を抜き出すものとなっている。従って、ＧＰＳ装置４０により、本発明の受信部が構成されている。

受信回路１８は、フィルタで抜き出された衛星信号を処理するものであり、ＲＦ部（Radio Frequency：無線周波数）２７とベースバンド部３０を備える。
ＲＦ部２７は、ＰＬＬ回路３４、ＩＦフィルタ３５、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）４１、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）４２、ミキサ４６、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）４７、ＩＦアンプ４８等を備えている。

そして、フィルタ３１で抜き出された衛星信号は、ＬＮＡ４７で増幅された後、ミキサ４６でＶＣＯ４１の信号とミキシングされ、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）にダウンコンバートされる。
ミキサ４６でミキシングされたＩＦは、ＩＦアンプ４８、ＩＦフィルタ３５を通り、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）４２でデジタル信号に変換される。

ベースバンド部３０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３９、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３６、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）３７、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）３８を備える。また、ベースバンド部３０には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）３２やフラッシュメモリ３３等も接続されている。
そして、ベースバンド部３０は、ＲＦ部２７のＡＤＣ４２からデジタル信号が入力され、制御信号に基づき、衛星信号の演算を行い、衛星時刻情報や測位情報を取得できるようになっている。

なお、ＰＬＬ回路３４用のクロック信号は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）３２から生成されるようになっている。
また、ＲＴＣ３８は、衛星信号を処理するために、受信機側の時刻情報を生成するものである。このＲＴＣ３８は、ＴＣＸＯ３２から出力される基準クロックでカウントアップされるようになっている。

［時刻修正装置の構成］
時刻修正装置４４は、前記受信回路１８と、制御部２０と、駆動回路４３と、ＬＣＤ駆動回路４９と、水晶振動子４２とを備えている。
制御部２０は、記憶部２０Ａ、発振回路２０Ｂを備える。そして、制御部２０は、ＧＰＳ装置４０を制御するとともに、駆動回路４３を介して指針３の駆動を制御し、ＬＣＤ駆動回路４９を介してディスプレイ４の駆動を制御するものである。すなわち、制御部２０は、制御信号を受信回路１８に送り、ＧＰＳ装置４０の受信動作を制御できるようになっている。

また、記憶部２０Ａは、図４に示すように、時刻データ記憶部２００と、位置情報−時差データ記憶部２１０とを備えている。
時刻データ記憶部２００には、受信時刻データ２０１と、内部時刻データ２０２と、時計表示用時刻データ２０３と、時差データ２０４とが記憶される。
受信時刻データ２０１としては、３回分の受信時刻データを記憶可能に構成されている。例えば、サブフレーム１〜３による時刻データが記憶されている。

内部時刻データ２０２は、衛星信号から取得した時刻情報（ＧＰＳ時刻）にＵＴＣオフセット（現在は＋１４秒）を加算することで求められるＵＴＣ（協定世界時）が記憶される。そして、この内部時刻データ２０２に記憶されたＵＴＣは、制御部２０に接続された水晶振動子４２および発振回路２０Ｂで生成される基準信号によって更新される。従って、受信回路１８への電力供給を停止していても、内部時間を更新して指針３の運針を継続することができるようになっている。この制御部２０および水晶振動子４２によって、内部時刻を生成する時刻情報生成部が構成されている。

時計表示用時刻データ２０３は、時刻修正中や時差を設定したときのように、内部時刻データと時計に表示している時刻が一致しない場合に利用される。時差データ２０４は、設定された時差データが記憶される。すなわち、前記時差データ２０４に時差データが設定されている場合には、時計表示用時刻データ２０３には、前記内部時刻データ２０２に、時差データ２０４の時差データを加味した時刻データが記憶される。

位置情報−時差データ記憶部２１０は、各タイムゾーンの時差データが記憶されており、位置情報と時差データとが関連付けされて記憶されている。すなわち、衛星信号を受信して測位処理を行うことで測位情報（位置情報、より具体的には、受信時にＧＰＳ付き腕時計１が位置する場所の緯度および経度）を取得すると、制御部２０は、位置情報−時差データ記憶部２１０で前記測位情報を検索し、その位置情報に対応する時差データを取得できるようにされている。

このような構成のＧＰＳ付き腕時計１は、電池２４からレギュレータ２９を介して供給される電力で駆動される。すなわち、充電用コイル２２は、充電制御回路２８を通じて二次電池２４に電力を充電する。二次電池２４は、レギュレータ２９を介して、時刻修正装置４４等に駆動電力を供給するようになっている。
なお、本実施形態では、電池２４として、リチウムイオン電池などの充電可能な二次電池を用いていたが、リチウム電池などの一次電池を用いてもよい。また、二次電池を設けた場合の充電方法は、本実施形態のような、充電用コイル２２を設けて外部の充電器から電磁誘導方式で充電するものに限らず、例えばＧＰＳ付き腕時計１にソーラーセル等の発電機構を設けて充電してもよい。

［航法メッセージの説明］
ここで、ＧＰＳ衛星５から送信される信号（衛星信号）である航法メッセージについて、説明する。なお、航法メッセージは、５０ｂｐｓのデータとして衛星の電波に変調されている。
図５〜６は、ＧＰＳ衛星信号を示す概略説明図である。
各ＧＰＳ衛星５からは、図５に示すように、１フレームデータ（３０秒）単位で信号が送信されてくる。この１フレームデータは、５個のサブフレームデータ（１サブフレームデータは６秒）を有している。各サブフレームデータは、１０個のワード（１ワードは０．６秒）を有している。

