JP6311447B2 - 電子時計、および衛星信号受信方法 - Google Patents
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Description
GPS衛星から送信される衛星信号の受信処理には、自動受信条件に該当したときに受信処理を実行する自動受信処理と、ユーザの意図に応じて受信処理を実行する強制受信処理(手動受信処理)とがある(例えば、特許文献1参照)。
本発明では、受信モードが自動測時モードに設定された場合、捕捉能力が低レベルに設定される。これによれば、自動測時モードの受信処理(自動受信処理)において、捕捉能力が高レベルに設定されている場合と比べて、受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、自動受信処理は、自動受信条件に該当すればユーザの意図とは関係なく実行されるため、受信処理が開始された際、電子時計を装着したユーザが、建物の屋内や地下街等の衛星信号を受信しにくい環境にいる場合がある。このため、捕捉能力を高レベルに設定しても、衛星信号の捕捉や受信に失敗し、設定されたタイムアウト時間まで受信処理が継続することが比較的多い。
このように、自動受信処理では、衛星信号の捕捉や受信に失敗する可能性が比較的高いことを考慮し、捕捉能力を低レベルに設定しておけば、高レベルに設定した場合に比べて、消費電流のピーク値を低くできて受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
また、本発明では、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、捕捉能力が高レベルに設定される。これによれば、手動測時モードおよび測位モードの受信処理(手動受信処理)において、捕捉能力が低レベルに設定されている場合と比べて、受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、手動受信処理は、ユーザの意図に応じて実行されるため、受信処理が開始された際、電子時計を装着したユーザが、屋外等の衛星信号を受信しやすい環境にいる場合が多い。このため、捕捉能力を高レベルに設定することで、早期に衛星信号の捕捉や受信に成功し、受信処理が短時間で終了することが比較的多い。
このため、手動受信処理では、消費電流のピーク値が高くなっても、捕捉能力を高くすることで受信時間が短くなるため、受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
このようにして、本発明によれば、自動測時モード、手動測時モード、測位モードを選択して設定できる電子時計において、各受信モードに応じて衛星信号の捕捉能力を設定することで、各受信モードにおける受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
本発明では、この相関部における周波数の単位時間当たりの検索数が、複数段階に設定可能とされている。
そして、受信モードが自動測時モードに設定された場合、前記検索数は低検索数に設定される。これによれば、前記検索数が高検索数に設定されている場合と比べて、消費電流のピーク値を低くできる。すなわち、単位時間あたりの検索数が少なく、つまり検索スピードが低速であれば、相関部の処理負荷も低くなり、消費電流のピーク値も低くなる。従って、自動受信処理において、消費電流のピーク値を低くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
また、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、前記検索数は高検索数に設定される。これによれば、前記検索数が低検索数に設定されている場合と比べて、サーチ時間を短縮できる。すなわち、単位時間あたりの検索数が多く、つまり検索スピードが高速であれば、相関部の処理負荷も高くなり、消費電流のピーク値も高くなる。一方で、単位時間に多くの周波数を検索できるので、衛星信号の周波数を見つけるまでのサーチ時間は短くでき、消費電力を低減できる。従って、手動受信処理において、衛星信号の捕捉能力を高くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
さらに、本発明によれば、一般的に用いられている相関部に対して、前記検索数を変更するだけでよいので、相関部の構成を大幅に変える必要がない。このため、設計にかかるコストを低減できる。
そして、受信モードが自動測時モードに設定された場合、前記利得は低利得値に設定される。これによれば、前記利得が高利得値に設定されている場合と比べて、消費電流のピーク値を低くできる。すなわち、自動受信処理において、消費電流のピーク値を低くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
また、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、前記利得は高利得値に設定される。これによれば、前記利得が低利得値に設定されている場合と比べて、信号強度の弱い衛星信号を捕捉しやすくなるため、結果的にサーチ時間を短縮できる。すなわち、手動受信処理において、衛星信号の捕捉能力を高くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
