(57)【要約】【課題】消費電力が小さく、かつ迅速に衛星信号を受信可能な電子時計を提供する。【解決手段】ＧＰＳ付き腕時計は、ＧＰＳ衛星からの衛星信号を捕捉するとともに、捕捉した衛星信号を受信し、受信した衛星信号に基づいて情報を取得するＧＰＳ受信部１０と、取得した情報を表示制御する時計制御部２０と、衛星信号の受信環境を検出する発電量検出回路３６および筐体振動検出部２２と、検出される受信環境に応じてベースバンド部１３に捕捉させる衛星信号の信号強度の信号受信閾値の初期値を設定する初期閾値設定手段１５１と、相関回数に応じて信号受信閾値を減少させる閾値可変手段１５２と、を備えた。そして、ＧＰＳ受信部１０は、信号受信閾値以上の信号強度を有する衛星信号を捕捉し、捕捉した衛星信号を受信する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の位置情報衛星から送信される衛星信号から捕捉可能な衛星信号をサーチするサーチ処理を実施し、サーチ処理により捕捉された衛星信号のうち、信号強度が所定の信号受信閾値以上となる衛星信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した衛星信号に基づいて少なくとも時刻情報を含む所定の情報を取得する情報取得手段と、
取得した情報を表示する表示手段と、
全位置情報衛星の前記衛星信号に対して前記サーチ処理を実施した回数であるサーチ回数に応じて、前記信号受信閾値を減少させる閾値可変手段と、
前記衛星信号の受信環境を検出する受信環境検出手段と、
前記受信環境検出手段により検出される受信環境に応じて、前記信号受信閾値の初期値を設定する初期閾値設定手段と、
を具備したことを特徴とする電子時計。
【請求項２】
請求項１に記載の電子時計において、
前記受信手段は、前記閾値可変手段により前記信号受信閾値が所定の下限値に設定され、かつ前記信号受信閾値が前記下限値に設定された後、所定の前記サーチ回数内に、前記衛星信号が捕捉されない場合に、受信動作を停止させる
ことを特徴とする電子時計。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子時計において、
光を受光して発電するソーラーセルを備え、
前記受信環境検出手段は、前記ソーラーセルでの発電量に基づいて受信環境を検出する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電子時計において、
前記受信環境検出手段は、当該電子時計の振動を検出する振動検出手段であり、検出される振動量に基づいて受信環境を検出する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項５】
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、
前記情報取得手段により前記時刻情報を取得する測時モード、および前記情報取得手段により、前記衛星信号に含まれる前記位置情報を取得して当該電子時計の位置を演算する測位モードを切り替えるモード切替手段を備え、
前記モード切替手段により前記測位モードに切り替えられた際に、
前記初期閾値設定手段は、前記受信環境検出手段により検出される受信環境に応じて、前記信号受信閾値の初期値を、所定の測位用第一信号受信閾値、および前記測位用第一信号受信閾値より小さい測位用第二信号受信閾値のうちいずれか一方に設定し、
前記モード切替手段により前記測時モードに切り替えられた際に、
前記初期閾値設定手段は、前記測位用第一信号受信閾値よりも小さい測時用信号受信閾値に設定する
ことを特徴とする電子時計。
【請求項６】
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、
前記情報取得手段により前記時刻情報を取得する測時モード、および前記情報取得手段により前記衛星信号に含まれる前記位置情報を取得して当該電子時計の位置を演算する測位モードを切り替えるモード切替手段を備え、
前記モード切替手段により前記測位モードに切り替えられた際に、
前記初期閾値設定手段は、前記受信環境検出手段により検出される受信環境に応じて、前記信号受信閾値の初期値を、所定の測位用第一信号受信閾値、および前記測位用第一信号受信閾値より小さい測位用第二信号受信閾値のうちいずれか一方に設定し、
前記閾値可変手段は、前記初期閾値設定手段により設定された信号受信閾値の初期値から、前記サーチ回数に応じて、前記信号受信閾値を減少させ、
前記モード切替手段により前記測時モードに切り替えられた際に、
