JP6350089B2 - 電子時計および電子時計の衛星信号受信方法 - Google Patents
電子時計および電子時計の衛星信号受信方法 Download PDFInfo
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Description
特許文献1の電子時計は、位置情報衛星が毎日同じ時刻にほぼ同じ場所に位置することに着目し、位置情報衛星の受信履歴を受信時刻とともに記憶しておき、時刻修正を行う際、受信履歴を参照して、その時刻に対応する位置情報衛星を選択して受信処理を行う。このため、選択した位置情報衛星だけを探索すればよいので、探索時間を短縮でき、消費電力を低減できる。
これらの要因により消費電力が増大し、全体としての消費電力を十分に低減できない可能性がある。
定時自動受信処理では、毎日定時になると受信処理が行われる。
光自動受信処理では、通常1日1回、屋外において電子時計に日光が照射していると判断できる場合に、受信処理が行われる。ここで、利用者が通勤や通学で外出する時刻はある程度決まっていることが多い。このため、電子時計にその日はじめて日光が照射される時刻は毎日同じ時刻であることが多い。従って、光自動受信処理の場合も、毎日同じ時刻に受信処理が行われることが多い。
また、位置情報衛星は、約12時間で地球を1周するので、毎日同じ時刻にほぼ同じ場所に位置する。
従って、自動受信処理の場合、毎日同じ時刻に受信処理が行われることが多いため、前回捕捉した位置情報衛星を、次の受信処理においても捕捉できる可能性が高い。
本発明によれば、記憶制御部は、受信処理時に受信部で捕捉した位置情報衛星の衛星番号を衛星番号記憶部に記憶するため、衛星番号記憶部には、前回の受信処理時に受信部で捕捉した位置情報衛星の衛星番号が記憶されている。そして、受信処理時に、衛星捕捉制御部は、衛星番号記憶部にアクセスし、衛星番号記憶部に記憶された衛星番号の位置情報衛星を優先探索衛星としてその他の位置情報衛星よりも優先して探索する。
これによれば、受信処理が自動受信処理である場合には、前回の受信処理時に捕捉した位置情報衛星を、前回と同じ時刻に他の位置情報衛星よりも優先して探索するため、地球の上空に存在している約30個の位置情報衛星(GPS衛星)を衛星番号順に探索する場合と比べて、位置情報衛星を早期に捕捉できる。
また、手動受信処理の場合も、前回の受信処理の時刻と近い時刻であったり、前回の受信処理の時刻とは12時間ずれた時刻であれば、前回捕捉した位置情報衛星を次の受信処理においても捕捉できる可能性がある。従って、手動受信処理時に必ず衛星番号順に探索する場合と比べて、平均捕捉時間を短くできる。
このように、早期に位置情報衛星を捕捉できることで、取得情報の受信に早期に成功でき、消費電力を低減できる。
ここで、位置情報衛星の探索にかかる時間は、前記閾値の値によって異なってくる。前記閾値が低いほど、探索時間は長くなる。すなわち、前記閾値が高い場合には、受信信号レベルが高い位置情報衛星のみが捕捉対象となり、探索時の周波数分解能を高く設定できるため、すべての位置情報衛星の探索にかかる時間は短く、消費電力は小さい。一方で、閾値が低い場合には、受信信号レベルが低い位置情報衛星も捕捉対象となり、探索時の周波数分解能を低く設定する必要があるため、すべての位置情報衛星の探索にかかる時間は長く、消費電力は大きい。
本発明では、受信状態判定部は、受信信号レベルの閾値を所定値に設定して前記優先探索衛星の探索を行い、その探索が終了したタイミングで、捕捉されている位置情報衛星の数が、所定数以上かを判定する。そして、受信停止制御部は、捕捉されている位置情報衛星の数が前記所定数未満であると判定されると、衛星信号の受信を停止する。
これにより、本発明によれば、前記所定値を、受信信号レベルが低い位置情報衛星でも捕捉できるが、探索時間は長くなる値に設定し、前記所定数を、取得情報の受信を期待できる基準となる位置情報衛星の数(例えば3個)に設定することで、次の効果が得られる。すなわち、時間が長くかかる探索の際に、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、取得情報の受信を期待できる数の位置情報衛星を捕捉していない場合には、探索時間が長くなるその他の位置情報衛星の探索は行わずに受信処理を停止するので、消費電力を低減できる。
一方、前記閾値が前記所定値よりも高い値に設定された探索では、優先探索衛星を探索した後、捕捉されている位置情報衛星の数の判定を行うことなく、その他の位置情報衛星を探索する。
つまり、本発明によれば、前記閾値が前記所定値よりも高い値に設定された、探索時間が短い探索では、優先探索衛星を探索した後、その他の位置情報衛星を探索し、一方で、前記閾値が前記所定値に設定された、探索時間が長い探索では、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、取得情報の受信を期待できる数の位置情報衛星を捕捉できていなければ、その他の位置情報衛星の探索は行わずに、受信処理を停止する。これにより、位置情報衛星を効率的に探索でき、消費電力を低減できる。
また、衛星番号記憶部に記憶された衛星番号に従って、位置情報衛星を探索すればよいので、例えば、時刻毎の受信履歴を検索し最適な衛星番号を選択して位置情報衛星を探索する場合と比べて、受信処理を簡単にできる。
これらにより、消費電力をさらに低減できる。
本発明によれば、受信信号レベルが高い位置情報衛星があれば、この位置情報衛星を、前記閾値を第1閾値に設定した最初の探索で捕捉できる可能性が高い。
ここで、前記閾値が高い方が、位置情報衛星の探索時間を短くできる。このため、本発明によれば、例えば、前記閾値を第2閾値に固定して探索を行う場合と比べて、早期に受信信号レベルが高い位置情報衛星を捕捉できる。
捕捉された位置情報衛星からは、すべての位置情報衛星の探索が終了する前に、順次、取得情報を受信できる。また、受信信号レベルが高い位置情報衛星の方が、取得情報の受信成功率は高い。このため、早期に受信信号レベルが高い位置情報衛星を捕捉できることで、取得情報の受信により早期に成功できる。