さらに、本発明によれば、手動受信処理において、信号強度の弱い衛星信号しか観測できない場合であっても、例えば、前記利得が低利得値に設定されている場合と比べて、衛星信号を捕捉できる確率を向上できる。このため、特に4つの衛星信号を捕捉して受信する必要がある測位モードにおいて、受信に成功する確率を向上できる。
そして、受信モードが自動測時モードに設定された場合、相関器の数は低相関器数に設定される。これによれば、相関器の数が高相関器数に設定されている場合と比べて、消費電流のピーク値を低減できる。すなわち、自動受信処理において、消費電流のピーク値を低くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
また、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、相関器の数は高相関器数に設定される。これによれば、相関器の数が低相関器数に設定されている場合と比べて、ローカルコードと衛星信号との相関を効率よく取得できるため、サーチ時間を短縮できる。すなわち、手動受信処理において、衛星信号の捕捉能力を高くできるので、前述したように受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
さらに、本発明によれば、作動する相関器の数を変更するだけでよいので、例えば、相関部における周波数の単位時間当たりの検索数を変更する場合と比べて、受信部の処理負荷を低減できる。
すなわち、光測時モードの環境判定閾値は、屋外や屋内における窓際等においてソーラーセルに直射日光が当たる場合の光量と、屋内においてソーラーセルに照明などの光が当たる場合の光量とを区別できるような値に設定されており、これにより、電子時計が衛星信号を受信できる環境に配置されているか否かを判断できる。このため、光測時モードでは、発電量検出回路で検出された発電量が環境判定閾値以上であることを自動受信条件とすることで、電子時計が衛星信号を受信しやすい環境で受信処理を実行できる。
一方、定時測時モードは、定時になると電子時計が衛星信号を受信しやすい環境に配置されているかどうかに関係なく受信処理が開始されるため、光測時モードと比べて、衛星信号の受信に成功しにくく、タイムアウト時間まで受信処理が継続することが多い。
このため、光測時モードでは、定時測時モードと比べて、捕捉能力を高くすることで、早期に衛星信号の捕捉や受信に成功し、受信処理が短時間で終了することが多く、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。
また、定時測時モードでは、光測時モードと比べて、捕捉能力を低くして消費電流のピーク値を低くすることで、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。
従って、光測時モードの捕捉能力を定時測時モードの捕捉能力よりも高くすることで、換言すると、定時測時モードの捕捉能力を光測時モードの捕捉能力よりも低くすることで、自動測時モードの受信処理にかかる平均的な消費電力をさらに低減できる。
本発明によれば、上記電子時計の発明と同様に、消費電力を低減できる。
以下、本発明の第1実施形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明に係る電子時計であるGPS衛星信号受信装置付き腕時計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からなる表示手段を備える。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4が組み込まれている。従って、GPS付き腕時計1は、指針3およびディスプレイ4を備えるコンビネーション時計である。
ディスプレイ4はLCD表示パネル等で構成され、後述するように時差データを表示する他、現在時刻やメッセージ情報等も表示可能とされている。
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したり、測位情報つまり現在位置をディスプレイ4に表示したりできるように構成されている。
また、GPS付き腕時計1には、本発明の入力部を構成するボタン6やリュウズ7が設けられている。
図2(A)〜(C)は、GPS衛星5から送信される衛星信号(航行メッセージ)の構成を説明するための概略構成図である。
図2(A)に示すように、航法メッセージは、全ビット数1500ビットのメインフレームを1単位とするデータとして構成される。メインフレームは、それぞれ300ビットの5つのサブフレーム1〜5に分割されている。1つのサブフレームのデータは、各GPS衛星5から6秒で送信される。従って、1つのメインフレームのデータは、各GPS衛星5から30秒で送信される。
サブフレーム2、3には、エフェメリスパラメーター(各GPS衛星5の詳細な軌道情報)が含まれる。また、サブフレーム4、5には、アルマナックパラメーター(全GPS衛星5の概略軌道情報)が含まれている。
従って、TLMワードやHOWワードは、GPS衛星5から6秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ等の衛星補正データ、エフェメリスパラメーター、アルマナックパラメーターは30秒間隔で送信される。
