(57)【要約】【課題】電源遮断時の混成ＧＰＳ受信機／携帯電話に対する正確な時刻の保持。【解決手段】混成航法衛星受信機／携帯電話は水晶振動子を２個だけ使用する。約２７ＭＨｚでマスタクロックを動作し、数ミリワットの電力を消費するものが一つである。もう一方の振動子は数マイクロワットしか消費せず、約３２ＫＨｚでバッテリー電力により連続動作する。電源「遮断」の間、第２の振動子である低周波振動子のみが稼動し続ける。電源「再起動」時に、リアルタイムクロック・カウンタに問い合わせてＧＰＳシステム時刻の推定値が再生されかつＧＰＳ−ＤＳＰに供給されるようにしてその初期化を早める。マスタクロックはＧＰＳ較正され、携帯電話部及びホストＣＰＵ用のＮＣＯを駆動するために正確なクロックが使用される。【選択図】図１
2006314095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置解と正確なＧＰＳシステム時刻を計算するＧＰＳ無線周波数（１０８）／ＧＰＳ−ＤＳＰ処理部（１１０）と、
携帯通信用の携帯電話送受信機（１３２）／ＤＳＰ処理部（１３４）と、
前記ＧＰＳ無線周波数／ＤＳＰ処理部と前記携帯電話送受信機／ＤＳＰ処理部にローカル発振器（ＬＯ）周波数基準を独立に供給するために接続されたマスタクロック（１１４）と、
前記マスタクロックを制御するために接続されたソフトウェア制御型水晶発振器（ＳＣＸＯ）モデル（１１８）と、
前記マスタクロックにおける誤差とドリフトを補償できるように前記ＳＣＸＯモデルに正確なクロックを供給するために接続された正確なタイムベース（１２２）であって、計算されたＧＰＳシステム時刻を受信するための入力を有する正確なタイムベースと、
「電源遮断」コマンドが入力される前に取得された最新の既知の計算ＧＰＳシステム時刻に合わせたオフセットカウントを加算することにより再生されたＧＰＳシステム時刻を供給するＧＰＳ時刻再生器（１２４）と、
「電源遮断」期間の間に前記オフセットカウントを生成し、それを前記ＧＰＳ時刻再生器に供給するリアルタイムクロック（ＲＴＣ）（１２６）と
を備える混成航法衛星受信機／携帯電話組合せ（１００）。
【請求項２】
前記マスタ発振器に設けられた２７ＭＨｚ水晶（１１２）と、前記ＲＴＣに設けられた３２ＫＨｚ水晶（１２８）とを更に備える請求項１に記載の混成組合せ。
【請求項３】
前記ＧＰＳ無線周波数／ＤＳＰ処理部と前記携帯電話送受信機／ＤＳＰ処理部と共存するホストＣＰＵ（１３６）と、可変のローカル発振器基準周波数を供給するために接続された、前記ホストＣＰＵによりプログラム可能な数値制御型発振器（ＮＣＯ）（１３８）とを更に備える請求項１に記載の混成組合せ。
【請求項４】
前記ＧＰＳ時刻再生器（１２４）が前記ＲＴＣからのオフセットカウントをＧＰＳシステム時刻に継続的に関連付け、「電源遮断」コマンドが入力されたら、最新の関連付けを記憶することを特徴とする請求項１に記載の混成組合せ。
【請求項５】
電源「再起動」コマンドが入力されたら、前記ＧＰＳ時刻再生器（１２４）が前記ＲＴＣ（１２６）からの現在オフセットカウントを読み込み、それを前記最新の関連付けと組み合わせて再生されたＧＰＳシステム時刻を推定することを特徴とする請求項４に記載の混成組合せ。
【請求項６】
前記ＧＰＳ時刻再生器（１２４）が、前記再生されたＧＰＳシステム時刻による前記ＧＰＳ−ＤＳＰ処理部の初期化に備えることを特徴とする請求項５に記載の混成組合せ。
【請求項７】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機部（３０２）と通信送受信機部（３０４）を含む単一の携帯装置を備える一体化された衛星航法受信機／通信装置組合せシステム（３００）において、
前記ＧＰＳ受信機部（３０２）がＧＰＳ・ＲＦ受信機（３０８）と、ＧＰＳデジタルプロセッサ／周波数発生器（ＧＰＳチップ）（３１０）と、ＧＰＳ発振器（ｏｓｃＧＰＳ）（３１２）と、約３２ＫＨｚで動作する低周波発振器（ｏｓｃ３）（３１４）と、通常動作と刻時のみの低電力動作に対するクロック周波数の種類を選択するクロックセレクタ（３１６）とを含み、
前記通信送受信機部（３０４）が携帯電話送受信機（３２０）と、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）（３２２）と、電話ホストＣＰＵ（３２４）と、分周器（３２５）と、電圧制御型発振器（ＶＣＯ）（３２６）とを含む、
一体化された衛星航法受信機／通信装置組合せシステムであって、
電源投入時に、前記ＧＰＳチップ（３１０）が前記電話ＣＰＵ（３２４）に対するデフォルトの起動プロセッサクロック合成周波数値をロードし、要求された出力周波数を生成するようにデジタル式にプログラム可能な数値制御型発振器（ＮＣＯ）に入力されたＧＰＳクロックを逓倍することによりホストプロセッサクロック周波数が生成され、
前記ＧＰＳ受信機部（３０２）がＧＰＳ衛星を追跡しており、かつ周波数誤差を解いていたら、前記ＧＰＳ受信機部が、前記ＧＰＳ発振器（ｏｓｃＧＰＳ）（３１２）における前記誤差を計算することにより要求された周波数を補償して前記ＶＣＯ（３２６）に一層安定した周波数を供給する
ことを特徴とする一体化された衛星航法受信機／通信装置組合せシステム。
【請求項８】
前記ホストＣＰＵ（３２４）が前記ホストＣＰＵ（３２４）と前記ＧＰＳチップ（３１０）間の通信リンクを介して異なる周波数を選択するようにイネーブルされ、前記通信送受信機部（３０４）が特定の出力周波数を要求でき、前記通信送受信機部が、いつ前記ＶＣＯ（３２６）がそのような周波数の出力を開始するかを制御できることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
低電力モードを採るべき場合、前記ＧＰＳ受信機部（３０２）が前記低電力モードに入るように前記通信装置（３０４）が要求を送ることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
ｏｓｃ３（３１４）からの入力を有する低周波水晶で時刻が維持されることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＧＰＳ受信機部（３０２）が前記通信送受信機部（３０４）にある一定のプロセスをウェークアップする割り込みを送ることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ＧＰＳ受信機部（３０２）がそれ自身をスリープ低電力モードにし、いつＧＰＳ機能を使用すべきかをユーザに決定させることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
特定の周波数、波形及び位相を生成するために前記通信送受信機部（３０４）からの要求に応じて前記ＧＰＳ受信機部（３０２）から出力される可変ＶＣＯを更に備える請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＧＰＳ受信機部（３０２）に含まれるＧＰＳ秒割り込みとＧＰＳミリ秒割り込みの組合せから構成された時間間隔割り込みを更に備える請求項７に記載のシステム。
【請求項１５】
航法受信機と携帯電話を一体的に組み合わせるときに基準発振器に必要な水晶の数を２個に制限する方法であって、
ＧＰＳ発振器に約２７ＭＨｚで動作する第１の水晶を備えるステップと、