また、各サブフレームデータの先頭のワードは、ＴＬＭ（Telemetry word）データが格納されたＴＬＭワードとなり、図６に示すように、前記ＴＬＭワードには、プリアンブルデータ、ＴＬＭ Message、Reserved Bits、Parityの各データが格納されている。
また、ＴＬＭに続くワードは、ＨＯＷ（hand over word）データが格納されたＨＯＷワードとなり、その先頭には、ＴＯＷ（Time of Week、「Ｚカウント」ともいう）というＧＰＳ衛星のＧＰＳ時刻情報（衛星時刻情報）が格納されている。
ＧＰＳ時刻情報は毎週日曜日の０時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の０時に０に戻るようになっている。つまり、ＧＰＳ時刻情報は、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報であって、経過時間が１．５秒単位で表した数となっており、ＺカウントあるいはＺカウントデータともいわれており、ＧＰＳ付き腕時計１が現在時刻を知る手がかりともなっている。

また、ＨＯＷワードには、サブフレームＩＤを示す３ビットのデータ(IDコード)も保持されている。すなわち、図５の（Ａ）〜（Ｅ）に示すサブフレーム１〜５のＩＤコードは、それぞれ「００１」、「０１０」、「０１１」、「１００」、「１０１」と２進法で「１」から「５」を示す値に設定されている。

図５に示すように、サブフレーム１には、週番号データ（ＷＮ）、衛星健康状態情報（ＳＶｈｅａｌｔｈ）データなどの衛星補正データが格納されている。
週番号データは、現在のＧＰＳ時刻情報が含まれる週を表す情報である。すなわち、ＧＰＳ時刻情報の起点は、ＵＴＣ（協定世界時）における１９８０年１月６日００：００：００であり、この日に始まる週は週番号０となっている。そして、週番号と経過時間（秒）のデータを取得することで、受信側はＧＰＳ時刻情報を取得できる構成となっている。
また、週番号データは、１週間単位で更新されるデータとなっている。
従って、受信側で、一旦、週番号データを取得しており、その週番号データを取得した時期からの経過時間がカウントされている場合は、再度、週番号データを取得しなくても、取得している週番号データと経過時間から、ＧＰＳ衛星の現在の週番号データが分かる。従って、Ｚカウントデータを取得すれば、現在のＧＰＳ時刻が概算で分かるようになっている。このため、ＧＰＳ装置４０は、時刻情報を取得する場合には、通常、Ｚカウントデータのみを取得する。

ＧＰＳ衛星からの信号に含まれる航法メッセージはフレームデータ（メインフレーム構成）が５０ｂｐｓ、全ビット数１５００ビットを主フレームとするデータとなっている。
そして、この主フレームデータは、それぞれ３００ビット（３００ｂｉｔ）ずつの５つのサブフレームデータに分割されている。
そして、１フレームデータは３０秒に相当する。従って、サブフレームデータの１つは、６秒に相当するデータとなっている。上述したように、この各サブフレームデータの先頭の２語には、ＴＬＭワード、ＨＯＷワードのＺカウント（ＴＯＷ）データが含まれている。そして、Ｚカウントデータは、サブフレーム１から始まり、サブフレームデータ毎に６秒おきのデータとなっている。つまり、サブフレーム１からサブフレーム５はＴＬＭワード、ＨＯＷワードのＺカウント（ＴＯＷ）データを有している。この、Ｚカウント（ＴＯＷ）データは、次のサブフレームデータの時刻情報となっている。例えば、サブフレーム１のＺカウントデータは、サブフレーム２の時刻データとなっている。

また、ＧＰＳ衛星５からの衛星信号である航法メッセージは、図５で示すように、プリアンブルデータ及びＨＯＷワードのＴＯＷ、各サブフレームデータ、例えば、週番号データ（ＷＮ）や衛星健康状態データ（ＳＶ ＨＥＡＬＴＨ）を含む衛星補正データ等や、エフェメリス（ＧＰＳ衛星５毎の詳細な軌道情報）や、アルマナック（全ＧＰＳ衛星５の概略軌道情報）や、ＵＴＣデータ（協定世界時情報等）となっている。さらに詳細には、航法メッセージのサブフレームデータは、サブフレーム１からサブフレーム５まであり、この５つのサブフレームデータを１つの単位として、フレームデータが構成されている。そして、サブフレームデータは、上述したように、１から１０までのワードデータで構成されている。
従って、ＨＯＷデータつまりＺカウントは、６秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ、エフェメリスパラメータ、アルマナックパラメータは、３０秒間隔で送信される。

ＧＰＳ衛星５からの信号は以上のように送信されてくるため、本実施形態の衛星信号の受信とは、各ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号のＣ／Ａコードと位相同期させることである。
つまり、このようなＧＰＳ衛星５のフレームデータ等を取得するには、ベースバンド部３０でＧＰＳ衛星５の信号と同期する必要がある。
この場合、特に１ｍｓ単位の同期のためにＣ／Ａコード（１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ））が用いられる。このＣ／Ａコード（１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ））は、地球を周回している複数のＧＰＳ衛星５毎に異なっており、固有のものとなっている。
従って、特定のＧＰＳ衛星５の衛星信号を受信する場合は、ＧＰＳ装置４０において、ＧＰＳ衛星５に固有のＣ／Ａコードを発生させて位相同期することで、受信することができるようになっている。
そして、Ｃ／Ａコード（１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ））と同期させると、サブフレームデータのＴＬＭワードのプリアンブルデータ、ＨＯＷワードを受信でき、ＨＯＷワードのＺカウントデータ（時刻情報）が取得できる。
さらに、測位を行うための情報として、衛星信号のエフェメリスパラメータを３〜４衛星分取得すればよい。ここで、エフェメリスパラメータは、３０秒ごとに送信されるサブフレーム２のプリアンブルから６００ビット、つまり約１２秒の受信を行うことで取得できる。
ＧＰＳ衛星５の衛星信号である航法メッセージは以上のように構成されている。