図2(C)に示すように、HOWワードには、TOW(Time of Week、「Zカウント」ともいう)というGPS時刻情報が含まれている。なお、本発明の時刻情報とは、GPS時刻情報に含まれるこのZカウントデータを指す。Zカウントデータは毎週日曜日の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、Zカウントデータは、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報である。このZカウントデータは、次のサブフレームデータの先頭ビットが送信されるGPS時刻情報を示す。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の先頭ビットが送信されるGPS時刻情報を示す。また、HOWワードには、サブフレームのIDを示す3ビットのデータ(IDコード)も含まれている。すなわち、図2(A)に示すサブフレーム1〜5のHOWワードには、それぞれ「001」、「010」、「011」、「100」「101」のIDコードが含まれている。
このため、測時モードの受信では、捕捉衛星数は少なくとも1つであり、1個のZカウントデータを取得する受信所要時間は長くても6秒であり、取得できる情報はZカウントデータであり、前記エフェメリスパラメーターやアルマナックパラメーターは受信しなくともよい。従って、受信所要時間は、6秒で1個のZカウントデータを取得でき、受信データの検証のために、2〜3個のZカウントデータを取得する場合でも12〜18秒という短時間で受信を完了できる。
従って、測時モードでは、衛星信号のうちZカウントデータさえ取得できればよいため、信号強度の弱い衛星信号であっても、ノイズなどの影響が小さく、信頼性の高い情報を取得することができる。
このため、測位モードの受信とは、捕捉衛星数は少なくとも3個であり、受信所要時間は約30秒〜1分であり、取得すべき情報はZカウントデータ(時刻情報)およびエフェメリスパラメーターであり、アルマナックパラメーターは受信しない処理を意味する。従って、測位モードでは、測時モードよりも衛星信号の受信時間が長くなり、受信中に信号強度が悪化するなどすると、信頼性の高い衛星信号の受信が困難になることが考えられる。このため、測位モードにおいては、より信頼性の高い信号強度の高い衛星信号を受信することが好ましい。
図3は、第1実施形態のGPS付き腕時計1の回路構成について説明するための図である。
GPS付き腕時計1は、GPS受信装置10、GPSアンテナ11、時刻表示装置20、および電源回路30を含んで構成されている。
GPS受信装置10には、GPSアンテナ11が接続される。GPSアンテナ11は、複数のGPS衛星5からの衛星信号を受信するアンテナである。
RF部12は、高周波信号を中間周波数帯の信号に変換するダウンコンバーターや、その中間周波数帯のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバーターなどを備えたGPS受信機における一般的なものである。従って、RF部12では、受信した衛星信号をデジタル信号に変換し、ベースバンド部13に出力する。
図4は、RF部12の回路構成を示す図である。
RF部12は、LNA(Low Noise Amplifier)121、ミキサ122、IFアンプ123、IFフィルター124、ADC(A/D変換器)125、PLL回路126、VCO(Voltage Controlled Oscillator)127等を備えている。
そして、GPSアンテナ11で受信された衛星信号は、LNA121で増幅された後、ミキサ122でVCO127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122でミキシングされたIFは、IFアンプ123、IFフィルター124を通り、ADC(A/D変換器)125でデジタル信号に変換される。なお、LNA121は、衛星信号を増幅する本発明の増幅器は、LNA121で構成される。また、本発明の増幅器を、LNA121およびIFアンプ123で構成してもよい。
ベースバンド部13は、DSP(Digital Signal Processor)131、CPU(Central Processing Unit)132、SRAM(Static Random Access Memory)133、RTC(リアルタイムクロック)134を含んで構成されている。また、GPS受信装置10には、温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)14が接続され、ベースバンド部13にはフラッシュメモリー135等が接続されている。
フラッシュメモリー135には時差情報が記憶されている。時差情報は、地理情報が分割された複数の領域の各々の時差が定義された情報である。
また、ベースバンド部13は、衛星信号を捕捉するために、各C/Aコードと同一のパターンのローカルコードを発生し、ベースバンド信号に含まれる各C/Aコードとローカルコードの相関をとる処理を行う。従って、ベースバンド部13は、本発明の相関部としても機能する。
そして、ベースバンド部13は、各ローカルコードに対する相関値がピークになるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が所定の相関閾値以上となる場合にはそのローカルコードのGPS衛星5に同期(すなわち、GPS衛星5からの衛星信号を捕捉)したものと判断する。
また、本実施形態では、相関方式としてスライディング相関方式を採用しており、主にDSP131において実行されている。
ベースバンド部13は、サンプルメモリー41と、ベースバンド再生部42と、コード生成部43と、複数の相関器44とを備えている。
