(57)【要約】ＧＰＳ受信機がその位置を積極的に算出しない期間の間選択された構成要素を休止させる事でＧＰＳ受信機の電力が節約される。選択された構成要素が動作しない間も低電力時刻保持回路がＧＰＳ時刻を正確に保持する。選択された構成要素が起動コマンドに応じて作動すると実際の動作温度に対し修正された低電力時刻保持回路から供給される時刻とＧＰＳクロック温度／周波数表のデータを用いＧＰＳ発振器時刻が再校正される。ＧＰＳ衛星位置が推定され受信される衛星信号から真のＧＰＳ時刻が迅速に決定される。検出された衛星信号から真のＧＰＳ時刻が決定されると選択された構成要素は動作を停止する。上述の処理が繰り返され正確なＧＰＳ時刻が低電力時刻保持回路によって維持される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正確な全地球的測位システム（ＧＰＳ）時刻を維持するシステムであって、
ＧＰＳ時刻に対応する信号を供給するように構成され、さらに動作を停止させられるように構成されているＧＰＳ発振器と、
低電力クロック時刻を供給する低電力クロックと、
を備え、
少なくとも１つのＧＰＳ衛星に関する位置が正確に推定されるように、ＧＰＳ発振器が作動させられたときに、低電力クロック時刻を用いてＧＰＳ時刻に対応するＧＰＳ発振器の信号が更新される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
低電力クロックに結合された温度センサと、
低電力クロックの温度と発振周波数に対応するデータを記憶するように構成された第１のメモリユニットと、
第１のメモリユニットと温度センサに結合され、
誤差修正が決定されるように、温度センサによって感知された温度と、低電力クロックの温度と発振周波数に対応するデータとを比較するように構成され、
さらに低電力クロックによって供給される低電力クロック時刻を修正するように構成されたプロセッサと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項３】
ＧＰＳ発振器に結合されたＧＰＳ発振器温度センサと、
プロセッサに結合された第２のメモリユニット
をさらに備え、
第２のメモリユニットは、ＧＰＳ発振器の温度と発振周波数に対応するデータを記憶するように構成され、
プロセッサはさらに、ＧＰＳ発振器の誤差修正が決定されるように、ＧＰＳ発振器温度センサによって感知されるＧＰＳ発振器温度と、ＧＰＳ発振器の発振周波数と温度に対応するデータを比較するように構成され、さらにＧＰＳ発振器によって供給される信号を修正するように構成されている、ことを特徴とする請求項２のシステム。
【請求項４】
ＧＰＳ受信機ユニット内にある選択された構成要素の動作を停止させる手段と、
その選択された構成要素とＧＰＳ発振器を作動させるように構成されているアラームユニットと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項５】
アラームユニットは選択された構成要素を定期的に作動させることを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項６】
アラームユニットは位置の問い合わせに応じて選択された構成要素を作動させることを特徴とする請求項４のシステム。
【請求項７】
正確な全地球的測位システム（ＧＰＳ）時刻を維持する方法であって、
予め定められた期間の開始時点で、ＧＰＳ受信機ユニット内に存在する複数の選択された構成要素の動作を停止する工程と、
その予め定められた期間の開始時点で、ＧＰＳ時刻信号を供給するように構成されているＧＰＳ発振器の動作を停止する工程と、
その予め定められた期間の終了時点で、ＧＰＳ発振器を作動する工程と、
ＧＰＳ発振器が作動するときに、低電力クロックから時刻に対応する情報を受信する工程と、
少なくとも１つのＧＰＳ衛星の位置が正確に推定されるように、低電力クロック時刻の受信に応じて、ＧＰＳ時刻信号を更新する工程と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
校正されるＧＰＳ時刻信号が真のＧＰＳ時刻に正確に対応するように、少なくとも１つの衛星の信号からの真のＧＰＳ時刻に対してＧＰＳ時刻信号を校正する工程と、
低電力クロックが真のＧＰＳ時刻に正確に対応するように、校正されたＧＰＳ時刻信号に基づいて低電力クロックを校正する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項７の方法。
【請求項９】
低電力クロックの温度を検出する工程と、
低電力クロックの検出された温度に関する誤差修正係数を決定する工程と、
決定された誤差修正係数に従って低電力クロック時刻を修正する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項７の方法。
【請求項１０】
低電力クロック内にある発振器の周波数を感知する工程と、
複数の検出された温度それぞれにおいて感知された発振器の周波数に対応する発振器のデータ、その発振器のデータの表を作る工程と、
誤差修正係数が決定されるように、発振器のデータに基づいて周波数対温度の修正係数を決定する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項９の方法。
【請求項１１】
ＧＰＳ発振器の温度を検出する工程と、
検出されたＧＰＳ発振器の温度に関するＧＰＳ誤差修正係数を決定する工程と、
決定されたＧＰＳ誤差修正係数に従ってＧＰＳ時刻信号を修正する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項９の方法。
【請求項１２】
ＧＰＳ発振器の周波数を感知する工程と、
複数の検出された温度のそれぞれにおける感知されたＧＰＳ発振器の周波数に対応するＧＰＳ発振器のデータ、そのＧＰＳ発振器のデータの表を作る工程と、
ＧＰＳ誤差修正係数が決定されるように、ＧＰＳ発振器のデータに基づいて周波数対温度の修正係数を決定する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１３】
予め定められた期間の終了時点でアラーム信号を生成する工程と、
ＧＰＳ時刻信号が更新されるようにＧＰＳ受信機ユニットの選択された構成要素を作動する工程と、
ＧＰＳ時刻信号が更新された後に選択された構成要素の動作を停止する工程と
をさらに備えることを特徴とする請求項７の方法。
【請求項１４】
検出された温度に従って予め定められた期間を変更する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１３の方法。
【請求項１５】
正確な全地球的測位システム（ＧＰＳ）時刻を維持するシステムであって、
予め定められた期間の開始時点で、ＧＰＳ受信機ユニット内にある複数の選択された構成要素の動作を停止する手段と、
その予め定められた期間の開始時点で、ＧＰＳ時刻信号を供給するように構成されているＧＰＳ発振器の動作を停止する手段と、
その予め定められた期間の終了時点で、ＧＰＳ発振器を作動する手段と、
ＧＰＳ発振器が作動するときに低電力クロックから時刻を受信する手段と、
少なくとも１つのＧＰＳ衛星の位置が正確に推定されるように、低電力クロック時刻の受信に応じて、ＧＰＳ時刻信号を更新する手段と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
低電力クロックの温度を検出する手段と、
低電力クロックの検出された温度に関する誤差修正係数を決定する手段と、
決定された誤差修正係数に従って低電力クロック時刻を修正する手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１５のシステム。
【請求項１７】
低電力クロック内にある発振器の周波数を感知する手段と、
複数の検出された温度それぞれにおいて感知された発振器の周波数に対応する発振器のデータ、その発振器のデータの表を作る手段と、
誤差修正係数が決定されるように、発振器のデータの表に基づいて周波数対温度の修正係数を決定する手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１６のシステム。
【請求項１８】
ＧＰＳ発振器の温度を検出する手段と、
検出されたＧＰＳ発振器の温度に関するＧＰＳ誤差修正係数を決定する手段と、
決定されたＧＰＳ誤差修正係数に従ってＧＰＳ時刻信号を修正する手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１６のシステム。
【請求項１９】
ＧＰＳ発振器の周波数を感知する手段と、
複数の検出された温度のそれぞれにおける感知されたＧＰＳ発振器の周波数に対応するＧＰＳ発振器のデータ、そのＧＰＳ発振器のデータの表を作る手段と、
ＧＰＳ誤差修正係数が決定されるように、ＧＰＳ発振器のデータの表に基づいて周波数対温度の修正係数を決定する手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１８の方法。
【請求項２０】
予め定められた期間の終了時点で、アラーム信号を生成する手段と、
ＧＰＳ発振器信号が更新されるように、ＧＰＳ受信機ユニットの選択された構成要素を作動する手段と、
ＧＰＳ時刻信号が更新された後に、選択された構成要素の動作を停止する手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１５のシステム。
【請求項２１】
検出された温度に従って予め定められた期間を変更する手段をさらに備えることを特徴とする請求項２０のシステム。
【請求項２２】
正確な全地球的測位システム（ＧＰＳ）時刻を維持するプログラムを備えるコンピュータでの読み込みが可能なメディアであって、そのプログラムは、
ＧＰＳ発振器が作動しているときに、低電力クロックから時刻に対応する情報を受信する工程と、
ＧＰＳ発振器が作動しているときに、ＧＰＳ発振器からＧＰＳ時刻を受信する工程と、
少なくとも１つのＧＰＳ衛星の位置が正確に推定されるように、受信される低電力クロック時刻に基づいてＧＰＳ時刻を更新する工程と
を実施するように構成されているロジックを備えることを特徴とするメディア。
【請求項２３】
検出された低電力クロックの温度に関する誤差修正係数を決定する工程と、
決定された誤差修正係数に従って低電力クロック時刻を修正する工程と、
ＧＰＳ発振器の温度を検出する工程と、
検出されたＧＰＳ発振器の温度に関するＧＰＳ誤差修正係数を決定する工程と、
決定されたＧＰＳ誤差修正係数に従ってＧＰＳ時刻を修正する工程と
を実施するように構成されているロジックをさらに備えることを特徴とする請求項２２のコンピュータでの読み込みが可能なメディア。
【請求項２４】
低電力クロック内にある発振器の周波数に対応する周波数データを受信する工程と、