前記初期閾値設定手段は、前記信号受信閾値の初期値として、前記測位用第一信号受信閾値よりも小さい測時用固定閾値に設定し、
前記閾値可変手段は、前記測時用固定閾値を減少させない
ことを特徴とする電子時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＧＰＳ衛星などの位置情報衛星から衛星信号を受信して現在の日付や時刻を求める電子時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自己位置を測位するためのシステムであるＧＰＳ（Global Positioning System）システムでは、地球を周回する軌道を有するＧＰＳ衛星が用いられており、この衛星から信号を受信して受信機の現在位置を測位する装置が実用化されている。
【０００３】
ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号の捕捉では、相関値や信号強度に閾値を持たせ、その閾値以上の信号レベルの衛星信号を受信して以降の同期処理およびＮＡＶデータデコード処理の可否を判別させる。これにより、ノイズなどの影響が小さい良質の電波波形の信号を受信することができ、測位精度や日付時刻修正精度を向上させることが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載のＧＰＳ受信装置は、高仰角衛星の衛星信号を受信すると、その衛星の受信信号レベルをメモリーに格納し、メモリーに格納されたデータが所定数以上となると、これらのデータの平均値（移動平均）を算出する。そして、ＧＰＳ受信装置は、受信信号レベルに対する最適閾値の対応関係を示すテーブルデータを参照し、前記移動平均に対する最適閾値を設定して、低仰角衛星の衛星信号やマルチパスを排除する方法が採られている。
【０００５】
このようなＧＰＳ受信装置では、アルマナックデータを取得して、記憶領域に記憶する。そして、この記憶領域に記憶されたアルマナックデータに基づいて、高仰角に位置するＧＰＳ衛星を特定し、特定したＧＰＳ衛星から衛星信号を受信する、いわゆるウォームスタートによる受信処理を実施する場合に有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４９３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このＧＰＳ受信装置では、受信環境に関わらず、アルマナックデータに基づいて、高仰角に位置するＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信可能な閾値を設定し、この閾値以上となる信号強度の衛星信号を受信している。このため、特許文献１の記載のＧＰＳ装置では、受信環境が悪い状況、例えばＧＰＳ受信装置が室内に位置する状況では、高仰角に位置するＧＰＳ衛星の衛星信号を捕捉できず、受信ができないという問題がある。
【０００８】
また、腕時計のような小型の電子時計では、アルマナックデータを記憶するための記憶領域を確保することが困難であるという問題がある。また、アルマナックデータの取得には、長時間の受信処理が必要であり、小型の電子時計では、供給される電力に限度があるため、このような長時間の受信処理を実施することは消費電力上、好ましくない。
したがって、このような小型の電子時計では、不特定衛星に対して、どの位置情報衛星から送信された衛星信号であるかを特定するためのＰＮコードを掛け合わせ、衛星信号の送信元を特定する相関処理を実施する。そして、この相関処理により特定された衛星信号の信号強度が所定の信号受信閾値以上である場合に、この衛星信号を捕捉して受信動作を実施する、いわゆるコールドスタートによる受信処理が前提となる。このようなコールドスタートによる衛星信号の受信処理において、高仰角衛星に対応したレベルの高い信号受信閾値が設定されている場合、受信環境が悪いと相関処理の開始時から衛星信号を捕捉するまでに時間がかかり、これに伴って消費電力も増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記のような問題に鑑みて、消費電力が小さく、かつ受信環境に応じて適切に衛星信号を受信可能な電子時計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子時計は、複数の位置情報衛星から送信される衛星信号から捕捉可能な衛星信号をサーチするサーチ処理を実施し、サーチ処理により捕捉された衛星