(57)【要約】【課題】衛星信号の電波が届いていないときに、衛星信号の捕捉処理により大きな電力が無駄に消費されてしまうのを防ぐ。【解決手段】衛星信号の周波数帯の信号を受信する受信部（１２）と、受信部により受信された信号を時系列データとして一部記憶可能な記憶部（１３）と、受信部により受信された信号の中から衛星信号を捕捉する捕捉部（１６）と、受信部（１２）を一時的に動作状態として受信された信号を記憶部（１３）へ記憶させ、その後、受信部（１２）を非動作状態にするとともに、記憶部（１３）に記憶された時系列データを読み出して捕捉部（１６）へ繰り返し出力させる第１制御手段（２０）とを備えた衛星信号受信装置である。そして、衛星信号を受信する際に前記第１制御手段による制御動作を実行させて衛星信号が捕捉されたら衛星信号の受信処理を行わせる。【選択図】    図１
2014002164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用衛星から送られてくる衛星信号の受信を行う衛星信号受信装置において、
前記衛星信号の周波数帯の信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された信号を時系列データとして一部記憶可能な記憶部と、
前記受信部により受信された信号の中から前記衛星信号を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部により捕捉された前記衛星信号を追尾して復調する追尾部と、
前記受信部を一時的に動作状態として受信された信号を前記記憶部へ記憶させ、その後、前記受信部を非動作状態にするとともに、前記記憶部に記憶された前記時系列データを読み出して前記捕捉部へ繰り返し出力させる第１制御手段と、
前記測位用衛星から衛星信号を受信する際に、前記第１制御手段による制御動作を実行させて前記捕捉部により前記衛星信号が捕捉されたか否かを判別する第２制御手段と、
前記第２制御手段により前記衛星信号が捕捉されたと判別された場合に、前記受信部を動作させて前記衛星信号の追尾および復調を行わせる一方、前記第２制御手段により前記衛星信号が捕捉されないと判別された場合に、前記受信部を非動作の状態としたまま前記衛星信号の受信を実行しない第３制御手段と、
を備えたことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項２】
前記受信部は、
前記衛星信号の周波数帯の信号を受信して周波数変換およびデジタル変換を行って出力する構成であり、
前記捕捉部と前記追尾部とは、
前記受信部により周波数変換とデジタル変換された信号に対して捕捉と追尾および復調の処理をそれぞれ行う構成であることを特徴とする請求項１記載の衛星信号受信装置。
【請求項３】
前記第１制御手段の制御動作の際に、前記記憶部には３ｍ秒〜５０ｍ秒分の信号に相当する前記時系列データが記憶されてこの時系列データが繰り返し前記捕捉部へ出力され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。
【請求項４】
前記捕捉部の入力を前記受信部側と前記記憶部側との何れかに切り換えることが可能な切換部を備え、
前記第１制御手段は、
前記切換部を前記記憶部側へ切り換えて前記記憶部に記憶された前記時系列データを読み出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の衛星信号受信装置。
【請求項５】
前記衛星信号の受信処理を間欠的に行わせる間欠受信制御手段を備え、
前記間欠受信制御手段は、
間欠的に実行される受信処理で前記衛星信号が捕捉されて当該衛星信号の受信が遂行された場合には、第１期間を開けて次の受信処理を行うように設定する一方、
間欠的に実行される受信処理で前記第２制御手段により前記衛星信号が捕捉されないと判別されて前記衛星信号の受信が遂行されない場合には、前記第１期間より短い第２期間を開けて次の受信処理を行うように設定する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の衛星信号受信装置。
【請求項６】
計時を行う計時手段と、
前記追尾部により復調された前記衛星信号から時刻情報を取り出して前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の衛星信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ衛星などの測位用衛星から信号を受信する衛星信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（全地球測位システム）の衛星から送信されている衛星信号は、所定の拡散符号によりスペクトラム拡散され、その信号レベルはノイズレベルより低くなっている。さらに、この衛星信号は、ＧＰＳ衛星が高速に運行しているため受信地点における信号の周波数がシフトし、また、ＧＰＳ衛星からの距離により衛星信号が受信地点まで到達するのに遅延が生じる。従って、衛星信号を復調するには、先ず、衛星信号の周波数やスペクトル拡散の同期点を捜す捕捉処理を行う必要がある。