低電力クロックに関する複数の温度それぞれにおける受信された周波数データに対応する発振器のデータ、その発振器のデータの表を作る工程と、
誤差修正係数が決定されるように、発振器のデータの表に基づいて周波数対温度の修正係数を決定する工程と、
ＧＰＳ発振器内にあるＧＰＳ発振器の周波数に対応する周波数データを受信する工程と、
検出された複数のＧＰＳ発振器温度のそれぞれにおけるＧＰＳ発振器の受信された周波数データに対応するＧＰＳ発振器のデータ、そのＧＰＳ発振器のデータの表を作る工程と、
ＧＰＳ誤差修正係数が決定されるように、ＧＰＳ発振器データに基づいて周波数対温度の修正係数を決定する工程と
を実施するように構成されているロジックをさらに備えることを特徴とする請求項２３のコンピュータでの読み込みが可能なメディア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は概して全地球的測位システム（ＧＰＳ；Global Positioning System）受信機に関する。特に低電力動作期間において正確なＧＰＳ受信機クロック回路を維持することに関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術）
全地球的測位システム（ＧＰＳ；Global Positioning System）は、２４個の地球軌道を周回する衛星の集まりである。各ＧＰＳ衛星は、地表からほぼ１１，０００マイル上空の正確な軌道上を移動する。ＧＰＳ受信機は、正確な位置を決定するために少なくとも３個の衛星を補足する。各衛星は、独自の擬似雑音（ＰＮ；Pseudo Noise）符号を用いて変調された信号を送る。各ＰＮ符号は、１．０２３メガヘルツ（ＭＨｚ；Mega Hertz）のチップレートに一致するミリ秒（ｍｓ；milli second）毎に繰り返される１０２３のチップの系列である。各衛星は、同一の周波数で信号を送信する。民間利用には、周波数がＬ１として知られ、その周波数は１５７５．４２ＭＨｚである。ＧＰＳ受信機は、受信機から見える衛星群からの送信信号が混合した信号を受信する。受信機は、受信した信号と特定の衛星のＰＮ符号をシフトしたものとの相関をとることで、その特定の衛星の送信信号を検出する。相関の水準が十分に高く、特定のシフトとＰＮ符号で得られる相関の水準にピークがある場合、受信機はその特定のＰＮ符号に対応する衛星からの送信信号を検出する。そして受信機は、そのシフトされたＰＮ符号を用いてその衛星から順次送られてくる送信信号との同期を獲得する。
【０００３】
ＧＰＳは、独特な時刻保持システムを採用している。ＧＰＳ時刻は１９８０年１月６日からの秒と週の表現で保持されている。週ごとに６０４，８００秒がある。従ってＧＰＳ時刻は、週内の時刻（TOW; Time Of Week）と週番号という表現で記述される。ＴＯＷの範囲は、０から６０４８００であり、これは１週間内の秒数に対応している。週番号は１９８０年１月６日のゼロ週から開始し、現在では１０００週を超えている。特に発振器が１秒の１／３２，７６８の分解能を提供するような場合（３２キロヘルツ（ｋＨｚ； Kilo Hertz）の発振周波数）、あるいはＧＰＳ時刻が特定のクロックエポックに関連する範囲の計測から算出される場合、ＴＯＷは小数点以下を備えることができ、数十ナノ秒のオーダーの正確さを備えることができる。ＧＰＳ時刻は、ＧＰＳシステムにとって必要不可欠のものである。
【０００４】
ＧＰＳ受信機ユニットが最初に位置を決定するまでの間は、ＧＰＳ受信機ユニットは、ＧＰＳ時刻、ＧＰＳ位置あるいはＧＰＳ衛星軌道のエフェメリス（ephemeris）データが未知な状態で衛星信号の取得処理を開始するため、可能性のある広範な範囲の周波数にわたって全ての衛星を捜す「コールドスタート」処理を開始する。幾つかの状況では、ＧＰＳ衛星のアルマナック（almanac）データも未知である。やがて多数秒が経過した後に、少なくとも４個の衛星信号が得られる。それら衛星のＰＮ符号を付された信号は各衛星を識別し、各衛星はエフェメリスデータとして知られるその衛星の精密な軌道情報（ＧＰＳ時刻の関数としての軌道上の位置）を送信する。
【０００５】
衛星信号の取得に先立って幾つかの情報が既知であれば、ＧＰＳ衛星から航行のために十分な情報を取得する時間は短縮され得る。例えば、アルマナックデータと、おおよそのＧＰＳ時刻と、おおよその受信機位置によって、おおよその衛星位置とドップラーシフトの算出が可能となる場合、「ウォームスタート」処理を使用することができる。エフェメリスデータと、おおよそのＧＰＳ時刻と、おおよその受信機位置が既知であり、おおよその衛星位置とドップラーシフトの算出が可能な場合、「ホットスタート」処理を使用することができる。それによってエフェメリスデータを収集する時間を回避することができる。しかしながら、航行解（位置）を算出するために十分な正確さで時刻を確立するためには、少なくとも１の衛星からの完全な６秒間のデータサブフレームが要求される。
【０００６】
ＧＰＳ受信機ユニットは、各衛星からの送信信号の符号位相を決定することで、各衛星からの距離を決定する。符号位相（ＣＰ；Code Phase）はチップか、チップの分数で表現される遅延であり、その遅延は、衛星の送信信号が衛星から受信機までの約１１，０００マイルの距離を伝わるにつれて経験するものである。各衛星において、各ＰＮチップの送信時刻は数ナノ秒の範囲で制御される。従って精密なＧＰＳ時刻が分かれば、ＧＰＳ受信機ユニットは任意の時刻において衛星の波形のどのチップが送られて来ているのかを正確に知ることができる。受信機ユニットへの任意のチップの到達がローカルタイミングエポック、例えばＴ２０に関連して計測される場合、そのチップの衛星からＧＰＳ受信機ユニットまでの伝播時間は、既知のＴ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻と同程度に正確に計測することができる。４個の衛星のそれぞれからの伝播時間が同じＴ２０エポックに関連して計測されると、ＧＰＳ受信機ユニットは３次元空間内での受信機の位置を演算することが可能となる。その演算には、参照したＴ２０のＧＰＳ時刻の誤差が含まれている。
【０００７】
ＧＰＳ受信機ユニットは、衛星からの送信信号の速度をその時間遅れに掛け合わせることによって、衛星までの距離を精密に決定する。ＧＰＳ受信機ユニットにとって各衛星の精密な軌道も既知である。衛星位置の更新情報は各衛星から受信機に送信される。これは低周波数（５０Ｈｚ）データ信号を、衛星からのＰＮ符合送信信号に変調することで成し遂げられる。データ信号は、時間に依存する衛星の位置情報と、その衛星に搭載されたクロックの時間誤差を、エフェメリスデータサブフレームに符号化する。各衛星の精密な送信時刻は、次のサブフレームの開始時において参照するチップに関連する６秒間の各データサブフレームで与えられる。
【０００８】
概念的には、受信機ユニットは衛星からの推定距離を使用して、受信機ユニットが位置しているはずの衛星を中心とする球面を決定する。その球面の半径は、受信機ユニットが符号位相から決定した衛星までの距離に等しい。受信機ユニットは、この処理を少なくとも３つの衛星について実施する。受信機は、少なくとも３つの決定された球面の交点からその正確な位置を得る。受信機ユニットにとってその位置の高度が既知であれば、３個の衛星からの計測で十分である。高度が未知の場合、緯度と、経度と、ローカルクロック計測エポックの誤差（Ｔ２０エポックでのＧＰＳ時刻）とともに高度を決定できるようにするために、４個の衛星からの計測が要求される。
【０００９】
各衛星からの信号の検出は、ＧＰＳ信号検出器によって成し遂げることができる。ＧＰＳ信号検出器は、例えば、ただしこれに限定はされないが、“Signal Detector Employing Coherent Integration”と題され、出願番号 09/281,566 を持ち、１９９９年３月３０日に出願された、アメリカ合衆国特許出願に開示されている。その特許出願は、本出願において引用することによって本出願の明細書に組み込まれる。そこに開示された信号検出器は、例えばマッチドフィルタといった相関メカニズムと、適切な衛星信号を検出するコヒーレント統合スキームを使用してもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一度衛星が検出されると、その衛星から受信されるＰＮ符号信号に変調された低周波数の５０Ｈｚのデータは復号化され、ＧＰＳ受信機ユニットの精密な位置が特定される。過去には、この位置特定処理を完了するまでにしばしば数秒を要していた。あいにく、この従来のスキームは絶え間なく稼動し、従って貴重なプロセッサ資源を、特にＧＰＳ受信機ユニットが携帯用である場合には限られた電源を浪費していた。ユーザーがＧＰＳ受信機ユニットに位置情報の問い合わせをしない期間、携帯用ＧＰＳ受信機ユニットは、選択された構成要素の電源を切るか、あるいは電力を低減するように設計してもよい。ユーザー（あるいは自動化された処理）がＧＰＳ受信機ユニットに問い合わせると、ＧＰＳ受信機ユニットは消費電力が低減されている構成要素を再起動し、現在の位置を特定するために衛星データを再取得する。ユーザーがほとんど移動していなければ、および／または電源を切っていた期間が十分に短いものであったなら、以前の衛星信号を再取得し、ほとんど即座に（ホット、ウォームあるいはコールドスタートの手順に係る数秒から数分よりも即座に）符号位相データの相関を得ることが可能であろう。符号位相データの相関をほとんど即座に得ることによって数秒が節約され、従って携帯用ＧＰＳ受信機ユニットで利用可能である、限られた電源のかなりの量が節約される。
【００１１】
しかしながら、そのようにほとんど即座に符号位相データの相関をとり、衛星信号を再取得するためには、受信機がオフの期間においても、精密に時刻を保持し続けることを必要とする。とりわけ、受信機が再取得時に受信するであろうＧＰＳ信号構造の全体に渡ってＰＮ符号周期の捕捉を失うことが回避されるように、ＧＰＳ発振器とタイミングシステムはＧＰＳ受信機ユニット内の様々なクロック信号の正確さを 0.5 ｍｓより良好に維持しなければならない。この 0.5 ｍｓの基準は、1 ｍｓの符号周期の半分に相当する。加えてＧＰＳ受信機ユニットの移動は、ＰＮ符号信号のタイミングと同等な誤差をもたらす。ＧＰＳ受信機ユニットの移動によりもたらされる誤差が加えられたクロック信号パルスの正確さを、送られてくるＰＮ符号信号のおおよそ±0.5 ｍｓの範囲に維持することができれば、ＧＰＳ受信機ユニットのマッチングフィルターは即座に４個の取得された衛星のＰＮ符号信号を追尾し、信号構造のどのＰＮ符号周期が取得されているのかを知ることができるため、ホット、ウォームあるいはコールドスタート手順を使用して位置を特定する、時間を浪費しかつ電力を浪費する処理は回避されるだろう。そうでない場合、受信機がオフであった間も保存されている以前の情報（すなわち、アルマナック、エフェメリス、ＧＰＳ時刻、受信機位置）によって、ホット、ウォームあるいはコールドスタート手順が使用されなければならない。