一方で、受信信号レベルが低い位置情報衛星は、前記閾値を第2閾値に設定した探索で捕捉できる。
これにより、取得情報の受信により早期に成功でき、消費電力をさらに低減できる。
これにより、取得情報の受信により早期に成功でき、消費電力をさらに低減できる。
これにより、衛星捕捉制御部が捕捉する位置情報衛星の数も増大し、取得情報の受信成功率を向上できる。
準天頂衛星は、日本の上空を通る位置情報衛星で、日本において取得情報の受信成功率が高い。
本発明によれば、この準天頂衛星も捕捉できるため、日本において取得情報の受信成功率を向上できる。
本発明によれば、電源を供給しなくても準天頂衛星の衛星番号を記憶することができる。このため、電子時計の電池が切れた場合でも、衛星番号を保持できる。
また、本発明によれば、例えばROM(Read Only Memory)の場合とは異なり、データの書替えが可能なため、新たに準天頂衛星が打上げられた場合、その準天頂上衛星の衛星番号を新たに記憶できる。
さらに、本発明によれば、時間毎受信状態判定部は、衛星捕捉制御部により捕捉されている位置情報衛星の数(捕捉衛星数)が所定数以上かを所定時間間隔で判定する。そして、受信停止制御部は、時間毎受信状態判定部で捕捉衛星数が所定数未満であると判定された場合、受信部を制御して衛星信号の受信を停止する。
仮に、受信状態判定部による判定のみを行った場合には、次のことが考えられる。すなわち、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで受信状態判定部により捕捉衛星数が所定数以上であると判定され、その他の位置情報衛星の探索が行われている場合、捕捉していた位置情報衛星が捕捉できなくなり捕捉衛星数が所定数未満となっても、取得情報を受信できなければ、その他の位置情報衛星の探索が終了するまで受信処理は継続される。すなわち、取得情報の受信が期待できない状態で、受信処理が長時間継続され、電力が無駄に消費される可能性がある。
本発明では、前記所定時間間隔を適切に設定することで、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで受信状態判定部により捕捉衛星数が所定数以上であると判定され、その他の位置情報衛星の探索が行われている場合、その他の位置情報衛星の探索が終了する前に、時間毎受信状態判定部によって捕捉衛星数が所定数以上かを判定でき、捕捉衛星数が所定数未満の場合には、受信処理を停止できる。
このため、取得情報の受信が期待できない状態で、受信処理が長時間継続されることを防止でき、消費電力をより低減できる。
自動受信処理の場合は、前述した通り、受信状態判定部により捕捉衛星数が所定数以上かを判定し、所定数未満の場合に受信処理を停止することで、位置情報衛星を効率的に探索でき、消費電力を低減できる。また、時間毎受信状態判定部による判定を行うことで、消費電力をより低減できる。
一方、手動受信処理の場合は、前回の受信処理時に捕捉した位置情報衛星を捕捉しにくい時間帯にあることがあり、この場合は、優先探索衛星の探索が終了するまでに、所定数以上の位置情報衛星を捕捉できる可能性は低い。このため、仮に、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで受信状態判定部による判定を行ったとすると、捕捉衛星数が所定数未満と判定され、取得情報を受信できずに受信処理が停止される可能性が高い。このため、取得情報の受信確率が低下してしまう。
本発明では、手動受信処理の場合には、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで受信状態判定部による判定を行わないようにできるため、優先探索衛星を探索した後、少なくとも時間毎受信状態判定部による判定タイミングになるまで、その他の位置情報衛星を探索できる。このため、取得情報の受信確率を向上できる。
このように、本発明によれば、受信処理の種類に応じて、受信状態判定部および時間毎受信状態判定部による判定を適切に選択して行うことで、受信処理にかかる消費電力の平均値を低減しつつ、取得情報の受信確率も向上できる。
本発明においても、前記電子時計と同じく、消費電力を低減できる。
[第1実施形態]
[電子時計の構造]
図1に示すように、電子時計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100(本発明の位置情報衛星)から衛星信号を受信する。この際、電子時計1は、時刻情報を取得する場合には、少なくとも1つのGPS衛星100から衛星信号を受信し、測位計算用情報(エフェメリス等の軌道情報等)を取得する場合には、少なくとも3つ(好ましくは4つ)のGPS衛星100から衛星信号を受信するように構成される。なお、GPS衛星100は、地球の上空に複数存在している。現在は約30個のGPS衛星100が周回している。
文字板11の大部分は、光および1.5GHz帯のマイクロ波が透過し易い非金属の材料(例えば、プラスチックまたはガラス)で形成される。
指針12は、秒針121、分針122および時針123を備えており、文字板11の表面側に設けられている。
ボタン15が長時間(例えば3秒以上の時間)にわたって押されると、衛星信号を受信するための受信処理が実行される(手動受信処理)。
ボタン16が押されると、受信モード(測時モード、測位モード)を切り替える処理が実行される。ボタン16の操作に応じた受信モードの切り替え処理の結果、測位モードに設定された場合には、秒針121が「Fix」の位置(5秒位置)に移動し、測時モードに設定された場合には、秒針121が「Time」の位置(10秒位置)に移動する。このため、ユーザーは設定された受信モードを容易に確認できる。
なお、これらの秒針121による指示は受信中も行われる。測位モードで受信中は秒針121が「Fix」の位置(5秒位置)に移動し、測時モードで受信中は秒針121が「Time」の位置(10秒位置)に移動する。また、GPS衛星100が捕捉できない場合は秒針121が「N」の位置(20秒位置)に移動する。