【０００３】
また、本願に関連する先行技術として、特許文献１には、ＧＰＳ受信部から出力される信号を一旦メモリに取り込んでそれを何回か繰り返して利用する方式のＧＰＳ受信端末の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６６８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
衛星信号は、例えばビル内や地下など電波の届かない場所では受信できない。そのため、このような場所で受信装置に受信処理を実行させると、電波が届いていないのか、衛星信号を捕捉するに至っていないのか区別が付かないため、捕捉処理が比較的に長い時間（例えば数秒間）続けられてしまう。さらに、従来の衛星信号受信装置では、この捕捉処理の間に衛星信号を受信する受信部が連続動作することになるため、無駄な消費電力が発生するという課題があった。
【０００６】
この発明の目的は、衛星信号の電波が届いていないときに、衛星信号の捕捉処理により大きな電力が無駄に消費されてしまうのを防ぐことのできる衛生信号受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、
測位用衛星から送られてくる衛星信号の受信を行う衛星信号受信装置において、
前記衛星信号の周波数帯の信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された信号を時系列データとして一部記憶可能な記憶部と、
前記受信部により受信された信号の中から前記衛星信号を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部により捕捉された前記衛星信号を追尾して復調する追尾部と、
前記受信部を一時的に動作状態として受信された信号を前記記憶部へ記憶させ、その後、前記受信部を非動作状態にするとともに、前記記憶部に記憶された前記時系列データを読み出して前記捕捉部へ繰り返し出力させる第１制御手段と、
前記測位用衛星から衛星信号を受信する際に、前記第１制御手段による制御動作を実行させて前記捕捉部により前記衛星信号が捕捉されたか否かを判別する第２制御手段と、
前記第２制御手段により前記衛星信号が捕捉されたと判別された場合に、前記受信部を動作させて前記衛星信号の追尾および復調を行わせる一方、前記第２制御手段により前記衛星信号が捕捉されないと判別された場合に、前記受信部を非動作の状態としたまま前記衛星信号の受信を実行しない第３制御手段と、
を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に従うと、衛星信号を受信する際に、受信部により受信された信号を時系列データとして記憶部に記憶させて、この記憶部の時系列データを繰り返し捕捉部へ送って衛星信号が含まれているか否かの判別が行われる。そして、衛星信号が含まれていなければ受信処理が中断され、含まれていれば受信処理が実行される。従って、衛星信号の電波が届いていない場所で、受信部の受信動作が無駄に長く継続されてしまうことが回避され、消費電力の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の衛星信号受信装置を搭載した電子時計の全体構成を示すブロック図である。
【図２】衛星信号の受信動作の一例を説明するタイミングチャートである。
【図３】受信時点における詳細な受信動作の一例を説明するタイミングチャートである。
【図４】ＣＰＵにより実行される受信制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ５で実行される予備捕捉処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態の衛星信号受信装置を搭載した電子時計１の全体構成を示すブロック図である。
【００１２】
この実施形態の電子時計１は、ＧＰＳ衛星から送信される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時刻を修正することのできる、例えば腕時計である。