信号のうち、信号強度が所定の信号受信閾値以上となる衛星信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した衛星信号に基づいて少なくとも時刻情報を含む所定の情報を取得する情報取得手段と、取得した情報を表示する表示手段と、全位置情報衛星の前記衛星信号に対して前記サーチ処理を実施した回数であるサーチ回数に応じて、前記信号受信閾値を減少させる閾値可変手段と、前記衛星信号の受信環境を検出する受信環境検出手段と、前記受信環境検出手段により検出される受信環境に応じて、前記信号受信閾値の初期値を設定する初期閾値設定手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
ここで、全位置情報衛星の衛星信号に対してサーチ処理（相関処理）を実施する場合、その相関処理に要する時間（相関所要時間）はほぼ決まった時間となる。したがって、閾値可変手段は、相関回数をカウントして、所定の相関回数がカウントされる毎に、信号受信閾値を減少させる処理をしてもよく、相関所要時間を計測して、所定の相関回数の相関処理に要する時間毎に、信号受信閾値を減少させる処理をしてもよい。
【００１２】
この発明では、受信環境検出手段により受信環境の状態を検出し、この受信環境に応じて、初期閾値設定手段により信号受信閾値の初期値を設定する。
例えば、電子時計が屋内に位置する場合や、電子時計を装着した腕が動かされている場合などでは、受信環境が悪くなり、高仰角に位置する位置情報衛星から送信される信号強度の高い衛星信号の受信が困難となる。このような受信環境では、信号強度の低い衛星信号を受信することになるが、前述のように高い信号受信閾値が設定されている場合、これらの信号強度の低い衛星信号を捕捉するまでに長時間を要する。
本発明の電子時計では、上記のように受信環境が悪い場合、初期閾値設定手段により信号受信閾値の初期値を低く設定し、受信手段は、この設定された信号受信閾値以上の信号強度を有する衛星信号を受信する。これにより、予め設定された高い信号受信閾値に基づいて受信処理を実施する場合に比べて、より早いタイミングで、信号強度の低い衛星信号を受信することができる。したがって、情報取得手段による情報取得処理、すなわち衛星信号のデコード処理をも早めることができる。このように、早期に衛星信号の受信処理、情報取得処理を完了させることで、これらの処理に要する電力消費をも抑えることができ、電池電圧を長時間維持させることができる。また、電池電圧の電力低下を抑えることができるため、電圧低下によるシステムダウンをも防止することができる。
【００１３】
本発明の電子時計では、前記受信手段は、前記閾値可変手段により前記信号受信閾値が所定の下限値に設定され、かつ前記信号受信閾値が前記下限値に設定された後、所定の前記相関回数内に、前記衛星信号が捕捉されない場合に、受信動作を停止させることが好ましい。
【００１４】
この発明では、閾値可変手段により信号受信閾値が所定の下限値に設定され、その後、所定の相関回数内に位置情報衛星が捕捉されなかった場合、衛星信号を受信しない。すなわち衛星信号が電子時計に届いている場合でも、その衛星信号の信号強度が下限値よりも下回る場合、ノイズ成分も多く含まれ、正確な情報を取得することが困難となり、精度のよい測時処理や測位処理が困難となる。このような場合は、衛星信号を捕捉せず、受信処理を停止させることで、誤った情報が表示部に表示される不都合を防止することができる。
【００１５】
本発明の電子時計は、光を受光して発電するソーラーセルを備え、前記受信環境検出手段は、前記ソーラーセルでの発電量に基づいて受信環境を検出することが好ましい。
【００１６】
この発明では、ソーラーセルでの発電量に基づいて受信環境を検出する。すなわち、ソーラーセルでの発電量が多い場合、電子時計が、太陽光を受光可能な屋外に位置し、高仰角方向に遮蔽物がない位置に配置され，受信感度が良好であると判断できる。一方、ソーラーセルでの発電量が小さい場合、屋内の微弱な光のみでの発電であり、高仰角方向に遮蔽物がある位置に配置され、受信環境が悪いと判断できる。したがって、ソーラーセルの発電量を利用した簡単な構成で、容易に受信環境を検出することができる。また、小型の電子時計において、ソーラーセルを設けることで電力消費量を補うことができる。
【００１７】
本発明の電子時計では、前記受信環境検出手段は、当該電子時計の振動を検出する振動検出手段であり、検出される振動量に基づいて受信環境を検出することが好ましい。