時計振動子に約３２ＫＨｚで動作する第２の水晶を備えるステップと、
ＧＰＳ受信機を動作するより高い周波数を生成するために逓倍器を前記ＧＰＳ発振器に接続するステップと、
通信送受信機を動作するＶＣＯ周波数を第１の数値制御型発振器（ＮＣＯ１）を用いて生成するステップと、
ホストＣＰＵ周波数を第２の数値制御型発振器（ＮＣＯ２）を用いて生成するステップと、
ＧＰＳミリ秒割り込み、ＧＰＳ秒パルス、デジタルオフセット、及び前記時計振動子の論理組合せを用いてホストＣＰＵにタイムイベントを発生するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は時刻が不確かなときの遅い初期化の問題、より詳細には、初期化中に混成のＧＰＳ受信機及び携帯電話の両者に対して正確な時刻推定値を供給するために電源遮断サイクル中にも稼動したままのＧＰＳ較正されたリアルタイムクロックを使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの消費者向け電子装置は大量生産され、それらの売上は、それらにどのような値段が付けられるかに大きく依存する。よりよい値段を提供する一つの方法は製造コスト、例えば労務及び使用部品のコストを下げることである。今では航法衛星受信機／通信装置の組合せが可能であり、従来商品の多くは航法衛星受信部用に水晶・水晶振動子の１つのセットと通信装置用に別個のセットを備えている。
【０００３】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機はいくつかの地球軌道衛星群から受信された信号を使用して使用者の位置と速度、及び他の航法データを決定する。先行技術の航法受信機は電源投入直後はそれがどこにいるかも、その水晶振動子がどのぐらいの誤差を持つかも、何時であるかもまだ分からない。これら全てを知りかつ衛星送信機にロックする必要があり、従って、その可能性について探索が成されなければならない。時間を節約するために最も確度の高いものが先ず探索される。
【０００４】
高感度ＧＰＳ受信機は、初期時刻または周波数の不確定性が大きいときに問題になる。信号エネルギーが極端に微弱であるときに信号エネルギーを見つけることは小さいステップを踏み、各ステップに長く留まることを必要とする。従って、ローカルの基準発振器のより良好な初期推定値をもつことにより初期測位時間を改善することができる。
【０００５】
−１４５ｄｂｍより良好な信号レベルを有するＧＰＳ受信機は強いＧＰＳ衛星媒体（ＳＶ）に直ぐにロックし、ＮＡＶデータを復号できる。それはＳＶエフェメリス及び位置を生み出す。その後に、総合擬似距離をハードウェア・コード位相から形成する必要がある。従来のＧＰＳ受信機は整数ミリ秒及びいわゆるＺカウントを決定する。
【０００６】
信号レベルが大雑把に言って−１４５ｄｂｍ乃至−１５０ｄｂｍより良好でないときは、実用的な高感度ＧＰＳ受信機はパターンマッチング技法を採用してエニウェア・フィックス（Ａｎｙｗｈｅｒｅ−ｆｉｘ）のためのＺカウント又は整数ミリ秒を得る。
【０００７】
一つ以上のＧＰＳ衛星媒体（ＳＶ）にロックされ、追跡するＧＰＳ受信機は非常に高精度で時刻を知る。これはＧＰＳシステムが、使用される時刻及び周波数基準を設定する原子時計に基づいているからである。ＳＶにより送信された粗捕捉（Ｃ／Ａ）は１ミリ秒の搬送波長ごとに繰り返し、従って、どのミリ秒についてＧＰＳ受信機が観測しているかについての基本的な不確定性がある。整数ミリ秒が既知（例えば時刻が１ミリ秒より高精度で既知）であるなら、整数不確定性を解決する必要はない。Ｚカウントは既知である。Ｚカウントを見つけ、整数ミリ秒を設定するステップを省略することにより、コールドスタート後にその初期航法解測位を行うことにＧＰＳ受信機が関わる膨大な量の時間と労力を節約することができる。
【特許文献１】米国特許第6421002号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
航法衛星受信機と通信装置の組み合わせを低価格で生産する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
簡潔に言えば、本発明の混成航法衛星受信機／携帯電話の実施例は水晶発振器を二つだけ使用する。２７ＭＨｚ近辺でマスタクロックを動作し、数ミリワットの電力を消費するものが一つである。もう一方の発振器は数マイクロワットしか消費せず、約３２ＫＨｚのバッテリー電力で連続動作する。電源「遮断」の間、第２の低周波発振器のみが稼動し続ける。電源「再起動」時に、リアルタイムクロック・カウンタを調べてＧＰＳシステム時刻の推定値が再生され、ＧＰＳ−ＤＳＰに供給されてその初期化を早める。マスタクロックはＧＰＳ較正され、携帯電話部及びホストＣＰＵ用のＮＣＯを駆動するために正確なクロックが使用される。
【００１０】
本発明の利点は、混成航法受信機／携帯電話組合せが迅速にかつ二つの水晶しか用いずに初期化するためのシステム及び方法が提供されることである。
【００１１】
本発明のこれら及び他の目的と利点は、種々の図面の図に図解される好ましいＧＰＳ受信機の以下の詳細な説明を読めば当業者にはおそらく明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の混成衛星航法受信機／通信装置実施例を図解し、本願では共通の参照数字１００で参照される。システム１００は二つの基本部分である全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機１０２の形式の航法受信機及び携帯電話１０４の形式の通信装置を有する。ＧＰＳ部１０２は自立型測位モデルか、ホストＣＰＵ上で実行される測位コードを有する測定モデルのどちらかである。各部はそれぞれＧＰＳシステムと携帯電話インフラストラクチャから正確なシステム時刻を引き出せる。正確な時刻はそれらのそれぞれのローカル発振器（ＬＯｇｐｓとＬＯｃｅｌｌ）を安定化するために必要である。正確なローカル発振器をもつことにより各部は周波数探索中の期間なしにそれらの個々のスペクトル内に搬送波を見つけ出すことができる。
【００１３】
本発明の実施例はバッテリー電力を節約するためにＧＰＳ受信機１０２と携帯電話１０４の両方の完全シャットダウンが可能である。ＧＰＳ受信機１０２はＧＰＳ−ＲＦ−ＩＦ部１０８に接続されたＧＰＳアンテナ１０６を備える。ＧＰＳデジタル信号プロセッサ（ＧＰＳ−ＤＳＰ）１１０はダウン変換された信号をサンプリングし、位置解と高精度のＧＰＳシステム時刻を作り出す。２７ＭＨｚ水晶１１２はマスタクロック１１４を制御する。ＧＰＳ受信機により必要とされる種々のＬＯ及びＩＦ周波数はＧＰＳ発振器１１６によりマスタクロックから生成される。ソフトウェア制御型水晶発振器（ＳＣＸＯ）モデル１１８は温度センサ（Ｔ）１２０から温度入力を受信する。それはまたタイムベース１２２から正確なＧＰＳ時刻を受信する。ＳＣＸＯモデル１１８は水晶１１２の温度ドリフトを補償できる。親出願と本願に引用して援用されたこの技術の完全な議論に関して、２００３年１月２１日に発行された米国特許第６５０９８７０Ｂ１号を参照のこと。
【００１４】
通常動作の間、マスタクロック１１４は動作するのに数ミリワットの電力を必要とする。従って、ユーザが「遮断」コマンドを入力したときは、これはシャットダウンされねばならない。ユーザが「再起動」コマンドを出したときは、その動作は回復される。問題は正確なＧＰＳ時刻が遮断時間の間、計算されていなかったことである。