この電子時計１には、衛星信号の周波数帯の電波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１により受信された信号を例えば４ＭＨｚ等の中間周波数の信号に変換してアナログ・デジタル変換して出力する受信部としてのＲＦ（電波）受信部１２と、ＲＦ受信部１２から出力されるデジタル信号を時系列データとして記憶したり読み出したりすることが可能なメモリ部（記憶部）１３と、メモリ部１３の出力とＲＦ受信部１２の出力との何れか一方を選択的に信号処理回路１５に送るセレクタ（切換部）１４と、ＲＦ受信部１２の出力から衛星信号の捕捉、追尾および復調を行う信号処理回路１５と、復調された衛星信号から各種情報を復号するデコーダ１８と、メモリ部１３と信号処理回路１５に動作クロックを供給したり停止したりするクロック供給回路１９と、各部の動作制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）２０と、ＣＰＵ２０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）２１と、ＣＰＵ２０が実行する制御プログラムや制御データが格納されるＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、時刻表示を行う液晶表示器などの表示部２３と、計時を行う計時部（計時手段）２４等を備えている。
【００１３】
本実施形態においては、上記構成のうちアンテナ１１、ＲＦ受信部１２、メモリ部１３、セレクタ１４、信号処理回路１５、デコーダ１８、クロック供給回路１９、および、ＣＰＵ２０により衛星信号受信装置が構成される。また、ＣＰＵ２０により第１制御手段、第２制御手段、第３制御手段、間欠受信制御手段、時刻修正手段が構成される。
【００１４】
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により受信された信号を増幅する増幅回路と、衛星信号の周波数帯（１．５ＧＨｚ帯）以外の信号成分を除去するフィルタ回路と、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と、中間周波数の信号をアナログ・デジタル変換するＡＤ（アナログ・デジタル）コンバータ等を備えている。このＲＦ受信部１２は、アナログ回路を含むため、後段にある一連のデジタル処理回路と比較して電流を多く消費する。
【００１５】
ＲＦ受信部１２は、ＣＰＵ２０からの電源制御信号によって、電源オンにされることで受信動作を実行したり、電源オフにされることで受信動作を停止したり制御可能になっている。電源制御信号により電源オフにされている間は電流消費が非常に小さく抑えられる。
【００１６】
メモリ部１３は、データを記憶するＲＡＭ１３ａと、ＲＡＭ１３ａへのデータ書込み制御やデータ読出し制御を行うメモリコントローラ１３ｂ等から構成される。メモリコントローラ１３ｂは、ＣＰＵ２０からの動作制御信号（コマンド）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ＲＡＭ１３ａ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。
【００１７】
このＲＡＭ１３ａは、予備的な捕捉処理を行って受信信号に衛星信号が含まれているか否かを判別する際に、捕捉処理の対象となる信号を表わす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１０ｍ秒分記憶可能な容量を有している。
【００１８】
なお、ＧＰＳの衛星信号はスペクトル拡散の拡散符号が１ｍ秒周期で繰り返される構成なので、１ｍ秒分の信号が記憶できれば、衛星信号の捕捉処理に使用することができる。但し、捕捉処理を安定的に行うためには少なくとも３ｍ秒分の信号を記憶させると良く、且つ、ＲＦ受信部１２の動作時間の短縮により消費電流を低減させるという目的のためには長くても５０ｍ秒分の信号の記憶に留めるようにするのが良い。
【００１９】
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、この動作クロックが停止されることで動作を停止させる。
【００２０】
セレクタ１４は、ＣＰＵ２０からの選択制御信号に基づいて、捕捉回路１６への入力をＲＦ受信部１２側としたり、メモリ部１３側としたり切り換える。
【００２１】
信号処理回路１５は、衛星信号を捕捉する捕捉回路（捕捉部）１６と、捕捉された衛星信号を追尾しながら復調する追尾回路（追尾部）１７を備えている。捕捉回路１６は、衛星信号の周波数のシフト量と、衛星信号の同期点のシフト量とを適宜変更しながら、所定の拡散符号を用いて生成した信号波形と入力信号との相互相関値を求めて、一定値以上の相関値が得られる設定を求める。追尾回路１７は、捕捉回路１６にて捕捉された衛星信号に対して、周波数や同期点のシフト量を適宜調整しながら逆拡散処理を行って衛星信号を復調する。
【００２２】
これら捕捉回路１６と追尾回路１７とは、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、これらの動作クロックが停止されることで動作を停止させる。
【００２３】
クロック供給回路１９は、メモリ部１３や信号処理回路１５へ動作クロックを供給するとともに、ＣＰＵ２０からの切換制御信号に応じて、これらの動作クロックを個別に停止させたり再度供給させたり切り換えることが可能になっている。
【００２４】
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と、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＆時刻修正処理のプログラム等が格納されている。