【００１２】
一般に、従来の実時間クロック（ＲＴＣ；Real Time Clock）回路は、残りのＧＰＳ電気回路構成要素がオフとなっている間も、おおよそのＧＰＳ時刻を維持するために使用されるだろう。典型的なＲＴＣ電気回路は、延長された期間のうち僅かな数秒間だけは正確さを維持し得る。そのような正確さであれば、ホットおよびウォームスタートには十分である。しかしながら、従来の実時間クロックの正確さは、典型的な低コスト低消費電力型のＲＴＣ電気回路に見られる不十分な安定性と温度特性に起因して、急速に劣化していく。それゆえ、非常に短い時間の後ですら、しばしばコールドスタートが要求される。
【００１３】
航行データが更新される間にＧＰＳ発振器の電力を低減させる場合、ＧＰＳ受信機ユニット内の様々なクロック信号の正確さを、± 0.5 ｍｓ（ 1 ｍｓ符号周期の半分）の範囲に維持することは、従来のＧＰＳ発振器とタイミングシステムを用いていては不可能である。しかしながら、ＧＰＳ発振器および関連するタイミングシステムはかなりの電力を消費するため、携帯用ＧＰＳ受信機ユニットにおいて、これらの構成要素の電力を低減し、電力資源を節約することが強く望まれている。
【００１４】
従って、上記で引用したシリアル番号 09/281,566 のアメリカ合衆国特許出願に含まれる衛星信号取得回路を使用して、ＧＰＳ発振器および関連するタイミングシステムを含むＧＰＳ受信機ユニットの選択された構成要素の電力を低減することで、プロセッサ資源を節約して運用することができる、電力消費を低減するスキームを備えることが望ましい。特に、電力を低減している期間を通じて± 0.5 ｍｓの正確さを維持できるように正確なクロック情報を保持しつつ、ＧＰＳ発振器および関連するクロック回路の電力を低減することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（発明の要旨）
ＧＰＳ受信機ユニットの位置を計算するために使用される衛星情報をＧＰＳ受信機ユニットが積極的に取得しない期間は、選択された構成要素の動作を停止することで、全地球的測位システム（ＧＰＳ；Global Positioning System）受信機ユニットの電力が節約される。低電力時刻保持回路に搭載されたＫ３２（典型的には通常 32,768 Ｈｚ）発振器は、選択された構成要素が動作を停止している間も、ＧＰＳ時刻を正確に保持する。
【００１６】
ローカルＧＰＳ発振水晶は、Ｍ１１クロック信号を生成する。Ｍ１１クロック信号は、複数の衛星から検出される信号に基づいてＧＰＳ時刻を正確に決定するために使用される。エッジ整列比率カウンタはフリーランニングカウンタを用いてＫ３２およびＭ１１クロック信号を継続的に監視し、予め定められた許容誤差の範囲内でＫ３２クロック信号のエッジがＭ１１信号のエッジに整列したときに、Ｋ３２およびＭ１１カウンタの値がラッチされる。ラッチの時に、エッジ整列比率カウンタはローカルＧＰＳクロック生成器に信号を供給して、特定のＴ２０タイミングエポックはＫ２３およびＭ１１カウンタ値に関連付けられる。従ってＧＰＳ受信機ユニット１００はＫ３２クロック信号とＧＰＳのＭ１１クロック信号のタイミングとレートを、Ｔ２０タイミングエポックに相互に関連付けることができる。相互に関連付けられたＫ３２クロック信号とＧＰＳのＭ１１クロック信号のタイミングとレートおよびＴ２０エポックは航行プロセッサに供給され、Ｔ２０エポックにおける十分に正確なＧＰＳ時刻の推定値が算出され、取得された衛星ＰＮ符号信号の信号構造におけるＰＮ符号周期の決定を可能とする。
【００１７】
ＧＰＳ受信機の動作中、ローカルＧＰＳ発振水晶とＫ３２発振器の周波数は種々の動作温度で検出され、双方の発振器について温度／周波数表が決定される。双方の温度／周波数表のデータはメモリに記憶される。
【００１８】
ＧＰＳ発振器を含むＧＰＳ受信機ユニット内の選択された構成要素は、電力を浪費しないように電力を切られる（休眠させられる）。低電力時刻保持回路はオンのままである。定期的に、予め定められた時間が経過すると、アラームユニットで生成される起動コマンドに応じてシステムは再度電力を供給される（起動させられる）。低電力時刻保持回路からのＫ３２クロック信号は、Ｋ３２発振器の実際の動作温度とＫ３２クロックの温度／周波数表のデータに基づいて再校正される。従って、Ｋ３２クロックレートは定期的に更新され、より正確にＧＰＳ時刻を捕捉する。
【００１９】
ある特定の時刻に、航行の更新が特定のシステムアプリケーションの要求に従って実施される。定期的に再校正されたＫ３２クロック信号とＧＰＳクロック温度／周波数表からのデータはＭ１１クロック信号レートとＧＰＳ時刻を設定するために用いられる。ＧＰＳ衛星の位置は推定され、受信した衛星信号から現実のＧＰＳ時刻が迅速に決定される。検出された衛星信号から一度正確なＧＰＳ時刻が決定されると、Ｍ１１およびＫ３２信号は互いにラッチされ、上述したように、Ｔ２０エポックにおける現実のＧＰＳ時刻と相互に関連付けられ、温度校正表はさらに改善されて更新される。選択された構成要素は、電力を節約するために、もう一度電力を切られる。
【００２０】
上述した処理は、低電力時刻保持回路によって正確なＧＰＳ時刻を維持するために、必要に応じて繰り返される。それゆえ、ＧＰＳ受信機ユニットのユーザーが位置情報を要求すると、ＧＰＳ衛星の位置および距離はより正確な時刻保持に基づいて高度の正確さで推定されるため、ＧＰＳ受信機ユニットはより迅速にＧＰＳ衛星からの位置を決定する。すなわち、サブフレームデータを検出し、サブフレームタイミングを決定して、従来の処理を用いてＧＰＳ衛星までの距離を推定するのに十分正確にＧＰＳ時刻を設定する、電力を消費し時間を浪費する処理が回避される。
【００２１】
本発明による他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な記述を吟味することによって、その技術分野における通常の技量を有する者には明らかであるか、明らかになるであろう。それらすべての付加的なシステム、方法、特徴および利点は、この記述の中に含まれており、本発明の範囲に含まれており、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（詳細な説明）
１．ＧＰＳ環境の概要
図１は全地球的測位システム（ＧＰＳ；Global Positioning System）受信機の動作環境の例を示す。図１はＧＰＳ受信機ユニット１００と４つのＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６および１０８を示す。衛星１０２、１０４、１０６および１０８はいずれも、ＧＰＳ受信機ユニット１００に信号を送信している。衛星１０２はＧＰＳ受信機ユニット１００へ向かう方向に視線（ＬＯＳ；line of site）１１０に沿って速度νa＋で移動している；衛星１０４はＧＰＳ受信機ユニット１００から離れる方向にＬＯＳ１１２に沿って速度νb−で移動している；衛星１０６はＧＰＳ受信機ユニット１００から離れる方向にＬＯＳ１０６に沿って速度νc−で移動している。その結果として、搬送波周波数をλと仮定すると、衛星１０２からの送信信号は正のドップラーシフトνa＋／λを経験する；衛星１０４からの送信信号は負のドップラーシフトνb−／λを経験する；衛星１０６からの送信信号は負のドップラーシフトνc−／λを経験する。
【００２３】
衛星１０８は同様にＧＰＳ受信機ユニット１００から離れる方向にＬＯＳ１１６に沿って速度νd−で移動している。４番目の衛星１１６によってもたらされる情報は、受信機の高度の誤差が予め分からない場合には、その誤差を決定する幾つかのアプリケーションで使用されてもよい。４つの衛星が、緯度、経度、高度および時刻の誤差の演算を可能とする計測結果を提供するためには、適切な幾何学的関係を備えなければならない。衛星の幾何学的な関係が不十分な場合、視認可能な衛星の最小数である４つ以上の距離の計測が、４つの未知の量を演算するために必要とされるだろう。
【００２４】
２．本発明に係るＧＰＳ受信機ユニットの概要
図２は低電力時刻保持回路２００を備えるＧＰＳ受信機ユニット１００の選択された構成要素を図示するブロック図である。ＧＰＳ受信機ユニット１００は少なくとも無線２０２、ローカルＧＰＳ発振器２０４、温度センサ２０６、複数のＧＰＳ信号プロセッサチャネル２０８（１からＮまで）、航行プロセッサ２１０、マッチドフィルタ２１２、Ａ／Ｄ変換機２１４、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６、エッジ整列比率カウンタ２１８、メモリ２２０および低電力時刻保持回路２００を備える。メモリ２２０はさらに起動アラームロジック２２２とＧＰＳクロック低電力時刻保持（ＬＰＴＫ；Low Power Time Keeping）回路誤差の温度／周波数誤差表２２４の割り当て位置を備える。図２は一般的に本発明の動作および機能に関連するこれら構成要素を図示することに限定される。図示されない他の構成要素はＧＰＳ受信機ユニット１００に含まれる。これら省略された構成要素の動作および機能は、必ずしも本発明に関連のあるものではないため、これらの省略された構成要素は図２にも図示されないし、詳細についても記述されない。
【００２５】
無線２０２は、例えば、ただしこれに限定されないが、衛星１０２、１０４、１０６および１０８（図１）といった複数の衛星から、複数のＧＰＳ信号を検出する。一つの実施形態では、無線２０２はＧＰＳのＬ１帯（ 1575.42 ＭＨｚ）を選択する。しかしながら、他の実施形態では他の適切な信号を選択してもよい。無線２０２はローカルＧＰＳ発振器２０４から接続２２６を経由してタイミング信号も受信する。タイミング信号は一つの実施形態では、実質的に 10.949 メガヘルツ（ＭＨｚ；Mega Hertz）で発振するローカルＧＰＳ発振器２０４内にある水晶（図示されない）によって生成され、Ｍ１１クロック信号と呼ばれる。他の実施形態では、本発明の動作および機能から実質的に離れることなく、種々の周波数クロック信号で動作するローカルＧＰＳ発振器が利用される。
【００２６】
受信されたＧＰＳ信号とＭ１１タイミング信号は複数のＧＰＳ信号プロセッサ２０８とマッチドフィルタ２１２に供給される。複数のＧＰＳ信号プロセッサ２０８はいずれも特定の信号チャネルに対応している。図２はＮ個のＧＰＳ信号プロセッサがある場合を示している。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００の代表的な実施形態は、並列に１２の信号チャネルを処理するように構成されている１２のＧＰＳ信号プロセッサ（Ｎ＝１２）を利用する。
【００２７】