【００１５】
通常動作の間、正確なタイムベース１２２は計算されたＧＰＳシステム時刻をＧＰＳ時刻再生器１２４に供給する。これはまたリアルタイムクロック（ＲＴＣ）１２６から「オフセット」カウントを受信する。低周波数３２ＫＨｚ水晶１２８がＲＴＣ１２６を制御し、それは数マイクロワットの電力で動作する。これはマスタクロック１１４が必要とするものより３桁少ない大きさの電力である。ＧＰＳ時刻再生器１２４は低周波３２ＫＨｚ水晶１２８の誤差及びドリフトを計算できる。それはまたＧＰＳシステム時刻に合わせたカウントを受信する。「遮断」コマンドを受信したときに、計算された最新の良好なＧＰＳシステム時刻に合わせたオフセットカウントが記憶される。「再起動」コマンドを受信したときは、ＧＰＳ時刻再生器１２４は誤差とドリフトが補正された現在オフセットカウントを計算された最新の良好なＧＰＳシステム時刻に追加する。これは再生されたＧＰＳ時刻をもたらし、この時刻は正確なタイムベース１２２を通じてＧＰＳ＝−ＤＳＰ１１０にフィードバックされる。そこで、それは搬送波周波数探索及びドップラー推定を開始する出発点として使用される。それはまたマスタクロック１１２がＳＣＸＯモデル１１８の制御の下に動作を直ちに開始できるようにする。従って、「再起動」後、携帯電話１０４は直ちに正確なマスタクロックを入手できる。
【００１６】
そのような携帯電話１０４は通信送受信機１３２に接続された通信アンテナ１３０を備える。通信ＤＳＰ１３４は携帯電話の音声呼出しを復号及び符号化する。ホストＣＰＵ１３６は携帯ユニットにあり、他のアプリケーションに使用できる。それはまた正確なＬＯ周波数が第１の数値制御型発振器（ＮＣＯ１）１３８により合成されるように制御する。第２のＮＣＯ２、１４０は同様にＣＰＵ１３６又はそのアプリケーションにより必要とされるクロックに対して制御することができる。
【００１７】
図２とその関連開示は元々親件（本発明者ポール・Ｗ・マクバーニー、アーサー・ウー、及びフランス・ロードによる、２００３年９月４日に出願され、「ＣＯＭＢＩＮＡＴＩＯＮ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＲＥＣＥＩＶＥＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＤＥＶＩＣＥＳ」という名称の米国特許出願第１０／６５６０７８号に対する部分継続出願である。本願では「親件」と称される）により引用されて援用されたが、読者の便宜のために本願で繰り返される。援用された資料は、本発明者の一人であるポール・マクバーニーの、２００４年３月３０日に発行された米国特許第６７１４１６０号として現在世に出ている。それはＯＭＮＩクライアント航法衛星受信機ネットワークを提示し、本願では共通の参照数字２００により示される。ＯＭＮＩクライアント航法衛星受信機ネットワークはネットワークサーバ２０４により支援された少なくとも一つの航法プラットフォーム２０２を含む。
【００１８】
各ＧＰＳ測定プラットフォーム２０２は典型的にはＧＰＳアンテナ２０６、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２０８、ＧＰＳ弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ２１０、中間周波数（ＩＦ）ＳＡＷフィルタ２１４を有する無線周波数（ＲＦ）用途専用集積回路（ＡＳＩＣ）２１２、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１６、基準水晶発振器２１８、及び基準水晶温度センサ２２０を備える。
【００１９】
自律型クライアント２２２はほとんどサーバ２０４からの援助なしに機能し、ユーザに航法解を提供することができる。デミ・クライアント（demi-client）２２４は援助、例えばエフェメリス及び時刻のバイアス計算を単純化する多項式モデルを必要とする。シンクライアント２２６はそのローカルホストに航法解処理の負担をかけない。それはほとんど全ての航法計算をサーバ２０４に任せ、基本的に自らの視点から見たＳＶ衛星群の観測測定値のみを提供する。航法解は、ユーザがそこにいて、それらを見たければ、ローカルディスプレー用に返送される。シンクライアント２２６においては、ＤＳＰは何か他の非ＧＰＳアプリケーションとの共有部分である。従って、マルチススレッドのアプリケーションプログラムはこのクライアントには必要とされず、単純なプログラムループのみが実行される。
【００２０】
ＯＭＮＩクライアント２２７はほとんど完全に自律的に稼動するが、周期的にコンピュータネットワークを通じてエフェメリス一式を収集する。それは更に、電力を元通りにアップしたときに１５０ｋｍ以下のその位置不確定性ｓｉｇｍａｐｏｓを保持するように電源遮断中も動作する。これらの条件により、信号電力を見つけるためにはるかに細かい探索ステップが使用されかつ各ステップの滞留時間が長い高感度動作が可能になる。ＯＭＮＩクライアント２２７はまた水晶振動子２１８が温度センサ２２０による温度測定値を用いてソフトウェア補償されれば大いに有利である。航法プラットフォーム２０２の電力がアップされる度に、時刻真値に対して１ミリ秒未満まで正確なリアルタイムクロック（ＲＴＣ）が稼動し続ける。
【００２１】
ローカル基準発振器の水晶振動子２１８は温度の関数として変化する周波数ドリフト誤差を有する。ローカル基準発振器の水晶振動子２１８の温度を測定するために基準水晶温度センサ２２０が使用される。第１の用途は、航法プラットフォーム２０２が初期化され、ＳＶを追跡しているときに、製造較正中の曲線を構築するためにデータを収集することである。それに続く用途は、航法プラットフォーム２０２が初期化され、その最初のＳＶにロックしようとしている間に９次の多項式が、記憶された係数から計算できるようにインデックス値を提供することである。
【００２２】
サーバ２０４は典型的には、ＧＰＳ信号入力を基準局マネージャ２３２に供給する多数の基準局アンテナ２２８及び２３０を備える。ロケーションサーバ２３４は初期測位時間と位置解品質を向上するためにデミ・クライアント２２４、シンクライアント２２６、及びＯＭＮＩクライアント２２７に支援情報を提供できる。高感度モードで動作するＯＭＮＩクライアント２２７の場合、サーバ２０４により収集及び転送されたエフェメリス情報は−１５０ｄｂｍ以下のＳＶからの信号レベルによりエニウェア・フィックス（Ａｎｙｗｈｅｒｅ−ｆｉｘ）を可能にする。
【００２３】
本発明の方法実施例はＯＭＮＩクライアント、例えばクライアント航法プラットフォーム２０２がサーバ２０４にいつ、どのようにコンタクトするかを決定する。バイトあたりの通信コストが高かったり、ネットワークが周期的にしかアクセス出来なかったりするので、多くの状況においてサーバコンタクトはまれでかつ最小限でなければならない。
【００２４】
信号強度が大きいときは、ＮＡＶデータを収集することによりＺカウントとＢＴＴは実際に測定される。ＢＴＴは如何なるコード位相の反転も一掃するために使用される。一般的には２０ｍｓｅｃ以下の部分は合致するはずである。ＢＴＴにはＺカウントより少し多い雑音がある。しかしながら、Ｚカウントはコード位相が反転する間際の短期間に１ミリ秒だけ休止できる。
【００２５】