【００２５】
次に、上記構成の電子時計１における衛星信号の受信動作について説明する。
【００２６】
この実施形態の電子時計１においては、ＧＰＳ衛星から時刻情報を取得するために間欠的なタイミングに衛星信号の受信を行う。衛星信号を受信する際には、ビル内などで衛星信号の電波が届いていない可能性があるため、先ず、受信信号に衛星信号が含まれているか否かを判別するために予備捕捉処理を実行する。
【００２７】
予備捕捉処理は、ＲＦ受信部１２からの受信信号を一旦メモリ部１３に蓄積させ、このメモリ部１３の受信信号を繰り返し捕捉回路１６へ送って捕捉処理を行わせ、それにより受信信号に衛星信号が含まれるか否かを判別するものである。
【００２８】
予備捕捉処理の直前には、ＲＦ受信部１２を短い時間だけ動作させて、ＲＦ受信部１２の受信信号を一旦メモリ部１３へ蓄積する。受信信号を蓄積する時間長は１０ｍ秒程度である。受信信号を蓄積した後、予備捕捉処理の実行中には、ＲＦ受信部１２の電源をオフにする。従って、予備捕捉処理において、捕捉回路１６が衛星信号を捕捉するのに数秒程度の時間が掛かったとしても、電流消費の大きなＲＦ受信部１２の動作時間はその１／１００以下となって消費電力の低減が図れる。
【００２９】
そして、上記の予備捕捉処理で衛星信号が確認できれば、時刻情報を取得するためにＲＦ受信部１２を再度動作させて衛星信号の実際の受信処理を行う。一方、予備捕捉処理で衛星信号の受信が確認できなければ、衛星信号の電波が届いていないと判断して衛星信号の受信を行わない。このような予備捕捉処理を伴った衛星信号の受信処理により、衛星信号の電波が届いていないときにＲＦ受信部１２が無駄に長く動作して大きな電流消費がなされてしまうことが回避される。
【００３０】
次に、上記の受信動作を実行させるタイミング制御について説明する。
【００３１】
図２には、衛星信号の受信動作の一例を説明するタイミングチャートを示す。同図（ａ）はＲＦ受信部１２の動作状態を、（ｂ）はベースバンド部（メモリ部１３、信号処理回路１５、デコーダ１８）の動作状態を、それぞれ示す。
【００３２】
図２において、Ｍ１〜Ｍ３は、予備捕捉処理から衛星信号を受信して時刻情報を取得するまでの全体の動作期間を、Ｆ１〜Ｆ４は、予備捕捉処理を行って衛星信号が確認できずに終了したときの動作期間を、それぞれ表わしている。
【００３３】
この実施形態の電子時計１では、図２の動作期間Ｍ１〜Ｍ３に示すように、１日に１回、衛星信号を受信して時刻情報を取得する。
【００３４】
一方、受信処理の際に行われる予備捕捉処理において衛星信号が確認されなければ、動作期間Ｆ１〜Ｆ４に示すように、例えば１時間など短い時間をおいて、再度の受信処理が実行されるようになっている。図２の例では、１日目は３回の受信動作（動作期間Ｆ１〜Ｆ３）で衛星信号の捕捉がなされず、４回目の受信動作（動作期間Ｍ１）で衛星信号の受信に成功している。２日目は２回目の受信動作（動作期間Ｍ２）で、３日目は１回目の受信動作（動作期間Ｍ３）で、それぞれ衛星信号の受信に成功している。
【００３５】
図３には、受信時点における詳細な受信動作の一例を説明するタイミングチャートを示す。同図（ａ）〜（ｃ）は、ＲＦ受信部１２、捕捉回路１６、追尾回路１７それぞれの動作のオン・オフを表わしている。この図中、Ｆ１〜Ｆ３，ｍ１は予備捕捉処理に関わる期間である。
【００３６】
詳細には、図３の期間Ｆ１〜Ｆ３，ｍ１に示すように、予備捕捉処理の前段の非常に短い時間（例えば１０ｍ秒）だけＲＦ受信部１２が動作して、この間の受信信号がメモリ部１３に蓄積される。続いて、ＲＦ受信部１２の電源がオフにされるとともに、捕捉回路１６に動作クロックが供給されて捕捉回路１６が動作する。そして、捕捉回路１６へメモリ部１３に蓄積された受信信号が供給されて短い時間（例えば数秒）捕捉処理が実行されて、受信信号に衛星信号が含まれているか否かが判別される。
【００３７】
そして、衛星信号が確認されなければ、図３の期間Ｆ１〜Ｆ３に示すように、その後、捕捉回路１６への動作クロックの供給も中断されて、衛星信号の受信に関わる構成はさほど長くない所定時間（例えば１時間）だけ待機状態となる。
【００３８】
予備捕捉処理では、図３にも示したように、その直前の非常に短い時間しかＲＦ受信部１２が動作していないため、電子時計１が、長い期間、衛星信号の電波の届かない場所に置かれて、予備捕捉処理が多数実行されたとしても、消費電力はさほど大きくならない。
【００３９】
一方、衛星信号が確認されれば、図３の期間Ｍ１に示すように、期間ｍ１の予備捕捉処理の後、ＲＦ受信部１２の電源がオンにされ、その受信信号がセレクタ１４を介して信号処理回路１５に供給される。受信信号が供給されると、信号処理回路１５では、先ず、捕捉回路１６に動作クロックが供給されて短時間のうちに衛星信号の捕捉が完了する（図３の期間Ｈ１）。
【００４０】
