JP5664053B2 - Satellite signal receiver - Google Patents

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Description

この発明は、測位用衛星からの電波を受信する衛星信号受信装置に関する。   The present invention relates to a satellite signal receiving apparatus that receives radio waves from a positioning satellite.

以前より、GPS(Global Positioning System)をはじめとするGNSS(Global Navigation Satellite System)を利用し、測位用衛星からの電波を受信して衛星信号を解読することで時刻情報や位置情報を取得する携帯端末機器がある。例えば、GPSで用いられる各測位用衛星(GPS衛星)から送信されている時刻情報を取得することで、携帯端末機器の現在時刻データを設定したり、修正したりすることができる。また、GPS衛星のうち少なくとも4機から電波を受信して時刻情報およびGPS衛星の軌道情報を取得することにより、携帯端末機器の現在位置を算出することができる。   Mobile phones that use GNSS (Global Navigation Satellite System), such as GPS (Global Positioning System), to acquire time information and position information by receiving radio waves from positioning satellites and decoding satellite signals. There are terminal devices. For example, by acquiring time information transmitted from each positioning satellite (GPS satellite) used in GPS, the current time data of the mobile terminal device can be set or corrected. Also, the current position of the mobile terminal device can be calculated by receiving radio waves from at least four of the GPS satellites and acquiring time information and orbit information of the GPS satellites.

これらのGPS衛星から送信される電波の周波数は何れも同一である。しかしながら、各GPS衛星が軌道上を高速で移動することで、GPS衛星から送信された電波は、ドップラー効果により送信周波数から外れた周波数で受信される。また、各GPS衛星からの衛星信号は、GPS衛星毎に定められ、各GPS衛星の時刻と同期して生成される拡散符号(擬似ランダム雑音符号)により位相変調(スペクトル拡散)された上で送信されている。従って、予めGPS衛星の軌道情報やユーザの位置情報を持たない携帯端末機器を用いて何れかのGPS衛星から電波を受信する際には、先ず、電波を受信可能なGPS衛星および受信周波数を探索し、当該GPS衛星からの衛星信号を復調する逆拡散符号(拡散符号と同一の擬似ランダム雑音符号)と受信した衛星信号の拡散符号とを位相同期させる捕捉処理を行う必要がある。   The frequencies of radio waves transmitted from these GPS satellites are the same. However, the radio waves transmitted from the GPS satellites are received at a frequency deviating from the transmission frequency due to the Doppler effect as each GPS satellite moves at high speed in orbit. The satellite signal from each GPS satellite is determined for each GPS satellite, and is transmitted after being phase-modulated (spread spectrum) with a spreading code (pseudorandom noise code) generated in synchronization with the time of each GPS satellite. Has been. Therefore, when receiving a radio wave from any GPS satellite using a mobile terminal device that does not have GPS satellite orbit information or user position information in advance, first search for a GPS satellite that can receive the radio wave and a reception frequency. Then, it is necessary to perform acquisition processing for phase-synchronizing the despreading code (a pseudo-random noise code identical to the spreading code) for demodulating the satellite signal from the GPS satellite and the spreading code of the received satellite signal.

この捕捉処理では、受信周波数の送信周波数からの変化量、GPS衛星の識別番号に対応した擬似ランダム雑音符号のパターン、及び、擬似ランダム雑音符号の位相からなる受信パラメータをそれぞれ変化させ、総当りで組み合わせてコード信号を生成する。そして、この生成されたコード信号と受信した電波信号との相関値を求めることにより、衛星電波を検出する。このような処理では、演算量が非常に多くなり、従って、長い処理時間が必要となる。そこで、従来、相関値を求める相関器を多数利用し、同時並列的に処理を行うことにより探索時間を短縮する技術が開発されている(例えば、特許文献1)。   In this acquisition process, the amount of change of the reception frequency from the transmission frequency, the pattern of the pseudo random noise code corresponding to the identification number of the GPS satellite, and the reception parameter consisting of the phase of the pseudo random noise code are changed, respectively. The code signal is generated in combination. Then, a satellite radio wave is detected by obtaining a correlation value between the generated code signal and the received radio wave signal. In such processing, the amount of calculation is very large, and therefore a long processing time is required. Therefore, conventionally, a technique has been developed that shortens the search time by using many correlators for obtaining correlation values and performing parallel processing in parallel (for example, Patent Document 1).

特開2000−266834号公報JP 2000-266834 A

しかしながら、同時並列的に多くの演算処理を行うと、衛星信号の受信装置内で一時に多くの電力が消費されて大きな電流が流れることになる。従って、安定且つ高速に動作させるには、一時的な大電流を流すことが可能な大型のバッテリやキャパシタを受信装置に搭載するなど、電源設計に気を配らなければならないという課題があった。   However, if many arithmetic processes are performed simultaneously in parallel, a large amount of power is consumed at once in the satellite signal receiving apparatus, and a large current flows. Therefore, in order to operate stably and at high speed, there has been a problem that attention must be paid to the power supply design such as mounting a large battery or capacitor capable of passing a temporary large current in the receiving device.

この発明の目的は、電源に無理な負担をかけずに安定且つ高速な受信処理を行うことができる衛星信号受信装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a satellite signal receiver capable of performing stable and high-speed reception processing without imposing an excessive burden on the power supply.

本発明は、
測位用衛星から送信された衛星信号を取得する衛星信号受信装置において、
前記測位用衛星が送信する周波数帯の電波を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した電波に基づく所定の期間の受信データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された受信データから前記衛星信号を検出する検出手段と、
前記記憶手段から前記検出手段へのデータ出力処理速度、及び、前記記憶手段から出力される受信データに基づく前記検出手段による検出処理速度を制御し、前記データ出力処理速度と前記検出処理速度とを同期させて予め定められた処理速度から低減可能に構成されているクロック制御手段と、
前記受信手段を動作状態として受信された受信データを前記記憶手段へ記憶させ、その後、前記受信手段を非動作状態にするとともに、前記記憶手段に記憶された受信データを読み出して前記検出手段へ出力させる受信動作制御手段と、
前記衛星信号が検出された場合には、前記受信手段を動作状態として前記衛星信号の追尾を行わせる一方、前記衛星信号が検出されなかった場合には、前記受信手段を非動作状態としたまま受信動作を終了させる制御手段と、
を備えていることを特徴としている。
The present invention
In a satellite signal receiving device that acquires a satellite signal transmitted from a positioning satellite,
Receiving means for receiving radio waves in a frequency band transmitted by the positioning satellite;
Storage means for storing received data for a predetermined period based on radio waves received by the receiving means;
Detecting means for detecting the satellite signal from the received data stored in the storage means;
The data output processing speed from the storage means to the detection means and the detection processing speed by the detection means based on the received data output from the storage means are controlled, and the data output processing speed and the detection processing speed are A clock control means configured to be synchronized and capable of being reduced from a predetermined processing speed;
The received data received with the receiving means in the operating state is stored in the storage means, and then the receiving means is inactivated and the received data stored in the storage means is read and output to the detecting means. Receiving operation control means,
When the satellite signal is detected, the receiving unit is set in an operating state to track the satellite signal. On the other hand, when the satellite signal is not detected, the receiving unit is left in a non-operating state. Control means for terminating the receiving operation;
It is characterized by having.

本発明に従うと、衛星信号受信装置において、衛星から入力した電波信号を記憶する記憶手段と、衛星信号の検出を行う検出手段とを備え、当該検出手段での検出処理が実行される際に、記憶手段から検出手段へのデータ出力処理速度と検出手段での検出処理速度とを同期させて予め定められた処理速度から低減させることの可能なクロック制御手段を備えているので、電源に無理な負担をかけずに安定且つ高速な受信処理を行うことができるという効果がある。   According to the present invention, the satellite signal receiving device includes a storage unit that stores a radio signal input from a satellite and a detection unit that detects a satellite signal, and when the detection process is performed by the detection unit, Since it is equipped with clock control means that can reduce the data output processing speed from the storage means to the detection means and the detection processing speed at the detection means to reduce from a predetermined processing speed, it is impossible for the power supply There is an effect that stable and high-speed reception processing can be performed without imposing a burden.