サンプルメモリー41には、RF部12から出力されたデジタル信号をサンプリングしたサンププリングデータが格納される。
ベースバンド再生部42は、サンプルメモリー41に格納されたサンプリングデータを再生し、再生ベースバンド信号として相関器44に出力する。
また、コード生成部43は、GPS衛星5のC/Aコードのパターンと同一のローカルパターンを生成し、相関器44に出力する。
ベースバンド部13とGPS衛星5からの衛星信号との相関を効率よく行うためには、コード生成部43で複数の信号を生成し、複数の相関器44を同時に動作させて行うことにより、1回の動作で相関を取ることが可能となる。この場合ベースバンド部13は相関判定を1回行えば良いので相関処理にかかる時間を短縮することができる。
従って、ベースバンド部13では、ローカルコードの周波数を、設定された周波数帯域で、例えば、50Hz刻みで順次変化させて相関処理を行い、衛星信号の周波数を検索する。
本実施形態では、捕捉能力は、第1レベル(本発明の高レベル)と、第1レベルよりも低い第2レベル(本発明の低レベル)との2段階に設定可能とされている。
捕捉能力が第1レベルに設定された場合、前記検索数は第1検索数(本発明の高検索数)に設定され、ベースバンド部13は、10msec当たり63本の周波数を検索する。すなわち、前記時間間隔は、10/63(約0.16)msecとなる。
また、捕捉能力が第2レベルに設定された場合、前記検索数は第2検索数(本発明の低検索数)に設定され、ベースバンド部13は、10msec当たり32本の周波数を検索する。すなわち、前記時間間隔は、10/32(約0.31)msecとなる。
ここで、前記検索数が多くなると、すなわち、検索スピードが高速であれば、サーチ時間は短縮できるが、ベースバンド部13の処理負荷が高くなり、消費電流のピーク値は高くなる。換言すると、前記検索数が少なくなると、すなわち、検索スピードが低速であれば、サーチ時間は長くなるが、消費電流のピーク値を低くできる。
さらに、GPS受信装置10は、ベースバンド部13の捕捉能力を、受信モードに応じて設定する捕捉能力設定部15を備えている。
ここで、本実施形態では、GPS受信装置10の受信モードには、自動受信条件に該当すると測時モードでの受信処理が実行される自動測時モードと、ボタン6等を例えば3秒以上6秒未満押し込む操作(第1操作)に応じて測時モードでの受信処理が実行される手動測時モードと、ボタン6等を例えば6秒以上押し込む操作(第2操作)に応じて受信処理が実行される測位モードとがある。
そして、捕捉能力設定部15は、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、捕捉能力を第1レベルに設定し、受信モードが自動測時モードに設定された場合、捕捉能力を第2レベルに設定する。
時刻表示装置20は、図3に示すように、制御部21および水晶振動子22を含んで構成されている。
駆動回路213は、指針3の動作を制御する。駆動回路214は、ディスプレイ4の表示を制御する。
そして、測位モードでは、GPS付き腕時計1は、前述したように、少なくとも3つの衛星信号からZカウントデータ、エフェメリスパラメーターを取得し、GPS付き腕時計1が位置する現在位置(本発明の位置情報)を演算する測位演算処理を実施する。
また、手動測時モードおよび自動測時モードでは、GPS付き腕時計1は、前述したように、少なくとも1つの衛星信号からZカウントデータのみを取得して、取得したZカウントデータに基づいて時刻修正処理を実施する。
デコード処理制御部217も、GPS受信装置10の受信動作を制御し、特にベースバンド部13におけるデコード処理を制御する。
この時、捕捉動作制御部216およびデコード処理制御部217は、取得したGPS時刻情報のZカウントデータに基づいたGPS時刻と、内部計時部211によりカウントされる内部時刻との時間差を算出し、この時間差が所定値以内であれば、内部計時部211の内部時刻情報を修正する。なお、この所定値は、前回測時モードが成功した時点から現在までの経過時間により適宜設定されるものである。
すなわち、水晶振動子22および発振回路212によって生成される基準クロック信号によって内部時刻情報が更新される場合、一日につき、±0.5sの誤差が発生する。従って、前回時刻修正時から現在の測時モードにおける時刻修正までに、最大で「0.5s×経過日数」の内部時刻の時刻ずれが発生する場合がある。一方、衛星信号にノイズなどが入り、正確なGPS時刻情報が取得できなかった場合、内部時刻とGPS時刻との時間差は、内部時計の時刻ずれよりも大きい値となる。
従って、所定値として、「0.5s×経過日数」を設定することで、内部計時部211の内部時刻とGPS時刻との時間差が、内部時刻のずれによるものであるか、不適切な衛星信号のGPS時刻情報によるものであるかを判断することができる。そして、捕捉動作制御部216およびデコード処理制御部217は、内部時刻とGPS時刻との時間差が、所定値以内である場合、内部時刻のずれによるものであると判断し、内部計時部211の内部時刻情報を更新する。
そして、制御部21は、内部時刻情報が修正されると、駆動回路213を介して指針3の指示を修正する。また、駆動回路214を介してディスプレイ4に時刻や位置情報等を適宜表示する。
電源回路30は、レギュレーター31、二次電池32、電池電圧検出回路33、充電制御回路34、ソーラーセル35、発電量検出手段を構成する発電量検出回路36を備えている。
電池電圧検出回路33は、制御部21からの制御信号によって作動されて二次電池32の電圧を監視する。