この捕捉処理では、直前の予備捕捉処理において一旦衛星信号を捕捉したばかりなので、この捕捉された衛星信号の拡散符号（衛星番号）、周波数および同期点のシフト量に基づいて、短時間のうちに衛星信号の捕捉を完了させることができる。
【００４１】
衛星信号の捕捉が行われたら、続いて、捕捉回路１６の動作クロックが停止され追尾回路１７に動作クロックが供給されて受信信号の復調が行われる（図３の期間Ｈ２）。そして、この復調された信号がデコーダ１８で復号されてＣＰＵ２０に時刻情報など必要な情報が送られる。
【００４２】
次に、上記のような衛星信号の受信動作および受信処理のスケジュール制御を実現する受信制御＆時刻修正処理についてフローチャートに基づき詳細に説明する。
【００４３】
図４には、ＣＰＵ２０により実行される受信制御＆時刻修正処理のフローチャートを示す。
【００４４】
この受信制御＆時刻修正処理は、電子時計１のリセット時に開始されて、その後、継続的に実行されるものである。受信制御＆時刻修正処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ２０は、予備捕捉処理の準備として、ＲＦ受信部１２に受信動作を行わせて、受信信号の波形データをメモリ部１３のＲＡＭ１３ａに時系列順に蓄積させていく（ステップＳ１）。具体的には、電源制御信号によりＲＦ受信部１２の電源をオンさせ、クロック供給回路１９によりメモリ部１３に動作クロックを供給し、メモリコントローラ１３ｂへデータ蓄積のコマンドを発行して、受信信号を時系列順に蓄積させていく。このとき、信号処理回路１５の動作は不要なので捕捉回路１６と追尾回路１７への動作クロックは停止させておく。
【００４５】
続いて、ＣＰＵ２０は、メモリ部１３のＲＡＭ１３ａに所定時間分（例えば１０ｍ秒分）の受信信号のデータが蓄積されたか判別し（ステップＳ２）、蓄積されるまでステップＳ１の信号受信とデータ蓄積の処理を継続させる。
【００４６】
そして、データ蓄積が完了したら、ＣＰＵ２０は、蓄積した受信信号のデータを用いて捕捉回路１６に衛星信号の捕捉を行わせる予備捕捉処理を実行させる（ステップＳ３）。具体的には、先ず、電源制御信号によりＲＦ受信部１２の電源をオフし、クロック供給回路１９によりメモリ部１３と捕捉回路１６へ動作クロックを供給させ、メモリコントローラ１３ｂへコマンドを発行してデータを繰り返し時系列順に読み出させる。また、セレクタ１４に選択制御信号を出力してメモリ部１３側の出力を捕捉回路１６へ送る。また、このとき、追尾回路１７の動作は不要なので追尾回路１７への動作クロックは停止させておく。この予備捕捉処理の詳細な説明は後述する。
【００４７】
予備捕捉処理が完了したら、ＣＰＵ２０は、捕捉回路１６の状態を確認して予備捕捉処理により衛星信号が捕捉されたか否か、すなわち受信信号によりＧＰＳ衛星を発見できたか否かを判別する（ステップＳ４）。その結果、衛星信号が捕捉されていなければ、衛星信号の電波が届いていないと見なせるので、先ず、ＧＰＳ衛星の信号を受信する回路の動作を停止させる（ステップＳ１１）。すなわち、ＲＦ受信部１２は電源オフのままとし、メモリ部１３と信号処理回路１５への動作クロックを停止させる。
【００４８】
さらに、電子時計１が次に衛星信号の電波の届く場所まで移動したら衛星信号の受信ができるように、次回の受信処理のタイミングを例えば１時間後など短い時間に設定して、この設定時刻まで、ＣＰＵ２０によるこの受信制御＆時刻修正処理のプロセスを待機状態とする（ステップＳ１２）。そして、次回の受信処理のタイミングになったらステップＳ１からの処理を再度実行する。
【００４９】
一方、ステップＳ４の判別処理で、衛星信号が捕捉されたと判別された場合には、衛星信号を受信するために、先ず、ＣＰＵ２０は、ＲＦ受信部１２に受信動作を行わせるとともに捕捉回路１６に衛星信号を捕捉させて、ＧＰＳ衛星側との間で同期をとらせる（ステップＳ５）。具体的には、電源制御信号によりＲＦ受信部１２の電源をオンさせ、セレクタ１４の入力をＲＦ受信部１２側へ切り換え、クロック供給回路１９により捕捉回路１６へ動作クロックを供給させる。追尾回路１７への動作クロックは停止させておく。
【００５０】
このステップＳ５の捕捉処理では、ステップＳ３の予備捕捉処理により少し前の衛星信号に対して捕捉処理を完了させているので、衛星信号の拡散符号（衛星番号）や信号周波数については予備捕捉処理で捕捉した設定をそのまま使用し、衛星信号の同期点のシフト量のみを調整しながら信号の相互相関値を演算することで、短時間のうちに衛星信号を捕捉してＧＰＳ衛星との同期をとることができる。
【００５１】
ＧＰＳ衛星との同期がとれたら、ＣＰＵ２０は、追尾回路１７とデコーダ１８を動作させて、追尾回路１７により衛星信号の追尾と復調とを行わせ、さらに、デコーダ１８により復調された信号を復号させて、復号された受信データを入力する（ステップＳ６）。具体的には、ＲＦ受信部１２は電源オン、セレクタ１４はＲＦ受信部１２側に切り換えたまま、捕捉回路１６への動作クロックの供給は停止、追尾回路１７への動作クロックの供給を開始させる。そして、デコーダ１８の出力データを取り込んでいく。メモリ部１３への動作クロックは停止のままとする。