本発明の実施形態である電子時計の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the electronic timepiece which is embodiment of this invention. 捕捉回路に用いられる相関器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the correlator used for a capture circuit. 追尾回路に用いられる相関器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the correlator used for a tracking circuit. GPS電波の受信処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the reception process of a GPS electromagnetic wave. GPS電波の捕捉処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the capture process of a GPS electromagnetic wave.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態である衛星信号受信装置を電子時計に適用した場合の電子時計の内部構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of an electronic timepiece when a satellite signal receiving apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to the electronic timepiece.

この電子時計1は、GPS衛星からの電波を受信して時刻情報及び現在位置情報を取得可能であり、取得された時刻情報に基づいて現在時刻データの修正が行われる時計である。   The electronic timepiece 1 is a timepiece that can receive time information and current position information by receiving radio waves from GPS satellites, and correct current time data based on the acquired time information.

電子時計1は、アンテナ11と、受信手段としてのRF受信部12と、記憶手段としてのメモリ部13と、セレクタ14と、信号検出部15と、デコーダ18と、クロック供給回路19と、受信動作制御手段としてのCPU(Central Processing Unit)20と、RAM(Random Access Memory)21と、ROM(Read Only Memory)22と、表示部23と、計時部24と、電源部25と、電流値計測手段としての電流検出部26などを備えている。ここで、クロック供給回路19およびCPU20により、クロック制御手段が構成される。   The electronic timepiece 1 includes an antenna 11, an RF reception unit 12 as a reception unit, a memory unit 13 as a storage unit, a selector 14, a signal detection unit 15, a decoder 18, a clock supply circuit 19, and a reception operation. A CPU (Central Processing Unit) 20, a RAM (Random Access Memory) 21, a ROM (Read Only Memory) 22, a display unit 23, a timer unit 24, a power supply unit 25, and a current value measuring unit The current detection unit 26 is provided. Here, the clock supply circuit 19 and the CPU 20 constitute clock control means.

アンテナ11は、GPS衛星から送信されている1.57542GHz帯の電波を受信可能に構成されている小型のアンテナであり、例えば、パッチアンテナである。   The antenna 11 is a small antenna configured to be able to receive a 1.57542 GHz band radio wave transmitted from a GPS satellite, and is, for example, a patch antenna.

RF受信部12は、例えば、1個の集積回路からなり、アンテナ11により受信された電波に係る受信信号を増幅する増幅回路(LNA)や、受信信号から衛星信号の周波数帯以外の信号成分を除去するバンドパスフィルタ(BPF)や、局部発振信号を混合させて受信信号を中間周波数帯の信号に変換するミキサ回路や、中間周波数のアナログ信号を所定のサンプリング周波数でデジタル変換するアナログ・デジタル変換器(ADC)等を備えている。BPFは、例えば、数MHzの通過帯域幅を持ち、この通過帯域幅は、ドップラー効果による受信周波数の変化幅(±10KHz程度)に比して十分広い。また、変換された中間周波数は、数MHz程度である。なお、ADCの代わりに、例えば、リミッタやコンパレータを用いて出力電圧を2値化することも可能である。   The RF receiving unit 12 is composed of, for example, one integrated circuit, and an amplification circuit (LNA) that amplifies a reception signal related to a radio wave received by the antenna 11 or a signal component other than the frequency band of the satellite signal from the reception signal. A bandpass filter (BPF) to be removed, a mixer circuit that mixes local oscillation signals and converts the received signal into an intermediate frequency band signal, and an analog-to-digital conversion that digitally converts the intermediate frequency analog signal at a predetermined sampling frequency Equipment (ADC) and the like. The BPF has a pass bandwidth of, for example, several MHz, and this pass bandwidth is sufficiently wider than the change width of the reception frequency (about ± 10 KHz) due to the Doppler effect. The converted intermediate frequency is about several MHz. Note that the output voltage can be binarized using, for example, a limiter or a comparator instead of the ADC.

RF受信部12は、CPU20からの電源制御信号に基づき、電源をオンされることで受信動作を実行したり、電源をオフされることで受信動作を停止したりといった切換が可能になっている。電源制御信号により電源がオフされている間は、このRF受信部12における電流消費が非常に小さく抑えられる。或いは、LNAへの増幅電圧の供給やADCへのサンプル動作クロックの供給を停止することで非動作状態として、電流消費を抑えることとしてもよい。   The RF receiver 12 can be switched based on a power control signal from the CPU 20 such as performing a reception operation when the power is turned on or stopping a reception operation when the power is turned off. . While the power is turned off by the power control signal, the current consumption in the RF receiver 12 can be kept very small. Alternatively, the current consumption may be suppressed by stopping the supply of the amplified voltage to the LNA and the supply of the sample operation clock to the ADC so as to be in a non-operation state.

メモリ部13は、データを記憶するRAM13bと、RAM13bへのデータの書込みや読出しのアドレス、速度、および、タイミングを制御するメモリコントローラ13a等から構成される。   The memory unit 13 includes a RAM 13b that stores data, a memory controller 13a that controls the address, speed, and timing of writing and reading data to and from the RAM 13b.

RAM13bは、受信データから衛星信号を探索する捕捉処理を実行する際に用いられる所定時間の時系列データを一時的に蓄積するものであり、RF受信部12から出力されるデジタル信号を、例えば、10ミリ秒分記憶可能な容量を有している。   The RAM 13b temporarily accumulates time-series data of a predetermined time used when executing a capturing process for searching for a satellite signal from received data, and a digital signal output from the RF receiver 12 is, for example, It has a capacity capable of storing 10 milliseconds.

メモリコントローラ13aは、CPU20からの動作制御信号を受けて、RF受信部12から出力されるデジタル信号を取り込んで時系列順にRAM13bに書き込んだり、このデータを時系列順に読み出してセレクタ14側へ出力したりする。   In response to the operation control signal from the CPU 20, the memory controller 13a takes the digital signal output from the RF receiver 12 and writes it to the RAM 13b in time series order, or reads this data in time series order and outputs it to the selector 14 side. Or

このメモリ部13は、クロック供給回路19から動作クロックを受けて動作し、動作クロックが停止されることでメモリ部13の動作も停止する。また、この動作クロックを初期設定のクロック周波数から低下させることでRAM13bからデータを読み出す速度を低速にすることが可能となっている。低下可能なクロック周波数は、例えば、初期設定のクロック周波数の1/2や1/4である。なお、初期設定状態より高速に動作させることも可能なようにクロック周波数の初期設定を行ってもよい。   The memory unit 13 operates in response to an operation clock from the clock supply circuit 19, and the operation of the memory unit 13 is also stopped when the operation clock is stopped. In addition, the speed at which data is read from the RAM 13b can be lowered by lowering the operation clock from the initially set clock frequency. The clock frequency that can be reduced is, for example, 1/2 or 1/4 of the initially set clock frequency. Note that the clock frequency may be initialized so that it can be operated at a higher speed than the initial setting state.

セレクタ14は、CPU20からの選択制御信号に基づいて、信号検出部15へ送る信号の入力元をRF受信部12、又は、メモリ部13の何れかの間で切り換える。   The selector 14 switches the input source of the signal to be sent to the signal detection unit 15 between the RF reception unit 12 or the memory unit 13 based on the selection control signal from the CPU 20.