［制御部の構成］
次に、図７に基づいて、本発明の衛星信号受信装置のシステム構成について説明する。図７は、主に制御部２０において実行されるプログラムで実現される機能ブロックである。
すなわち、制御部２０は、受信制御手段５１、タイムアウト制御手段５２、測位処理手段５３、測位残時間算出手段５４、表示制御手段５５、時刻修正処理手段５６、電圧検出手段５７を備える。

受信制御手段５１は、後述するように、ＧＰＳ装置４０を用いた受信処理を制御する。タイムアウト制御手段５２は、ＧＰＳ装置４０による受信処理開始時にカウントを開始するタイマを備え、受信開始時から予め設定された制限時間（例えば１８０秒）に達するまでの残り時間をカウントする。より具体的には、タイムアウト制御手段５２は、初期値を前記制限時間（例えば１８０秒）とし、カウントダウンで残り時間（タイムアウト残時間）を計測するタイマを備える。このため、タイムアウト制御手段５２は、受信が開始されると初期値（例えば１８０秒）から１秒毎に、１８０秒→１７９秒→１７８秒のようにタイムアウト残時間をカウントダウンすることができる。
そして、タイムアウト制御手段５２は、測位に必要な衛星を捕捉することなく、タイムアウト残時間が０秒となった場合には、受信制御手段５１に対して受信動作を中止する指示を出す。

測位処理手段５３は、受信した衛星信号から軌道情報（エフェメリスなど）を取得してＧＰＳ付き腕時計１の現在位置を算出する測位処理を行う。
測位残時間算出手段５４は、受信した衛星信号に含まれるサブフレームの種類、具体的にはサブフレームＩＤを判定し、最初に受信したサブフレームがサブフレーム１〜５のいずれであるかを判定し、その結果で測位処理が終了するまでの測位残時間を算出する。
表示制御手段５５は、前記測位残時間やタイムアウト残時間をディスプレイ４に表示する制御を行う。

時刻修正処理手段５６は、測位処理で求めた測位情報やＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻データ２０２、時計表示用時刻データ２０３、時差データ２０４を更新し、指針３で指示される時刻を修正する。
電圧検出手段５７は、前記電池２４の電圧をモニターし、所定電圧未満に低下したか否かを検出するものである。なお、この電池電圧のモニターは、常時行ってもよいが、電力消費を低減するため、通常は、所定の時間間隔で行うようにしている。
これらの各手段の処理内容は、以下の受信動作の説明において詳述する。

次に、ＧＰＳ付き腕時計１の動作について、図８の動作説明図および図９，１０のフローチャートを参照して説明する。
受信制御手段５１は、ＧＰＳ付き腕時計１に設けられたリュウズ６やボタン７，８等の外部操作部材で所定の操作が行われたか否かを判断する。本実施形態では、Ａボタン７が３秒以上押された場合に受信を開始する（ＳＴ１１）。なお、ＳＴ１１で所定の操作が行われたことを検出するまでは、受信制御手段５１はＳＴ１１の検出判断処理を繰り返し実行する。

ＳＴ１１で所定の操作が行われていたことを検出すると、電圧検出手段５７は、電源電圧（電池２４の電圧）が所定電圧以上か否かを判断する（ＳＴ１２）。測位処理は受信時間が１〜３分と長く、電力消費も大きくなる。このため、電圧検出手段５７は、事前に電源電圧の検出を行い、１〜３分の受信が可能な電圧があるか否かを判断している。
そして、ＳＴ１２で電源電圧が所定電圧未満の場合、受信制御手段５１は、受信処理を終了する（ＳＴ２０）。

ＳＴ１２で電源電圧が所定電圧以上の場合、受信制御手段５１は、受信回路１８に電源を供給し受信を開始する（ＳＴ１３）。
同時に、タイムアウト制御手段５２は、タイムアウトのカウントを始める（ＳＴ１４）。例えば、制限時間を１８０秒と設定した場合、タイムアウト制御手段５２は、１８０秒からカウントダウンを始めて、受信開始から制限時間までの残り時間であるタイムアウト残時間をカウントする。

続いて、表示制御手段５５は、タイムアウトまでの残り時間（タイムアウト残時間）を表示する（ＳＴ１５）。例えば、図８（Ａ）に示すように、ディスプレイ４に、時差情報（例えば日本はＵＴＣ＋９時間）および曜日が表示された通常表示状態において、Ａボタン７を３秒以上押すと受信処理が開始され、ディスプレイ４には、図８（Ｂ）に示すように、タイムアウト残時間が表示される。図８（Ｂ）は、受信開始から６０秒経過した時点のタイムアウト残時間を示している。つまり受信終了まで１２０秒であることを示している。
なお、測位処理が完了するまでの時間は、受信する場所等の受信環境によって変わるため、タイムアウト残時間も受信環境によって設定することが好ましいが、実際には受信環境を予め判断することは難しい。このため、視野の開けた場所、高層ビル街、屋内の窓際などの様々な受信環境で受信することを想定すると、受信時間は６０秒〜１８０秒程度の変動がある。従って、タイムアウト時間（制限時間）は、これらの受信処理時間よりも余裕を取って設定すればよく、例えば１８０秒〜２４０秒程度に設定すればよい。