制御部21は、後述するように、ソーラーセル35の発電量が環境判定閾値以上になったことを検出した場合に、測時モードの受信処理を自動実行する。
以下、第1実施形態のGPS付き腕時計1における受信処理の手順について、図6のフローチャートも参照して説明する。
GPS付き腕時計1は、まず、ユーザによって前述の第1操作または第2操作が行われたか否か、すなわち手動モードの入力操作が行われたか否かを判断する(ステップS1)。
そして、ステップS2において、制御部21が、測位モードの入力操作が行われた判断した場合、すなわち、「Yes」と判断した場合、受信モード設定部215は、受信モードを測位モードに設定する(ステップS3)。
そして、GPS受信装置10の捕捉能力設定部15は、ベースバンド部13の衛星信号の捕捉能力を、第1レベルに設定する(ステップS4)。具体的には、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たり検索数を、第1検索数に設定する。
そして、制御部21の捕捉動作制御部216およびデコード処理制御部217は、GPS受信装置10に制御信号を出力し、測位モードに対応した衛星信号の受信処理を実施させる(ステップS10)。ステップS10の処理が実施された後、ユーザ操作の待機状態となり、処理はステップS1に戻る。
そして、捕捉能力設定部15は、前記捕捉能力を第2レベルに設定する(ステップS8)。具体的には、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たり検索数を、第1検索数に設定する。
定時受信条件には、自動受信を開始する時刻が設定されており、制御部21は、内部計時部211の内部時刻情報を参照し、予め設定された定時、例えば7時00分がカウントされた場合に定時受信条件に該当したと判定し、自動受信処理を実行する。
また、光検出条件には、発電量検出回路36で検出される発電量が予め設定された環境判定閾値以上であることが設定されている。環境判定閾値は、屋外や屋内における窓際等においてソーラーセル35に直射日光が当たる場合の光量と、屋内においてソーラーセル35に照明などの光が当たる場合の光量とを区別できるような値に設定され、これによりGPS付き腕時計1が衛星信号を受信できる環境に配置されているか否かを判断できる。そして、発電量検出回路36で検出される発電量が環境判定閾値以上であることを自動受信条件とすることで、GPS付き腕時計1が衛星信号を受信しやすい環境で自動受信処理を実行できる。
従って、ステップS9では、内部時刻情報が設定された定時になった場合、または、発電量検出回路36で検出された発電量が環境判定閾値以上となった場合に、「Yes」と判断する。ただし、自動受信処理は、電力消費の増大を防止するために、1日に1回に制限されている。このため、制御部21は、定時受信条件または光検出条件のいずれか一方でYesと判定された場合は、翌日までステップS9では「No」と判定する。
ステップS9で「Yes」と判定した場合、制御部21の捕捉動作制御部216およびデコード処理制御部217は、GPS受信装置10に制御信号を出力し、ステップS30の測時モードに対応した衛星信号の受信処理を実施させる。また、ステップS9で「No」と判定した場合、または、ステップS30が実施された後、ユーザ操作の待機状態となり、ステップS1の処理に戻る。
次に、ステップS10の測位モードにおける受信処理について、図7のフローチャートを参照して説明する。
測位モードにおける受信処理では、ベースバンド部13は、捕捉能力が第1レベルに設定された状態で、GPS衛星5から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉する衛星捕捉動作(サーチ処理)を実行する(ステップS11)。
ベースバンド部13は、サーチ処理で捕捉した衛星信号の信号強度(SNR)を検出し、検出した信号強度が、信号受信閾値以上であるか否かを判断して衛星信号を捕捉したかを判定する(ステップS12)。従って、ベースバンド部13は、信号強度が信号受信閾値以上である場合には、衛星信号を捕捉したものと判断する(ステップS12でYes)。
そして、ベースバンド部13は、位置情報および時刻情報の取得に成功したかを判定する(ステップS14)。
ステップS15でNoと判定された場合、処理をステップS11に戻す。すなわち、ステップS14でYesと判定されたり、ステップS15でYesと判定されて衛星信号の受信終了条件に該当するまで、ステップS11〜S15の処理が繰り返し実行される。
次に、ステップS30の測時モードにおける受信処理について、図8のフローチャートを参照して説明する。
ステップS30の測時モードにおける受信処理のステップS31〜S39のうち、ステップS34,S35,S37〜S39は、ステップS10の測位モード時の受信処理のステップS12,S13,S15〜S17の処理と同じため、説明を省略する。
測時モードの受信処理が開始されると、ベースバンド部13は、設定されている受信モードが手動測時モードか否かを判定する(ステップS31)。
ステップS31でYesと判定された場合、すなわち、手動測時モードの場合、ベースバンド部13は、捕捉能力が第1レベルに設定された状態で、GPS衛星5から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉するサーチ処理を実行する(ステップS32)。