信号検出部15は、受信パラメータを変化させながら衛星信号を探索して検出する捕捉回路(検出手段)16と、検出された衛星信号を追尾しながら復調する追尾回路(追尾手段)17とを備えている。捕捉回路16は、各GPS衛星の擬似ランダム雑音符号(例えば、C/Aコード)を用いて生成したコード信号と受信電波に係る受信信号との相関値を求めて、一定値以上の相関値が得られる受信パラメータの設定を求める。このとき、捕捉回路16は、受信パラメータとして検出対象とする衛星信号の周波数、コード信号の生成に用いる擬似ランダム雑音符号、および、生成したコード信号と受信信号との位相差をそれぞれ変化させて、予め定められた範囲内の全ての組み合わせに対して相関値の算出を行う。追尾回路17は、捕捉回路16において検出された衛星信号に対して周波数や位相差を適宜調整しながら逆拡散処理を行い、衛星信号を復調する。これらの捕捉回路16、および、追尾回路17の内部構成、および、探索および追尾の原理については、後に詳述する。   The signal detection unit 15 includes a capture circuit (detection means) 16 that searches and detects satellite signals while changing reception parameters, and a tracking circuit (tracking means) 17 that demodulates while tracking the detected satellite signals. ing. The acquisition circuit 16 obtains a correlation value between a code signal generated using a pseudo random noise code (for example, a C / A code) of each GPS satellite and a reception signal related to the received radio wave, and a correlation value equal to or greater than a certain value is obtained. Obtain the setting of the obtained reception parameter. At this time, the acquisition circuit 16 changes the frequency of the satellite signal to be detected as a reception parameter, the pseudo random noise code used to generate the code signal, and the phase difference between the generated code signal and the reception signal, Correlation values are calculated for all combinations within a predetermined range. The tracking circuit 17 performs despreading processing on the satellite signal detected by the acquisition circuit 16 while appropriately adjusting the frequency and phase difference, and demodulates the satellite signal. The internal configuration of these capture circuit 16 and tracking circuit 17 and the principle of search and tracking will be described in detail later.

これら捕捉回路16および追尾回路17は、クロック供給回路19から動作クロックをそれぞれ独立的に受けて動作し、動作クロックの供給が停止されることで回路の動作が停止される構成となっている。   The capture circuit 16 and the tracking circuit 17 operate by receiving an operation clock independently from the clock supply circuit 19, and the operation of the circuit is stopped by stopping the supply of the operation clock.

クロック供給回路19は、所定の周波数の信号を発振して出力する発振回路、および、発振回路の発振周波数を分周する分周回路などを備えている。このクロック供給回路19は、CPU20からの切換制御信号に応じてメモリ部13や信号検出部15の指定された部位へ動作クロックを供給する。また、CPU20からのクロック切換制御信号により、メモリコントローラ13aや捕捉回路16へ供給する動作クロックの周波数を初期設定周波数から低下させることが可能となっている。   The clock supply circuit 19 includes an oscillation circuit that oscillates and outputs a signal having a predetermined frequency, and a frequency dividing circuit that divides the oscillation frequency of the oscillation circuit. The clock supply circuit 19 supplies an operation clock to designated parts of the memory unit 13 and the signal detection unit 15 in accordance with a switching control signal from the CPU 20. Further, the frequency of the operation clock supplied to the memory controller 13a and the capture circuit 16 can be lowered from the initial set frequency by a clock switching control signal from the CPU 20.

デコーダ18は、追尾回路17で復調された衛星信号から航法メッセージを復号する。この復号された航法メッセージは、CPU20により解読されて、時刻データや軌道情報が取得される。   The decoder 18 decodes the navigation message from the satellite signal demodulated by the tracking circuit 17. The decoded navigation message is decoded by the CPU 20 to obtain time data and orbit information.

電流検出部26は、電子時計1の各部が動作する際に電源部25から供給される電流値を計測して、この計測値をCPU20に出力する。なお、電流検出部26は、消費電力を算出してCPU20へ出力することとしてもよい。   The current detection unit 26 measures a current value supplied from the power supply unit 25 when each unit of the electronic timepiece 1 operates, and outputs the measured value to the CPU 20. The current detection unit 26 may calculate power consumption and output it to the CPU 20.

ROM22には、CPU20が実行する制御プログラムとして、計時部24の計時データと同期させて表示部23の表示内容を更新することで表示部23に計時データに対応した時刻表示を行わせる時刻表示処理のプログラムや、所定のタイミングでGPS衛星から衛星信号を受信して時刻情報を取得するとともにこの時刻情報に基づいて計時部24の計時時刻を修正する受信制御処理、および、時刻修正処理のプログラム等が格納されている。   In the ROM 22, as a control program executed by the CPU 20, a time display process for causing the display unit 23 to display the time corresponding to the time measurement data by updating the display content of the display unit 23 in synchronization with the time measurement data of the time measurement unit 24. Program, a reception control process for receiving a satellite signal from a GPS satellite at a predetermined timing to acquire time information and correcting the time measured by the time measuring unit 24 based on the time information, a program for a time correction process, etc. Is stored.

RAM21は、CPU20に作業用のメモリ空間を提供するとともに、GPS衛星からの受信履歴といった一時データを記憶する。   The RAM 21 provides a working memory space to the CPU 20 and stores temporary data such as a reception history from a GPS satellite.

次に、上記構成の電子時計1における衛星信号の検出および追尾の方法について説明する。   Next, a satellite signal detection and tracking method in the electronic timepiece 1 having the above configuration will be described.

各GPS衛星から送信される衛星信号では、1個当たり20msの長さを持つ1ビット符号データが所定のフォーマットで配列された航法メッセージにより情報が表される。この航法メッセージは、送信周波数の搬送波信号で位相変調されるとともに、擬似ランダム雑音信号でスペクトル拡散(位相変調)がなされて送信される。GPSが使用している送信周波数のうちL1帯送信電波において用いられている擬似ランダム雑音符号としては、C/AコードとP(Y)コードとがある。このうち、一般に公開されているC/Aコードは、1023kHzで送信される1ビット符号データ(チップ)1023個が所定の順番に配列されたものであり、即ち、C/Aコードの1周期が1msである。このC/Aコードは、航法メッセージを示す符号データ1個につき20周期繰り返される。また、C/Aコード1チップの長さは、搬送波信号の1540周期となる。   In a satellite signal transmitted from each GPS satellite, information is represented by a navigation message in which 1-bit code data having a length of 20 ms is arranged in a predetermined format. This navigation message is phase-modulated with a carrier signal having a transmission frequency, and is subjected to spread spectrum (phase modulation) with a pseudo-random noise signal and transmitted. Among the transmission frequencies used by GPS, pseudo-random noise codes used in L1 band transmission radio waves include C / A codes and P (Y) codes. Among these, the publicly available C / A code is 1023 1-bit code data (chips) transmitted at 1023 kHz arranged in a predetermined order, that is, one cycle of the C / A code is 1 ms. This C / A code is repeated 20 cycles for each piece of code data indicating a navigation message. Further, the length of one C / A code chip is 1540 periods of the carrier signal.

一方、GPS衛星は、それぞれ軌道上を高速で移動している。従って、1.57542GHzで送信された電波は、電子時計1との相対速度に基づくドップラー効果により送信周波数とは若干異なる周波数で受信されることとなる。そこで、捕捉回路16や追尾回路17で衛星信号を復調する際には、信号検出部15内の局部発振器から出力されて中間周波数信号に混合される中間周波数搬送波の周波数を細かく制御する(例えば、100Hzステップで±15kHzの範囲)ことで、受信周波数を調整する。   On the other hand, each GPS satellite moves at high speed in orbit. Therefore, the radio wave transmitted at 1.57542 GHz is received at a frequency slightly different from the transmission frequency due to the Doppler effect based on the relative speed with the electronic timepiece 1. Therefore, when the satellite signal is demodulated by the acquisition circuit 16 or the tracking circuit 17, the frequency of the intermediate frequency carrier wave output from the local oscillator in the signal detection unit 15 and mixed with the intermediate frequency signal is finely controlled (for example, The reception frequency is adjusted by a range of ± 15 kHz in 100 Hz steps.