受信制御手段５１は、受信回路１８を駆動し、ＧＰＳ衛星５のサーチ処理を行う（ＳＴ１６）。
衛星サーチ処理では、衛星番号ＳＶを「１」から「３０」まで順次変更し、各衛星番号ＳＶのＧＰＳ衛星５を検索し、その信号レベル（ＳＮＲ）を検出する。具体的には、ＧＰＳ衛星５のＣ／Ａコードの発生タイミングを調整して、同期できるＧＰＳ衛星５を検索する。なお、各ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号は、すべての衛星から同一周波数で信号を送信しているが、ＧＰＳ衛星５毎に異なるＣ／Ａコードを用いることで判別するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用している。従って、受信した衛星信号に含まれるＣ／Ａコードを判別することで、現在、捕捉可能なＧＰＳ衛星５をサーチすることができる。このため、各ＧＰＳ衛星５のＣ／Ａコードのパターンの発生タイミングを調整して、同期できるＧＰＳ衛星５をサーチしている。

次に、受信制御手段５１は、測位のために３つ以上のＧＰＳ衛星５を捕捉する必要があるため、３つ以上のＧＰＳ衛星５を捕捉できたか否かを判定する（ＳＴ１７）。具体的には、Ｃ／Ａコードとの相関処理結果を判定することで、ＧＰＳ衛星５を捕捉できたか否かを判定している。

ＳＴ１７において、まだ、３つ以上衛星を捕捉できていないと判定された場合、タイムアウト制御手段５２は、カウント値（タイムアウト残時間）を参照して、衛星サーチ処理がタイムアウトになったか否かを判定する（ＳＴ１９）。
ＳＴ１９でタイムアウトになっていないと判定した場合、受信制御手段５１は、ＳＴ１６の衛星サーチ処理に戻って処理を継続する。この際、タイムアウト制御手段５２はカウントダウンを継続しているため、表示制御手段５５はタイムアウト残時間の表示を続行する。
一方、ＳＴ１９でタイムアウトであると判定した場合、受信制御手段５１は、受信回路１８を制御して受信処理を終了する（ＳＴ２０）。

次に、ＳＴ１７で３つ以上のＧＰＳ衛星５を捕捉できたと判定した場合には、受信制御手段５１は、サブフレームを正しく受信したかをパリティチェックにより判断し、各ＧＰＳ衛星５のサブフレームを取得できたか否かを判定する（ＳＴ１８）。

ＳＴ１８にてサブフレームを取得したと判定された場合には、測位残時間算出手段５４は、受信したサブフレームのＨＯＷ内のサブフレームＩＤを取得してサブフレーム１〜５のいずれを受信したかを割り出す。そして、測位を行うためには、サブフレーム１、２、３の情報が必要であるので、測位残時間算出手段５４は、取得したサブフレームＩＤによって、測位処理を終了するまでの時間（測位残時間）を算出する（ＳＴ２１）。
表１は、受信したサブフレームから測位終了までの時間の算出方法を示したものである。

表１は示すように、例えば、サブフレーム１を受信した場合は、残りサブフレーム２、３を受信するため１２秒を要する。また、測位処理に必要なサブフレーム１〜３を受信した後、測位計算を行うために１５秒ほど要する。従って、測位終了まで合計２７秒を要する。同様に、最初にサブフレーム２〜４を受信した場合、表１に示すように、他の４つのサブフレームを受信しなければならないため、受信時間に２４秒を要し、測位計算は同じ１５秒で済むため、測位終了まで合計３９秒を要する。また、最初にサブフレーム５を受信した場合は、サブフレーム１〜３を受信すればよいため、受信時間は１８秒となり、測位計算の１５秒を加算して、測位終了まで合計３２秒を要する。

なお、本実施形態では、複数のＧＰＳ衛星５を同時に捕捉し、各ＧＰＳ衛星５からの衛星信号を同時に受信、処理可能なマルチチャンネルの受信回路１８を用いているため、複数のＧＰＳ衛星５から衛星信号を受信して測位処理を行う場合も前記表１に示す時間で測位を終了できる。すなわち、ＧＰＳ衛星５では、各サブフレーム１〜５の送信タイミングは同じである。すなわち、あるＧＰＳ衛星５からサブフレーム１を受信している場合、他のＧＰＳ衛星５からもサブフレーム１を受信することになる。従って、残りのサブフレームの受信も同じものとなり、受信完了までの時間も同一となる。このため、測位終了までの時間も同一となる。

次に、表示制御手段５５は、測位終了までの残り時間（測位残時間）をディスプレイ４に表示するとともに、カウントダウンを開始し、カウントダウンされた残時間をディスプレイ４に表示する（ＳＴ２２）。例えば、図８（Ｃ）には、測位残時間が１０秒であることを示している。
この際、タイムアウト制御手段５２は、タイムアウト残時間が測位残時間未満であるかを確認する（ＳＴ２３）。そして、ＳＴ２３で「ＹＥＳ」と判定された場合、タイムアウト制御手段５２は、タイムアウト残時間を測位残時間と同じ時間に更新する（ＳＴ２４）。例えば、ＳＴ２２で算出された測位残時間が３９秒であり、タイムアウト残時間が２０秒である場合、タイムアウト制御手段５２は、タイムアウト残時間を測位残時間と同じ３９秒に更新する。その後は、測位残時間およびタイムアウト残時間は共に同じ時間でカウントダウンされ、同時に０秒となる。

次に、受信制御手段５１は、各ＧＰＳ衛星５の衛星軌道データ（エフェメリス）を取得できたか否かを判定する（ＳＴ２５）。
ＳＴ２５で軌道データを取得できたと判定された場合、測位処理手段５３は取得した軌道データに基づく測位計算をおこなう（ＳＴ２６）。