ここで、振動検出手段としては、例えば電子時計に加わる加速度や傾斜状態から振動量を検出するジャイロセンサーなどであってもよく、腕の振りなどにより回転錘を回転させて発電を実施する発電機能付きの電子時計では、その発電量に基づいて振動量を検出するものであってもよい。
【００１８】
腕時計タイプの電子時計では、利用者の腕に装着されて使用されることが一般的であり、この場合、利用者が歩行すると、腕が体の左右側面に位置するため、信号検出手段により振動量が検出される。利用者が歩行中である場合は、利用者の移動に伴って電子時計も移動するため、これに伴って受信環境も変化し、例えば建物により衛星信号が遮断されてしまうなど、受信環境が悪化する場合も想定される。
本発明では、このような場合、検出した振動量が所定閾値以上である場合、利用者が歩行中であり、受信環境が悪化する場合があると判断できる。
【００１９】
本発明の電子時計では、前記情報取得手段により前記時刻情報を取得する測時モード、および前記情報取得手段により、前記衛星信号に含まれる前記位置情報を取得して当該電子時計の位置を演算する測位モードを切り替えるモード切替手段を備え、前記モード切替手段により前記測位モードに切り替えられた際に、前記初期閾値設定手段は、前記受信環境検出手段により検出される受信環境に応じて、前記信号受信閾値の初期値を、所定の測位用第一信号受信閾値、および前記測位用第一信号受信閾値より小さい測位用第二信号受信閾値のうちいずれか一方に設定し、前記モード切替手段により前記測時モードに切り替えられた際に、前記初期閾値設定手段は、前記測位用第一信号受信閾値よりも小さい測時用信号受信閾値に設定することが好ましい。
【００２０】
この発明では、モード切替手段により測位モードに切り替えられた場合にのみ、初期閾値設定手段は、受信環境の状態に応じて、信号受信閾値を、測位用第一信号受信閾値から受信環境に応じた測位用第二信号受信閾値に減少させる。
すなわち、測位モードでは、少なくとも３つ以上の衛星信号から位置情報衛星信号の位置情報や軌道情報を取得し、これらの情報に基づいて位置を演算する処理を実施するため、時刻情報のみを取り出す測時モードに比べて、より精度の高い正確な情報が必要となる。このような情報を、迅速に取得するために、測位モードでは、上記発明と同様の処理、すなわち、受信環境に応じた最適な信号受信閾値を設定し、信号受信閾値に基づいて衛星信号を受信する。
一方、測時モードでは、送信される衛星信号から時刻情報のみを取得すればよい。このような場合測位モードのような精度の高い衛星信号は要求されず、信号強度が弱くノイズ成分が含まれる衛星信号であっても、十分に時刻情報を取得することが可能となる。したがって、時刻情報を取得可能な信号強度を有する衛星信号であれば、いずれの位置情報衛星からの衛星信号を受信してもよい。すなわち、測位用第一信号受信閾値よりも小さく、時刻情報を十分受信可能な測時用信号受信閾値を設定し、この信号受信閾値以上となる信号強度の衛星信号を受信すればよい。このような処理を実施することで、測時モードにおいて受信環境の検出処理や、検出結果に応じて信号受信閾値を設定する閾値処理を省略することができ、より迅速に衛星信号を受信できる。
【００２１】
本発明の電子時計では、前記情報取得手段により前記時刻情報を取得する測時モード、および前記情報取得手段により前記衛星信号に含まれる前記位置情報を取得して当該電子時計の位置を演算する測位モードを切り替えるモード切替手段を備え、前記モード切替手段により前記測位モードに切り替えられた際に、前記初期閾値設定手段は、前記受信環境検出手段により検出される受信環境に応じて、前記信号受信閾値の初期値を、所定の測位用第一信号受信閾値、および前記測位用第一信号受信閾値より小さい測位用第二信号受信閾値のうちいずれか一方に設定し、前記閾値可変手段は、前記初期閾値設定手段により設定された信号受信閾値の初期値から、前記サーチ回数に応じて、前記信号受信閾値を減少させ、前記モード切替手段により前記測時モードに切り替えられた際に、前記初期閾値設定手段は、前記信号受信閾値の初期値として、前記測位用第一信号受信閾値よりも小さい測時用固定閾値に設定し、前記閾値可変手段は、前記測時用固定閾値を減少させない構成としてもよい。
【００２２】
この発明では、モード切替手段により測位モードに切り替えられた場合では、閾値可変手段は、相関回数に応じて、信号受信閾値を減少させる。これにより、信号強度の高い衛星信号から順に捕捉することができ、より信頼性の高い衛星信号を優先して受信することができる。