C/Aコードは、それぞれのGPS衛星ごとに固有の符号配列が設定されている。あるC/Aコードでスペクトル拡散された衛星信号は、同一のC/Aコードによる同一の位相の波形信号で復調され、一方、他の衛星信号は、更にスペクトル拡散されるので、混信を生じずに目的の衛星信号のみを取得することが可能となる。そこで、受信周波数、C/Aコード、及び、C/Aコードの位相を変化させながらこのC/Aコードに係るGPS衛星からの衛星信号が検出されるか否かを調べていくことで、全ての条件が一致して受信可能となるGPS衛星からの電波を探索する。   In the C / A code, a unique code array is set for each GPS satellite. A satellite signal spread by a certain C / A code is demodulated by a waveform signal of the same phase by the same C / A code, while other satellite signals are further spread spectrum, so that no interference occurs. Only the target satellite signal can be acquired. Therefore, by checking whether the satellite signal from the GPS satellite according to the C / A code is detected while changing the reception frequency, the C / A code, and the phase of the C / A code, Searches for radio waves from GPS satellites that can be received when the above conditions match.

図2は、捕捉回路16に用いられているマッチドフィルタの構成を示す図である。また、図3は、追尾回路17に用いられているスライディング相関器の構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the matched filter used in the acquisition circuit 16. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the sliding correlator used in the tracking circuit 17.

図2に示すように、本実施形態の電子時計1におけるマッチドフィルタでは、例えば、1023個のDフリップフロップが直列に接続されたシフトレジスタが用いられている。このシフトレジスタには、1023kHzでサンプリングされた受信データが順番に1023個入力されてシフトしていく。一方で、C/Aコード生成器によりC/Aコード1周期分1023個の符号データが生成される。そして、シフトレジスタの各Dフリップフロップが保持する値とC/Aコード生成器で生成された同位相の符号データの値とがそれぞれ乗算器で乗算される。これらの乗算器からの出力は、加算器で積算され、この積算された値が相関値として出力される。更に、シフトレジスタへの入力信号を1チップずつ追加することで位相をずらしていきながら、それぞれの位相に対して相関値を算出することにより、C/Aコード1周期分の位相全てに対する相関値が求められる。このマッチドフィルタは、複数台設けることで、複数のGPS衛星に対応するC/Aコードそれぞれに対して同時に検出処理を行うことができるように構成してもよい。   As shown in FIG. 2, in the matched filter in the electronic timepiece 1 of the present embodiment, for example, a shift register in which 1023 D flip-flops are connected in series is used. To this shift register, 1023 pieces of received data sampled at 1023 kHz are sequentially input and shifted. On the other hand, the C / A code generator generates 1023 pieces of code data for one C / A code period. Then, the value held by each D flip-flop of the shift register and the value of the in-phase code data generated by the C / A code generator are respectively multiplied by the multiplier. Outputs from these multipliers are accumulated by an adder, and the accumulated value is output as a correlation value. Further, by adding the input signal to the shift register one chip at a time, shifting the phase and calculating the correlation value for each phase, the correlation value for all phases of one C / A code period Is required. A plurality of matched filters may be provided so that detection processing can be simultaneously performed on each C / A code corresponding to a plurality of GPS satellites.

図3に示すように、スライディング相関器では、1チップずつ受信信号を順番に入力するとともに、C/Aコード生成器から1チップずつ順番に信号を出力して両者を逐次乗算する。そして、乗算された値を前回までの乗算結果の積算値に更に加算して保持する。この動作を1023回繰り返すことにより、一のC/Aコードの一の位相に対する相関値が算出される。なお、スライディング相関器は、例えば、1台のスライディング相関器に対して前後にそれぞれ1チップ以内の位相差のC/Aコードを生成して入力可能な2台のスライディング相関器を併せて設けることにより、より効率的に位相同期点を検出することができるようにすることが可能である。或いは、更に多くのスライディング相関器を備えることもできる。   As shown in FIG. 3, in the sliding correlator, received signals are input in order one chip at a time, and signals are sequentially output from the C / A code generator one chip at a time, and both are sequentially multiplied. The multiplied value is further added to the accumulated value of the previous multiplication results and held. By repeating this operation 1023 times, a correlation value for one phase of one C / A code is calculated. Note that the sliding correlator is provided with, for example, two sliding correlators that can generate and input a C / A code having a phase difference within one chip before and after each sliding correlator. Therefore, it is possible to detect the phase synchronization point more efficiently. Alternatively, more sliding correlators can be provided.

このように、マッチドフィルタでは、一のC/Aコードにおける全位相に対する総演算時間が劇的に短縮されるが、同時に複数のDフリップフロップ及び乗算器を動作させることで、一時に消費する電力が増大する(例えば、10〜10)。一方、スライディング相関器では、一度に一つの演算器のみが動作し、一時に消費する電力が低く抑えられるが、繰り返し演算の回数が増加して総演算時間が長くなる。そこで、本実施形態の電子時計1では、マッチドフィルタは、演算量の多い捕捉回路16に用いられ、スライディング相関器は、追尾回路17に用いられる。 As described above, in the matched filter, the total calculation time for all phases in one C / A code is dramatically shortened. However, by simultaneously operating a plurality of D flip-flops and multipliers, power consumed at a time Increase (eg, 10 3 to 10 6 ). On the other hand, in the sliding correlator, only one arithmetic unit operates at a time and the power consumed at a time can be kept low, but the number of repetitive calculations increases and the total calculation time becomes long. Therefore, in the electronic timepiece 1 of the present embodiment, the matched filter is used for the acquisition circuit 16 having a large amount of calculation, and the sliding correlator is used for the tracking circuit 17.

次に、電子時計1におけるGPSを利用した時刻データの取得および修正処理について、フローチャートを用いて説明する。   Next, time data acquisition and correction processing using GPS in the electronic timepiece 1 will be described using a flowchart.

図4は、時刻データ取得処理のCPU20による制御手順を示すフローチャートである。また、図5は、時刻データ取得処理の途中で呼び出される捕捉処理のサブルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a control procedure by the CPU 20 of the time data acquisition process. FIG. 5 is a flowchart showing a capture processing subroutine called during the time data acquisition processing.

この時刻データ取得処理は、例えば、毎日予め定められた時刻にROM22から実行プログラムが呼び出されて自動的に開始される処理である。   This time data acquisition process is a process that is automatically started by calling an execution program from the ROM 22 at a predetermined time every day, for example.

時刻データ取得処理が開始されると、先ず、CPU20は、図4に示すように、RF受信部12へ電源制御信号を送り、RF受信部12の電源をオンして電波受信を開始させる。また、CPU20は、RAM13bに受信データを蓄積記憶させる(ステップS1)。具体的には、CPU20は、クロック供給回路19へ出力切換制御信号を送ってRF受信部12に動作クロックを供給させ、RF受信部12によりリアルタイムで受信された電波に基づく受信データを所定のサンプリング周波数でデジタル変換して出力させる。また、CPU20は、RF受信部12から出力されるデジタル変換された受信データをRAM13bが同一のサンプリング周波数で取得するための動作周波数クロック信号をクロック供給回路19からメモリ部13へ出力させる。それから、CPU20は、メモリコントローラ13aへ動作制御信号を送り、RF受信部12から出力された受信データをRAM13bに記憶させる。この段階では、CPU20は、クロック供給回路19への出力切換制御信号により、信号検出部15を動作させない。   When the time data acquisition process is started, first, as shown in FIG. 4, the CPU 20 sends a power control signal to the RF receiving unit 12 to turn on the power of the RF receiving unit 12 to start radio wave reception. The CPU 20 accumulates and stores received data in the RAM 13b (step S1). Specifically, the CPU 20 sends an output switching control signal to the clock supply circuit 19 to supply an operation clock to the RF receiver 12, and receives received data based on radio waves received in real time by the RF receiver 12 by predetermined sampling. Digitally convert by frequency and output. Further, the CPU 20 causes the clock supply circuit 19 to output to the memory unit 13 an operating frequency clock signal for the RAM 13 b to acquire the digitally converted received data output from the RF receiving unit 12 at the same sampling frequency. Then, the CPU 20 sends an operation control signal to the memory controller 13a, and stores the reception data output from the RF receiver 12 in the RAM 13b. At this stage, the CPU 20 does not operate the signal detection unit 15 by the output switching control signal to the clock supply circuit 19.