信号プロセッサ２０８とマッチドフィルタ２１２は、航行プロセッサ２１０から接続２３０を経由して予備位置特定コマンドを受信する。予備位置特定コマンドは各信号プロセッサが探索している特定のＧＰＳのＰＮ符号を推定する。航行プロセッサ２１０によって提供される情報はドップラー補正値、ＧＰＳ発振器誤差修正値、ＰＮ符号位相情報、および／または衛星信号に関する他の適切な情報を含んでいてもよい。
【００２８】
一つの実施形態では、マッチドフィルタ２１２は検出された信号の現在のＰＮ符号位相を決定し、信号プロセッサ２０８へ情報を提供して、信号プロセッサチャネルがより迅速に信号を取得することを可能にする。信号プロセッサ２０８の一つがチャネル上で信号を検出して、ＰＮ符号、符号位相および周波数補正が、入力されるＧＰＳ信号の一つと一致すると、ＧＰＳ信号プロセッサは入力される衛星信号と同期を確立し、衛星信号を捕捉する。他の一つの実施形態では、（マッチドフィルタ２１２は信号の現在の符号位相をある特定の時刻で決定し、継続的には捕捉しないため、正確さの度合いは劣るけれども、）位置を決定するためにマッチドフィルタ２１２のみが利用される。
【００２９】
マッチドフィルタ２１２および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８は、取得された信号に関する符号位相情報を、航行プロセッサ２１０に接続２３４および／又は２３２を経由して、それぞれ提供する。少なくとも４つのＧＰＳ衛星信号からの十分な情報がマッチドフィルタ２１２および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８によって提供された後に、航行プロセッサ２１０はＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を算出する。インターフェースシステム（図示されない）に位置の情報が出力され、ユーザーはＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を取得可能になる。
【００３０】
ローカルなＧＰＳ発振器２０４は予め定められた発振周波数の信号を供給する。例えば、ただしこれに限定されないが、ローカルＧＰＳ発振器２０４の一つの実施形態における水晶（図示されない）の発振周波数は、10.949296.875 メガヘルツ（ＭＨｚ；Mega Hertz）に等しくなるように構成されている。ここで、発振周波数の正確なノミナル値は 137 Ｆ０／128 に等しい。Ｆ０はＧＰＳシステムの基本パラメータであり、10.23 ＭＨｚに等しい。受信されるＧＰＳ信号のＧＰＳ  Ｌ１周波数は154 Ｆ０である。商業用のシステムで利用されるＣ／Ａ  ＧＰＳ  ＰＮ符号のチップレートはＦ０／10である。ＧＰＳ発振器２０４の一つの実施形態は、Ｍ１１クロック信号の出力と呼ばれる。ここで「Ｍ１１」という言葉は10.949296.875 ＭＨｚの 137 Ｆ０／128 周波数に対応する。軍事用の受信機によって使用される周波数と符号を含む、ＧＰＳシステムの他の信号もまた、Ｆ０に関連する。
【００３１】
ローカルＧＰＳ発振器２０４はＭ１１クロック信号を接続２３４を経由してローカルＧＰＳクロック生成器２１６へ提供する。ローカルＧＰＳクロック生成器２１６はＭ１１クロック信号から複数のクロック信号を得る。これらのクロック信号はローカルＧＰＳ時刻基準に対応する。特に興味深いことに、複数のクロックのうちの一つはローカルタイミングエポックＴ２０クロックとして知られている。Ｔ２０クロックの名前はクロックを刻む間隔が 20 ｍｓである事に由来している。ＧＰＳ信号プロセッサ２０８およびマッチドフィルタ２１２で計測される符号位相の多くは共通のＴ２０エポックに参照をつけられる。ローカルＧＰＳクロック生成器２１６によって生成される選択されたクロック信号は、ＧＰＳ信号プロセッサ２０８とマッチドフィルタ２１２に接続２３６を通じて供給される。
【００３２】
後に詳述する低電力時刻保持回路２００は、クロック信号をエッジ整列比率カウンタ２１８に接続２５２を経由して供給する。一つの実施形態では、クロック信号レートは水晶発振によって実質的に32.768 キロヘルツ（ｋＨｚ；kilohertz）で供給され、Ｋ３２クロック信号として参照される。また、低電力時刻保持回路２００は情報を航行プロセッサ２１０に提供する（接続は図示されない）。通常、低電力時刻保持回路２００によって航行プロセッサ２１０に提供される情報は、Ｔ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の推定値である。他の実施形態では、種々の周波数のクロック信号が本発明の動作および機能から実質的に離れることなく利用される。
【００３３】
エッジ整列比率カウンタ２１８は（接続２４４を経由して）ローカルＧＰＳクロック生成器２１６へ、（接続２４６を経由して）マッチドフィルタ２１２へ、および（接続２４８を経由して）低電力時刻保持回路２００へ、入力を供給する。図示の都合から、接続２４４、２４６および２４８は分離した接続として図示されている。しかしながら、１つまたはそれ以上のこれらの接続は、単一の接続として実装され得る。エッジ整列比率カウンタ２１８はまた、接続２５０を経由して航行プロセッサ２１０へ情報を供給する。エッジ整列比率カウンタ２１８は継続的にＫ３２およびＭ１１クロック信号を数えかつ監視し、予め定められた小さな許容誤差の範囲内でＫ３２クロック信号のエッジがＭ１１クロック信号のエッジに整列する時に、Ｋ３２およびＭ１１カウンタ値をラッチする。ラッチをする時に、エッジ整列比率カウンタ２１８はローカルＧＰＳクロック生成器２１６へ信号を供給し、現在のＴ２０クロックカウントがラッチされ、Ｋ３２およびＭ１１カウントがＴ２０エポックに関連付けられる。同様にして、エッジ整列比率カウンタ２１８は接続２４８を経由して低電力時刻保持回路２００へ信号を供給し、低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻推定値がラッチされる。それゆえ、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、Ｋ３２クロック信号とＧＰＳＭ１１クロック信号のタイミングとレートを、Ｔ２０エポックと現在の低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻に相互に関連付ける。相互に関連付けられたＫ３２クロック信号、ＧＰＳＭ１１クロック信号のタイミングとレート、低電力時刻保持２００ＧＰＳ時刻およびＴ２０エポックカウントが、航行プロセッサ２１０へ供給されると、低電力時刻保持回路２００のＴ２０エポックにおけるＧＰＳ時刻の推定値を算出することが可能であり、これらの２つのクロックの相対的なレートは、エッジ整列比率カウンタ２１８の２つのクロックのカウンタ比から推定することができる。相対的なクロック周波数を推定するために、連続したエッジ整列イベントからの二組のカウンタ値が識別され、差分の比率が算出される。
【００３４】
当該技術分野の技量を有する者は、上述したＧＰＳ受信機ユニット１００の動作は、ＧＰＳ受信機ユニットのある実施形態によって使用される一つのシステムの一般的な記述として意図されたものであることが分かるだろう。全ての構成要素が必ずしも本発明に関連してはいないため、全てのＧＰＳ受信機ユニット構成要素が記述または図示されている訳ではない。従って、上述したＧＰＳ受信機ユニット１００の構成要素の記述は、通常は本発明を理解するために必要な範囲のこれら構成要素の動作と機能の記述に限定されている。さらに、本発明を用いるＧＰＳ受信機ユニットあるいは他のプロセッサシステムは図２に示すものとは異なる様式や方法で接続された図２に示す構成要素を備えてもよいし、図２に示す全ての構成要素を備えなくてもよいし、図２に示す構成要素に何らかの方法で接続された付加的な構成要素を備えてもよい。本発明を利用するＧＰＳ受信機ユニットあるいはプロセッサシステムのそのような変形例は、この開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００３５】
３．ＧＰＳ発振器信号の周波数／温度修正
接続２３８を経由して、温度センサ２０６はローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度を検出する。感知された温度情報は接続２４０を通じてＡ／Ｄ変換器２１４へ供給される。Ａ／Ｄ変換器２１４は動作温度情報を適切な形式に変換し、接続２４２を経由してその情報を航行プロセッサ２１０へ供給する。温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４は温度検出の技術分野で良く知られた構成要素および技術を用いることで実装されるだろう。温度センサ２０６および／またはＡ／Ｄ変換器２１４によって実施される温度感知機能は、温度感知の技術分野において通常用いられるどのような種類の電気的な、電子部品を用いた、および／またはファームウェアの類の温度センサあるいは手段を用いても実装されるだろう。本発明において用いられるそのような温度センサは、温度感知の技術分野で通常用いられる構成要素および技術を用いたソフトウェアおよびファームウェアの組み合わせによって実装される。個別の構成要素を含む温度センサ２０６およびＡ／Ｄ２１４の詳細な動作は、発明の動作および機能を理解するために必要な程度以上には詳細に記述されない。当該技術分野の技量を有する者は、本発明の機能および動作から実質的に離れることなく、温度センサ２０６およびＡ／Ｄ変換器２１４は良く知られた種々のデバイスを用いて実装されるだろうことに気付くだろう。
【００３６】
航行プロセッサ２１０が受信した温度情報を処理し、ローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度に起因するＧＰＳ発振器信号の周波数誤差が決定される。周波数誤差を決定する代表的な処理では、動作温度範囲における温度と周波数誤差の情報を備える表を用いる。一つの実施形態では、ＧＰＳクロック温度／周波数誤差表２２４は不揮発性メモリ２２０上に存在する。最初は、温度に関する周波数誤差を近似するために、例えば典型的な発振水晶の温度の関数である周波数誤差の多項式表現といった、周波数／温度誤差アルゴリズムが用いられる。ＧＰＳ受信機ユニット１００が徐々に動作すると、ＧＰＳクロックデータの温度／周波数誤差表２２４の一部は、種々の動作温度におけるＧＰＳ衛星距離および距離レートの計測に基づく周波数誤差の計測結果に基づいて、ローカルＧＰＳ発振器２０４の特定の動作温度における周波数誤差のより正確な情報で埋められる。ＧＰＳ航行式の解より、空間的な位置とＧＰＳ時刻誤差と同じように、受信機の空間的な速度とローカル発振器の周波数誤差（ＧＰＳ時刻誤差の変化レート）の決定が可能となる。そのように決定された発振器周波数誤差は、温度／周波数誤差表２２４の新たな更新箇所として、現在の発振器温度と一組にされる。