すなわち、電子時計1は、計時している内部時刻が設定された受信時刻になると定時自動受信処理を行う。
設定された受信時刻とは、例えば、午前2時や午前3時、あるいは午前7時や午前8時等のあらかじめ設定された時刻である。午前2時や3時に設定するのは、電子時計1が利用者から取り外されて非装着状態で窓際の机などに静止して置かれている可能性が高く、かつ、電気製品などの使用が少なくてノイズの影響も軽減できるため、電波受信環境が良好な可能性が高いためである。また、午前7時や8時に設定するのは、通勤時間帯であり、電子時計1を装着した利用者が屋外にいて衛星信号を受信しやすいためである。ただし、これらの時刻に限定されるものではなく、利用者が自動受信時刻を設定してもよい。
また、電子時計1は、後述するソーラーパネルの発電電圧または発電電流が設定値以上となり、屋外においてソーラーパネルに日光が照射していると判断できる場合に、光自動受信処理を行う。なお、光自動受信処理の回数は、1日に一回などに制約してもよい。
図2は、電子時計1の回路構成を示すブロック図である。この図に示すように、電子時計1は、GPSアンテナ20、GPS受信回路30、制御回路40、記憶部50、時計部60、発電装置70、二次電池80を備えている。
GPSアンテナ20は、1.5GHz帯のマイクロ波を受信するアンテナであり、文字板11の裏面側に配置されている。文字板11に直交する方向において、GPSアンテナ20と重なる文字板11の部分は、1.5GHz帯のマイクロ波が透過し易い材料(例えば、導電率および透磁性の低い非金属の材料)で形成されている。
また、GPSアンテナ20と文字板11との間には電極を備えたソーラーパネルが介在しない。よって、GPSアンテナ20は、文字板11を透過した衛星信号を受信することができる。
と、GPS信号処理部を含んで構成されている。RF部とGPS信号処理部は、1.5GHz帯の衛星信号から航法メッセージに含まれる軌道情報やGPS時刻等の衛星情報を取得する処理を行う。
従って、本実施形態では、GPSアンテナ20およびGPS受信回路30によって、GPS衛星100から送信される衛星信号を受信する受信部が構成されている。
なお、本実施形態のGPS受信回路30は、12個の衛星信号を同時に捕捉、受信できるように12チャンネルの受信回路を備えている。
制御回路40は、電子時計1を制御するためのCPUで構成され、生成部41と、受信制御部42と、表示制御部43と、記憶制御部44とを備える。
生成部41は、GPSアンテナ20およびGPS受信回路30で受信した衛星信号から時刻情報や測位計算用情報を取得し、これらの取得情報から時刻情報や現在地の位置情報等の生成情報を生成し、記憶部50に記憶する。
そのため、受信制御部42は、衛星捕捉制御部421、受信状態判定部422、受信停止制御部423を備える。
受信状態判定部422は、衛星捕捉制御部421による受信信号レベルの閾値を最小閾値に設定した優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、衛星捕捉制御部421により捕捉されているGPS衛星100の数が、所定数以上かを判定する。所定数は、例えば3個である。
受信停止制御部423は、GPS受信回路30を制御して衛星信号の受信を停止する。受信を停止する1つの場合として、受信停止制御部423は、受信状態判定部422で前記所定数未満であると判定された場合、GPS受信回路30を制御して衛星信号の受信を停止する。
従って、衛星捕捉制御部421は、受信信号レベルの閾値が最大閾値または中間閾値に設定された探索の場合は、優先探索衛星を探索した後、その他のGPS衛星100を探索し、一方で、前記閾値が最小閾値に設定された探索の場合は、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、受信状態判定部422で捕捉されているGPS衛星100の数が所定数以上と判定された場合は、その他のGPS衛星100を探索し、所定数未満と判定された場合は、受信停止制御部423で受信処理が停止されるため、その他のGPS衛星100の探索は行わない。
また、表示制御部43は、測位計算用情報を取得した場合、その測位計算用情報から生成される測位結果である現在地の位置情報に対応するタイムゾーンを秒針121等で指示する。すなわち、文字板11の外周には、図示略のタイムゾーンを指示する都市名の略語が表示される。そして、測位計算用情報を取得し、現在地の位置情報を生成した場合には、表示制御部43は、その位置情報が含まれるタイムゾーンの都市名を秒針121で一定時間指示する。
従って、時計部60および表示制御部43により、時刻情報等の生成部41で生成された生成情報を表示する表示部が構成されている。
また、表示制御部43は、通常は、基準信号による内部時刻データの更新に連動して指針12を駆動する。そして、衛星信号を受信し、受信した時刻情報に基づいて内部時刻データを修正する場合には、その修正に連動して指針12を駆動し、正しい時刻が表示されるようにする。
このとき、記憶制御部44は、捕捉されているGPS衛星100のうち、受信信号レベル(SNR:Signal to Noise Ratio)が所定レベル以上(例えば、「SNR35」以上)のGPS衛星100の衛星番号を、衛星番号記憶部51に記憶する。なお、受信信号レベルは、信号強度を示す単位である「dBm」によっても表すことができる。例えば、「SNR35」は、約「−137.5dBm」に相当する。
記憶部50には、GPS受信回路30で取得された取得情報や、生成部41で生成された生成情報が記憶される。例えば、記憶部50には、時刻情報(衛星時刻情報)、測位計算用情報(軌道情報等)や測位結果の位置情報、UTCオフセット、時差情報、内部時刻データが記憶される。
ここで、前記各取得情報が含まれるGPS衛星100から送信される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3(A)〜図3(C)は、航法メッセージの構成について説明するための図である。