次に、CPU20は、RAM13bに記憶可能な容量分の受信データが取得されたか否かを判別する(ステップS2)。未だRAM13bに所定時間(例えば、10ms)の受信データが蓄積されておらず、RAM13bが満杯になっていないと判別された場合には、CPU20は、ステップS1へ戻って受信データの取得処理を継続する。10ms間のデータが蓄積されて、RAM13bが満杯になったと判別された場合には、CPU20の処理は、ステップS3へ移行する。   Next, the CPU 20 determines whether or not reception data for a capacity that can be stored in the RAM 13b has been acquired (step S2). If it is determined that the reception data for a predetermined time (for example, 10 ms) has not yet been stored in the RAM 13b and the RAM 13b is not full, the CPU 20 returns to step S1 and continues the reception data acquisition process. To do. When it is determined that the data for 10 ms is accumulated and the RAM 13b is full, the processing of the CPU 20 proceeds to step S3.

続いて、CPU20は、RF受信部12へ電源制御信号を送ってRF受信部12の電源をオフする。また、CPU20は、セレクタ14に選択制御信号を送り、データの入力元をメモリ部13に設定する。そして、CPU20は、捕捉回路16に後述する捕捉処理を行わせる(ステップS3)。CPU20は、この捕捉処理でGPS衛星のうちの何れかから電波が受信されているかを探索する。それから、CPU20は、捕捉処理でGPS衛星からの電波が検出されたか否か、即ち、GPS衛星が発見されたか否かを判別する(ステップS4)。GPS衛星からの電波が検出されず、GPS衛星が発見されなかったと判別された場合には、CPU20の処理は、ステップS9へ移行して捕捉処理で行われたGPS受信動作を停止させる。   Subsequently, the CPU 20 sends a power control signal to the RF receiver 12 to turn off the power of the RF receiver 12. In addition, the CPU 20 sends a selection control signal to the selector 14 to set the data input source in the memory unit 13. Then, the CPU 20 causes the capturing circuit 16 to perform a capturing process to be described later (step S3). The CPU 20 searches for a radio wave from any of the GPS satellites in this capturing process. Then, the CPU 20 determines whether or not the radio wave from the GPS satellite has been detected in the capturing process, that is, whether or not the GPS satellite has been discovered (step S4). When the radio wave from the GPS satellite is not detected and it is determined that the GPS satellite has not been found, the process of the CPU 20 proceeds to step S9 and stops the GPS reception operation performed in the capture process.

一方、ステップS4の判別処理で、GPS衛星からの電波が検出され、GPS衛星が発見されたと判別された場合には、CPU20は、続いて、RF受信部12へ電源制御信号を送ってRF受信部12の電源をオンし、電波受信を再開させる。また、CPU20は、セレクタ14へ選択制御信号を送ってRF受信部12から送られる受信データを通過させ、追尾回路17へ入力させる。   On the other hand, when the radio wave from the GPS satellite is detected in the discrimination process in step S4 and it is discriminated that the GPS satellite is found, the CPU 20 subsequently sends a power control signal to the RF receiver 12 to receive the RF. The power of the unit 12 is turned on, and radio wave reception is resumed. In addition, the CPU 20 sends a selection control signal to the selector 14 to allow the reception data sent from the RF receiver 12 to pass and input it to the tracking circuit 17.

CPU20は、検出されたGPS衛星からの電波に係る受信信号から、擬似ランダム雑音符号との位相同期点を同定する処理を行う(ステップS5)。このとき、CPU20は、捕捉処理の結果に基づき、電波が検出されたGPS衛星の衛星番号および受信周波数の設定を利用する。そして、擬似ランダム雑音符号との位相同期点が検出されると、CPU20は、追尾回路17にこの位相同期点を追尾させながら復調されたデータをデコーダ18へ入力させ、デコーダ18に航法メッセージを復号させる(ステップS6)。また、CPU20は、復号された航法メッセージデータを取得する。   The CPU 20 performs a process of identifying the phase synchronization point with the pseudo random noise code from the received signal related to the detected radio wave from the GPS satellite (step S5). At this time, the CPU 20 uses the setting of the satellite number and reception frequency of the GPS satellite from which the radio wave is detected based on the result of the capturing process. When the phase synchronization point with the pseudo-random noise code is detected, the CPU 20 causes the tracking circuit 17 to track the phase synchronization point and input the demodulated data to the decoder 18, and the decoder 18 decodes the navigation message. (Step S6). In addition, the CPU 20 acquires the decoded navigation message data.

それから、CPU20は、デコーダ18により復号された航法メッセージから現在時刻の算出に必要なデータが取得されたか否かを判別する(ステップS7)。未だ必要なデータが取得されていないと判別された場合には、ステップS6へ戻り、CPU20は、デコーダ18による航法メッセージの復号を継続させて、この復号された航法メッセージデータを取得する。現在時刻の算出に必要なデータが取得されたと判別された場合には、CPU20は、取得したデータに基づいて現在時刻を算出し、計時部24の時刻データを修正する(ステップS8)。また、計時部24の時刻データに基づいて表示部23に表示させる時刻を更新させる。そして、CPU20の処理は、ステップS9へ移行する。CPU20は、RF受信部12に電源制御信号を送ってRF受信部12の電源をオフさせ、また、クロック供給回路19に追尾回路17への動作クロックの供給を停止させることで、GPS受信動作を終了する。   Then, the CPU 20 determines whether or not data necessary for calculating the current time is acquired from the navigation message decoded by the decoder 18 (step S7). If it is determined that necessary data has not yet been acquired, the process returns to step S6, and the CPU 20 continues decoding the navigation message by the decoder 18 to acquire the decoded navigation message data. If it is determined that the data necessary for calculating the current time has been acquired, the CPU 20 calculates the current time based on the acquired data and corrects the time data of the time measuring unit 24 (step S8). Further, the time displayed on the display unit 23 is updated based on the time data of the time measuring unit 24. And the process of CPU20 transfers to step S9. The CPU 20 sends a power control signal to the RF receiver 12 to turn off the power of the RF receiver 12, and also causes the clock supply circuit 19 to stop supplying the operation clock to the tracking circuit 17 so that the GPS reception operation is performed. finish.

ステップS9の処理でGPS受信動作が終了すると、CPU20は、翌日の同時刻まで待機する(ステップS10)。或いは、ステップS4の判別処理でGPS衛星からの電波が検出できなかったと判別された場合には、CPU20は、例えば、1時間後に改めて時刻データ取得処理を再開することとしてもよい。   When the GPS reception operation ends in the process of step S9, the CPU 20 waits until the same time on the next day (step S10). Alternatively, if it is determined in step S4 that the radio wave from the GPS satellite cannot be detected, the CPU 20 may restart the time data acquisition process again after one hour, for example.

次に、ステップS3における捕捉処理の詳細について説明する。   Next, details of the capturing process in step S3 will be described.

図5に示すように、捕捉処理へ移行すると、先ず、CPU20は、検出対象の搬送波周波数の初期化を行う(ステップS21)。具体的には、CPU20は、RAM21に記憶された搬送波周波数を示す変数をリセットするとともに、初期値を、例えば、ROM22に記憶させたテーブルから取得する。それから、CPU20は、取得した値を変数として設定する(ステップS22)。   As shown in FIG. 5, when proceeding to the acquisition process, first, the CPU 20 initializes the carrier frequency to be detected (step S21). Specifically, the CPU 20 resets a variable indicating the carrier frequency stored in the RAM 21 and obtains an initial value from, for example, a table stored in the ROM 22. Then, the CPU 20 sets the acquired value as a variable (step S22).