ＯＭＮＩクライアントはｓｉｇｍａＴｉｍｅを１ミリ秒まで低下するために良好な時刻ソースを必要とする。パターンマッチングを行って間接的に時刻を知るために５０ＨｚのＮＡＶデータが使用される。それはＺカウントが復調できないときにＧＰＳ受信機に適当な時刻ソースを提供できる。パターンマッチングが十分信用できるなら、ＳＶに対する整数ミリ秒ｉｎｔＭも決定できる。
【００２６】
開始時刻の不確定性ｓｉｇｍａＴｉｍｅが＋／−１０ｍｓｅｃより大きい場合、いわゆる大デルタＴ項（ＤＴ）を解測位に使用しなければならない。それは必要なＳＶ数を１つ増やす。位置不確定性ｓｉｇｍａＰｏｓが１５０ｋｍより悪く、ＳＶに対するｉｎｔＭが入手できないいときはｇｒｉｄＦｉｘ法が使用できる。ｓｉｇｍａＴｉｍｅが１０ミリ秒より大きい場合、Ｚカウントなし測位タイプが使用される。
【００２７】
全てのＧＰＳ・ＳＶに対してアルマナックではなくエフェメリスを用いて完全なＧＰＳアルマナックｈｉｇｈＡｃｃＡｌｍがサーバにより送信される。現在追跡されていないＳＶに対する古いエフェメリスを含む別の完全なＧＰＳアルマナックｍｉｘＡｃｃＡｌｍがサーバにより送られる。
【００２８】
好ましくは、ＧＰＳ衛星群全体の連続観測可能性を有するＷＷｓｅｒｖｅｒサーバーが実施される。それは適切に空間的に間隔をおいた、同時に世界中のＳＶを見渡すに十分な数の基準局を有する。サーバ２０４は、ＧＰＳ・ＳＶ衛星群全体の部分集合のみを観測する一つ以上の基準局を有するローカルサーバＬＡｓｅｒｖｅｒを表す。従って、ＬＡｓｅｒｖｅｒはｈｉｇｈＡｃｃＡｌｍではなく、ｍｉｘＡｃｃＡｌｍのみを提供できる。
【００２９】
電源投入後、アルマナックは実際にはアルマナックであるエフェメリスを含む。１２時間の１周期後にアルマナックのいくつかはエフェメリスを基本とするアルマナックと置き換えられる。
【００３０】
ＧＰＳ・ＳＶからのＮＡＶデータは−１４５ｄｂｍの低い信号レベルまで直接収集できる。従って、エフェメリス、Ｚカウント及びＢＴＴはこのレベルで得られる。このレベルのＳＶはサーバと独立に動作でき、開始位置精度を必要としない測位、例えばエニウェア・フィックス（Ａｎｙｗｈｅｒｅ−ｆｉｘ）において使用できる。パターンマッチングは−１４５ｄｂｍから必須であり、−１５０ｄｂｍの低いレベルまで実行できる。それによりＺカウント又はｉｎｔＭｓが得られ、従ってＳＶはエニウェア・フィックス（Ａｎｙｗｈｅｒｅ−ｆｉｘ）で使用できる。しかしながら、そのような信号レベルでは、エフェメリスはサーバ又は代わりのソースからネットワークを通じて得る必要がある。−１５０ｄｂｍ以下の信号レベルではＮＡＶデータはパターンマッチングに十分な信頼性がない。ＮＡＶデータはサーバ２０４から得なければならず、そのような弱い信号のＳＶは不確定性が１５０ｋｍ未満であるときにのみ測位に参加できる。
【００３１】
初期のＳＶ捕捉中にはエフェメリスレベルの精度は必要ない。予備測位に必要なデータを予測するにはアルマナック又は格下のエフェメリスで十分である。エフェメリスレベルの精度も測位には必要ない。測位用のエフェメリス年齢に対してタイムアウトが定められる。そのような閾値は、時間の関数としての精度劣化が適切にモデル化されていれば緩和でき、良質な測位をなお維持できる。年齢閾値は、顧客が所望の性能レベルを選択できるように制御可能なパラメータでもよい。
【００３２】
最初の測位又は時刻設定にはサーバからのＮＡＶデータのサブフレームデータが必要とされる。その後、ｓｕｂＦｒａｍｅはこれ以上クライアントにより要求されない。クライアントにより復号されたＮＡＶデータはサーバがパターンマッチングを行うためにサーバに送られる。
【００３３】
全てが−１４５ｄｂｍより良好な信号レベルを有する３つ以上のＳＶがあるときは、ＯＭＮＩクライアントはサーバ接続を必要としない。エフェメリスが収集されねばならない場合、初期測位時間（ＴＴＦＦ）は長くなる。前に収集されたエフェメリスを使用できる場合もある。
【００３４】
前に収集されたＳＶ用エフェメリスを持ち合わせかつｓｉｇｍａＰｏｓが１５０ｋｍ未満のときは、ＯＭＮＩクライアントはサーバ接続を必要としない。必要なＳＶ最小数はｓｉｇｍａＴｉｍｅに依存する。そのような時刻不確定性は温度ドリフトに対してソフトウェア補償されたリアルタイムクロック（ＲＴＣ）により小さくできる。従って、そのようなＲＴＣでは３つのＳＶを必要とし、ＲＴＣがなければ４つのＳＶを必要とする。
【００３５】
そうでなければ、測位用に解を求めるにはＯＭＮＩクライアントがサーバにコンタクトでき、ある一定の情報を要求できる必要がある。ＳＶ信号が−１４５ｄｂｍ乃至−１５０ｄｂｍであり、ｓｉｇｍａＰｏｓ＞１５０ｋｍのときは、ＮＡＶデータのサブフレームが必要とされる。これらのＳＶに対するｉｎｔＭｓはそれらが初期測位に参加するために必要とされる。−１４５ｄｂｍ以下のＳＶが３つしか利用できず、また、正確な時刻について他のよい手段がなければ、パターンマッチングが使用される。そのときは４つのＳＶを用いていわゆるＺカウントなし測位が使用される。
【００３６】
ＳＶ信号が−１４５ｄｂｍより強くなく、それらのエフェメリスがタイムアウトしたときはエフェメリスを要求しなければならない。そのような場合、できるだけ早いＴＴＦＦが望ましい。
【００３７】
主要プログラムアプリケーションは周期的にＧＰＳ受信機をオンにして測位を得ることができる。それにより前回測位から受信機がどのぐらい移動したかを決定し、あるいは単にＧＰＳ受信機が所定の区域を出たかどうかを判定する。−１４５ｄｂｍ未満の弱いＳＶにｉｎｔＭｓの必要がないようにｓｉｇｍａＰｏｓを１５０ｋｍ内に維持するように測位間の時間間隔が選択される。それによりＮＡＶデータｓｕｂＦｒａｍｅを要求するためのサーバ接続を必要としないで高感度測位を維持する能力を拡大できる。サーバ要求のタイミングは適応型である。これは、サーバ要求がなくても十分な性能がある場合に平静なクライアント／サーバ接続を提供するために必要とされる。
【００３８】
ＯＭＮＩクライアントは手持ちのデータ、データ年齢、及び捕捉成功の尤度、例えばＳＶ数及び信号レベルを評価しなければならない。その後に、ＯＭＮＩクライアントは接続を行うべきかどうか、何のデータを要求すべきかを決定する。適応性をディスエーブルでき、サーバ接続は明示コマンドにより行うことができる。マスタアプリケーションがサーバ接続を１時間ごとに行うように決定してもよい。従って、５分ごとに行われる測位に対して１２回目の測位がサーバ接続を行うことになる。
【００３９】
マスタアプリケーションがデータを収集し、次いでそれを汎用ＡＰＩを介してクライアントに押し込む放送型のエフェメリスサービスを使用できる。クライアントにはセッション中いつでもサーバ接続を行う権限を与えてもよい。
【００４０】
クライアントは典型的には測位前に１ミリ秒を超える時刻不確定性を有する。従って、完全なコード位相の探索は従来、初期測位に先立って行われる。初期測位後、あるいはＲＴＣを用いたいくつかの再起動により、クライアントは１ミリ秒未満の時刻不確定性を持つこともある。これらの場合、クライアントはコード探索ウィンドーを小さくできる。従って、たとえクライアントが測定されたＺカウントから時刻を得たとしても、クライアントはコード不確定性について１０２３個のチップ全てをなお探索しなければならない
【００４１】