図3(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100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100から30秒で送信される。
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り、1週間単位で更新される。
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100の詳細な軌道報)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100の概略軌道情報)が含まれている。
従って、電子時計1は、リセット後や電源投入時のように、内部に週番号データ(日付情報)を記憶していない場合のみ、サブフレーム1の週番号データを取得すれば良い。そして、週番号データを記憶している場合は、電子時計1は、6秒毎に送信されるTOWを取得すれば、現在時刻が分かるようになっている。このため、電子時計1は、通常、時刻情報としてTOWのみを取得する。
次に、電子時計1の受信処理について、図4,5のフローチャートも参照して説明する。
図4,5に示す受信処理は、衛星番号記憶部51に衛星番号が記憶されている場合の処理であり、受信制御部42により、前述した自動受信処理時と手動受信処理時に実行される。
まず、衛星捕捉制御部421は、受信信号レベルの閾値を、本発明の第1閾値である最大閾値(例えば、−125dBm)に設定する(SA12)。
なお、受信信号レベルの閾値は、捕捉しているGPS衛星100を判定するための閾値である。すなわち、受信状態を判定する場合に、受信信号レベルがこの閾値を超えたGPS衛星100を捕捉衛星と判定する。
そして、衛星捕捉制御部421は、優先探索衛星の探索を開始する(SA13)。
SA14でNoと判定された場合、生成部41は、捕捉中のGPS衛星100の衛星信号から時刻情報を受信する。そして、生成部41は、時刻情報の受信に成功したかを判定する(SA15)。
SA15でNoと判定された場合、受信制御部42は、受信処理の開始からの時間がタイムアウト時間を超えたかを判定する(SA16)。タイムアウト時間は、例えば、60秒に設定されている。
SA16でNoと判定された場合、受信制御部42は、処理をSA14に戻す。
すなわち、時刻情報の取得に成功した場合を除いて、すべての優先探索衛星を探索するまで、SA14〜SA16の処理がタイムアウト時間内で繰り返される。
SA17でNoと判定された場合、衛星捕捉制御部421は、優先探索衛星とされなかったその他のGPS衛星100の探索を開始する(SA18)。この探索は、衛星番号順に行われる。
次に、衛星捕捉制御部421は、その他のGPS衛星100をすべて探索したかを判定する(SA19)。その他のGPS衛星100をすべて探索するまでは、SA19でNoと判定される。
SA20でNoと判定された場合、受信制御部42は、受信処理の開始からの時間がタイムアウト時間を超えたかを判定する(SA21)。タイムアウト時間は、例えば、60秒に設定されている。
SA21でNoと判定された場合、受信制御部42は、処理をSA19に戻す。
すなわち、時刻情報の取得に成功した場合を除いて、その他のGPS衛星100をすべて探索するまで、SA19〜SA21の処理がタイムアウト時間内で繰り返される。
なお、その他のGPS衛星100の探索が終了するのは、例えば、受信処理の開始からの経過時間が1秒の時点である。
SA22でNoと判定された場合、衛星捕捉制御部421は、受信信号レベルの閾値を下げて、中間閾値(例えば、−130dBm)に設定する(SA23)。そして、衛星捕捉制御部421は、処理をSA13に戻し、優先探索衛星の探索を開始する。
そして、時刻情報の取得に成功した場合を除いて、すべての優先探索衛星を探索するまで、SA14〜SA16の処理がタイムアウト時間内で繰り返される。
そして、SA18で、衛星捕捉制御部421は、その他のGPS衛星100の探索を開始する。
そして、時刻情報の取得に成功した場合を除いて、その他のGPS衛星100をすべて探索するまで、SA19〜SA21の処理がタイムアウト時間内で繰り返される。
なお、その他のGPS衛星100の探索が終了するのは、例えば、受信処理の開始からの経過時間が10秒の時点である。
そして、SA23で、衛星捕捉制御部421は、受信信号レベルの閾値を下げて、本発明の第2閾値である最小閾値(例えば、−140dBm)に設定して、処理をSA13に戻し、優先探索衛星の探索を開始する。
そして、時刻情報の取得に成功した場合を除いて、すべての優先探索衛星を探索するまで、SA14〜SA16の処理がタイムアウト時間内で繰り返される。
SA24でNoと判定された場合、受信状態判定部422は、処理をSA25に進める。この場合、衛星捕捉制御部421によるその他のGPS衛星100の探索は行われず、後述するSA25の判定処理、および、SA26の記憶処理が実行された後、受信停止制御部423は、GPS受信回路30を制御して、衛星信号の受信処理を終了する。
そして、時刻情報の取得に成功した場合を除いて、その他のGPS衛星100をすべて探索するまで、SA19〜SA21の処理がタイムアウト時間内で繰り返される。
なお、その他のGPS衛星100の探索が終了するのは、例えば、受信処理の開始からの経過時間が60秒の時点である。
そして、時刻情報の受信に成功できていない状態で、その他のGPS衛星100をすべて探索すると、SA19でYesと判定され、衛星捕捉制御部421は、SA22で設定されている閾値は最小閾値かを判定する。ここでは、閾値が最小閾値に設定されているため、SA22でYesと判定される。
SA22でYesと判定された場合、受信状態判定部422は、衛星捕捉制御部421により捕捉されている(現在捕捉中の)GPS衛星100の数(捕捉衛星数)が、所定数以上であるかを判定する(SA27)。所定数は、例えば3個である。
SA27でYesと判定された場合、衛星捕捉制御部421は、処理をSA12に戻し、閾値を最大閾値に設定した位置情報衛星の探索が再度、実行される。