次に、CPU20は、衛星番号の初期化を行う(ステップS23)。具体的には、CPU20は、RAM21に記憶された検出対象の衛星番号を示す変数をリセットするとともに、初期値を、例えば、ROM22に記憶させたテーブルから取得する。それから、CPU20は、衛星番号を示す変数としてこの取得した初期値を設定し、また、設定された衛星番号を示す変数に基づいて捕捉回路16のC/Aコード生成器が生成するC/Aコードのパターンを設定する(ステップS24)。   Next, the CPU 20 initializes the satellite number (step S23). Specifically, the CPU 20 resets a variable indicating the satellite number of the detection target stored in the RAM 21 and acquires an initial value from, for example, a table stored in the ROM 22. Then, the CPU 20 sets the acquired initial value as a variable indicating the satellite number, and the C / A code generated by the C / A code generator of the acquisition circuit 16 based on the variable indicating the set satellite number. Is set (step S24).

CPU20は、RAM21に記憶されたメモリ部13から読み出す受信データのアドレスをリセットする(ステップS25)。次いで、CPU20は、電流検出部26の計測値に基づいて、RAM13bからのデータ読出し動作および捕捉回路16の動作を行わせる動作クロック周波数の設定を行う(ステップS26)。ここで、設定される動作クロック周波数は、初期設定状態では、リアルタイムでRF受信部12から受信データを入力させる速度より大きい。そして、この動作クロック周波数は、電流検出部26による計測値が大きくなるほど減速され、捕捉回路16を動作させたときに電源部25から供給される電流が電源部25の安定動作を維持可能な所定の値を超えないように設定される。   The CPU 20 resets the address of the received data read from the memory unit 13 stored in the RAM 21 (step S25). Next, the CPU 20 sets the operation clock frequency for performing the data reading operation from the RAM 13b and the operation of the capturing circuit 16 based on the measurement value of the current detection unit 26 (step S26). Here, the set operation clock frequency is larger than the speed at which reception data is input from the RF receiver 12 in real time in the initial setting state. The operation clock frequency is decelerated as the measurement value by the current detection unit 26 increases, and the current supplied from the power supply unit 25 when the capture circuit 16 is operated can maintain a stable operation of the power supply unit 25. It is set not to exceed the value of.

そして、CPU20は、クロック供給回路19にクロック切換制御信号を送り、設定された動作クロック周波数でクロック信号を供給するように切り換える。また、CPU20は、クロック供給回路19に出力切換制御信号を送り、メモリコントローラ13aおよび捕捉回路16へこの切り換えられた周波数の動作クロック信号を供給させる。それから、CPU20は、セレクタ14へ選択制御信号を送り、入力元をメモリ部13側に切り替える。   Then, the CPU 20 sends a clock switching control signal to the clock supply circuit 19 to perform switching so as to supply the clock signal at the set operation clock frequency. Further, the CPU 20 sends an output switching control signal to the clock supply circuit 19 to supply the operation clock signal of the switched frequency to the memory controller 13a and the capturing circuit 16. Then, the CPU 20 sends a selection control signal to the selector 14 to switch the input source to the memory unit 13 side.

更に、CPU20は、動作制御信号をメモリコントローラ13aへ送り、RAM13bからセレクタ14側へデータの出力を行わせる。CPU20は、メモリコントローラ13aへ読出しアドレスと読出しコマンドとを出力し、また、RAM13bから読み出され、セレクタ14を介して捕捉回路16へ入力された受信データを順にシフトレジスタへ記憶させていく。CPU20は、シフトレジスタへ格納された受信データが1つずつシフトしていく毎に、設定に基づきC/Aコードを生成して各乗算器に出力させる。そして、CPU20は、各乗算器の出力を積算した捕捉回路16からの出力データを相関値として取得する(ステップS27)。これらの処理の間、CPU20は、電流検出部26の計測データを監視しながらクロック供給回路19にクロック切換制御信号を送って随時動作クロック周波数を変化させることも可能である。   Further, the CPU 20 sends an operation control signal to the memory controller 13a to output data from the RAM 13b to the selector 14 side. The CPU 20 outputs a read address and a read command to the memory controller 13a, and sequentially stores received data read from the RAM 13b and input to the capture circuit 16 via the selector 14 in the shift register. Each time the received data stored in the shift register is shifted one by one, the CPU 20 generates a C / A code based on the setting and outputs it to each multiplier. And CPU20 acquires the output data from the capture circuit 16 which integrated the output of each multiplier as a correlation value (step S27). During these processes, the CPU 20 can change the operation clock frequency as needed by sending a clock switching control signal to the clock supply circuit 19 while monitoring the measurement data of the current detector 26.

それから、CPU20は、RAM13bからの受信データの読み出しが全て終了したか否かを判別する(ステップS28)。受信データの読み出しが終了していないと判別された場合には、CPU20は、ステップS27へ戻って次のデータをRAM13bから読み出して捕捉回路16に入力させ、また、算出された相関値を取得する。全データの読み出しが終了したと判別された場合には、CPU20は、ステップS29へ移行する。   Then, the CPU 20 determines whether or not the reading of the received data from the RAM 13b has been completed (step S28). If it is determined that the reading of the received data has not been completed, the CPU 20 returns to step S27 to read the next data from the RAM 13b and input it to the capturing circuit 16, and obtains the calculated correlation value. . If it is determined that all data has been read, the CPU 20 advances to step S29.

RAM13bからの全データの読み出しが終了すると、CPU20は、取得した相関値データを衛星番号、搬送波周波数、および、C/Aコードの位相情報と関連付けて、例えば、RAM21に保存する(ステップS29)。このとき、取得した相関値全てを保存することも可能であるし、最大値のみを保存することとしてもよい。また、例えば、C/Aコード10周期分の相関値をそれぞれ取得し、同位相のデータ配列に対する10個の相関値をそれぞれ積算した値を保存することとしてもよい。   When the reading of all data from the RAM 13b is completed, the CPU 20 associates the acquired correlation value data with the satellite number, the carrier frequency, and the phase information of the C / A code, and stores it in the RAM 21, for example (step S29). At this time, all the acquired correlation values can be stored, or only the maximum value can be stored. Further, for example, correlation values for 10 C / A code periods may be acquired, and values obtained by integrating 10 correlation values for the same phase data array may be stored.

続いて、CPU20は、設定されている衛星番号を変更する(ステップS30)。例えば、CPU20は、ROM22のテーブルに設定されている順番に次の衛星番号を示す値を読み出す。それから、CPU20は、全ての衛星番号が設定完了したか否かを判別する(ステップS31)。未だ、例えば、ROM22のテーブル内にある衛星番号を示す変数のうちに読み出されていないものがあり、全衛星番号に対する相関値を保存する処理が完了していないと判別された場合には、CPU20の処理は、ステップS24へ戻る。CPU20は、衛星番号を示す変数値としてステップS30の処理で取得された値を設定し、また、C/Aコード生成器によるC/Aコードの生成パターンを変更する。そして、ステップS24〜S31の処理を繰り返す。   Subsequently, the CPU 20 changes the set satellite number (step S30). For example, the CPU 20 reads a value indicating the next satellite number in the order set in the table of the ROM 22. Then, the CPU 20 determines whether or not all the satellite numbers have been set (step S31). For example, if it is determined that there is a variable that has not been read out among the variables indicating the satellite numbers in the table of the ROM 22 and the process of storing the correlation values for all the satellite numbers has not been completed, The process of the CPU 20 returns to step S24. CPU20 sets the value acquired by the process of step S30 as a variable value which shows a satellite number, and changes the production | generation pattern of the C / A code by a C / A code generator. And the process of step S24-S31 is repeated.