一方、ステップS31でNoと判定された場合、すなわち、自動測時モードの場合、ベースバンド部13は、捕捉能力が第2レベルに設定された状態で、GPS衛星5から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉するサーチ処理を実行する(ステップS33)。
ステップS32のサーチ処理またはステップS33のサーチ処理が行われた後、ステップS34で、衛星信号を捕捉したか否かの判定が行われる。
また、ステップS34では、位置情報を取得する必要が無いため、時刻情報の取得に成功したかのみを判定している。
まず、受信に失敗したときの消費電力について説明する。
図9は、受信に失敗したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図9に示すように、受信に失敗したときは、サーチ処理がタイムアウト時間まで継続される。そして、捕捉能力が第2レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第1レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値が低く、受信処理にかかる消費電力(消費電流の積算値)も低い。
図10は、受信に成功したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図10に示すように、捕捉能力が第1レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第2レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値は高いが、受信に成功してサーチ処理が終了し、消費電流が下がるタイミングが早い。すなわち、サーチ処理の時間が短い(約半分)ため、受信処理にかかる消費電力(消費電流の積算値)は低い。
本実施形態では、受信モードが自動測時モードに設定された場合、捕捉能力が第2レベルに設定される。これによれば、自動測時モードの受信処理において、捕捉能力が第1レベルに設定されている場合と比べて、受信処理にかかる平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、自動受信処理では、衛星信号の捕捉や受信に失敗する可能性が比較的高いことを考慮し、捕捉能力を第2レベルに設定しておけば、第1レベルに設定した場合に比べて、消費電流のピーク値を低くできて受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
すなわち、手動受信処理では、消費電流のピーク値が高くなっても、捕捉能力を高くすることで受信時間が短くなるため、受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
このようにして、本実施形態によれば、各受信モードに応じて衛星信号の捕捉能力を設定することで、各受信モードにおける受信処理時の平均的な消費電力を低減できる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態のGPS付き腕時計は、GPS受信装置10のベースバンド部13の捕捉能力が、第1レベル、第2レベル、第3レベルの3段階に変更可能に構成されていること、捕捉能力設定部15による捕捉能力の設定方法、および、受信処理が第1実施形態のGPS付き腕時計1とは異なる。その他については、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
捕捉能力が第3レベルに設定された場合、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たりの検索数は、第3検索数(本発明の低検索数)に設定され、ベースバンド部13は、10msec当たり16本の周波数を検索する。すなわち、ローカルコードの周波数を変化させる時間間隔は、10/16(約0.63)msecとなる。
そして、捕捉能力設定部15は、受信モードが手動測時モードおよび測位モードに設定された場合、衛星信号の捕捉能力を第1レベルに設定し、受信モードが光測時モードに設定された場合、捕捉能力を第2レベルに設定し、受信モードが定時測時モードに設定された場合、捕捉能力を第3レベルに設定する。
図11は、第2実施形態の受信処理を示すフローチャートである。
第2実施形態の受信処理のステップS1A〜S6A,S10A,S30A,S41A〜S46Aのうち、ステップS1A〜S6A,S10Aは、第1実施形態の受信処理のステップS1〜S6,S10と同じため、説明を省略する。
ステップS44AでYesと判定された場合、受信モード設定部215は、受信モードを定時測時モードに設定し(ステップS45A)、捕捉能力設定部15は、捕捉能力を、第3レベルに設定する(ステップS46A)。具体的には、相関処理における衛星信号の周波数の単位時間当たり検索数を、第3検索数に設定する。
ステップS46Aの後、または、ステップS44AでNoと判定された場合、処理をステップS30Aに進める。
次に、ステップS30Aの測時モードにおける受信処理について、図12のフローチャートを参照して説明する。
ステップS30Aの測時モードにおける受信処理のステップS31A,S32A,S34A〜S39Aのうち、ステップS31A,S32A,S34A〜S39Aは、第1実施形態の測時モードにおける受信処理のステップS31,S32,S34〜S39と同じため、説明を省略する。