重要なことは、本発明の全ての実施例において、ＤＳＰ２１６（図２）の一部は電源遮断後も通電が維持され、クライアントセッション間の時刻ソースとして維持されることである。電力低下中に、実際にはＲＦ・ＡＳＩＣ２１２、ＡＳＩＣ２１２、ｓａｍｐｌｅＣｌｏｃｋ、 ｓａｍｐｌｅＭｅｍ、及びＯＳＭに対して電源は切られる。しかし通電は水晶振動子２１８に対して維持され、またＤＳＰ２１６に本質的なミリ秒の割り込みに対してもそれを処理できるように維持される。
【００４２】
クライアント２０２は次のＧＰＳセッションまで比較的長期間前回位置測位で計算された時刻を維持する際に発振器が安定性しているという利点を有する。
【００４３】
クライアントは達成可能な精度を経験的に決定する。これを行うためにクライアントは測位から時刻を設定し、次いで所定の停止時間の間追跡を停止する。次いでクライアントは追跡を再イネーブルし、クロックがどの程度ずれたかの指標として、測定されたＺカウントを使用する。クライアントが測位において行うクロック調節はＧＰＳ時刻に対してクロックがどの程度ずれたかを教えてくれる。
【００４４】
この技術は、クライアントが水晶振動子２１８及びＤＳＰ２１６に対して電力を維持することを必要とする。それは、装置が見かけ上では電源が切られたときでもクライアントがＧＰＳ回路への電力を維持する能力を有することを必要とする。
【００４５】
典型的なシャットダウンにおいて、全てのファームウェア・ステートマシンがアイドリングされるときは、全ての「ｉｎｔ１」活動は停止すべきである。クライアントはまた、「ｉｎｔ０」活動も停止するように自動出力をディスエーブルすることになる。この時点で、如何なるバックグラウンド活動も存在すべきではなく、ＤＳＰ２１６はそのタスクを終え、休止モードになるべきである。休止モードは、割り込みがあるまでアイドリングを維持し、その時点でその割り込みサービスルーチンに自動的にジャンプするというＤＳＰ２１６の特別な低電力機能である。
【００４６】
ミリ秒割り込みが到着したら、ＤＳＰ２１６はウェークアップし、それを処理し、ＧＰＳ時刻推定値を含む全てのタイマを１ミリ秒だけ進める。次いでＤＳＰ２１６は割り込みを終えたら休止モードに戻る。
【００４７】
クライアントは絶対時刻を出力する必要がある。そうして、ＧＰＳ−ＴＯＷ（秒単位）は６０４７９９から０まで回る度にクライアントは週カウンタもインクリメントすべきである。クライアントは今のところＤＳＰ２１６に対して絶対ＧＰＳ週を維持しないのでＲＴＣモードの機能が追加されねばならない。しかしながら、ＤＳＰ２１６上の処理は何れも週数を使用しない。それはＤＳＰ２１６外部に絶対ＧＰＳ時刻を提供するために含まれるだけであろう。クライアントはまた、再起動したときにクライアントが読み取れる休止変数（time-off variable）を維持すれば有利である。
【００４８】
サイクルは別のクライアントセッションが始まるときに終了する。この時点で、クライアントは連続した時刻メッセージ出力を再び要求し、クライアントはＤＳＰ２１６がオンのままか、オフのままか、またその時刻が信用できるかどうかを観察することができる。こうしてクライアントは、ＤＳＰ２１６からの時刻を如何に使用できるかを決定するためにクライアントが使用できるバイアスとドリフトの不確定性を構築する必要がある。
【００４９】
クライアントが時刻調節値を送信するときは、時刻設定の推定精度も送信すべきである。この精度はＤＳＰ２１６により受け入れられる。この精度は温度に対する水晶の安定性のモデルに従ってＤＳＰ２１６内部に自動的に伝播される。温度変化が多いほど、バイアスとドリフトの不確定性は高速で伝播されるべきである。しかしながら、温度が一定なら、不確定性はより遅い速度で伝播される。
【００５０】
クライアントがセッションを終了しようとしているときは、それは全てのＧＰＳ追跡機能をディスエーブルするようにＤＳＰ２１６と通信する。これによりＲＦ・ＡＳＩＣ２１２が中断され、全てのＧＰＳステートマシンがディスエーブルされる。クライアントはディープスリープ・モードかＲＴＣモードのどちらかを選択できる。ディープスリープが選択されたら、クライアントは水晶振動子２１８の電源を切る。しかしながら、ＲＴＣモードが要求されたら、クライアントは水晶をオンにしておく。
【００５１】
クライアントはまた、ＤＳＰ２１６がそのミリ秒クロックを維持することを要求できる。それはまた、最低の電力消費を所望する場合、ミリ秒を含むあらゆるものを中断することを決定できる。ほとんどの電力はトランジスタが状態を変更するときにのみ消費され、従って、全ての回路がオフになれば、消費は最小になる。ディープスリープにおいては、ＤＳＰ２１６がディープスリープ・モードを検出し、休止コマンドを受けたら振動子の電源も切られる。
【００５２】
クライアントがＤＳＰ２１６の電源を切っても、ミリ秒オプションを要求した場合、ファームウェアは可能な全てのモードをディスエーブルするが、ミリ秒と振動子は作動させておく。クライアントはまたＤＳＰ２１６をできるだけ平静に保つために時刻メッセージの自動出力をディスエーブルする。
【００５３】
組み込みアプリケーションにおいては、適切なシャットダウン手順を用いないで電力が切られる可能性が常にある。クライアントが、そのクライアントを使用しているアプリケーションから電源遮断要求を受けるのが理想的であろう。これは以下の表における一連のイベントを開始する。
＊  クライアントがホストアプリケーションからＧＰＳの電源を切りたいという要求を受ける。
＊  クライアントが全てのＧＰＳ追跡エンジン（ＯＤＳＭ、ＩＤＳＭ、ＴＳＭ）の電源を切るようにＤＳＰ２１６にメッセージを送る。
＊  クライアントがＤＳＰ２１６の好ましいシャットダウンモードを送り、アクションの受領確認を待つ。最低電力モードを希望する場合、ＤＥＥＰ＿ＳＬＥＥＰ＿ＭＯＤＥを要求する。最大限の情報を希望する場合、ＲＴＣ＿ＭＯＤＥを要求する。
＊  クライアントがそのシリアルバッファから全てのデータを一掃する。
＊  クライアントが全てのイベントの処理を完了し、従って、バッテリー・バックアップされた重要なメモリ素子がスタティックになる。
＊  バッテリー・バックアップされたデータが保存される。
＊  シャットダウンしても安全な状態にあるというメッセージをクライアントがホストアプリケーションに返送する。
＊  ホストがクライアント・アプリケーションを割り当て解除する。
このような手順はシャットダウンが制御された方法で生じるときに好ましい方法である。
【００５４】
もっと無秩序な停止が生じる可能性もある。そのような場合、ホストアプリケーションは、そのシャットダウン手順を実行可能となる前に不意に終了する（例えば、ＤＳＰ２１６が適切にシャットダウンされなかったり、電力がシステムからなくなった場合）。これは誰かがバッテリーを取り外したり、バッテリーが適切な動作レベルを維持できるだけの電流を供給できないときに起こる。
【００５５】
ＤＳＰ２１６がなお電力供給されているなら、クライアントとの通信が終了したかどうかを検知するためにチェックロジックを含んでもよい。その場合、ＤＳＰ２１６はそれ自身の電源遮断シーケンスを行う。ＤＳＰ２１６が単純に電源遮断されたら、それは再電源投入時にそのデフォルト状態にあり、問題はない。しかしながら、クライアントがそのときにバッテリー・バックアップされたファイルのある部分に書き込んでいてデータが破損する危険性がある。ＤＳＰ２１６のシャットダウンを適切に指示するために変数をフラッグに書き込むこともできる。起動時にデータが読み込まれたときに変数が設定されなかったら、データは無効と見なされ、明示的に無効状態に設定される。