一方、既に、例えば、全ての衛星番号を示す値がROM22のテーブルから読み出されていて、全衛星番号に対する相関値を保存する処理が完了していると判別された場合には、CPU20の処理は、ステップS32へ移行する。そして、CPU20は、検出対象とする搬送波周波数の次の設定値を取得する(ステップS32)。続いて、CPU20は、全ての搬送波周波数に対する捕捉処理が完了したか否かを判別する(ステップS33)。全ての搬送周波数に対する捕捉処理が完了したと判別された場合、例えば、次の搬送波周波数が読み込めなかったり、設定の範囲外となったりした場合には、捕捉処理を終了して時刻データ取得処理へ戻る。一方、未だ全ての搬送波周波数に対する捕捉処理が完了していないと判別された場合には、CPU20の処理は、ステップS22へ戻る。そして、CPU20は、ステップS22〜S33の処理を繰り返す。   On the other hand, if, for example, values indicating all satellite numbers have already been read from the table of the ROM 22 and it is determined that the process of storing correlation values for all satellite numbers has been completed, the processing of the CPU 20 Moves to step S32. Then, the CPU 20 acquires the next set value of the carrier frequency to be detected (step S32). Subsequently, the CPU 20 determines whether or not the acquisition process for all carrier frequencies has been completed (step S33). If it is determined that the acquisition process for all carrier frequencies has been completed, for example, if the next carrier frequency cannot be read or is outside the setting range, the acquisition process is terminated and the time data acquisition process is completed. Return. On the other hand, if it is determined that acquisition processing for all carrier frequencies has not yet been completed, the processing of the CPU 20 returns to step S22. And CPU20 repeats the process of step S22-S33.

そして、全ての衛星番号、搬送波周波数、および、C/Aコードの各位相における相関値が取得され、必要な値が保存された後に時刻取得・修正処理に戻り、保存された相関値を、例えば、所定の閾値レベルと比較することにより、GPS衛星からの電波が受信されたか否か、および、受信された場合のその受信周波数と衛星番号とが取得される。   Then, all satellite numbers, carrier frequencies, and correlation values at each phase of the C / A code are acquired, and after the necessary values are stored, the process returns to the time acquisition / correction process, and the stored correlation values are By comparing with a predetermined threshold level, whether or not a radio wave from a GPS satellite is received, and the reception frequency and satellite number when received are acquired.

なお、上記の実施形態では、全てのGPS衛星および受信周波数に対する探索を行った後に受信されたか否かの判別を行ったが、捕捉処理において各GPS衛星における相関値の取得処理(ステップS27)が終了するたびに衛星信号が検出されたか否かの判別処理を行い、所定の数の衛星信号が検出された時点で捕捉処理を終了することとしてもよい。   In the above embodiment, it is determined whether or not the signal has been received after searching for all GPS satellites and reception frequencies. However, in the acquisition process, the correlation value acquisition process (step S27) in each GPS satellite is performed. It is possible to determine whether or not a satellite signal has been detected each time the process is completed, and end the acquisition process when a predetermined number of satellite signals are detected.

また、上記の実施形態では、CPU20、RAM21、および、ROM22を用いて捕捉処理の制御が行われたが、捕捉回路16に別途データ記憶領域や演算部を設け、捕捉回路16が独立に捕捉処理を実行できるように構成することとしてもよい。   In the above embodiment, the capture processing is controlled using the CPU 20, RAM 21, and ROM 22. However, the capture circuit 16 is provided with a separate data storage area and a calculation unit, and the capture circuit 16 independently performs the capture processing. It is good also as comprising so that can be performed.

以上のように、本発明の実施形態の電子時計1によれば、RF受信部12で受信された電波に係る受信データを記憶するRAM13bと、RAM13bの記憶データに基づいてGPS衛星からの電波を検出する捕捉回路16とを備え、通常時に比して非常に電力消費量が増加する捕捉回路16を用いてGPS衛星からの電波を検出する際には、RAM13bから捕捉回路16へのデータ出力処理速度および捕捉回路16における検出処理速度を予め設定されている回路上の処理可能速度よりも低く抑えることによって電力消費量を制御することができる。従って、電源回路を安定に保ったまま高速に検出処理を行うことができる。   As described above, according to the electronic timepiece 1 of the embodiment of the present invention, the RAM 13b that stores the reception data related to the radio wave received by the RF receiver 12, and the radio wave from the GPS satellite based on the storage data of the RAM 13b. When detecting a radio wave from a GPS satellite using the capture circuit 16 that includes the capture circuit 16 to detect and has a power consumption that is significantly increased compared to the normal time, data output processing from the RAM 13b to the capture circuit 16 The power consumption can be controlled by keeping the detection processing speed in the speed and capture circuit 16 lower than a preset processable speed on the circuit. Therefore, detection processing can be performed at high speed while keeping the power supply circuit stable.

また、特に、電子腕時計などの電力供給に制限のある携帯端末でGPS衛星からの電波を受信して時刻情報を取得する場合には、小型な装置内に大型な電源を配置する必要がなく、ソフトウェア制御のみによって安定して時刻情報の取得を行うことができる。   In particular, when acquiring time information by receiving a radio wave from a GPS satellite with a portable terminal with limited power supply such as an electronic wristwatch, there is no need to arrange a large power source in a small device, Time information can be acquired stably only by software control.

また、電流検出部26を備え、この電流検出部26により計測された電源部25から供給される電流値が電子時計1の安定動作を妨げない範囲内に収まるようにRAM13bから捕捉回路16へのデータ出力処理速度および捕捉回路16における検出処理速度を適宜低下させることができるので、電子時計1の電源回路に過重な負荷をかけずに安定且つ高速な検出処理を行うことができる。   In addition, a current detection unit 26 is provided, and the current value supplied from the power supply unit 25 measured by the current detection unit 26 is supplied from the RAM 13b to the capture circuit 16 so as to be within a range that does not hinder the stable operation of the electronic timepiece 1. Since the data output processing speed and the detection processing speed in the capture circuit 16 can be reduced as appropriate, stable and high-speed detection processing can be performed without applying an excessive load to the power supply circuit of the electronic timepiece 1.

また、捕捉回路16や追尾回路17において複数の相関器を同時に動作させて、複数のGPS衛星のC/Aコードに対する相関値の算出やC/Aコードの複数の位相に対する相関値の算出といった動作を同時に行わせることが可能であるので、クロック供給回路19からのクロック周波数を極端に大きく変更せずに高速且つ安定な動作を行わせることができる。   In addition, a plurality of correlators are operated simultaneously in the acquisition circuit 16 and the tracking circuit 17 to calculate correlation values for C / A codes of a plurality of GPS satellites and calculation of correlation values for a plurality of phases of C / A codes. Since the clock frequency from the clock supply circuit 19 is not significantly changed, a high-speed and stable operation can be performed.

また、捕捉回路16にマッチドフィルタを用いることにより、非常に効率よくGPS衛星からの電波検出を行うことができるとともに、マッチドフィルタの消費電力に応じてクロック供給回路19から供給される動作クロック周波数を低速とすることで、安定して高速の電波検出処理を行わせることができる。一方で、一度に大量の演算量を必要としない追尾回路17では、マッチドフィルタの代わりにスライディング相関器を用いることで不必要に多くの電力を消費せずに高速な動作クロック周波数を維持したままGPS衛星からの電波受信処理を続けさせることができる。   Further, by using a matched filter for the acquisition circuit 16, radio waves from GPS satellites can be detected very efficiently, and the operation clock frequency supplied from the clock supply circuit 19 according to the power consumption of the matched filter can be set. By setting it to low speed, it is possible to stably perform high-speed radio wave detection processing. On the other hand, in the tracking circuit 17 that does not require a large amount of calculation at a time, a high-speed operation clock frequency is maintained without consuming an excessive amount of power by using a sliding correlator instead of the matched filter. The radio wave reception process from the GPS satellite can be continued.