そして、ステップS51AでYesと判定された場合、すなわち、光測時モードの場合、ベースバンド部13は、捕捉能力が第2レベルに設定された状態で、GPS衛星5から送信される衛星信号をサーチし、衛星信号を捕捉するサーチ処理を実行する(ステップS52A)。そして、処理をステップS34Aに進める。
まず、受信に失敗したときの消費電力について説明する。
図13は、受信に失敗したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図13に示すように、受信に失敗したときは、サーチ処理がタイムアウト時間まで継続される。そして、捕捉能力が第3レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第1レベルおよび第2レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値が低く、受信処理にかかる消費電力(消費電流の積算値)も低い。
図14は、受信に成功したときの測時モードの受信処理における消費電流の推移を示した図である。
図14に示すように、捕捉能力が第2レベルに設定されている受信処理は、捕捉能力が第3レベルに設定されている受信処理と比べて、消費電流のピーク値は大きいが、受信に成功してサーチ処理が終了し、消費電流が下がるタイミングは早い。すなわち、サーチ処理の時間が短いため、受信処理にかかる消費電力(消費電流の積算値)を低減できる。
本実施形態では、受信モードが光測時モードに設定された場合、衛星信号の捕捉能力は第2レベルに設定され、受信モードが定時測時モードに設定された場合、捕捉能力は第2レベルよりも低い第3レベルに設定される。これによれば、自動測時モードの受信処理にかかる平均的な消費電力をさらに低減できる。
すなわち、光測時モードでは、衛星信号を受信しやすい環境で受信処理を実行できる。一方、定時測時モードは、光測時モードと比べて、衛星信号の受信に成功しにくく、タイムアウト時間まで受信処理が継続することが多い。
このため、光測時モードでは、定時測時モードと比べて、捕捉能力を高くすることで、早期に衛星信号の捕捉や受信に成功し、受信処理が短時間で終了することが多く、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。また、定時測時モードでは、光測時モードと比べて、捕捉能力を低くして消費電流のピーク値を低くすることで、受信処理にかかる消費電力を低減できる場合が多い。
従って、光測時モードの捕捉能力を定時測時モードの捕捉能力よりも高くすることで、換言すると、定時測時モードの捕捉能力を光測時モードの捕捉能力よりも低くすることで、自動測時モードの受信処理にかかる平均的な消費電力をさらに低減できる。
第3実施形態のGPS付き腕時計は、衛星信号の捕捉能力の設定の仕方が、第1実施形態のGPS付き腕時計1とは異なる。その他については、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
すなわち、本実施形態では、GPS受信装置10のRF部12のLNA121の利得(または、LNA121とIFアンプ123との利得)が、複数段階に設定可能に構成されている。
そして、捕捉能力設定部15は、捕捉能力を第1レベルに設定する場合、前記利得を、第1利得値(本発明の高利得値)に設定し、捕捉能力を第2レベルに設定する場合、前記利得を、第1利得値よりも低い第2利得値(本発明の低利得値)に設定する。
ここで、前記利得が高くなると、信号強度の弱い衛星信号を捕捉しやすくなるため、結果的にサーチ時間を短縮できるが、消費電流のピーク値は高くなる。一方、前記利得が低くなると、サーチ時間は長くなるが、消費電流のピーク値は低くなる。
第4実施形態のGPS付き腕時計は、衛星信号の捕捉能力の設定の仕方が、第1実施形態および第3実施形態のGPS付き腕時計とは異なる。その他については、第1実施形態と同様なので説明を省略する。
すなわち、本実施形態では、GPS受信装置10のベースバンド部13における作動する相関器44の数が、複数段階に設定可能に構成されている。
そして、捕捉能力設定部15は、捕捉能力を第1レベルに設定する場合、相関器44の数を、第1相関器数(本発明の高相関器数)に設定し、捕捉能力を第2レベルに設定する場合、相関器44の数を、第1相関器数よりも少ない第2相関器数(本発明の低相関器数)に設定する。
ここで、相関器44の数が多くなると、ローカルコードと衛星信号との相関を効率よく取得できるため、サーチ時間を短縮できるが、消費電流のピーク値は高くなる。一方、相関器44の数が少なくなると、サーチ時間は長くなるが、消費電流のピーク値は低くなる。
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、前記第1実施形態では、受信モードが自動測時モードの場合、衛星信号の捕捉能力は第2レベルに設定されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、第3レベルに設定されてもよい。
また、前記各実施形態における第1レベル、第2レベル、第3レベルは、前記各実施形態に記載した具体例に限定されない。すなわち、各受信モードにおける受信の成功率等に基づいて適宜設定すればよいが、第2レベルを第1レベルの約半分の値にし、第3レベルを第2レベルの約半分の値にすることがより好ましい。
Claims (6)
- 衛星信号を捕捉して受信し、前記衛星信号を捕捉する捕捉能力を複数段階に設定可能に構成された受信部と、
入力部と、
前記受信部の受信モードを設定する受信モード設定部と、