【００５２】
続いて、ＣＰＵ２０は、ＧＰＳ衛星からの送信データのうち必要なデータが取得できたか判別し（ステップＳ７）、必要なデータが取得されるまでデコーダ１８の出力データの取り込みを続ける。
【００５３】
その結果、必要なデータが取得されたら、次に進んで、ＧＰＳ衛星からの受信データに基づいて現在時刻を求め、計時部２４の計時時刻を修正する（ステップＳ８：時刻修正手段）。そして、電源制御信号によりＲＦ受信部１２の電源をオフさせ、信号処理回路１５およびメモリ部１３への動作クロックを停止させて、衛星信号を受信する回路全体の動作を停止させる（ステップＳ９）。
【００５４】
続いて、計時部２４の計時時刻を修正することができたので、次回の受信処理のタイミングを例えば２４時間後（或いは翌日の所定時刻など）に設定して、設定時刻までＣＰＵ２０のこの受信制御＆時刻修正処理のプロセスを待機状態とする（ステップＳ１０）。そして、次回の受信処理のタイミングになったらステップＳ１からの処理を再開する。
【００５５】
上記の各ステップのうち、ステップＳ１〜Ｓ３の処理により第１制御手段が、ステップＳ３〜Ｓ４の処理により第２制御手段が、ステップＳ４〜Ｓ７の処理により第３制御手段が、ステップＳ９〜Ｓ１２の処理により間欠受信制御手段がそれぞれ構成される。
【００５６】
図５には、図４のステップＳ３で実行される予備捕捉処理の詳細なフローチャートを示す。
【００５７】
予備捕捉処理へ移行すると、先ず、捕捉回路１６は、捕捉対象として想定される衛星信号のキャリア周波数の値が格納される変数を初期化し（ステップＳ２１）、このキャリア周波数の設定値として上記変数の値を適用する（ステップＳ２２）。
【００５８】
続いて、捕捉回路１６は、複数のＧＰＳ衛星から送信されている衛星信号の何れかを捕捉するために、捕捉対象として想定される衛星信号の衛星番号（拡散符号：例えばＣ／Ａコード）が格納される変数を初期化し（ステップＳ２３）、この変数の値で捕捉対象の衛星番号を設定する（ステップＳ２４）。
【００５９】
上記のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、ＣＰＵ２０が捕捉回路１６にコマンドを逐次発行して実行させるようにすることもできるし、捕捉回路１６が動作の開始時に自動的にこのような処理を実行するように構成することもできる。
【００６０】
次に、ＣＰＵ２０は、メモリ部１３から受信信号のデータを時系列順に読み出すために、読出しアドレスをリセットし（ステップＳ２５）、メモリコントローラ１３ｂへ読出しアドレスと読出しコマンドとを出力することで、メモリ部１３から受信信号のデータを順次読み出させて捕捉回路１６に供給させる。と同時に、捕捉回路１６により、ステップＳ２２，Ｓ２４の設定に基づいて生成された信号波形と受信信号との間に一定以上の相関値が得られるか信号波形の位相点（同期点）をシフトさせながら計算させる（ステップＳ２６）。
【００６１】
そして、ＲＡＭ１３ａからの受信信号のデータの読み出しが終了したか判別し（ステップＳ２７）、終了するまで、ステップＳ２６のデータ読み出しと相関値の演算を継続させる。
【００６２】
上記のステップＳ２６，Ｓ２７のループ処理により、ＲＡＭ１３ａに蓄積された例えば１０ｍ秒分の受信信号のデータが捕捉回路１６へ送られて、１つのキャリア周波数設定および１つの衛星番号設定で生成された信号波形と受信信号との間に一定以上の相関が得られるか演算がなされるようになっている。
【００６３】
そして、ＲＡＭ１３ａからの一回分の受信信号のデータ読み出しが終了したら、ステップＳ２６で演算された相関値を保存する（ステップＳ２８）。例えば、信号処理回路１５のレジスタに保存したり、或いは、これをＣＰＵ２０が読み出してＲＡＭ２１へ保存したりする。
【００６４】
続いて、捕捉回路１６は、捕捉対象の衛星番号の変数値を順に変更し（ステップＳ２９）、全てのＧＰＳ衛星に対応する全ての衛星番号の設定で相関値の計算を完了させたか判別する（ステップＳ３０）。そして、未だであれば、ステップＳ２４に戻って、捕捉対象の衛星番号の設定処理から繰り返す。
【００６５】
つまり、ステップＳ２４〜Ｓ３０の処理が繰り返されることで、ＲＡＭ１３ａに蓄積された受信信号に衛星信号が含まれているか否か全ての衛星番号について確認されて、各々の衛星番号に対応した相関値が保存されるようになっている。
【００６６】
そして、ステップＳ３０の判別処理で、全ての衛星番号の設定で相関値の計算が完了したと判別されれば、次に進んで、捕捉対象の衛星信号のキャリア周波数の変数値を所定量シフトする変更を行う（ステップＳ３１）。続いて、キャリア周波数の設定を所定の設定範囲の全域にわたって変更したか判別する（ステップＳ３２）。その結果、未だであれば、ステップＳ２２に戻って、捕捉対象となる衛星信号のキャリア周波数の設定処理から繰り返す。
【００６７】