【００５６】
電源投入の間、クライアント・アプリケーションは起動され、ＤＳＰ２１６をウェークアップするために合図し、現状時刻を要求する。そのような合図によりＤＳＰ２１６内のＴＣＯも直ちに起動する。現状時刻を受信したときに現状時刻が無効なら、クライアントはそのバイアスとドリフトの不確定性を未知の状態に設定する。このようにして、バッテリー・バックアップされたデータやサーバからのデータは何れも最小のシグマを目指して自ら適切に対処できる。クライアントが自分の他の情報源に問い合わせるまでＧＰＳ時刻もまたこの時点ではゼロである。
【００５７】
もし現状時刻が有効ならば、クライアントは時刻不確定データをコピーし、自分の内部データ構造をこれら時刻不確定データで初期化する。もし、より状態のよいデータが他のソースから入手可能ならば、当該データは入手可能となった時点でこれら不確定性と競合することができる。次いで、クライアントはバッテリー・バックアップされたデータに関する状態を読み込む。これは、データ有効性フラグを設定したデータセクションと同化する。その後、クライアントはその入手可能な情報を評価する準備ができ、サーバからのデータ要求を開始する。
【００５８】
順当なシャットダウンの間、ＲＴＣ＿ＭＯＤＥが選択されたら、時刻データがＤＳＰ２１６に送られる。それはシャットダウン手順の一部として受領確認を待つ。時刻データがシャットダウン手順中にのみ送られたら、順当でないクライアントのシャットダウンが生じ、電源はＤＳＰ２１６に対してＯＮのままである。この場合、ＲＴＣ＿ＭＯＤＥはイネーブルされず、ＤＳＰ２１６は稼動し続ける。ステートマシンはなお稼動しており、時刻情報は失われる。
【００５９】
クライアントとＤＳＰ２１６間では周期的ハンドシェークが好ましい。そのハンドシェークがなくなり、ＤＳＰ２１６がなお電力供給された場合、ＤＳＰ２１６は自らを平静な状態にする必要がある。
【００６０】
タイミングデータが定期的に送られて来るのであればクライアントは時刻をなお有効にしておくこともできる。しかしながら、タイミングデータの維持は計算費用が高くつき、クライアントはこれらの計算の優先度が非常に低くなるように仕組む必要があろう。
【００６１】
以下の時刻及び不確定性の維持方程式を設計に使用することができる。ある時点において、クライアントは位置測位、Ｚカウント、パターンマッチングの何れかから、あるいは異なるリアルタイムクロック等の別のソースから、あるいはサーバのレイテンシ推定量から時刻情報を得る。クライアントはバイアスとドリフトに対する各データソースの精度のモデルを生成できる。計算はバイアスに関してはメートルで、ドリフトに関してはｍ／ｓで行われる。ＳＣＸＯモデルに使用される単位はｍ／ｓである。予備測位において、クライアントは常に擬似距離及び擬似距離変化率で計算し、次いで６４番目のチップのハードウェア単位と搬送波ＮＣＯ単位に変換する。従って、クライアントがこの数をＤＳＰ２１６において直接使用したければクライアントはＮＣＯ単位に変換しなければならない。
Drift (m/s) / λ (m / cycle) * bits / Ｈｚ
＝ drift * (1575.42 e6 / 2.99792458 e8) * 224 / 528,000
＝ drift * 166.9789113
Drift NCO units (bits/Ｈｚ)＝drift (m/s) * 166.9789113
クライアントは周期的に以下の原子データセットを送るべきである。
１．２-6のＬＳＢを有するメートル単位の現在のバイアス（ｂfix）
２．２-12のＬＳＢを有するメートル／秒単位の現在のドリフト（ｂfix）
３．２-6のＬＳＢを有するメートル単位のバイアスシグマ（σbf）
４．１ミリ秒のＬＳＢを有するミリ秒単位のミリ秒シグマ（σmillisecond）
５．２-12のＬＳＢを有するメートル／秒単位のドリフトシグマ（σdf）
６．カウント単位のドリフト推定値に最も近いＴＣＯ測定値（ＴＣＯfix）
７．バイアスに正確に対応し、また全ての他のパラメータにも対応するｍｓｅｃ１６
周波数不確定性に関し、クライアントはたった一つのパラメータσdfを有する。しかしながら、時刻不確定性に関しては、クライアントは二つのパラメータで稼動することを好む。多くの場合、初期測位前は、時刻不確定性は多数ミリ秒であり、従って、クライアントは時刻不確定性を２つの成分、即ち、多数ミリ秒の部分と、ミリ秒以下の部分に分解することを好む。
異なるソースからのバイアスとドリフトの精度
2006314095.tif 000003
【００６２】
伝播方程式はＴＣＯと前のドリフトを用いてドリフトを更新し、そのドリフトを用いてバイアスを伝播し、バイアスが＋／−１／２ミリ秒を超えるときはミリ秒調節を行い、ドリフトの不確定性を更新し、バイアス不確定性を更新する。バイアスとバイアスシグマを伝播するために、クライアントはドリフトとドリフトシグマを更新する必要がある。基本的にはバイアスはドリフトの積分であり、バイアスシグマはドリフトシグマの積分である。
【００６３】
クライアントは測位におけるドリフトデータと、現在ＴＣＯ読み値による現在ＳＣＸＯデータとに基づいてドリフトを推定する。
driftHat ＝ function(drift at fix, SCXO drift at fix, current SCXO drift)
【００６４】
ドリフト推定値によるバイアスが伝播される。バイアスが＋／−１／２ミリ秒を超えるときは、クライアントはミリ秒を正確にしておくためにＤＳＰ２１６のミリ秒を調節する。
Bias ＝ bias ＋ driftHat * dt
If (bias > millisecond/2)
{Bias −＝ millisecond Adjust DSP 216 millisecond ＋1 millisecond }
else if (bias < -millisecond/2) 
{ bias ＋＝ millisecond Adjust DSP 216 millisecond −one millisecond }
【００６５】
クライアントは測位におけるドリフトと、現在ＴＣＯによる現在ドリフトモデルとに基づいてドリフトシグマを更新する。
driftSigma(t) ＝ function(drift sigma at fix, SCXO sigma at fix, current SCXO sigma)
【００６６】
クライアントはドリフト不確定性の積分としてバイアス不確定性を伝播する。
biasSigma ＝ biasSigmaAtFix ＋ integral ( driftSigma(t) ) * dt
【００６７】
次のセッションが始まったらクライアントはバイアス、ドリフト、及びシグマを返送する。うまくいけば、バイアスシグマの増大は１０又は２０ミリ秒未満であり、これはクライアントが他の何れのソースからの時刻にも頼ることなく測位を実際に行えることを意味する。従って、以下のパラメータが観測値から定義される。
１．δ(tfix)＝dfix−dSCXO(tfix)．この符号の付いたパラメータは測位時に測定され、その測位時のモデル誤差を表す。それはプロセスが再開されるまで一定である。
２．δ(tnow)＝dSCXO(tnow)−dSCXO(tfix)．これは符号の付いたパラメータであり、測位時からのモデルの変化を表す。