一方、測時モードでは、受信環境に関わらず、信号受信閾値を測時用固定閾値に固定して、閾値可変手段は、この値を減少させない。このような場合でも、測時用固定閾値として、時刻情報を取得可能な信号強度レベルに設定されていれば、受信した衛星信号から時刻情報を取り出すことができる。また、閾値可変手段により信号受信閾値を減少させる処理が省略できるため、より処理負荷を軽減させることができ、電力消費量をより抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る第１実施形態の電子時計であるＧＰＳ付き腕時計を示す概略図である。
【図２】前記実施形態のＧＰＳ付き腕時計１の回路構成について説明するための図である。
【図３】利用者の腕にＧＰＳ付き腕時計１が装着された場合のアンテナ指向方向および衛星信号受信状況を示す図である。
【図４】ＧＰＳ付き腕時計１を屋内に配置した場合のアンテナ指向方向および衛星信号受信状況を示す図である。
【図５】前記実施形態のＧＰＳ付き腕時計の衛星信号の受信処理を示すフローチャートである。
【図６】前記実施形態のＧＰＳ付き腕時計を屋外に配置した場合の信号受信閾値の変化、および衛星信号の受信状態を示す図である。
【図７】前記実施形態のＧＰＳ付き腕時計を屋内に配置した場合の信号受信閾値の変化、および衛星信号の受信状態を示す図である。
【図８】前記実施形態のＧＰＳ付き腕時計の信号強度と時刻情報取得までに要する時間との関係を示す図である。
【図９】第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計を屋外に配置した場合の信号受信閾値の変化、および衛星信号の受信状態を示す図である。
【図１０】ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号（航行メッセージ）の構成を説明するための概略構成図である。
【図１１】第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計を屋外に配置した場合の信号受信閾値の変化、および衛星信号の受信状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子時計であるＧＰＳ衛星信号受信装置付き腕時計１（以下「ＧＰＳ付き腕時計１」という）を示す概略図である。
図１に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、文字板２および指針３からなる表示手段を備える。文字板２の一部には開口が形成され、ＬＣＤ表示パネル等からなるディスプレイ４が組み込まれている。従って、ＧＰＳ付き腕時計１は、指針３およびディスプレイ４を備えるコンビネーション時計である。
【００２５】
指針３は、秒針、分針、時針等を備えて構成され、ステップモーターで歯車を介して駆動される。
ディスプレイ４はＬＣＤ表示パネル等で構成され、後述するように時差データを表示する他、現在時刻やメッセージ情報等も表示可能とされている。
そして、ＧＰＳ付き腕時計１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星５からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正したり、測位情報つまり現在位置をディスプレイ４に表示したりできるように構成されている。
また、ＧＰＳ付き腕時計１には、入力装置（外部操作部材）であるボタン６やリュウズ７が設けられている。
【００２６】
ＧＰＳ衛星５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）は、地球の上空の所定の軌道上を周回しており、１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波（Ｌｌ波）に航法メッセージを重畳させて地上に送信している。ここで、ＧＰＳ衛星５は本発明における位置情報衛星の一例であり、航法メッセージが重畳された１．５７５４２ＧＨｚのマイクロ波（以下、「衛星信号」という）は本発明における衛星信号の一例である。
【００２７】
現在、約３０個のＧＰＳ衛星５が存在しており、衛星信号がどのＧＰＳ衛星５から送信されたかを識別するために、各ＧＰＳ衛星５はＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）と呼ばれる１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ周期）の固有のパターンを衛星信号に重畳する。Ｃ／Ａコードは、各ｃｈｉｐが＋１又は−１のいずれかでありランダムパターンのように見える。従って、衛星信号と各Ｃ／Ａコードのパターンの相関をとることにより、衛星信号に重畳されているＣ／Ａコードを検出することができる。