ＳＴ２６で測位計算が完了した場合、受信制御手段５１は、受信回路１８を制御して受信処理を終了する（ＳＴ２７）。
また、時刻修正処理手段５６は、取得した位置情報に基づいて、位置情報−時差データ記憶部２１０から時差情報を読み出す（ＳＴ２８）。すなわち、位置情報−時差データ記憶部２１０には、位置情報と時差情報の関係を表すデータテーブルが記憶されている。従って、時刻修正処理手段５６は、取得した位置情報がどのタイムゾーンに含まれるのかを判断して対応する時差情報を読み出すことができる。この時差情報は、時差データ２０４として時刻データ記憶部２００に記憶される。

また、受信回路１８では測位計算と同時に精度の高い時刻（ＧＰＳ時刻）が算出される。このため、時刻修正処理手段５６は、そのＧＰＳ時刻にＵＴＣオフセット（現在は＋１４秒）を加えることで協定世界時（ＵＴＣ）とし、時刻データ記憶部２００に内部時刻データ２０２として記憶する。そして、時刻修正処理手段５６は、内部時刻データ２０２に時差データ２０４を加えて現在地の時刻データを求め、時計表示用時刻データ２０３を更新して指針３により表示して、時刻と時差の修正を行い（ＳＴ２９）、処理を終了する。
なお、この際、表示制御手段５５は、取得した位置情報やタイムゾーン情報をディスプレイ４に表示してもよい。

一方、ＳＴ２５において、衛星軌道データが取得されていないと判定された場合、タイムアウト制御手段５２は、タイムアウト残時間を参照して、タイムアウトになったか否かを判定する（ＳＴ３１）。
ＳＴ３１でタイムアウトでないと判定された場合、受信制御手段５１は、ＧＰＳ衛星５を３つ以上捕捉しているか判定する（ＳＴ３２）。ＳＴ３２でＧＰＳ衛星５が３つ以上捕捉されていると判断された場合は、受信制御手段５１はＳＴ２５の処理に戻り、受信処理を継続する。

一方、ＳＴ３２でＧＰＳ衛星５が３つ以上捕捉できていないと判断された場合は、再びＧＰＳ衛星５を確保する必要があるので、表示制御手段５５は、ディスプレイ４の表示をタイムアウト時間表示に切り替えて（ＳＴ１５）、ＧＰＳ衛星５をサーチする（ＳＴ１６）。すなわち、ＳＴ１７で３つ以上の衛星を捕捉できていた場合でも、その後、一部の衛星の受信環境が低下し、捕捉できている衛星が２以下になってしまう場合がある。このような場合には、現在捕捉している衛星がある場合はその衛星を捕捉しつつ他のＧＰＳ衛星５をサーチする（ＳＴ１６）。そして、前述のＳＴ１７以降の処理を続行する。

また、ＳＴ３１でタイムアウトと判定された場合は、受信制御手段５１は、受信回路１８を制御して受信処理を終了する（ＳＴ３３）。
続いて、時刻修正処理手段５６は、既に受信したサブフレーム内のＺカウント（衛星時刻データ）を用いて内部時刻を修正する（ＳＴ３４）。
すなわち、時刻修正処理手段５６は、取得したＺカウントにＵＴＣオフセット（現在は＋１４秒）を加えることで協定世界時（ＵＴＣ）とし、時刻データ記憶部２００に内部時刻データ２０２として記憶する。また、時刻修正処理手段５６は、測位に必要なサブフレームを受信できなかったため、測位情報を取得できておらず、測位情報に基づく現在位置の時差情報も取得できていない。このため、時刻修正処理手段５６は、前回設定された時差データ２０４に基づいて時計表示用時刻データ２０３を更新し、表示制御手段５５はその時計表示用時刻データ２０３に基づいて現在時刻を指針３により表示する。

なお、通常のカーナビケーションの測位処理では、現在位置を連続して検出する必要があるため、連続して測位し続ける必要がある。これに対し、本実施形態の測位処理は、現在地が分かれば目的を達成し、連続して測位処理を行う必要がないため、ＳＴ２６で測位計算が完了して現在地が分かれば、受信処理を終了でき、受信処理を長時間継続する必要はない。

ＧＰＳ付き腕時計１は、以上のように、位置情報および時差情報を取得し、その取得に成功すれば位置情報（時差情報）および取得した時刻情報に基づくローカルタイムの時刻修正をおこなう。
この際、少なくとも一つのサブフレームを取得しているが、測位計算に必要なサブフレームを受信できなかった場合には、時刻修正処理手段５６は、時差修正は行わずに時刻修正のみを行う。

［受信結果表示操作］
図８に示すように、通常使用状態において、Ａボタン７を押すと、表示制御手段５５は、受信の成功や失敗の結果をディスプレイ４に表示する。
測位処理に成功した場合、ディスプレイ４には「ＦＩＸ ＯＫ」と表示され、測位処理に失敗した場合、「ＦＩＸ ＮＧ」と表示される。
また、時刻修正に成功した場合、ディスプレイ４には「ＵＴＣ ＯＫ」と表示され、時刻修正に失敗した場合、「ＵＴＣ ＮＧ」と表示される。
なお、測位処理に成功した場合、測位処理において受信したデータで時刻修正も同時に行われるため、自動的に時刻修正も成功することになる。

従って、図８（Ｄ）は、測位処理および時刻修正に成功した場合であり、図８（Ｅ）は測位処理に失敗したが、時刻修正は成功した場合であり、図８（Ｆ）は、測位処理および時刻修正をともに失敗した場合である。
なお、この受信結果は、ディスプレイ４に表示するものにかぎらず、指針３を用いて表示してもよい。例えば、Ａボタン７を押した際に、測位処理および時刻修正に成功していた場合は秒針を１０秒位置に移動し、測位処理は失敗したが時刻修正に成功した場合は秒針を２０秒位置に移動し、測位処理および時刻修正を共に失敗した場合は秒針を４０秒位置に移動するようにすればよい。なお、この秒針での指示位置は１０，２０，４０秒位置に限らず、適宜設定すればよい。また、秒針および分針の一方で、測位処理の成功または失敗を指示し、他方で時刻修正の成功または失敗を指示してもよい。

このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）利用者が受信操作を行った際に、最初に受信したサブフレームを判定して測位処理が完了するまでの測位残時間を算出し、その残時間をディスプレイ４に表示しているので、利用者は、測位処理が終了するまでの時間を把握することができる。このため、利用者は、測位処理がいつまで続くのかと行った心配をすることがなく、ストレス無く測位処理を行うことができ、ＧＰＳ付き腕時計１の利便性や使い勝手を向上できる。

（２）また、測位残時間算出手段５４は、最初に受信したサブフレームのＩＤを判定して測位残時間を算出しているので、精度の高い測位残時間を算出することができる。特に、実際の受信処理だけでなく、ＣＰＵ３６の能力に応じた測位計算の時間も加味しているので、測位処理が完了するまでの時間を非常に精度が高く算出することができる。

（３）さらに、ＧＰＳ衛星５のサーチ中など、衛星信号を受信するまでは、タイムアウト制御手段５２によってカウントされるタイムアウト残時間を表示しているので、利用者はタイムアウトの状況も把握できる。すなわち、衛星信号のサブフレームを受信して測位残時間を算出するまでは、図８（Ｂ）に示すように、タイムアウト残時間をディスプレイ４に表示しているので、利用者は、まだサブフレームを受信できていないことが分かる。通常、受信処理を開始した場合、ＧＰＳ衛星５のサーチ処理に１〜２秒、最初のタイムコード受信に６秒かかるため、計８〜１０秒程度経過すれば、測位残時間を算出できる。従って、タイムアウト残時間が初期値（例えば１８０秒）から１０秒以上カウントダウンしてもタイムアウト残時間の表示のままであれば、利用者は、その場所が衛星信号を受信し難い場所であることを把握でき、受信しやすい場所に移動して受信を継続することもできる。従って、受信操作において、測位処理を完了できる確率が高まり、利便性も向上できる。
更に、仮にＧＰＳ衛星５を受信できない環境にあった場合も、タイムアウト残時間が表示され、制限時間を超えるまで、つまりタイムアウトで受信処理を終了するまでの時間が表示されて、利用者はタイムアウトの状況を正確に把握できるため、利便性をより一層向上できる。

（４）また、表示制御手段５５は、測位残時間やタイムアウト残時間をカウントダウンで逐次更新して表示しているので、受信処理が終了するまでの時間をリアルタイムに表示することができる。このため、利用者は、常に残り時間を直接視認でき、利便性をより一層向上できる。

（５）時刻修正処理手段５６は、複数の位置情報衛星からの信号を受信して位置情報を取得しているので、位置情報衛星からの衛星信号の伝搬遅延時間を正確に取得でき、数十ｎ秒の時刻精度で時刻情報を修正できる。また、位置情報を取得できるためにタイムゾーン（時差）も把握でき、タイムゾーンを越えて世界中どこに移動しても正確な時刻を示すことができる電子時計を実現できる。
従って、特にタイムゾーンを越えて移動した場合に、受信操作を行えば、時差情報を自動的に修正して現地時刻を表示することができ、利便性も向上できる。

（６）さらに、測位処理手段５３による測位処理は、時差情報を取得するため、つまり現在どのタイムゾーンに属しているかを把握するために行われる。従って、測位処理は、現在位置を把握してどのタイムゾーンに属しているかを把握できれば目的を達成し、一般的なカーナビゲーションのように、現在位置を連続して検出する必要がないため、測位処理を行う場合でも、カーナビケーションの測位処理に比べて受信回路１８の動作時間を大幅に短くでき、電力消費も低減できる。

（７）ＳＴ２３で測位残時間がタイムアウト残時間よりも長い場合、ＳＴ２４でタイムアウト残時間を測位残時間で更新して同じ残り時間にしているので、測位残時間算出手段５４で残時間が求められており、かつ、受信処理を継続している場合に、タイムアウト制御手段５２で受信処理が中止されることを防止できる。このため、タイムアウトになる直前にＧＰＳ衛星５を捕捉した場合でも、そのまま受信処理および測位処理を継続でき、利便性を向上できる。

［変形例］
本発明は、前記各実施形態に限らない。
例えば、前記実施形態では、タイムアウト残時間をディスプレイ４に表示できるようにしていたが、タイムアウト残時間を表示しないものでもよい。
例えば、表１に示すように、最初のサブフレームを受信した後の測位完了までの時間は最大でも約４０秒である。従って、この時間（４０秒）に衛星をサーチする時間と、最初のサブフレームを受信する時間との合計時間（通常８〜１０秒）を加算した５０秒程度の時間を測位処理完了予測時間として初期表示し、その時間からカウントダウンし、最初のサブフレームを受信して測位残時間が算出された時点で、その残時間に切り替えて表示してもよい。このような構成によれば、タイムアウト残時間を表示している場合は、例えば、１８０秒の表示からカウントダウンして１０秒経過時点で、測位残時間が算出されると、ディスプレイ４の表示はカウントダウン残時間１７０秒から測位残時間３９秒等に大幅に変動する。
これに対し、前記測位処理完了予測時間を表示すれば、初期表示から測位残時間に切り替わった際の時間の変動幅が小さくなり、初期表示から実際の測位処理完了時間に近い時間表示を行うことができる。