【００３７】
航行モードに入る前に、衛星信号取得処理を補助するために受信機は温度／周波数誤差表２２４を使用する。現在の動作温度を受信すると、航行プロセッサ２１０は温度／周波数誤差表２２４内にあるＧＰＳクロックの表の情報を調べる。ローカルＧＰＳ発振器２０４の実際の動作温度は温度／周波数誤差表２２４のデータと相互に関連付けられ、ローカルＧＰＳ発振器２０４によって生成される信号の周波数誤差が推定される。このＧＰＳクロック周波数誤差情報は、接続２３０を経由して、ＧＰＳ信号プロセッサ２０８とマッチドフィルタ２１２へ供給される。あるいは、温度／周波数誤差表２２４が部分的にしか埋められておらず、正確な現在の動作温度に対する十分なデータを含まない場合は、周波数／温度誤差の外挿あるいは内挿アルゴリズムを使用して、ローカルＧＰＳ発振器２０４の動作温度に起因するＧＰＳ発振器信号の誤差を推定してもよい。このアルゴリズムは、使用している種類のＧＰＳクロック発振水晶のノミナル温度対周波数曲線の形状に沿って、現在の動作温度に最も近い温度における表内の点を使用する。
【００３８】
４．低電力時刻保持回路
図３は低電力時刻保持回路２００を備えるＧＰＳ受信機ユニット１００の詳細を付加的に図示したブロック図である。低電力時刻保持回路２００は、少なくともＫ３２発振器３０２、信号ラッチ３０４、温度センサ３０８および低電力クロック３０６をさらに備えている。
【００３９】
Ｋ３２発振器３０２は、接続３１０を経由して、32.768 ｋＨｚに実質的に等しい周波数を備えるＫ３２クロック信号を出力する。Ｋ３２発振器３０２は、32768 Ｈｚの時間分解能を備えるＫ３２クロック信号を供給するため、Ｋ３２発振器３０２は単一ＰＮ符号周期の± 0.5 ｍｓの分解能の範囲内に十分に収まる周波数を備えるクロック信号を供給する。32768 Ｈｚの時間分解能はおおよそ 30 マイクロ秒に等しい。
【００４０】
Ｋ３２発振器３０２は出力のＫ３２クロック信号を低電力クロック３０６のカウンタとエッジ整列比率カウンタ２１６へ供給する。エッジ整列比率カウンタ２１６が、Ｋ３２クロック信号のエッジとＭ１１信号のエッジとが予め定められた小さい誤差の範囲内で整列していると判断すると、接続２４８を経由して、信号ラッチ３０４へラッチ信号が供給される。接続２４８を経由してエッジ整列信号が受信されると、低電力クロックカウンタ３０６の現在の値が信号ラッチ３０４にラッチされる。接続３１６を経由して、信号ラッチ３０４にラッチされた値は航行プロセッサ２５４に供給される。エッジ整列比率カウンタ２１６は整列イベントエポックにおけるエッジ整列比率カウンタ内のＭ１１およびＫ３２カウンタのラッチされた値を航行プロセッサ２１０へ供給する。Ｔ２０エポックをＧＰＳ発振器Ｍ１１クロック（図示されない）に直接関連付けることが可能なため、エッジ整列比率カウンタ２１６内のＭ１１カウンタ値を、低電力クロック３０６内のＫ３２カウンタ値に、Ｍ１１クロック刻みの特定の整数のオフセットとして関連付けることが可能である。Ｋ３２およびＭ１１クロックエッジが小さい（無視できる程度の）誤差の範囲内で整列する場合、カウンタ値は全て取得されるため、クロック刻みの数は整数である（小数点以下のクロック刻み要素を持たない）。低電力クロック３０６はＧＰＳシステム時刻の時刻とレートに精密に校正されているため、低電力クロック３０６の値とローカルＧＰＳ時系列内の特定のＴ２０エポックのオフセットを知ることで、低電力時刻保持回路２００のＧＰＳ時刻を正確にＴ２０エポックへ移行することができる。全てのＧＰＳ計測信号処理はＴ２０エポックに関連付けられているため、計測結果は正確なローカルＧＰＳ時刻推定値に関連付けることができる。
【００４１】
Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、特にＧＰＳ受信機ユニット１００内にあり、後述する手法で電力を低減する選択された構成要素と比較する場合、それぞれ非常に電力消費量が低いデバイスである。さらに、Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は市販品を使用可能であり、比較的安価である。あるいは、かつ好ましくは、Ｋ３２発振器３０２および低電力クロック３０６は、より低いコスト、より小さいサイズ、より正確な時刻伝送特性を提供するように、ＧＰＳデバイスに集積されていてもよい。
【００４２】
図３に示されているように、接続３１８を経由して、温度センサ３０８はＫ３２発振器３０２の動作温度を検出する。感知された温度情報は、接続３２０を経由して、Ａ／Ｄ変換器２１４へ供給される。Ａ／Ｄ変換器２１４は感知された温度情報を適切な形式に変換し、接続２４２を経由して、Ｋ３２動作温度情報を航行プロセッサ２１０へ供給する。温度センサ３０８は、検出技術の分野で用いられる良く知られた構成要素および技術を用いて実装されてもよい。温度センサ３０８によって実施される温度感知機能は、温度感知の技術分野において通常用いられるどのような種類の電気的な、電子部品を用いた、および／またはファームウェアの類の温度センサあるいは手段を用いて実装されてもよい。本発明において用いられるそのような温度センサ３０８は、温度感知の技術分野で通常用いられる構成要素および技術を用いたソフトウェアおよびファームウェアの組み合わせによって実装される。温度センサ３０８の詳細な動作は、発明の動作および機能を理解するために必要な程度以上には詳細に記述されない。当該技術分野の技量を有する者は、本発明の機能および動作から実質的に離れることなく、温度センサ３０８は良く知られた種々のデバイスを用いて実装されるだろうことに気付くだろう。本発明の一部として用いられる温度センサ３０８のそのようなどの実施形態も、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００４３】
メモリ２２０に含まれる温度／周波数誤差表２２４の一部は、Ｋ３２発振器３０２の温度／周波数データを記憶するために使用される。上述したローカルＧＰＳ発振器２０４の周波数誤差とほとんど同様にして、航行プロセッサ２１０は、Ｋ３２発振器の現在の動作温度に基づいて、Ｋ３２発振器３０２からの信号に関する周波数誤差を算出する。ＧＰＳ受信機ユニット１００が徐々に動作するに従い、温度／周波数誤差表２２４は種々の動作温度における周波数誤差の計測結果に基づくＫ３２発振器３０２に対する特定の動作温度における周波数誤差のより正確な情報で埋められていく。Ｍ１１ＧＰＳ発振器の場合とは異なり、航行プロセッサ２１０はＫ３２発振器の誤差を計測する直接的な手段を備えていない。しかしながら、航行している間、航行プロセッサ２１０は正確にＧＰＳ発振器３０２からのＭ１１信号の誤差を推定して、エッジ整列比率カウンタ２１６を使用してＴ２０エポックからのＧＰＳ時刻をＴ２０エポックからのＭ１１刻みの整数に近い数である既知のオフセットを備えるＫ３２刻みにおける低電力クロック値に移行する。ＧＰＳ距離計測はＴ２０エポックに関して行われるため、Ｔ２０エポックはＧＰＳ計測結果から航行解が得られる場合には正確に分かるＧＰＳ時刻誤差を備える。航行の間に、Ｔ２０エポックのＧＰＳ時刻の正確さを低電力クロック３０６に移行することは、現在のＫ３２発振器３０２の温度におけるＫ３２クロック信号を校正する。
【００４４】
あるいは、温度／周波数誤差表２２４におけるＫ３２発振器３０２のデータが部分的にしか埋められていない場合、本発明のある実施形態は、例えば典型的なＫ３２発振水晶３０２の温度の関数である周波数誤差の多項式表現といった、周波数／温度誤差アルゴリズムを用いて、最近接温度値あるいは表内に有効な値をもつ温度値からの外挿あるいは内挿に基づいてＫ３２クロック信号の周波数誤差に関する温度を概算する。そのようなアルゴリズムは数学的に周波数誤差と動作温度を相互に関連付ける。
【００４５】
５．起動コマンド
電力を節約するために、多くのＧＰＳ受信機ユニット１００の構成要素、およびＧＰＳデバイスの他の構成要素は、電力を切られる。スリープ期間あるいはスリープモードと呼ばれる、電力を節約するために構成要素の電力が切られている期間の間、後述するように本発明は正確にＧＰＳ時刻を捕捉し続ける。それゆえ、例えば「起動イベント」に応じて、あるいは特定された位置を示す他の信号に応じて、ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープモードを脱するとき、ＧＰＳ時刻は正確に維持されており、ＧＰＳ衛星を捕捉してＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を特定するために要求される時間は最短となる。
【００４６】
例えば、ただしこれに限定されないが、ローカルＧＰＳ発振器２０４、無線２０２、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６および／またはＧＰＳ信号プロセッサ２０８は、航行プロセッサ２１０によって電力消費を抑えるように電力を低減されているだろう。選択された構成要素の電力低減は、入力されるＧＰＳ衛星信号を構成要素が積極的に処理することを要求されない場合に、ＧＰＳ受信機ユニット１００による全消費電力を低減し、それによって携帯型のＧＰＳ受信機ユニット１００の限られた電源寿命を延長する。通常は、動作中に比較的大きな電力量を消費する構成要素が、選択され電力を低減される。ＧＰＳ受信機ユニット１００の設計者は、電力低減処理の間に電力を切る構成要素を選択するべきと理解される。ＧＰＳ受信機ユニット１００の中には電力を低減してもよい非常に多くの構成要素があるため、それらの多くについては記述されないが、当該技術分野の技量を有する者は、電力を低減してもよい構成要素の詳細な記述と目録は、一覧にしたり詳細に記述したりするには数が多すぎることが分かるだろう。本発明に従って電力を低減される構成要素のどのような組み合わせも、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００４７】
従来のＧＰＳ受信機の選択された構成要素の電力低減は、結果としてＧＰＳ衛星信号の捕捉を失うことになる。ＧＰＳ衛星信号を見失った後にそのようなＧＰＳ受信機の電力を増加する場合、ＧＰＳ衛星信号の再取得および／またはこれらの信号を使用して航行するうえで十分な正確さのＧＰＳ時刻の確立のために、数秒を必要とする。従来のＧＰＳ受信機で衛星信号と時刻の再取得に要される時間は、それに相当する電力の使用を生じる。それゆえ、スリープ期間の間もＧＰＳ時刻を正確に維持する低電力時刻保持回路２００は、ＧＰＳ受信機ユニット１００がより迅速にＧＰＳ衛星信号を再取得することを可能にし、それによって電力資源を節約する。
【００４８】