一方、SA27でNoと判定された場合、受信状態判定部422は、処理をSA25に進める。この場合、後述するSA25の判定処理、および、SA26の記憶処理が実行された後、受信停止制御部423は、GPS受信回路30を制御して、衛星信号の受信処理を終了する。
そして、表示制御部43は、現時刻表示を行う(SA29)。具体的には、表示制御部43は、時計部60を駆動して修正された内部時刻データの時刻を表示する。
SA25でYesと判定された場合、記憶制御部44は、衛星捕捉制御部421が捕捉しているGPS衛星100のうち、受信信号レベルが所定レベル以上のGPS衛星100の衛星番号を、衛星番号記憶部51に上書きして記憶する(SA26)。前記所定レベルは、例えば「SNR35」である。
例えば、衛星捕捉制御部421が捕捉しているGPS衛星100が9個あり、それらの衛星番号(PRN)と受信信号レベル(SNR)とが、図6(A)の関係にあったとする。この場合、図6(B)に示す受信信号レベルが「SNR35」以上である6個の衛星番号が、衛星番号記憶部51に記憶される。
以上、衛星番号記憶部51に衛星番号が記憶されている場合の処理について説明したが、衛星番号記憶部51に衛星番号が記憶されていない場合には、位置情報衛星の探索は衛星番号順に行われる。なお、この場合も、記憶制御部44による衛星番号の記憶処理は行われる。
このような本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
本実施形態によれば、受信処理時に、衛星捕捉制御部421は、衛星番号記憶部51にアクセスし、衛星番号記憶部51に記憶された衛星番号のGPS衛星100(優先探索衛星)をその他のGPS衛星100よりも優先して探索する。つまり、本実施形態によれば、受信処理時に、前回の受信処理時に捕捉したGPS衛星100を他のGPS衛星100よりも優先して探索するため、GPS衛星100を衛星番号順に探索する場合と比べて、GPS衛星100を早期に捕捉できる。
このように、早期にGPS衛星100を捕捉できることで、時刻情報の受信に早期に成功でき、消費電力を低減できる。
また、本実施形態によれば、SA24で、受信停止制御部423は、捕捉されているGPS衛星100の数が所定数未満であると判定されると、衛星信号の受信を停止する。
これにより、本実施形態によれば、前記所定数を、時刻情報の受信を期待できる基準となるGPS衛星100の数(例えば3個)に設定することで、次の効果が得られる。すなわち、受信信号レベルの閾値が最小閾値に設定された時間のかかる探索の際に、優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、時刻情報の受信を期待できる数のGPS衛星100を捕捉していない場合には、探索時間が長くなるその他のGPS衛星100の探索は行わずに受信処理を停止するので、消費電力を低減できる。
また、本実施形態によれば、SA27で、受信停止制御部423は、捕捉されているGPS衛星100の数が前記所定数未満であると判定されると、衛星信号の受信を停止する。これにより、受信信号レベルの閾値が最小閾値に設定された優先探索衛星およびその他のGPS衛星100の探索が終了したタイミングで、時刻情報の受信を期待できる数のGPS衛星100を捕捉していない場合には、閾値を最大閾値に戻しての探索は行わずに受信処理を停止するので、消費電力を低減できる。
また、衛星番号記憶部51に記憶された衛星番号に従って、GPS衛星100を探索すればよいので、例えば、時刻毎の受信履歴を検索し最適な衛星番号を選択してGPS衛星100を探索する場合と比べて、受信処理を簡単にできる。
これらにより、消費電力をさらに低減できる。
これによれば、受信信号レベルが高いGPS衛星100があれば、このGPS衛星100を、前記閾値を最大閾値または中間閾値に設定した前段の探索で捕捉できる可能性が高い。
ここで、前記閾値が高い方が、GPS衛星100の探索時間を短くできる。このため、本実施形態によれば、例えば、前記閾値を最小閾値に固定して探索を行う場合と比べて、早期に受信信号レベルが高いGPS衛星100を捕捉できる。
捕捉されたGPS衛星100からは、すべてのGPS衛星100の探索が終了する前に、順次、時刻情報を受信できる。また、受信信号レベルが高いGPS衛星100の方が、時刻情報の受信成功率は高い。このため、早期に受信信号レベルが高いGPS衛星100を捕捉できることで、時刻情報の受信により早期に成功できる。
一方で、受信信号レベルが低いGPS衛星100は、前記閾値を最小閾値に設定した探索で捕捉できる。
これによれば、衛星捕捉制御部421は、受信信号レベルが前記所定レベル以上のGPS衛星100を探索するため、前記所定レベルを時刻情報の受信成功率が高いと判定できる基準に設定することで、時刻情報の受信成功率が高いGPS衛星100を効率的に捕捉できる。
これにより、取得情報の受信により早期に成功でき、消費電力をさらに低減できる。
一旦捕捉された後、衛星信号の受信処理が終了するまでの間に捕捉できなくなってしまったGPS衛星100は、例えば、受信可能範囲の外縁に位置していると予想され、時刻情報の受信成功率も低いと考えられる。上記構成によれば、このようなGPS衛星100を探索対象から除外できるので、時刻情報の受信成功率が高いGPS衛星100を効率的に捕捉できる。
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
第2実施形態は、受信処理において、記憶制御部44による衛星番号の記憶が、一定時間の間に捕捉されたGPS衛星100が対象となる点で、第1実施形態と異なる。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
制御回路40は、図7,8に示すように、SB11〜SB30の処理を行う。ここで、SB11〜SB29の処理は、第1実施形態におけるSA11〜SA29と同じ処理であるため、説明を省略する。