【００６８】
最初の目標はドリフトの最良推定値を用いてバイアスを伝播することである。もちろん、クライアントはまた、推定されたバイアスシグマが真のバイアス誤差の最小上界（ＬＵＢ）であるという条件を有する。このようにして、クライアントがバイアスシグマを伝播する際に、それは十分小さく抑えられるので長期間を経ても、そのシグマは、クライアントがそのバイアスを測位計算に使用できることを示す。逆に言えば、バイアスシグマが大き過ぎれば、クライアントは測位計算にそのバイアス推定値を自信をもって使用できない。
【００６９】
測位時刻近辺では、測定されたドリフトは確かにクライアントが有する最良の推定値である。温度が測位温度近傍に留まる限り、クライアントは伝播ソースとしてその測位時ドリフトを使用できる。これはまた最小のドリフトシグマを生み出し、従って、バイアスシグマは緩やかに積分され、ＬＵＢ規準の作成を助ける。
【００７０】
反対に、前回の測位からの時間が長いときは、クライアントは基準点としての測位時ドリフトに自信がもてなくなる傾向にあり、クライアントは完全にモデル化されたデータへの移行を好む。しかしながら、クライアントは伝播するのに大きいシグマを使用しなければならない。
【００７１】
これらの両極の中間において、二つのソース（測位及びモデル）を融合させるのが論理的であるように思える。クライアントは経験的に、ドリフト軌跡が長期間ＳＣＸＯモデルからいくらかバイアスされるのが一般的であることが分かっている。しかしながら、日によってバイアスがモデルより上下することも同様に起こり得る。クライアントがデータを融合させ、最近の日々のバイアスを生成するためにできるだけ長く測位時ドリフトに頼る場合、クライアントはうまくいけばより正確なドリフトを得ることができ、またそれをより小さいドリフトシグマに反映させることもできる
【００７２】
一つの重要な観測値は，測位時の測定ドリフトとモデル化ドリフトの差である｜σ（ｔｆｉｘ）｜である。クライアントが測位に使用された測定値や、測位自身に対しても何らかの完全性チェックを行うと仮定しよう。例えば、計算された速度がゼロに近ければ、これは安定した点のようであり、多分ドップラー測定誤差は小さい。こうして、クライアントは、測位時からのドリフト測定値が高い信頼性をもつと見なすであろう。屋内測定値を使用することによる劣化は測位時からのドリフトシグマを反映している。この観点から、クライアントは最近の測定データ対してより自信をもつ傾向にある。
【００７３】
水晶のエージング又は衝撃は水晶とモデル間のバイアスを生じがちである。クライアントは測定データとモデル化データ間の不一致があることを受け入れなければならない。測定データに大きい重み付けをするけれども、測定からの時間が長くなるにつれてモデル化されたドリフトにゆっくりと収束するようなドリフト及びドリフトシグマを用いたバイアス及びバイアスシグマを伝播する方法論をクライアントは開発することになる。
【００７４】
測位時に推定されたドリフトからＳＣＸＯにより推定されたドリフトへ移行するために単純な式が定義される。クライアントは２つの簡単なパラメータを介して移行率を制御することになる。
【００７５】
クライアントは２つのドリフト推定値、即ち、一つは現在ＴＣＯに基づくＳＣＸＯモデルのものと、もう一つは調節された測位時ドリフトとを融合させる。調節された測位時ドリフトは簡単に言えば、現在時刻と測位時刻から生じるモデルの変化に対して補正された測位時からのドリフトである。調節された測位時ドリフトは
da(tk) ＝ d(tfix)＋dSCXO(tk)−dSCXO(tfix)
クライアントは融合されたドリフト推定値を以下のように定義する。
d∧(tk) ＝ [1−α] * da(tk) ＋ α * dSCXO(tk)
クライアントがパラメータαを用いて融合させる二つのドリフト推定値をもつことに注意のこと。このパラメータは以下をもたらす。
１．tk=tfix なら、クライアントはd∧(tk) ＝ da(tk) にしたい。従って、α＝０。
２．tk>>tfixなら、クライアントはd∧(tk) ＝dSCXO(tk)にしたい。従って、α＝１。
そうして、パラメータＮをフィルタが更新された回数として、
N1＝1  （k＝1の場合）
Nk＝k  （k≦Nmaxの場合）
Nk＝Nmax（k＞Nmaxの場合）
と定義しよう。クライアントはまた整数計算を用いて掛け算を実行したい。そこで、クライアントは
α ＝ Nk / 2M
1−α ＝ (2M−Nk) / 2M
Nmax ＝ 2M
と定義する。クライアントは一つのパラメータＭしか指定する必要はなく、それで変化率が完全に定義される。
2006314095.tif 000004
同じ式がドリフトシグマに対して使用される。
σd(tk) ＝ [1−α] * σfix ＋ α * σSCXO(tk)
モデルは毎秒更新され、従って間接的に１秒が掛け算され、クライアントは以下のようにバイアスを更新できる。
b(tk) ＝ b(tk-1) ＋ d∧(tk)
クライアントはドリフトシグマの積分としてバイアスシグマも更新することになり、従って、以下のように間接的に１秒が掛け算される。
σb(t1) ＝ σbfix
σb(tk) ＝ σb(tk-1) ＋ σb(tk)
【００７６】
水晶振動子２１８及びＤＳＰ２１６のハードウェアはモデルの精度を確かめ、また正しい時間定数を選択するために使用できる。現実のＤＳＰ２１６ハードウェアは、クライアントが常に真のバイアスとドリフトを測定できるように少なくとも一つの衛星を追跡する。クライアントは以下のように真の位置近辺において擬似距離及び擬似距離変化率を線形化することによりこれを行う。
ａ．LPR ＝ intms * cmsec ＋ codePhase − rangeHat − corr
ｂ．LPRR ＝ rangeRate − rangeRateHat
ｃ．モデルはLPR ＝ biasTrue  かつLPRR ＝ driftTrue  となる
まさしく最初の測定において、クライアントはＬＰＲ及びＬＰＲＲをクリアするように受信機クロック時刻を設定する。＋／−１／２を超えるＬＰＲの何れの成分もミリ秒クロック調節が行われる。ミリ秒以下の端数は開始バイアスである。最初の調節後、次にクライアントはＳＣＸＯデータと上記の方程式からバイアスとドリフトの形成を開始する。バイアスが＋／−１／２ミリ秒の範囲を超えたら、クライアントは通常通りクロック調節を行う。ＬＰＲとＬＰＲＲは真のバイアスとドリフトを提供し、方程式は推定されたバイアスとドリフトを提供する。また、測定されたＺカウントがあるとき、及びクライアントがルールオブサム値（rule-of-thumb value）を７０と見なすのではなく、真のｉｎｔＭｓを用いて補正すれば、真のミリ秒時刻誤差をもつことになる。
【００７７】
図３は、参照数字３００で示される本発明の衛星航法受信機と通信装置システムの一体化された組み合せにおける周波数の多重再使用を図解する。システム３００はＧＰＳ部３０２と携帯電話部３０４を有し、両者は同じ携帯又はハンドヘルド装置の中に一体化される。ＧＰＳ部３０２はＧＰＳアンテナ３０６と、ＧＰＳ・ＲＦ受信機３０８と、ＧＰＳデジタルプロセッサ／周波数発生器（チップ）３１０と、ＧＰＳ発振器（ｏｓｃＧＰＳ）３１２と、低周波発振器（ｏｓｃ３）３１４とを有する。クロックセレクタ３１６が例えばクロック周波数の種類により、通常動作か低電力動作かを選択する。携帯電話部３０４は携帯電話アンテナ３１８と、通信送受信機３２０と、デジタル信号プロセッサ３２２と、電話ＣＰＵ電力制御クロックセレクタ３２４と、分周器３２５と、電圧制御型発振器（ＶＣＯ）３２６とを含む。