また、表示制御手段５５は、測位残時間やカウントダウン残時間を１秒間隔で更新表示するものに限らず、例えば２秒間隔で更新表示してもよい。
さらに、表示制御手段５５は、測位残時間を一定時間間隔（１秒毎など）でカウントダウンするものに限らず、測位残時間算出手段５４で算出した測位残時間を表示し続けるものでもよい。すなわち、表１に示すように、算出された測位残時間は、最大でも４０秒である。従って、測位残時間をディスプレイ４に表示すれば、その時点で利用者はどの程度待てば測位処理が終了するのかを感覚的に把握でき、利便性を大幅に低下させるものではないためである。

前記実施形態では、図８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、表示制御手段５５は、タイムアウト残時間と測位残時間とを切り替えて表示していたが、ディスプレイ４の表示エリアが大きい場合などは、両方の残時間を表示してもよい。
表示制御手段５５は、タイムアウト残時間と測位残時間を切り替えて表示する場合、または、同時に表示する場合のいずれの場合も、各残時間毎に表示形態を異ならせても良い。例えば、一方の残時間を点滅表示したり、異なる色で表示すればよい。この場合、利用者は、どちらの残時間が表示されているのかを容易に区別できる利点がある。

また、表示制御手段５５は、タイムアウト残時間または測位残時間の一方がディスプレイ４に表示されている場合に、例えば秒針を２秒間隔のステップ運針にすることでどちらの残時間が表示されているのかを示しても良い。

さらに、ディスプレイ４が設けられていない場合などでは、表示制御手段５５は、指針３を用いて各残時間を表示してもよい。
例えば、測位残時間を指針３で指示する場合には、秒針を算出された測位残時間の位置、例えば、３９秒と算出されたら３９秒を指示する位置に移動し、その後、秒針を反時計回り方向に駆動し、測位残時間を秒針で指示してもよい。

また、タイムアウト残時間を指針３で指示する場合、分針と秒針とを用いてタイムアウト残時間を指示してもよい。例えば、タイムアウト残時間が１８０秒の場合には、分針を３分の位置に移動し、秒針を０秒の位置に移動し、その後、秒針および分針を反時計回り方向に駆動し、分針および秒針でタイムアウト残時間を指示してもよい。
さらに、小時計を設けて各残時間を表示してもよい。例えば、小時計を１つ設けた場合、指針３の秒針で測位残時間を表示し、小時計の指針でタイムアウト残時間を表示してもよい。また、小時計を２つ設け、一方の小時計で測位残時間を表示し、他方の小時計でタイムアウト残時間を表示してもよい。
そして、これらの指針を用いて測位残時間やタイムアウト残時間を指示する場合、測位残時間またはタイムアウト残時間の一方を指示する場合と、他方を指示する場合とで、指針の運針を変えてどちらの残時間が表示されているのかを容易に把握できるようにしてもよい。例えば、各残時間の一方を指示する場合には秒針を通常の１秒間隔の運針で駆動し、各残時間の他方を指示する場合には秒針を２秒間隔の運針で駆動するなど、各残時間を区別できるように、異なる運針形態で指針を駆動すればよい。

また、前記実施形態では、ＳＴ２３，２４で、タイムアウト残時間を測位残時間で更新するようにしていたが、このような処理を無くし、受信開始からの経過時間が制限時間を超えてタイムアウトになった場合には、常に受信処理を中止するようにしてもよい。

さらに、タイムアウト制御手段５２を設けずに、タイムアウトによる受信中止処理を無くしてもよい。この場合、ＧＰＳ衛星５を捕捉できていないことをディスプレイ４等に表示し、利用者に手動で受信中止を行わせることが好ましい。

また、前記実施形態では、サブフレーム１〜３を受信して測位処理を行うものとしていたが、サブフレーム２，３のみを受信することで測位処理を行ってもよい。すなわち、測位処理用の軌道情報（エフェメリス）はサブフレーム２，３に格納されているため、システムによってはサブフレーム２，３のみを受信することで測位処理を行うことができるためである。
なお、この場合、測位終了までの測位残時間の算出方法もサブフレーム２，３のみを受信することを前提に設定すればよい。

さらに、前記表示制御手段５５において、測位残時間を表示中でかつ衛星信号を受信している際に、衛星信号を受信できない状況になったときは、前記表示部の表示を、測位残時間からタイムアウト残時間に切り替えてもよい。
例えば、一旦、ＧＰＳ衛星５を捕捉しかつサブフレームを受信して測位残時間を表示している場合でも、歩行等で移動しながら受信していると、ＧＰＳ付き腕時計１が利用者自身や木や建物の陰になって、衛星信号を受信できなくなることがある。このような衛星信号を受信できなくなった場合に、表示部の表示を測位残時間からタイムアウト残時間に切り替えれば、利用者は、衛星信号を受信できなくなったことを容易に把握でき、適切な対応を取ることができ、衛星信号の受信を再開することもできる。

また、本発明は、指針３およびディスプレイ４を有するコンビネーション時計に限らず、指針３のみを有するアナログ時計や、ディスプレイ４のみを有するデジタル時計に適用してもよい。

また、上述の実施形態は、位置情報衛星の例としてＧＰＳ衛星について説明したが、本発明の位置情報衛星としては、ＧＰＳ衛星だけではなく、ガリレオ（ＥＵ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシア）、北斗（中国）などの他の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）や、ＳＢＡＳなどの静止衛星や準天頂衛星などの時刻情報を含む衛星信号を発信する位置情報衛星でも良い。すなわち、複数のサブフレーム（信号単位）で構成された測位情報を送信しており、その測位情報を受信することで、測位に必要な情報を受信するまでの残り時間を求めることができる衛星信号を発信する位置情報衛星であれば利用できる。