これに対して、第2実施形態では、SB14でNoと判定された後に、記憶制御部44は、後述する衛星番号記憶処理(SB30)を実行し、衛星番号を衛星番号記憶部51に記憶する。そして、SB30が実行された後、記憶制御部44は、処理をSB15に進める。
すなわち、優先探索衛星の探索期間であって、時刻情報の受信に失敗している間(SB15でNoと判定されている間)は、SB30の処理がタイムアウト時間内で繰り返し実行される。
記憶制御部44は、衛星捕捉制御部421が捕捉しているGPS衛星100があるかを判定する(SB31)。SB31でNoと判定された場合、記憶制御部44は、処理を終了する。
SB31でYesと判定された場合、衛星番号記憶部51に記憶されている衛星番号のうち、記憶された時刻が現在よりも一定時間(例えば、10秒間)より前のものを削除する(SB32)。
そして、記憶制御部44は、衛星捕捉制御部421が捕捉しているGPS衛星100のうち、受信信号レベルが所定レベル以上のGPS衛星100の衛星番号を、衛星番号記憶部51に上書きして記憶し(SB33)、処理を終了する。
すなわち、その他のGPS衛星100の探索期間であって、時刻情報の受信に失敗している間(SB20でNoと判定されている間)は、SB30の処理がタイムアウト時間内で繰り返し実行される。
本実施形態によれば、衛星番号記憶部51に記憶される衛星番号の数が増えるため、衛星捕捉制御部421が探索する優先探索衛星の数も増える。
これにより、衛星捕捉制御部421が捕捉する優先探索衛星の数も増大し、時刻情報の受信成功率を向上できる。
次に、本発明の第3実施形態を図面に基づいて説明する。
第3実施形態は、受信処理において、衛星捕捉制御部421で捕捉されているGPS衛星100の数を、所定時間間隔でも判定する点で、第1実施形態の電子時計1とは異なる。
図12は、第3実施形態の電子時計の回路構成を示すブロック図である。
図12に示すように、第3実施形態の電子時計1Cの受信制御部42Cは、第1実施形態の電子時計1の受信制御部42の構成に加えて、時間毎受信状態判定部424を備える。なお、電子時計1Cのその他の構成は、電子時計1と同様である。
そして、本実施形態では、受信停止制御部423は、受信状態判定部422および時間毎受信状態判定部424のいずれかで、捕捉衛星数が所定数未満であると判定された場合、GPS受信回路30を制御して衛星信号の受信を停止する。
制御回路40Cは、図13,14に示すように、SC11〜SC29,SC41,SC50の処理を行う。ここで、SC11〜SC29の処理は、第1実施形態におけるSA11〜SA29と同じ処理であるため、説明を省略する。
また、SC18の処理とSC19の処理の間で、時間毎受信状態判定部424は、時間毎衛星数判定処理SC50を実行する。また、SC21でNOと判定された場合は、時間毎衛星数判定処理SC50に処理が戻される。
図15に示すように、時間毎衛星数判定処理SC50では、時間毎受信状態判定部424は、衛星数判定タイミングかを判定する(SC51)。
SC51でNOと判定された場合、時間毎受信状態判定部424は、時間毎衛星数判定処理SC50を終了する。
SC52でYESと判定された場合、時間毎受信状態判定部424は、時間毎衛星数判定処理SC50を終了する。
一方、SC52でNOと判定された場合、時間毎受信状態判定部424は、処理をSC25に進める。これにより、SC25,SC26の処理が行われた後、受信処理は終了する。
受信信号レベルの閾値が最小閾値に設定された優先探索衛星の探索が終了したタイミングで受信状態判定部422により捕捉衛星数が所定数以上であると判定され(SC24のYES)、その他のGPS衛星100の探索が行われている場合、その他のGPS衛星100の探索が終了する前に、時間毎受信状態判定部424によって捕捉衛星数が所定数以上かが判定され(SC52)、捕捉衛星数が所定数未満の場合には、受信処理を停止できる。
このため、時刻情報の受信が期待できない状態で、受信処理が長時間継続されることを防止でき、消費電力をより低減できる。
次に、本発明の第4実施形態を図面に基づいて説明する。
第4実施形態は、受信処理が手動受信処理の場合には、受信状態判定部422による判定は行わず、時間毎受信状態判定部424による判定のみを行う点で、第3実施形態の電子時計1Cとは異なる。
図16は、第4実施形態の電子時計の回路構成を示すブロック図である。
図16に示すように、第4実施形態の電子時計1Dの受信制御部42Dは、第3実施形態の電子時計1Cの受信制御部42Cの構成に加えて、受信判定部425を備える。なお、電子時計1Dのその他の構成は、電子時計1Cと同様である。
そして、受信制御部42Dは、受信処理の種類に応じて、受信状態判定部422および時間毎受信状態判定部424のいずれか、または、受信状態判定部422および時間毎受信状態判定部424の両方で判定を行う。本実施形態では、受信処理が自動受信処理の場合、受信状態判定部422および時間毎受信状態判定部424の両方で判定を行い、受信処理が手動受信処理の場合、受信状態判定部422で判定は行わず、時間毎受信状態判定部424だけで判定を行う。
制御回路40Dは、図17,18に示すように、SD11〜SD29,SD41,SD42,SD50の処理を行う。ここで、SD11〜SD29,SD41,SD50の処理は、第3実施形態におけるSC11〜SC29,SC41,SC50と同じ処理であるため、説明を省略する。
SD42でNOと判定された場合、受信判定部425は、処理をSD17に進める。
一方、SD42でYESと判定された場合は、受信判定部425は、処理をSD18に進める。
自動受信処理の場合は、受信状態判定部422により捕捉衛星数が所定数以上かを判定し、所定数未満の場合に受信処理を停止することで、GPS衛星100を効率的に探索でき、消費電力を低減できる。また、時間毎受信状態判定部424による判定を行うことで、消費電力をより低減できる。
手動受信処理の場合には、受信信号レベルの閾値が最小閾値に設定された優先探索衛星の探索が終了したタイミングで受信状態判定部422による判定が行われないため(SD42でYESと判定され、SD24の処理が実行されないため)、優先探索衛星を探索した後、少なくとも時間毎受信状態判定部424による衛星数判定タイミングになるまで、その他のGPS衛星100を探索できる。このため、時刻情報の受信確率を向上できる。