【００２８】
また、ＧＰＳ衛星５は原子時計を搭載しており、衛星信号には原子時計で計時された極めて正確な時刻情報（以下、「ＧＰＳ時刻情報」という）が含まれている。また、地上のコントロールセグメントにより各ＧＰＳ衛星５に搭載されている原子時計のわずかな時刻誤差が測定されており、衛星信号にはその時刻誤差を補正するための時刻補正パラメーターも含まれている。そのため、ＧＰＳ付き腕時計１に内蔵された衛星信号受信装置（以下、「ＧＰＳ受信機」という）は、１つのＧＰＳ衛星５から送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と時刻補正パラメーターを使用して内部時刻を正確な時刻に修正することができる。
【００２９】
衛星信号にはＧＰＳ衛星５の軌道上の位置を示す軌道情報も含まれている。ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ時刻情報と軌道情報を使用して測位計算を行うことができる。測位計算は、ＧＰＳ受信機の内部時刻にある程度の誤差が含まれていることを前提として行われる。すなわち、ＧＰＳ受信機の３次元の位置を特定するためのｘ，ｙ，ｚパラメーターに加えて時刻誤差も未知数になる。そのため、ＧＰＳ受信機は、一般的には４つ以上のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信された衛星信号を受信し、その中に含まれるＧＰＳ時刻情報と軌道情報を使用して測位計算を行う。
【００３０】
［ＧＰＳ付き腕時計の回路構成］
図２は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１の回路構成について説明するための図である。
ＧＰＳ付き腕時計１は、受信手段であるＧＰＳ受信部１０、ＧＰＳアンテナ１１、時計制御部２０、および電源回路３０を含んで構成されている。
【００３１】
［受信モジュールの構成］
ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ１１が接続される。ＧＰＳアンテナ１１は、複数のＧＰＳ衛星５からの衛星信号を受信するアンテナである。このＧＰＳアンテナ１１は、図３、図４に示すように、時計の表面側にアンテナ指向方向(図中一点鎖線Ａで示す)を有している。ここで、図３は、利用者の腕にＧＰＳ付き腕時計１が装着された場合のアンテナ指向方向および衛星信号受信状況を示す図であり、図４は、ＧＰＳ付き腕時計１を屋内に配置した場合のアンテナ指向方向および衛星信号受信状況を示す図である。
【００３２】
ＧＰＳアンテナ１１は、アンテナ指向方向Ａ側から進入する衛星信号を受信する。したがって、ＧＰＳ付き腕時計１により、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの信号強度の高い衛星信号を受信するには、上方に遮蔽物がない屋外において、アンテナ指向方向Ａが、地表面に対して略垂直方向である高仰角に向くように、ＧＰＳ付き腕時計１を地表面に対して略水平に維持することが好ましい。しかしながら、通常、ＧＰＳ付き腕時計１は、図３に示すように、利用者の腕に装着されるものであり、また、図４に示すように、屋内に位置する場合も考えられる。図３に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１が利用者の腕に装着され、利用者が歩行中である場合、腕の動きに応じて、ＧＰＳアンテナのアンテナ指向方向Ａは様々な方向に向けられるため、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの衛星信号の受信が困難となる。また、図４に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１が屋内に位置する場合でも、天井により高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの衛星信号が遮断されてしまうため、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの信号強度の大きい衛星信号の受信が困難となる。このように、受信環境が悪化した場合では、低仰角に位置するＧＰＳ衛星からの衛星信号やマルチパスの衛星信号を受信して、信号処理を実施することになる。