本発明の衛星信号受信装置は、腕時計１に限らず、懐中時計などの各種時計や、携帯電話機、デジタルカメラや各種携帯情報端末等に適用してもよい。

本実施形態のＧＰＳ付き腕時計を示す概略図である。 図１のＧＰＳ付き腕時計の概略断面図である。 図１のＧＰＳ付き腕時計の内部の主なハードウエア構成等を示すブロック図である。 本実施形態の記憶部の構成を示すブロック図である。 ＧＰＳ衛星信号の構成を説明するための概略概念図である。 ＧＰＳ衛星信号の一部の構成を示す概略説明図である。 本実施形態の制御部の構成を示すブロック図である。 本実施形態のディスプレイの表示状態を説明する説明図である。 本実施形態の制御部の動作を示すフローチャートである。 図９のフローチャートの続きを示すフローチャートである。

符号の説明

１…ＧＰＳ付き腕時計、２…文字板、３…指針、４…ディスプレイ、６…リュウズ、７…Ａボタン、１１…ＧＰＳアンテナ、１８…受信回路、２０…制御部、２０Ａ…記憶部、４０…ＧＰＳ装置、４３…駆動回路、４４…時刻修正装置、４５…時刻表示装置、４９…ＬＣＤ駆動回路、５１…受信制御手段、５２…タイムアウト制御手段、５３…測位処理手段、５４…測位残時間算出手段、５５…表示制御手段、５６…時刻修正処理手段、５７…電圧検出手段。

Claims (10)

1. 位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、表示部と、制御部とを備える衛星信号受信装置であって、
   前記衛星信号は、複数のサブフレームを備えており、
   前記制御部は、
   前記受信部の動作を制御する受信制御手段と、
   複数の位置情報衛星から受信した衛星信号によって測位処理を行う測位処理手段と、
   受信した衛星信号に含まれるサブフレームの種類を判定し、最初に受信したサブフレームの種類の判定結果によって測位処理が終了するまでの測位残時間を算出する測位残時間算出手段と、
   前記測位残時間算出手段によって算出された測位残時間を前記表示部に表示する表示制御手段と、を備え、
   前記測位残時間算出手段は、
   最初に受信したサブフレームのサブフレームＩＤを取得し、
   取得された前記サブフレームＩＤに基づいて、以降に受信する必要のあるサブフレーム数を算出し、
   算出された前記サブフレーム数に基づく受信時間を算出し、
   算出された前記受信時間に基づいて前記測位残時間を算出することを特徴とする衛星信号受信装置。
2. 請求項１に記載の衛星信号受信装置において、
   前記測位残時間算出手段は、算出された前記受信時間に測位計算時間を加算して、前記測位残時間を算出することを特徴とする衛星信号受信装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の衛星信号受信装置において、
   前記衛星信号の受信開始時からの経過時間を計測し、かつ、前記経過時間が設定された制限時間を超えた場合には前記受信部の動作を停止して衛星信号の受信を終了させるタイムアウト制御手段を備えることを特徴とする衛星信号受信装置。
4. 請求項３に記載の衛星信号受信装置において、
   前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間が、その時点から前記制限時間に達するまでのタイムアウト残時間よりも長い場合には、前記タイムアウト制御手段は前記測位残時間が経過するまでは受信を継続することを特徴とする衛星信号受信装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の衛星信号受信装置において、
   前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で測位残時間を算出するまでは、前記タイムアウト制御手段で設定された制限時間に達するまでのタイムアウト残時間を表示し、前記測位残時間算出手段で測位残時間を算出した後は、算出された測位残時間を表示することを特徴とする衛星信号受信装置。
6. 請求項５に記載の衛星信号受信装置において、
   前記表示制御手段は、測位残時間を表示中かつサブフレームの受信中に衛星信号を受信できない状況になったときは、前記表示部の表示を、測位残時間からタイムアウト残時間に切り替えることを特徴とする衛星信号受信装置。
7. 請求項３から請求項６のいずれかに記載の衛星信号受信装置において、
   前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間と、前記タイムアウト制御手段で設定された制限時間に達するまでのタイムアウト残時間とを、異なる表示形態で表示することを特徴とする衛星信号受信装置。
8. 請求項３から請求項７のいずれかに記載の衛星信号受信装置において、
   前記衛星情報受信装置は、時刻を指示する指針と測位残時間またはタイムアウト残時間を表示可能な表示部を有する電子時計であり、
   前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間、および、前記タイムアウト制御手段で設定された制限時間に達するまでのタイムアウト残時間のいずれか一方の時間を前記表示部に表示する場合、前記指針を１秒よりも長い時間間隔で間欠的に駆動することを特徴とする衛星信号受信装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の衛星信号受信装置において、
   前記表示制御手段は、前記測位残時間算出手段で算出した測位残時間を一定時間間隔でカウントダウンして表示することを特徴とする衛星信号受信装置。
10. 位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、表示部と、制御部とを備える衛星信号受信装置の制御方法であって、
    前記衛星信号は、複数のサブフレームを備えており、
    複数の位置情報衛星から受信した衛星信号によって測位処理を行う測位処理工程と、
    受信した衛星信号に含まれるサブフレームの種類を判定し、最初に受信したサブフレームの種類の判定結果によって測位処理が終了するまでの測位残時間を算出する測位残時間算出工程と、
    前記測位残時間算出工程によって算出された測位残時間を前記表示部に表示する表示制御工程と、を含み、
    前記測位残時間算出工程では、
    最初に受信したサブフレームのサブフレームＩＤを取得し、
    取得された前記サブフレームＩＤに基づいて、以降に受信する必要のあるサブフレーム数を算出し、
    算出された前記サブフレーム数に基づく受信時間を算出し、
    算出された前記受信時間に基づいて前記測位残時間を算出することを特徴とする衛星信号受信装置の制御方法。

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