このように、受信処理の種類に応じて、受信状態判定部422および時間毎受信状態判定部424による判定を適切に選択して行うことで、受信処理にかかる消費電力の平均値を低減しつつ、時刻情報の受信確率も向上できる。
なお、本発明は前記各実施形態の構成に限定されず、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、前記実施形態では、SA26,SB26,SB33,SC26,SD26で、記憶制御部44は、衛星捕捉制御部421が捕捉しているGPS衛星100のうち、受信信号レベルが所定レベル以上のGPS衛星100の衛星番号を、衛星番号記憶部51に記憶している。
しかしながら、記憶制御部44は、衛星捕捉制御部421が捕捉しているGPS衛星100のうち、受信信号レベルが強い方から数えて一定数のGPS衛星100の衛星番号を、衛星番号記憶部51に記憶してもよい。一定数は、例えば4個である。
例えば、衛星捕捉制御部421が捕捉しているGPS衛星100が9個あり、それらの衛星番号(PRN)と受信信号レベル(SNR)とが、図10(A)の関係にあったとする。この場合、図10(B)に示す受信信号レベルが強い方から数えて4個の衛星番号が、衛星番号記憶部51に記憶される。
これによれば、衛星捕捉制御部421は、受信信号レベルが強いGPS衛星100を優先して探索するため、時刻情報の受信成功率が高いGPS衛星100を効率的に捕捉できる。
これにより、時刻情報の受信により早期に成功でき、消費電力をさらに低減できる。
準天頂衛星は、日本の上空を通る位置情報衛星で、日本において時刻情報等の受信成功率が高い。上記構成によれば、準天頂衛星も捕捉できるため、日本において時刻情報の受信成功率を向上できる。
なお、GPS衛星100と準天頂衛星の探索は、どちらを先に行ってもよいが、時刻情報の受信成功率の高い準天頂衛星を先に探索することで、時刻情報を早期に取得できる。
また、電子時計1は、不揮発性メモリを備え、準天頂衛星の衛星番号は、不揮発性メモリに記憶されてもよい。
この構成によれば、電源を供給しなくても準天頂衛星の衛星番号を記憶することができる。このため、電子時計1の電池が切れた場合(二次電池80の蓄電量がゼロになった場合)でも、衛星番号を保持できる。
また、この構成によれば、例えばROM(Read Only Memory)の場合とは異なり、データの書替えが可能なため、新たに準天頂衛星が打上げられた場合、その準天頂上衛星の衛星番号を新たに記憶できる。
この場合、SA28,SB28,SC28,SD28では、受信した測位計算用情報で内部時刻データが修正され、SA29,SB29,SC29,SD29では、受信した測位計算用情報から生成される測位結果である現在地の位置情報に対応するタイムゾーンが表示される。
この場合、SA16,SA21,SB16,SB21,SC16,SC21,SD16,SD21のタイムアウト時間は、例えば、120秒に設定される。
また、本発明の受信処理は、自動受信処理や手動受信処理が開始された後、所定時間経過後に開始されてもよい。例えば、うるう秒情報を受信する場合、受信を開始して時刻情報を受信してうるう秒情報の送信タイミングを計算した後、一度受信を停止し、うるう秒情報の送信タイミングを待って再度受信を行うことがあるが、この再度受信を行うタイミングで、前記受信処理が実行されてもよい。
前記実施形態において、捕捉されているGPS衛星100が、UnHealth衛星である場合には、衛星番号を衛星番号記憶部51に記憶しなくてもよい。
または、手動受信処理時には、捕捉されているGPS衛星100の衛星番号を、衛星番号記憶部51に上書きせずに、追加して記憶してもよい。これによれば、手動受信処理時に捕捉されたGPS衛星100を、優先探索衛星に補足的に追加できる。
図11は、各位置情報衛星の衛星番号の一覧である。このように、衛星番号は、GPS衛星100と、SBASの衛星と、準天頂衛星とで、異なる番号が付けられているため、これらを混在して衛星番号記憶部51に記憶させることができる。
例えば、前記閾値が最大閾値や中間閾値に設定された優先探索衛星の探索が終了した後に、前記最初の判定が行われるように、所定時間間隔が設定されていてもよい。
例えば、受信判定部425は、受信処理が定時自動受信処理か光自動受信処理かを判定し、受信制御部42Dは、受信処理が定時自動受信処理の場合、受信状態判定部422および時間毎受信状態判定部424の両方で判定を行い、受信処理が光自動受信処理の場合は、第4実施形態における手動受信処理の場合と同様に、受信状態判定部422で判定は行わず、時間毎受信状態判定部424だけで判定を行ってもよい。
Claims (11)
- 位置情報衛星を捕捉し、捕捉した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、
位置情報衛星の衛星番号を記憶する衛星番号記憶部と、
前記受信部が受信した衛星信号から取得した取得情報に基づいて生成情報を生成する生成部と、
前記生成情報を表示する表示部と、
前記受信部を制御する受信制御部と、を備える電子時計であって、
前記受信制御部は、
衛星信号を受信する受信処理時に、前記受信部を制御し、受信信号レベルの閾値を設定して位置情報衛星を探索して捕捉する制御部であり、前記衛星番号記憶部に記憶された衛星番号の位置情報衛星を優先探索衛星としてその他の位置情報衛星よりも優先して探索する衛星捕捉制御部と、
前記衛星捕捉制御部による受信信号レベルの閾値を所定値に設定した前記優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、前記衛星捕捉制御部により捕捉されている位置情報衛星の数が、所定数以上かを判定する受信状態判定部と、
前記受信状態判定部で前記所定数未満であると判定された場合、前記受信部を制御して衛星信号の受信を停止する受信停止制御部と、