特に、マッチドフィルタの使用により電力消費量の桁が変わるのに対し、クロック周波数の制御によりファクター2〜4程度の細かい電力制御が可能になるので、効率的なピーク電力の制御を行うことができる。   In particular, the power consumption digit changes due to the use of a matched filter, but fine power control with a factor of 2 to 4 becomes possible by controlling the clock frequency, so that efficient peak power control can be performed. .

更に、RAM13bから捕捉回路16へデータを出力させている間は、CPU20からの電源制御信号によりデータを受信する必要のないRF受信部12の電源をオフすることができる構成とすることにより不必要な電力消費を抑え、捕捉回路16の動作クロック周波数を必要以上に低下させずとも安定且つ高速な処理を行わせることができる。   Further, while the data is output from the RAM 13b to the capture circuit 16, it is unnecessary because the power of the RF receiver 12 that does not need to receive data can be turned off by the power control signal from the CPU 20. Therefore, stable and high-speed processing can be performed without reducing the operation clock frequency of the capture circuit 16 more than necessary.

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、電流検出部26の計測結果に基づいて動作クロック周波数の低下幅を制御したが、計測された電流値と予め設定した閾値との大小の比較を行って、閾値以上の電流量が供給されている場合には動作クロック周波数を下げるといった、2段階程度の制御であっても良い。或いは、電子時計のように、通常の動作で消費される電力とGPS衛星からの電波の捕捉処理に消費される電力とがそれぞれ毎回ほぼ定まっているような場合には、電流検出部26を備えることなくこれらの基準となる消費電力に基づいて動作クロック周波数の低下幅を予め設定することとしてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the range of decrease in the operation clock frequency is controlled based on the measurement result of the current detection unit 26. However, the measured current value is compared with a preset threshold value, and the threshold value is exceeded. When the current amount is supplied, the control may be performed in two steps such as lowering the operation clock frequency. Alternatively, when an electric power consumed in normal operation and an electric power consumed for capturing a radio wave from a GPS satellite are almost determined each time, such as an electronic timepiece, the current detection unit 26 is provided. Instead, it is also possible to preset the decrease width of the operating clock frequency based on the power consumption that is the reference.

また、上記実施の形態では、捕捉回路16にマッチドフィルタを用いたが、多数のスライディング相関器を並列に配置することとしてもよい。或いは、他の相関器を用いることも可能である。   In the above embodiment, a matched filter is used for the acquisition circuit 16, but a large number of sliding correlators may be arranged in parallel. Alternatively, other correlators can be used.

また、上記実施の形態では、電子時計を例に挙げて示したが、本発明の衛星信号受信装置を搭載する機器はこれに限られない。PDA(Personal Digital Assistant)、携帯通信端末、携帯型の撮影機器や録音機器など、多様な機器に用いることが可能である。その他、上記実施の形態で示した具体的な細部の構成や数値は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   In the above-described embodiment, an electronic timepiece has been described as an example. However, a device on which the satellite signal receiving device of the present invention is mounted is not limited thereto. It can be used for various devices such as a PDA (Personal Digital Assistant), a portable communication terminal, a portable photographing device, and a recording device. In addition, the specific configuration and numerical values shown in the above embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

1 電子時計
11 アンテナ
12 RF受信部
13 メモリ部
13a メモリコントローラ
13b、21 RAM
14 セレクタ
15 信号検出部
16 捕捉回路
17 追尾回路
18 デコーダ
19 クロック供給回路
20 CPU
22 ROM
23 表示部
24 計時部
25 電源部
26 電流検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic timepiece 11 Antenna 12 RF receiving part 13 Memory part 13a Memory controller 13b, 21 RAM
14 selector 15 signal detector 16 capture circuit 17 tracking circuit 18 decoder 19 clock supply circuit 20 CPU
22 ROM
23 Display Unit 24 Timing Unit 25 Power Supply Unit 26 Current Detection Unit

Claims (5)

測位用衛星から送信された衛星信号を取得する衛星信号受信装置において、
前記測位用衛星が送信する周波数帯の電波を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した電波に基づく所定の期間の受信データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された受信データから前記衛星信号を検出する検出手段と、
前記記憶手段から前記検出手段へのデータ出力処理速度、及び、前記記憶手段から出力される受信データに基づく前記検出手段による検出処理速度を制御し、前記データ出力処理速度と前記検出処理速度とを同期させて予め定められた処理速度から低減可能に構成されているクロック制御手段と、
前記受信手段を動作状態として受信された受信データを前記記憶手段へ記憶させ、その後、前記受信手段を非動作状態にするとともに、前記記憶手段に記憶された受信データを読み出して前記検出手段へ出力させる受信動作制御手段と、
前記衛星信号が検出された場合には、前記受信手段を動作状態として前記衛星信号の追尾を行わせる一方、前記衛星信号が検出されなかった場合には、前記受信手段を非動作状態としたまま受信動作を終了させる制御手段と、
を備えることを特徴とする衛星信号受信装置。
In a satellite signal receiving device that acquires a satellite signal transmitted from a positioning satellite,
Receiving means for receiving radio waves in a frequency band transmitted by the positioning satellite;
Storage means for storing received data for a predetermined period based on radio waves received by the receiving means;
Detecting means for detecting the satellite signal from the received data stored in the storage means;
The data output processing speed from the storage means to the detection means and the detection processing speed by the detection means based on the received data output from the storage means are controlled, and the data output processing speed and the detection processing speed are A clock control means configured to be synchronized and capable of being reduced from a predetermined processing speed;
The received data received with the receiving means in the operating state is stored in the storage means, and then the receiving means is inactivated and the received data stored in the storage means is read and output to the detecting means. Receiving operation control means,
When the satellite signal is detected, the receiving unit is set in an operating state to track the satellite signal. On the other hand, when the satellite signal is not detected, the receiving unit is left in a non-operating state. Control means for terminating the receiving operation;
A satellite signal receiving apparatus comprising:
前記受信動作制御手段による制御動作を実行させて前記検出手段により前記衛星信号が検出されたか否かを判別する判別手段を備えることを特徴とする請求項1記載の衛星信号受信装置。   The satellite signal receiving apparatus according to claim 1, further comprising a determination unit configured to execute a control operation by the reception operation control unit and determine whether or not the satellite signal is detected by the detection unit. 電力を供給する電源部と、
前記電源部から供給される電流値を計測する電流値計測手段と、
を備え、
前記クロック制御手段は、前記電流値計測手段により計測される電流値が所定の値以下となるように前記データ出力処理速度と前記検出処理速度とを制御する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の衛星信号受信装置。
A power supply for supplying power;
Current value measuring means for measuring a current value supplied from the power supply unit;
With
The said clock control means controls the said data output processing speed and the said detection processing speed so that the electric current value measured by the said electric current value measurement means may be below a predetermined value. The satellite signal receiving device described.
前記検出手段は、
複数の受信パラメータをそれぞれ切り替えて、当該複数の受信パラメータの組み合わせのうち、衛星信号が検出される組み合わせを探索する処理を、複数の組み合わせに対し同時並列的に実行可能である
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の衛星信号受信装置。
The detection means includes
A process of switching a plurality of reception parameters and searching for a combination in which a satellite signal is detected from among a combination of the plurality of reception parameters can be performed simultaneously on the plurality of combinations. The satellite signal receiving device according to any one of claims 1 to 3.
前記検出手段により検出された衛星信号を継続的に追尾する追尾手段を備え、
前記検出手段は、マッチドフィルタを有し、
前記追尾手段は、スライディング相関器を有する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の衛星信号受信装置。
Tracking means for continuously tracking the satellite signal detected by the detection means,
The detection means has a matched filter,
The satellite signal receiving apparatus according to claim 1, wherein the tracking unit includes a sliding correlator.
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