つまり、ステップＳ２２〜Ｓ３２の処理が繰り返されることで、ＲＡＭ１３ａに蓄積された受信信号に衛星信号が含まれているか否か、所定の設定範囲内で所定量ずつシフトさせた全てのキャリア周波数について確認されて、各々のキャリア周波数に対応した相関値が保存されるようになっている。
【００６８】
そして、ステップＳ３２の判別処理で、全てのキャリア周波数の設定変更が完了していると判別されれば、この予備捕捉処理を終了する。
【００６９】
従って、上記の予備捕捉処理の終了後に、レジスタ或いはＲＡＭ２１に保存された相関値をＣＰＵ２０が確認することで、ＲＡＭ１３ａに蓄積された受信信号から衛星信号が捕捉されたのか否かを判別することが可能となる。また、何れのキャリア周波数と何れの衛星番号で衛星信号が捕捉されたかを識別することが可能となる。
【００７０】
以上のように、この実施形態の電子時計１によれば、メモリ部１３に蓄積させた受信信号を繰り返し捕捉回路１６へ送って予備の捕捉処理を行い、この予備の捕捉処理により衛星信号が含まれていると判別されれば受信処理を実行し、衛星信号が含まれていないと判別されれば受信処理を実行しないようになっているので、衛星信号の電波が届いていないときには受信信号をメモリ部１３に蓄積させる非常に短い時間だけＲＦ受信部１２を動作させるだけで済む。従って、ＲＦ受信部１２の無駄な動作が省かれて消費電力を低減させることができる。
【００７１】
また、メモリ部１３には１０ｍ秒分の受信信号の波形データを記憶させて予備捕捉処理に使用する構成なので、受信信号に衛星信号が含まれているか安定した判別を行うことができ、また、ＲＦ受信部１２の動作時間の短縮化により消費電力の削減も十分に図れる。
【００７２】
また、ＲＦ受信部１２は受信信号を周波数変換およびアナログ・デジタル変換した信号を出力し、捕捉回路１６と追尾回路１７はこのアナログ・デジタル変換された信号に対して捕捉処理と追尾処理とを行う構成なので、メモリ部１３はＲＦ受信部１２の出力を時系列に記憶し、この記憶データを時系列に読み出して捕捉回路１６へ送るだけで、予備捕捉処理を実行させることができる。
【００７３】
また、捕捉回路１６の入力をＲＦ受信部１２側とメモリ部１３側とに切り換えるセレクタ１４を有しているので、このセレクタ１４を切り換えることで、容易に、通常の受信処理と予備捕捉処理との信号経路の切り換えを行うことができる。
【００７４】
また、衛星信号の受信スケジュールを、衛星信号の受信ができれば次の受信までの待機時間を長く設定し、予備捕捉処理で衛星信号を捕捉できなければ次の受信までの待機時間を短く設定するので、電波の届くところに余り出ることがない状況でも、電波の届く場所に移動したときに高い確率で衛星信号の受信を行わせることが可能となる。また、電波の届かないところで予備捕捉処理が多数回行われた場合でも、上記のように１回の予備捕捉処理の電力消費が非常に小さいので、トータルでもさほどの電力消費にはならない。
【００７５】
また、上記のような受信処理のスケジュール制御、ならびに、予備捕捉処理を含んだ衛星信号の受信処理は、衛星信号により時刻情報を取得して時刻修正を行う電子時計１において、特に効果的なものとなる。すなわち、電池で駆動される電子時計１においては、ＲＦ受信部１２の数秒間の駆動にかかる電力も大きな消費となるため、予備捕捉処理によりこの電力消費を削減できることは顕著な効果となる。また、腕時計などの電子時計１は、生活パターンにより衛星信号の電波が届くところへ持ち出される頻度が低くなる状況が生じることがあるが、上記の受信処理のスケジュール制御によって、長い期間にわたって衛星信号の受信および時刻修正が行われないという事態を回避することが可能となる。
【００７６】
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、衛星信号を捕捉する方式は、上記実施形態に示したものに限られず、周知の種々の方式を適用可能である。
【００７７】
また、上記実施形態では、電子時計において時刻情報を取得するために本発明に係る衛星信号受信装置を搭載した構成を例示したが、測位装置において位置の測定のために衛星信号を受信する際に本発明に係る予備捕捉処理を含んだ受信処理の方式を適用するようにしても良い。
【００７８】
その他、実施形態で示した細部構成および細部方法は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１      電子時計
１１    アンテナ
１２    ＲＦ受信部
１３    メモリ部
１３ａ  ＲＡＭ
１３ｂ  メモリコントローラ
１４    セレクタ
１５    信号処理回路
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
２４    計時部
【図１】
2014002164.tif 000003
【図２】
2014002164.tif 000004
【図３】
2014002164.tif 000005
【図４】
2014002164.tif 000006