前記捕捉能力を設定する捕捉能力設定部と、を備え、
前記受信モード設定部は、
自動受信条件に該当したと判定すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する自動測時モードに設定し、
前記入力部の第1操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する手動測時モードに設定し、
前記入力部の第2操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて位置情報および時刻情報を取得する測位モードに設定し、
前記捕捉能力設定部は、
前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を高レベルに設定し、
前記受信モードが前記自動測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記高レベルよりも低い低レベルに設定する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1に記載の電子時計において、
前記受信部は、前記衛星信号を捕捉するために用いられるローカルコードと前記衛星信号との相関を取得する相関部を備え、
前記相関部は、前記ローカルコードの周波数を設定された周波数帯域で順次変化させることで、前記衛星信号の周波数を検索し、
前記相関部における周波数の単位時間当たりの検索数は、複数段階に設定可能であり、
前記捕捉能力設定部は、
前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記検索数を高検索数に設定し、
前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記検索数を前記高検索数よりも少ない低検索数に設定する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1に記載の電子時計において、
前記受信部は、前記衛星信号を増幅する増幅器を備え、
前記増幅器の利得は、複数段階に設定可能であり、
前記捕捉能力設定部は、
前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記利得を高利得値に設定し、
前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記利得を前記高利得値よりも低い低利得値に設定する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1に記載の電子時計において、
前記受信部は、前記衛星信号を捕捉するために用いられるローカルコードと前記衛星信号との相関を取得する相関部を備え、
前記相関部は、複数の相関器を備え、前記複数の相関器のうち、作動する相関器の数を複数段階に設定可能に構成され、
前記捕捉能力設定部は、
前記捕捉能力を前記高レベルに設定する場合、前記作動する相関器の数を高相関器数に設定し、
前記捕捉能力を前記低レベルに設定する場合、前記作動する相関器の数を前記高相関器数よりも少ない低相関器数に設定する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電子時計において、
ソーラーセルと、
前記ソーラーセルの発電量を検出する発電量検出回路と、を備え、
前記自動測時モードは、
前記発電量検出回路で検出された発電量が環境判定閾値以上になると、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する光測時モードと、
予め設定された定時になると、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する定時測時モードとを備え、
前記捕捉能力設定部は、
前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を第1レベルに設定し、
前記受信モードが前記光測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記第1レベルよりも低い第2レベルに設定し、
前記受信モードが前記定時測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記第2レベルよりも低い第3レベルに設定する
ことを特徴とする電子時計。 - 衛星信号を捕捉して受信する受信部と、入力部とを備えた電子時計の衛星信号受信方法であって、
自動受信条件に該当したと判定すると、前記受信部の受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する自動測時モードに設定し、
前記入力部の第1操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて時刻情報を取得する手動測時モードに設定し、
前記入力部の第2操作を検出すると、前記受信モードを、捕捉して受信した衛星信号に基づいて位置情報および時刻情報を取得する測位モードに設定し、
前記受信モードが前記手動測時モードおよび前記測位モードに設定された場合、前記捕捉能力を高レベルに設定し、
前記受信モードが前記自動測時モードに設定された場合、前記捕捉能力を前記高レベルよりも低い低レベルに設定する
ことを特徴とする衛星信号受信方法。
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