前記受信処理時に前記受信部で捕捉した位置情報衛星の衛星番号を前記衛星番号記憶部に記憶する記憶制御部と、
を備え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、
前記衛星捕捉制御部は、前記閾値を第1閾値に設定して位置情報衛星を探索した後、前記閾値を前記第1閾値よりも値が低い前記所定値となる第2閾値に設定して位置情報衛星を探索し、
前記受信状態判定部は、前記衛星捕捉制御部による前記閾値を前記第2閾値に設定した探索において、前記優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、前記衛星捕捉制御部により捕捉されている位置情報衛星の数が、前記所定数以上かを判定する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1または請求項2に記載の電子時計において、
前記記憶制御部は、前記受信処理時に前記受信部で捕捉した位置情報衛星のうち、受信信号レベルが所定レベル以上の位置情報衛星の衛星番号を前記衛星番号記憶部に記憶する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1または請求項2に記載の電子時計において、
前記記憶制御部は、前記受信処理時に前記受信部で捕捉した位置情報衛星のうち、受信信号レベルが強い方から数えて一定数の位置情報衛星の衛星番号を前記衛星番号記憶部に記憶する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の電子時計において、
前記記憶制御部は、前記受信処理時に前記受信部での衛星信号の受信が終了するタイミングにおいて、前記受信部で捕捉されている位置情報衛星の衛星番号を前記衛星番号記憶部に記憶する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の電子時計において、
前記記憶制御部は、前記受信処理時における一定時間の間に、前記受信部で捕捉された位置情報衛星の衛星番号を前記衛星番号記憶部に記憶する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の電子時計において、
前記衛星捕捉制御部は、前記衛星番号記憶部に記憶された衛星番号の位置情報衛星に加えて、準天頂衛星も探索する
ことを特徴とする電子時計。 - 請求項7に記載の電子時計において、
不揮発性メモリを備え、
前記準天頂衛星の衛星番号は、前記不揮発性メモリに記憶されている
ことを特徴とする電子時計。 - 位置情報衛星を捕捉し、捕捉した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、
位置情報衛星の衛星番号を記憶する衛星番号記憶部と、
前記受信部が受信した衛星信号から取得した取得情報に基づいて生成情報を生成する生成部と、
前記生成情報を表示する表示部と、
前記受信部を制御する受信制御部と、を備える電子時計であって、
前記受信制御部は、
衛星信号を受信する受信処理時に、前記受信部を制御し、受信信号レベルの閾値を設定して位置情報衛星を探索して捕捉する制御部であり、前記衛星番号記憶部に記憶された衛星番号の位置情報衛星を優先探索衛星としてその他の位置情報衛星よりも優先して探索する衛星捕捉制御部と、
前記衛星捕捉制御部による受信信号レベルの閾値を所定値に設定した前記優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、前記衛星捕捉制御部により捕捉されている位置情報衛星の数が、所定数以上かを判定する受信状態判定部と、
前記衛星捕捉制御部により捕捉されている位置情報衛星の数が所定数以上かを所定時間間隔で判定する時間毎受信状態判定部と、
前記受信状態判定部および前記時間毎受信状態判定部のいずれかで位置情報衛星の数が所定数未満であると判定された場合、前記受信部を制御して衛星信号の受信を停止する受信停止制御部と、
前記受信処理時に前記受信部で捕捉した位置情報衛星の衛星番号を前記衛星番号記憶部に記憶する記憶制御部と、
を備えることを特徴とする電子時計。 - 請求項9に記載の電子時計において、
入力部を備え、
前記受信処理には、自動受信条件に該当した場合に衛星信号を受信する自動受信処理と、前記入力部の操作に応じて衛星信号を受信する手動受信処理とがあり、
前記受信制御部は、前記受信処理の種類に応じて、前記受信状態判定部および前記時間毎受信状態判定部のいずれか、または、前記受信状態判定部および前記時間毎受信状態判定部の両方で、位置情報衛星の数が所定数以上かを判定する
ことを特徴とする電子時計。 - 位置情報衛星を捕捉し、捕捉した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、
位置情報衛星の衛星番号を記憶する衛星番号記憶部と、
前記受信部が受信した衛星信号から取得した取得情報に基づいて生成情報を生成する生成部と、
前記生成情報を表示する表示部と、
前記受信部を制御する受信制御部と、を備える電子時計の衛星信号受信方法であって、
衛星信号を受信する受信処理時に、前記受信部を制御し、受信信号レベルの閾値を設定して位置情報衛星を探索して捕捉するステップであり、前記衛星番号記憶部に記憶された衛星番号の位置情報衛星を優先探索衛星としてその他の位置情報衛星よりも優先して探索する衛星捕捉ステップと、
前記衛星捕捉ステップでの受信信号レベルの閾値を所定値に設定した前記優先探索衛星の探索が終了したタイミングで、前記衛星捕捉ステップで捕捉されている位置情報衛星の数が、所定数以上かを判定する受信状態判定ステップと、
前記受信状態判定ステップで前記所定数未満であると判定された場合、前記受信部を制御して衛星信号の受信を停止する受信停止ステップと、
前記受信処理時に前記受信部で捕捉した位置情報衛星の衛星番号を前記衛星番号記憶部に記憶する記憶制御ステップと、
を備えることを特徴とする電子時計の衛星信号受信方法。
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