起動コマンドは定期的にＧＰＳ受信機ユニット１００に供給される。定期的な起動コマンドの時間間隔は低電力時刻保持回路２００が実装されたＧＰＳ受信機ユニット１００の特定のアーキテクチャあるいはアプリケーションに基づいて決定される。電力低減期間の後に航行プロセッサ２１０によって推定されるローカルレプリカＰＮ符号位相と、入力されるＰＮ符号との間の蓄積された時間誤差が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号位相の± 0.5 ｍｓ以下となるように、起動コマンドの時間間隔は選択される。航行プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号が± 0.5 ｍｓ基準を超えるイベントが生じると、航行プロセッサ２１０は従来の処理を開始してＧＰＳ衛星情報を取得する。通常は、受信機１００は適当な誤差の蓄積を推定し、それに応じて適切なアルゴリズムを選択しなければならない。（従来の取得にくらべ高速な取得を用いる）選択されたアルゴリズムは楽観的すぎるため、結果として生じる位置および時刻の誤差の解と、前もって仮定した値とを比較することによって、航行プロセッサ２１０は時刻の正確さの前提を確認しなければならない。組み合わされた時刻と時刻に等価な位置の誤差が実際に± 0.5 ｍｓを超える場合は、結果として生じる解は通常前もって仮定した値から明らかに大きな誤差で異なる。誤差が± 0.5 ｍｓを超えない場合、ＧＰＳ時刻は低電力時刻保持回路２００によって十分な正確さで維持されている。
【００４９】
アラームユニット３２４は、定期的航行更新とも呼ばれる、定期的な起動コマンドを実装する機能を実現する。アラームユニット３２４は少なくともアラームレジスタ３２６およびコンパレータ２３８を備える。一つの実施形態では、シャットダウンに先立って、航行プロセッサ２１０は起動アラームロジック２２２を実行してアラームユニット３２４がＧＰＳ受信機ユニット１００を起動する期間を決定する。他の一つの実施形態では、その期間は予め定められている。
【００５０】
いつ起動コマンドを出すかを決定するこれらの期間は、アラームレジスタ３２６へ接続３３０を経由して供給される。一つの実施形態では、その期間はＧＰＳ時間単位（ＴＯＷと週番号）で特定される。他の一つの実施形態では、その期間を特定するために、たとえば実時間といった他の適切な期間が使用される。
【００５１】
一度ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープモードに置かれると、アラームユニット３２４は低電力クロック３０６（スリープモードの間も動作を停止されない）から供給されるＫ３２クロック信号を監視して、現在のスリープモード時間を決定する。コンパレータ３２８は現在のスリープモード時間とアラームユニット３２４がＧＰＳ受信機ユニット１００を起動する期間とを比較する。現在のスリープモード時間とその期間が一致するときに、アラームユニット３２４は定期的な起動コマンドを生成する。この定期的な起動コマンドはスリープ期間の間電力を低減されていた構成要素の電力を増加し始める。
【００５２】
一つの実施形態では、定期的な起動コマンドは特別な目的のための専用ハードウェアを使用して開始される。例えば、起動コマンドは１またはそれ以上の電力スイッチを駆動し、スリープ期間の間電力を低減されていた構成要素に電力が供給される。他の一つの実施形態では、起動コマンドは航行プロセッサ２１０に供給され、起動アラームロジック２２が実行されて、スリープ期間の間電力を低減されていた構成要素が起動される。
【００５３】
アラームユニット３２４およびその関連する構成要素は、起動コマンドを生成する分野で良く知られた構成要素と技術を用いて実装されるだろう。アラームユニット３２４およびその関連する構成要素の詳細な動作は、発明の動作と機能を理解するために必要な程度以外には詳細に記述されない。当該技術分野の技量を有する者は、アラームユニット３２４およびその関連する構成要素は、本発明の機能および動作から実質的に離れることなく、種々の良く知られたデバイスを用いて実装されることに気付くだろう。本発明の一部として用いられる、そのようなアラームユニット３２４およびその関連する構成要素の実施形態は、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００５４】
他の実施形態では、電力の低減および増加機能を実施する、他の一つの適切なプロセッサ（図示されない）を用いることができる。そのようなプロセッサおよびその関連する構成要素は、スリープ期間の間も電力を落とされることはない。そのような他のプロセッサは定期的な起動コマンドを生成するように構成されている。プロセッサはＧＰＳ受信機ユニット１００に存在する他のシステム（図２や３には示されていない）の構成要素であってもよいし、あるいはＧＰＳ受信機ユニット１００に存在する独立した専用プロセッサであってもよい。ＧＰＳ受信機ユニット１００内に実装され、定期的な起動コマンドを生成する機能を実施する、そのような他の実施形態は、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００５５】
また、ユーザーはＧＰＳ受信機ユニット１００に、位置の問い合わせに対応して手動で開始される起動コマンドを受信したら構成要素の電力を増加させるよう、命令してもよい。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００のユーザーが、ＧＰＳ受信機ユニット１００の現在の位置を教えてほしい場合、ユーザーは手動で起動コマンドを開始する。ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００に問い合わせをする適切な手段が提供されている。手動で起動コマンドを開始する手段は、デバイスを起動する分野で用いられる良く知られた構成要素と技術を用いて実装されるだろう。起動コマンドを手動で開始する手段の詳細な動作は、発明の動作と機能を理解するために必要な程度以外には詳細に記述されない。当該技術分野の技量を有する者は、起動コマンドを手動で開始する手段は、本発明の機能および動作から実質的に離れることなく、種々の良く知られたデバイスを用いて実装されることに気付くだろう。本発明の一部として用いられる、そのような起動コマンドを手動で開始する手段の実施形態は、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００５６】
６．起動後のＫ３２クロックとＭ１１クロックとの相互の関連付け
起動コマンドが起ち上げを開始するとき、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６（図２）によって供給されるクロック信号（例えばＴ２０エポック）は、ＧＰＳ受信機ユニット１００（図１）が、ＧＰＳ衛星の距離を計測する目的で共通のＧＰＳ時刻フレームを再推定するために、最初の衛星信号を再取得して６秒間のデータサブフレームを収集することなく、位置を更新することが可能な正確さの範囲には存在しないだろう。しかしながら、低電力時刻保持回路２００によって保持された時刻に基づいて、電力低減期間の終了以降に航行プロセッサ２１０（図２）によって推定されたＰＮ符号および入力されるＰＮ符号が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号時刻の± 0.5 ｍｓ以下の精度に維持され得る場合、ＧＰＳ衛星信号は迅速に再取得され、共通のローカルＧＰＳ時刻フレームに関する計測は、ＧＰＳ衛星信号を取得して共通の時刻フレームを推定する従来の処理を実施することなく、実行され航行に使用されるだろう。
【００５７】
電力低減に先立って、Ｋ３２、Ｍ１１、およびＧＰＳクロック信号の時刻とレートの関係は既知である。Ｋ３２クロック信号の正確さを維持することによって、Ｋ３２クロック信号はエッジ整列比率カウンタ２１８（図１）によって使用され、Ｋ３２クロック信号とＭ１１信号はラッチされる。それゆえ、Ｍ１１信号とＴ２０エポックの再校正はそれによってなされる。従って、ＧＰＳ発振器２０４（図２）は再校正される。航行プロセッサ２１０はマッチドフィルタあるいは信号プロセッサチャネルを準備して、視認可能と計算された衛星のＰＮ符号位相を取得する。マッチドフィルタあるいは信号プロセッサチャネルの準備は、ＧＰＳ発振器の周波数誤差を補償するために先に記憶された温度データに対するＧＰＳ発振器の利点を利用する。符号位相の計測結果が得られると、これらの数値は受信されているＧＰＳ信号構造の全体の中のどのチップが、ＰＮ符号周期内で現在受信されているかの知見に基づいて変換される。この変換は仮定した現在のＧＰＳ時刻と受信機位置を使用して信号構造の全体の中のどのＰＮチップが受信機に到達しているかを計算することと、実際に到達するそのチップが、到達すべきもののうち最も近いＰＮ符号周期のこのチップの実例であると仮定すること、によってなされる。結合されたローカルＧＰＳ時刻の推定と、時刻に等価な受信機位置の誤差が修正されるならば、ＧＰＳ信号構造全体の翻訳は修正されるだろうし、ＧＰＳ距離計測の矛盾のない組が特定されるだろう。言い換ると、電力低減期間が終了した後に（スリープモードを脱した後に）航行プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号と入力されるＰＮ符号の誤差が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号時刻の± 0.5 ｍｓ以下の場合は、位置情報は正確に更新される。算出される位置と時刻は前もって設定された推定値と比較され、誤差が実際に± 0.5 ｍｓ以下であったか、実証されなければならない。実証ができない場合、6 秒間のサブフレームが収集され、計測のための共通の時刻フレームを推定しなければならない。
【００５８】
ＧＰＳ受信機ユニット１００によって取得される位置と時刻の誤差情報はＭ１１とＫ３２クロック誤差を更新するために使用される。ＧＰＳ発振器２０４とＫ３２発振器３０２の双方が周波数誤差のために更新される。Ｋ３２低電力クロック３０６は正しいＧＰＳ時刻のために更新される。ＧＰＳ受信機ユニット１００は電力を節約するように再びスリープモードに置かれる。次の起動コマンドを受信する場合は、上述の処理が繰り返される。それゆえこの定期的な更新は、クロック信号の正確さを維持し、従来の処理を用いてＧＰＳユニットが衛星位置を再取得する必要がないものとしながら、電力を節約する。
【００５９】
７．温度／周波数誤差の修正