【図５】
2014002164.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月23日(2013.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、
測位用衛星から送られてくる衛星信号の受信を行う衛星信号受信装置において、
前記衛星信号の周波数帯の信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された信号を時系列データとして一部記憶可能な記憶部と、
前記受信部により受信された信号の中から前記衛星信号を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部により捕捉された前記衛星信号を追尾して復調する追尾部と、
前記受信部を一時的に動作状態として受信された信号を前記記憶部へ記憶させ、その後、前記受信部を非動作状態にするとともに、前記記憶部に記憶された前記時系列データを読み出して前記捕捉部へ繰り返し出力させる第１制御手段と、
前記測位用衛星から衛星信号を受信する際に、前記第１制御手段による制御動作を実行させて前記捕捉部により前記衛星信号が捕捉されたか否かを判別する第２制御手段と、
を備えたことを特徴としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に従うと、衛星信号を受信する際に、受信部により受信された信号を時系列データとして記憶部に記憶させて、この記憶部の時系列データを繰り返し捕捉部へ送って衛星信号が含まれているか否かの判別が行われる。従って、衛星信号の電波が届いていない場所で、受信部の受信動作が無駄に長く継続されてしまうことが回避され、消費電力の削減を図ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用衛星から送られてくる衛星信号の受信を行う衛星信号受信装置において、
前記衛星信号の周波数帯の信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された信号を時系列データとして一部記憶可能な記憶部と、
前記受信部により受信された信号の中から前記衛星信号を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部により捕捉された前記衛星信号を追尾して復調する追尾部と、
前記受信部を一時的に動作状態として受信された信号を前記記憶部へ記憶させ、その後、前記受信部を非動作状態にするとともに、前記記憶部に記憶された前記時系列データを読み出して前記捕捉部へ繰り返し出力させる第１制御手段と、
前記測位用衛星から衛星信号を受信する際に、前記第１制御手段による制御動作を実行させて前記捕捉部により前記衛星信号が捕捉されたか否かを判別する第２制御手段と、
を備えたことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項２】
前記受信部は、
前記衛星信号の周波数帯の信号を受信して周波数変換およびデジタル変換を行って出力する構成であり、
前記捕捉部と前記追尾部とは、
前記受信部により周波数変換とデジタル変換された信号に対して捕捉と追尾および復調の処理をそれぞれ行う構成であることを特徴とする請求項１記載の衛星信号受信装置。
【請求項３】
前記第１制御手段の制御動作の際に、前記記憶部には３ｍ秒〜５０ｍ秒分の信号に相当する前記時系列データが記憶されてこの時系列データが繰り返し前記捕捉部へ出力され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。
【請求項４】
前記捕捉部の入力を前記受信部側と前記記憶部側との何れかに切り換えることが可能な切換部を備え、
前記第１制御手段は、
前記切換部を前記記憶部側へ切り換えて前記記憶部に記憶された前記時系列データを読み出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の衛星信号受信装置。
【請求項５】
前記衛星信号の受信処理を間欠的に行わせる間欠受信制御手段を備え、
前記間欠受信制御手段は、
間欠的に実行される受信処理で前記衛星信号が捕捉されて当該衛星信号の受信が遂行された場合には、第１期間を開けて次の受信処理を行うように設定する一方、
間欠的に実行される受信処理で前記第２制御手段により前記衛星信号が捕捉されないと判別されて前記衛星信号の受信が遂行されない場合には、前記第１期間より短い第２期間を開けて次の受信処理を行うように設定する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の衛星信号受信装置。
【請求項６】
計時を行う計時手段と、
前記追尾部により復調された前記衛星信号から時刻情報を取り出して前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の衛星信号受信装置。