【００７８】
ＶＣＯ３２６に加えられる周波数の相対的安定性と精度を向上するために分周器３２５が含まれる。携帯電話部３０４は、非常に正確な基準をローカルにもっているときは、適切なＣＤＭＡ動作のために良好な基準周波数を供給するその携帯電話基地局に頼るようなものではない。基地局領域において動作している全ての携帯電話がそのようなＧＰＳから提供される基準信号をもっていたら、基地局は高価な原子時計を装備する必要はなくなる。
【００７９】
典型的なＶＣＯ発振器は比較的遅い１０〜１３ＭＨｚで動作するので、通信装置は一般的にそれら自身のより高速プロセッサ用水晶を必要とする。特殊通信機能用になお一層高い周波数に切り換え可能なプロセッサもある。より多くの計算リソースを要するアプリケーションを実行するためには、ダウン変換プロセスに使用され、ＲＦチップ内で生成される中間周波数（ＩＦ）が使用される。低周波発振器が低電力時刻維持のために選択され、これは通常は３２ＫＨｚ水晶である。
【００８０】
電源投入時、ＧＰＳチップ３１０は、例えば不揮発性メモリロケーションから電話ＣＰＵ３２４用のデフォルトの起動プロセッサクロック選択をロードする。ＧＰＳクロックを逓倍することにより数値制御型発振器（ＮＣＯ）に入力するホストプロセッサクロック周波数が生成される。このようなＮＣＯは、その入力周波数の半分までの任意の出力周波数を生成するようにデジタル処理でプログラムすることができる。ＧＰＳ部３０２はそれ自身をスリープ状態の低電力モードにし、いつＧＰＳを使用すべきかをユーザに決定させる。ホストシステムはそのクロックが安定しているときに動作を開始する。次いでホストはホストＣＰＵ３２４とＧＰＳデジタルチップ３１０間の通信を介して異なる周波数を選択できる。電話部３０４は所望の周波数を送信することにより大まかな周波数数値を要求できる。それは、いつＶＣＯが使用すべき周波数（例えば日本ＰＤＣシステム用の１２．６ＭＨｚ）に調整されるかを制御できる。ＧＰＳ部３０２がＧＰＳ衛星を追跡し、その周波数誤差を解いている場合、そのＧＰＳ水晶の誤差がどのぐらいあるかの知識により、要求された１２．６ＭＨｚを補償できる。このように、それはより安定した周波数を通信装置ＶＣＯ３２６に供給できる。低電力モードが必要な場合、通信装置３０４は、ＧＰＳ部３０２が低電力モードに入ることを要求できる。それはｏｓｃ３、３１４からの低周波水晶入力を用いて刻時する。ＧＰＳ発振器３１２を低電力にできる場合、３２ｋＨｚ発振器３１４は除去できる。ＧＰＳ部３０２は、定期的かつ正確な間隔で生じることを必要とするある一定のプロセスをウェークアップするためにタイムイベントラインを通じて電話部３０４に割り込みを送信できる。
【００８１】
ＧＰＳ部３０２はＧＰＳ衛星時刻標準により補正されたＶＣＯ周波数を供給し、非常に正確である。ＧＰＳ部３０２からは、例えば周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システムに必要な周波数ステッピング動作をするために、電話部３０４からの要求に応答する可変ＶＣＯを供給できる。水晶出力を近似するためにＧＰＳ部３０２によりアナログ正弦波電圧を出力できる。正確な位相を得るために加算器の上部からのビットを使用することによりそのような電圧を要求してもよい。そのような位相は線形のカウンタ値ではなく、もっと代表的な正弦曲線水準を有するテーブルを用いて変換される。テーブル値はデジタル−アナログ変換器においてアナログ信号に変換できる。単純な１ビットデジタルクロック周波数を生成するために加算器のオーバフローも使用できる。ＧＰＳ受信機及びｏｓｃ３、３１４におけるＧＰＳ秒割り込みとミリ秒割り込みの組合せから時間間隔割り込みを構成できる。イベントのタイミングはオフセットを用いて基準のどのタイムフレームに対しても同調できる。
【００８２】
本発明の方法実施例において、一体化された航法受信機／携帯電話組合せにおけるソース振動子の数は、例えば約２７ＭＨｚのＧＰＳ水晶振動子と約３２ＫＨｚの時計用水晶振動子の二つに減らされる。より高い周波数を生成するために逓倍器がＧＰＳ水晶発振器に接続される。ＶＣＯ及びホストＣＰＵ周波数をそれぞれ生成するために二つの数値制御型発振器（ＮＣＯ１とＮＣＯ２）が使用される。タイムイベント論理は、ＧＰＳミリ秒割り込み、ＧＰＳ秒パルス、デジタルオフセット、及び時計用水晶振動子の組合せからホストＣＰＵに対してタイムイベントを発生する。
【００８３】
概ね、本発明の実施例は製造コストと装置性能を共に改善する。例えば、航法受信機は水晶を再使用するために通信装置に基準水晶周波数を供給し、こうして第２の水晶として必要な通信ＶＣＯ水晶を除去する。また航法受信機がそのような基準水晶周波数を通信装置に供給する場合、初期周波数探索空間を削減できるほど周波数不確定性が少なくなるために通信受信機感度が改善される。従って、受信機はより小さいインクリメント又はステップを用いて周波数領域内の信号を探索でき、しかも妥当な時間で初期ロックを見つけ出すことができる。
【００８４】
現時点での好ましい実施例という点から本発明を述べてきたが、開示は制限的であると解釈すべきでないことは言うまでもない。上記の開示を読めば、当業者には、種々の変更及び変形が明らかになることは疑いの余地がない。従って、添付された特許請求の範囲は発明の「真の」精神と範囲に入る全ての変更及び変形を包含すると解釈されるものと考える。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の組合せＧＰＳ衛星航法受信機部／通信装置システム実施例の機能ブロック図である。
【図２】ネットワークサーバにより情報が供給されるクライアント受信機を支援する本発明のＧＰＳシステム実施例の機能ブロック図である。
【図３】本発明の組合せＧＰＳ衛星航法受信機部／通信装置システム実施例における周波数の多重再使用の模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００  混成衛星航法受信機／通信装置組合せ
１０８  ＧＰＳ無線周波数部
１１０  ＧＰＳ−ＤＳＰ処理部
１１２  ２７ＭＨｚ水晶
１１４  マスタクロック
１１８  水晶発振器モデル
１２２  タイムベース
１２４  ＧＰＳ時刻再生器
１２６  リアルタイムクロック
１２８  ３２ＫＨｚ水晶
１３２  携帯電話送受信機部
１３４  通信ＤＳＰ
１３６  ホストＣＰＵ
１３８  数値制御型発振器
３００  一体化された衛星航法受信機／通信装置組合せシステム
３０２  ＧＰＳ受信機部
３０４  通信送受信機部
３０８  ＧＰＳ・ＲＦ受信機部
３１０  ＧＰＳデジタルプロセッサ／周波数発生器（ＧＰＳチップ）
３１２  ＧＰＳ発振器
３１４  低周波発振器
３１６  クロックセレクタ
３２０  携帯電話送受信機
３２２  携帯電話デジタル信号プロセッサ
３２４  携帯電話ホストＣＰＵ
３２５  分周器
３２６  電圧制御型発振器
【図１】
2006314095.tif 000005
【図２】
2006314095.tif 000006
【図３】
2006314095.tif 000007