起動コマンドが受信されるといつでも、Ｋ３２クロック信号はＭ１１クロック信号の更新に使用される。しかしながら、Ｋ３２発振器３０２（図３）から得られるＫ３２クロック信号は、Ｋ３２発振器３０２の周波数が温度に依存することによる幾らかの誤差をこうむる。すなわち、動作温度が異なると、Ｋ３２発振器３０２の周波数も異なる。一つの実施形態では、温度センサ３０８はＫ３２発振器３０２の動作温度を感知する。航行プロセッサ２１０は検出されるＫ３２発振器３０２の動作温度と、低電力クロック温度／周波数誤差表３２２（図３）を比較する。定期的な起動コマンドの時間間隔とＫ３２発振器３０２の検出される動作温度に基づいて、誤差修正係数が決定され、Ｋ３２の時刻とレートはＫ３２発振器３０２の動作温度を補償するよう修正される。すなわち、Ｋ３２クロック信号は誤差係数によってＫ３２発振器３０２の実際の動作温度を補償するよう修正される。上述のように、一つの実施形態では、低電力クロック温度／周波数誤差表３２２のデータは実際の動作中に修正されるデータ履歴に基づいており、それゆえ高度に正確である。
【００６０】
一度Ｋ３２クロック信号が再校正されると、Ｍ１１信号に関連する時刻が再校正される。一つの実施形態では、温度センサ２０６はＧＰＳ発振器２０６（図２）の温度を検出する。航行プロセッサ２１０は検出されるＧＰＳ発振器２０６の動作温度とＧＰＳクロック温度／周波数誤差表２２４（図２）内にある情報を比較する。ソフトウェアはこのレート修正を時間経過として使用し、Ｍ１１クロックに基づいてＴ２０エポックの時間間隔を計り、各エポックについて正しいＧＰＳ時刻推定を維持する。さらに、起動直後のＴ２０エポックでのＧＰＳ時刻の初期値は、上述したようにエッジ整列比率カウンタ２０６を使用して、Ｋ３２低電力クロック３０６からＭ１１基準のＴ２０エポックへＧＰＳ時刻を移行することによって決定される。Ｍ１１発振器はスリープ期間の間オフであるため、Ｋ３２低電力クロック３０４の経過時間と同じようには、その経過時間を計ることができない。上述したように、一つの実施形態では、温度／周波数誤差表２２４のデータは、実際の動作中に修正されるデータ履歴に基づいており、それゆえ高度に正確である。従って、Ｋ３２クロック信号がＭ１１クロック信号（そのうえ修正された温度）の更新に使用されると、電力低減期間の後に航行プロセッサ２１０によって推定されるＰＮ符号は、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号時刻の± 0.5 ｍｓ以下である。
【００６１】
他の実施形態では、起動イベントが航行更新に要するよりも頻繁に発生するようプログラムされていてもよい。そのような起動イベントは、Ｋ３２発振器の現在の温度をサンプリングする目的にのみ、役立てばよい。現在および以前の起動イベントの温度の平均値に基づいて、２つの起動イベントの間の経過時間が測定され、温度の変化に対する修正がなされる。結果的な修正は低電力クロック３０６に適用されるか、あるいは将来的な計算が修正の使用を要求するまで不揮発性メモリに記憶される。さらに、この代替例は動的な起動時間間隔を供給するように改良されてもよい。すなわち、起動コマンドの間隔は直面する特定の動作状況に依存して変化してもよい。電力を低減している間のＫ３２発振器３０２の全温度変化が予め定められたしきい値を超える場合、起動コマンドの時間間隔は適切な時間だけ短縮される。他方、全温度変化が予め定められた温度しきい値に満たない場合、起動コマンド間の時間間隔は適切な時間だけ延長される。従って、正確な温度を維持するために消費される電力は、温度変動の現在の状況からの要求に対し最小化される。
【００６２】
上述の代替例を改善すると、航行プロセッサ２１０は最後の定期的な起動コマンドと現在の定期的な起動コマンドからのＫ３２発振器の動作温度の全変化量を考慮してもよい。温度変化が予め定められたしきい値を超える場合、航行プロセッサ２１０は直ちに航行更新処理を開始して、ＧＰＳ衛星信号を再取得し、低電力クロック３０６の完全性が許容される範囲内で維持されていることを保証する。
【００６３】
８．航行の更新
図４、５および６はＫ３２クロック信号を使用してＭ１１クロック信号を更新する処理と、推定されるＧＰＳ時刻がＧＰＳ受信機ユニット１００（図１、２および３）の位置を取得するうえで十分に正確か否かの決定のフローチャートを図示している。電力低減期間の間に航行プロセッサ２１０（図２）によって推定されるＰＮ符号と入力されるＰＮ符号の時刻誤差が、入力されるＧＰＳ衛星信号の実際のＰＮ符号時刻の± 0.5 ｍｓ以下である場合、Ｋ３２クロック信号とＭ１１クロック信号は更新される。図４から図６の処理が完了するころには、ＧＰＳ受信機ユニット（図１）は、検出されたＧＰＳ衛星情報を用いて、例えばＧＰＳ発振器２０４（図２）に関連するＭ１１クロック信号や、Ｋ３２発振器３０２（図３）に関連するＫ３２クロック信号といった、クロック信号の更新を既にしているだろう。更新の後、ＧＰＳ受信機ユニット１００はスリープモードに戻る。
【００６４】
図４，５および６のフローチャート４００は、起動アラームロジック２２２（図２および３）を実装するソフトウェアの可能な実装状態におけるアーキテクチャ、機能および動作を示している。この点について、各ブロックは特定のロジカルな機能を実装する１またはそれ以上の実行可能な命令を備えるモジュール、セグメント、あるいはコードの部分で表現される。他の幾つかの実装では、ブロックに記述された機能は図４から図６の記述と異なる順序で発生してもよいし、本発明の機能から大きく離れなければ付加的な機能を含んでもよい。以下でさらに明らかにされるように、関連する機能によっては、例えば図４から図６に連続する２つのブロックは実際には実質的に同時に実行されてもよく、ブロックは時々逆の順序で実行されてもよく、全ての例において幾つかのブロックは実行されなくてもよい。そのような全ての変更および変形は、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００６５】
アラームユニット３２４（図３）によって起動コマンドが生成されると、ブロック４０２で処理が開始される。あるいは、ユーザーがＧＰＳ受信機ユニット１００（図１〜３）に位置情報（航行の更新）を問い合わせることによっても、処理が開始される。
【００６６】
ブロック４０４では、電力増加の理由が起動コマンドによるものか、ユーザーからの位置の問い合わせによるものか、特定される。電力増加の理由がアラームユニット３２４（図３）による起動コマンドの生成であり、ＧＰＳ受信機ユニット１００が低電力時刻保持回路２００（図２および３）によって維持されているＫ３２基準時刻を更新する場合、処理はブロック４０６へ進む。しかしながら、電力増加の理由がユーザーからの問い合わせに応じて位置情報を供給することの場合、ＧＰＳ受信機ユニット１００はブロック４２２へ進み航行の更新を開始する。
【００６７】
ブロック４０６では、後述するように、Ｋ３２クロック信号の再校正に用いられる選択された構成要素が電力を増加される。ＧＰＳ受信機ユニット１００の他の構成要素は、電力を節約するためにブロック４０６では電力を増加されない。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００はユーザーに少なくとも特定された位置情報を示すディスプレイ（図示されない）を備えてもよい。ＧＰＳ受信機ユニット１００が定期的な航行更新を実施する場合、ユーザーはデバイスが航行の更新を実施していることを知ったり、位置情報を知ったりすることに興味がないであろう。従って、ディスプレイ（図示されない）はブロック４０６で電力を増加されず、それゆえ電力が節約される。
【００６８】
ブロック４０８では、温度センサ３０８はＫ３２発振器３０２（図３）の温度を計測する。ブロック４１０では、ＧＰＳ受信機ユニット１００がスリープモードであった期間のＫ３２発振器３０２の平均温度が決定される。ブロック４１２では、低電力時刻保持回路２００によって維持されているＫ３２基準時刻がアクセスされる。ブロック４１４では、温度／周波数誤差表２２４（図２および３）の情報に基づく時刻の誤差に基づいて、上述した修正係数が特定されたＫ３２基準時刻に適用される。この修正係数はブロック４１６で低電力時刻保持回路２００によって維持されるＫ３２基準時刻を修正するために使用される。
【００６９】
一つの実施形態では、次の起動コマンドの時刻はブロック４１８で決定される。それに応じて、起動コマンドはアラームレジスタ３２６（図３）で更新される。あるいは他の実施形態では、定期的な起動コマンド間の予め定められた時間間隔が用いられる、および／または他の構成要素からの定期的な起動コマンドが供給される。
【００７０】
ブロック４２０では、（ブロック４０６で）電力を増加された選択された構成要素の電力が低減される。低電力時刻保持回路２００によって維持されるＫ３２基準時刻が更新されるため、これらの構成要素は電源を節約するために電力を低減される。この処理はブロック４０２へ進み、次の起動コマンドまたはユーザーからの位置の問い合わせを待つ。
【００７１】
ブロック４０４で位置の問い合わせが受信されると、ＧＰＳ受信機ユニット１００（図１〜３）はＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を正確に特定しユーザーに位置を示さなければならないことを認識して、処理はブロック４２２へ進む。すなわち、ユーザーは航行の更新を望んでいる。
【００７２】
それに応じて、以下に記述するＧＰＳ受信機ユニット１００の構成要素はブロック４２２で電力を増加される。Ｍ１１基準時刻の更新に関する構成要素はブロック４２２で電力を増加される。例えば、無線２０２、ＧＰＳ発振器２０４、温度センサ２０６、航行プロセッサ２１０、マッチドフィルタ２１２、Ａ／Ｄ変換器２１４、ローカルＧＰＳクロック生成器２１６、エッジ整列比率カウンタ２１８、および／またはメモリ２２０（図２）は再度電力を与えられる。
【００７３】
さらにＧＰＳ受信機ユニット１００は、ブロック４２２で電力を増加される、Ｍ１１基準時刻の更新に関連しない付加的な構成要素を備えてもよい。例えば、ディスプレイ（図示されない）および関連する回路は、ユーザーに特定された位置情報を示すために使用されるだろう。それゆえ、ディスプレイは電力を増加されなければならない。（対照的に、上述したようにＫ３２基準時刻を更新している間は位置情報を表示する必要がないため、ディスプレイはブロック４０６で電力を増加する必要はない（ブロック４０６〜４１６）。）一つの実施形態では、これらの付加的な構成要素はブロック４０６で上述した構成要素と同時に電力を増加される。
【００７４】
他の一つの実施形態では、これらの付加的な構成要素の電力増加は、航行の更新が完了するまで遅延させられる。（それに応じてブロック４２２は、フローチャート４００の最後の点に挿入された新しいブロックとともに示される付加的な構成要素の電力増加とともに、２つの分離したブロックとして示される）ＧＰＳ受信機ユニット１００が更新された位置を特定した後、これらの付加的に選択された構成要素は電力増加され、更新された位置はユーザーに示される。例えば、ＧＰＳ受信機ユニット１００はユーザーに少なくとも特定された位置情報を示すディスプレイ（図示されない）と関連する回路を備えてもよい。位置の更新が要求された場合にのみ、これらの付加的に選択された構成要素の再度の電力増加を遅らせる、そのような他の実施形態は、電力を節約する上で特に有利である。すなわち、選択された付加的な構成要素がクロックの再校正と関連する航行の更新に必要でない場合、起動コマンドを受信したときに選択された構成要素をスリープモードで維持することで、さらに電力が節約される。
【００７５】
ブロック４２４では、温度センサ３０８はＫ３２発振器３０２（図３）の温度を計測し、ブロック４０８から４１６で記述した処理を用いて温度／周波数誤差表２２４（図２および３）から決定される修正係数を用いて時刻を修正することにより、低電力時刻保持回路２００によって維持されるＫ３２基準時刻を修正する。すなわち、Ｋ３２基準時刻はスリープ期間の間に生じるどのような温度／周波数の偏差に対しても修正される。
【００７６】
ブロック４２６では、エッジ整列比率カウンタ２１６（図２および３）によって、更新されたＫ３２基準時刻がＭ１１基準時刻へ移行される。従って、ＧＰＳ受信機ユニット１００はその構成要素を電力増加しており、低電力時刻保持回路２００からの修正されたＫ３２基準時刻を使用して、ＧＰＳ発振器２０４（図２および３）によって供給されるＭ１１クロック信号からのＧＰＳ時刻を正確に更新している。しかしながら、一つの実施形態では、Ｍ１１クロック信号の誤差はＧＰＳ発振器２０４の温度変化に起因して起こりうる。それに応じて、ブロック４２８では、温度センサ２０６（図２）はＧＰＳ発振器２０４の温度を計測する。ブロック４３０では、ＧＰＳ発振器２０４の温度の平均値が決定される。ブロック４３２において、温度／周波数誤差表２２４（図２および３）からＭ１１クロック信号の誤差修正係数が決定される。ブロック４３４では、Ｔ２０エポックのＧＰＳ時刻がＭ１１クロック信号に基づいて更新される。
【００７７】
ブロック４３６では、更新されたＴ２０エポックを使用して、視認可能なＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６、および／または１０８の位置とドップラーが推定される。ブロック４３８で、視認可能な衛星１０２、１０４、１０６および／または１０８の推定される位置に基づいて、ＧＰＳ受信機ユニット１００はマッチドフィルタ２１２あるいはＧＰＳ信号プロセッサ２０８（図２）を用いて、視認可能な衛星１０２、１０４、１０６および／または１０８のＰＮ符号位相（モジュロ 1 ｍｓ）を計測する。ブロック４４０では、推定されたＴ２０エポックを使用して、各衛星１０２、１０４、１０６および／または１０８に対して、予期される現在の完全なＰＮ符号位相を週内時刻（ＴＯＷ；Time Of Week）として算出する。すなわち、ＧＰＳ受信機ユニット１００は、ＧＰＳ発振器２０４からの更新されたＭ１１クロック信号を使用して、1 ｍｓ単位のＰＮ符号位相を正確に推定し、予期される完全なＰＮ符号位相を週内時刻として算出する。
【００７８】
ブロック４４３では、完全な符号位相が計測されたＰＮ符号に一致するように修正される（モジュロ 1 ｍｓ）。ブロック４４４では、推定される修正された完全なＰＮ符号位相に基づいて航行解が計算される。次に、ブロック４６では、計算された航行解は時刻単位で以前の航行解と比較される。
【００７９】
ブロック４４８では、ＧＰＳ受信機ユニット１００の算出された位置の変化が、以前の航行解の時刻から± 0.5 ｍｓに満たない（１ＰＮ符号に満たない）かどうかを決定する。決定された変化が± 0.5 ｍｓを超える場合（ＮＯの場合）、処理はブロック４５０へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００は各ＧＰＳ衛星１０２、１０４、１０６および／または１０８からの入力される 6 秒間のサブフレームを収集し、ＧＰＳ時刻を推定する。ブロック４５２では、ＧＰＳ受信機ユニット１００は従来の方法を用いて航行解を更新し、それゆえ正確にＧＰＳ受信機ユニット１００の位置を特定する。
【００８０】
しかしながら、ブロック４４８で位置の変化が±0.5 ｍｓ以下と決定される場合（ＹＥＳの場合）、ＧＰＳ受信機ユニット１００は低電力時刻保持回路２００を用いてＧＰＳ時刻を正確に維持する。それに応じて処理はブロック４５４へ進み、修正されたＴ２０エポック時刻が、低電力時刻保持回路２００のＭ１１時刻の上述した手法でのエッジ整列比率カウンタ２１８を使用した更新に使用される。従って、Ｋ３２クロック信号は、次の電力低減期間に対する準備として、正確に決定されたＧＰＳのＴ２０時刻と相互に関連付けられる。
【００８１】
一つの実施形態では、温度／周波数誤差表２２４（図２および３）に存在するデータは、上記で収集された温度および周波数の情報を用いて更新される。すなわち、この実施形態は取得された温度と周波数の情報を用いて、継続的に温度／周波数誤差表２２４のデータを更新し、それゆえ温度／周波数誤差表２２４から決定される、その後の修正係数の正確さを改善する。
【００８２】
ブロック４５８では、ＧＰＳ受信機ユニット１００がオンを継続するか否かを決定する。ＧＰＳ受信機ユニット１００がオンを継続する場合（ＹＥＳの場合）、処理はブロック４６０へ進み、ＧＰＳ受信機ユニット１００は他の機能を実施する。それらの他の機能は、電力を低減した期間に時刻を正確に維持することに必ずしも関連していないため、ここでは詳細に記述されない。これらの他の機能が実施された後、処理はブロック４１８へ進み、上述したように起動コマンドの次の時刻が決定される。
【００８３】
ブロック４５８でＧＰＳ受信機ユニット１００がオンを継続する根拠が無いと判断されると（ＮＯの場合）、処理は直接ブロック４１８へ進む。すなわち、処理はブロック４１８へ進み、ＧＰＳ受信機ユニットは低電力時刻保持回路２００が正確にＧＰＳ時刻を維持している間、エネルギーを節約するために電力を低減される。
【００８４】
９．他の実施形態
ＧＰＳ受信機ユニット１００（図１〜３）の上述の実施形態は、ＧＰＳ発振器２０４（図２）が電力を低減している間にも正確なＧＰＳ時刻が維持されるように、Ｋ３２発振器３０２（図３）から得られるＫ３２クロック信号と、ＧＰＳ発振器２０４から得られるＭ１１クロック信号を更新するように、一般的に記述されている。他の実施形態は、ＧＰＳ衛星からの位置の特定に関連する種々の他のクロック信号を更新する。さらにＧＰＳ発振器２０４は、実質的に 11 ＭＨｚに等しい発振周波数を備える信号を供給するように記述されている。同様にＫ３２発振器３０２は、実質的に 32 ｋＨｚの発振周波数を備える信号を生成するように記述されている。ＧＰＳ受信機ユニットの他の実施形態は、ＧＰＳ発振器２０４およびＫ３２発振器３０２の発振周波数とは異なる発振周波数を備えるＧＰＳ発振器および／または低電力時刻保持回路の発振器で実装されてもよい。さらに、低電力時刻保持回路は、構成要素の電力がオフの期間にもＧＰＳ時刻の正確さを維持するために使用される、実質的に３２ｋＨｚのクロック信号を供給するように記述されている。他の実施形態では、低電力時刻保持回路２００から供給されるクロック信号は、クロック信号をＧＰＳ受信機ユニットに存在する他の構成要素に供給するために使用される。しかしながらそれらの構成要素は、本発明の動作および機能を理解するために必要な範囲以上には詳細に記述されない
【００８５】
他の実施形態では、温度センサ２０６および３０８が、適切に配置された単一の温度センサに置き代えられ、あるいは組み込まれて、ＧＰＳ発振器２０４とＫ３２発振器３０２の動作温度が検出される。そのような温度センサはさらに航行プロセッサ２１０に直接信号を供給するよう構成されていてもよい。この実施形態は、構成要素の点数を低減させ、対応するコスト、サイズ、電力消費の低減をもたらすだろう。
【００８６】
図２および３における図示の都合から、および本発明の動作と機能の説明の都合から、検出された温度の処理とＫ３２発振器３０２（図３）およびＧＰＳ発振器２０４（図２）からの信号の全周波数誤差の算出は、航行プロセッサ２１０によるロジックの実行によって実装され、そのようなロジックは起動アラームロジック２２２の一部に存在しているように記述され図示されている。その代わりに、その処理は異なるプロセッサによって実装されてもよい。さらに、感知された温度の処理のロジックおよびＫ３２発振器３０２からの信号の全周波数誤差の算出のロジックは、メモリ２２２や他の適切なメモリ上に存在する専用のロジックモジュール（図示されない）に存在してもよい。加えて、低電力クロック温度／周波数誤差表３２２（図３）および／またはＧＰＳクロック温度／周波数誤差表２２４（図２）は、都合によりメモリ２２０上に存在するように図示されている。感知された温度表５０８は、他の位置および／または適切な他の記憶メディアに存在してもよい。それらのどのような他の実装も、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることを意図する。
【００８７】
本発明の種々の実施形態が記述されたが、当該技術分野の通常の技量を備える者にとって、本発明の範囲内でより多くの実施形態や実装が可能であることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
（図面の簡単な説明）
図面の構成要素は必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに本発明の原理を明示するために強調が用いられている。さらに、図面中では、同一参照番号は異なる図面を通して対応する部分を示す。
【図１】図１は全地球的測位システム（ＧＰＳ; Global Positioning System）受信機の動作環境の例を示す図である。
【図２】図２は低電力時刻保持回路を備えるＧＰＳ受信機ユニットの選択された構成要素を説明するブロック図である。
【図３】図３は図２の低電力時刻保持回路を備えるＧＰＳ受信機ユニットの付加的な詳細を説明するブロック図である。
【図４】図４、図５、図６はＫ３２クロック信号を用いてＭ１１クロック信号を更新して、推定されるＧＰＳ時刻が図１および図２のＧＰＳ受信機の位置を取得するために十分に正確かどうかを決定する処理のフローチャートを示す図である。
【図５】図４、図５、図６はＫ３２クロック信号を用いてＭ１１クロック信号を更新して、推定されるＧＰＳ時刻が図１および図２のＧＰＳ受信機の位置を取得するために十分に正確かどうかを決定する処理のフローチャートを示す図である。
【図６】図４、図５、図６はＫ３２クロック信号を用いてＭ１１クロック信号を更新して、推定されるＧＰＳ時刻が図１および図２のＧＰＳ受信機の位置を取得するために十分に正確かどうかを決定する処理のフローチャートを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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