【００３３】
また、ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）部１２と、ベースバンド部１３と、閾値設定部１５と、閾値可変タイミング設定部１６と、を含んで構成されている。
ＲＦ部１２は、一般的なＧＰＳ受信装置におけるものと同じであるため、説明を省略する。このＲＦ部１２では、受信した衛星信号をデジタル信号に変換し、ベースバンド部１３に出力する。
【００３４】
ベースバンド部１３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）１３３、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）１３４を含んで構成されている。また、ＧＰＳ受信部１０には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）１４が接続され、ベースバンド部１３にはフラッシュメモリー１３５等が接続されている。
【００３５】
温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）１４は、温度に関係なくほぼ一定の周波数の基準クロック信号を生成する。
フラッシュメモリー１３５には時差情報が記憶されている。時差情報は、地理情報が分割された複数の領域の各々の時差が定義された情報である。
【００３６】
ベースバンド部１３は、ＲＦ部１２が変換したデジタル信号（中間周波数帯の信号）からベースバンド信号を復調（デコード）する処理を行う。
また、ベースバンド部１３は、衛星信号を捕捉するために、各Ｃ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードを発生し、ベースバンド信号に含まれる各Ｃ／Ａコードとローカルコードの相関をとる処理を行う。
そして、ベースバンド部１３は、各ローカルコードに対する相関値がピークになるようにローカルコードの発生タイミングを調整し、相関値が所定の相関閾値以上となる場合にはそのローカルコードのＧＰＳ衛星５に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星５からの衛星信号を捕捉）したものと判断する。
【００３７】
ここで、ＧＰＳシステムでは、すべてのＧＰＳ衛星５が異なるＣ／Ａコードを用いて同一周波数の衛星信号を送信するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用している。従って、受信した衛星信号に含まれるＣ／Ａコードを判別することで、捕捉可能なＧＰＳ衛星５を検索（サーチ）することができる。
また、本実施形態では、相関方式としてスライディング相関方式を採用しており、主にＤＳＰ１３１において実行されている。
【００３８】
さらに、この時、ベースバンド部１３は、受信した衛星信号の信号強度を検出し、この信号強度が所定の信号受信閾値以上である場合に、衛星信号を捕捉する処理を実施する。ここで、信号受信閾値は、閾値設定部１５および閾値可変タイミング設定部１６により設定される。
【００３９】
閾値設定部１５は、信号受信閾値の値を設定する処理を実施する。この閾値設定部１５は、図２に示すように、初期閾値設定手段１５１と、閾値可変手段１５２と、を備えている。
初期閾値設定手段１５１は、ソーラーセル３５での発電量、およびＧＰＳ付き腕時計１の振動量に基づいて、信号受信閾値の初期値を設定する。この初期閾値設定手段１５１は、発電量検出回路３６からの出力される信号（発電検出信号）および筐体振動検出部２２（本発明の振動検出手段を構成）から出力される信号（振動検出信号）に基づいて、初期閾値を設定する。
【００４０】
ここで、発電量検出回路３６は、ソーラーセル３５に接続される回路であり、ソーラーセル３５にて光が受光され、発電が実施されると、ソーラーセル３５の発電量に応じた発電検出信号を、時計制御部２０のＣＰＵ２１を介してＧＰＳ受信部１０に出力する。一般に、屋内での明るさは５０００ｌｘ以下であり、屋外では、５０００ｌｘより大きい明るさとなる。したがって、屋内外において、ソーラーセルにおける受光量が異なり、これによりソーラーセルでの発電量も変化する。このため、初期閾値設定手段１５１は、発電量検出回路３６から出力される発電量を示す発電検出信号に基づいて、容易に受信環境を判断することが可能となる。
また、筐体振動検出部２２は、筐体に振動が加わると、振動量に応じた信号（振動検出信号）を、時計制御部２０のＣＰＵ２１を介して、ＧＰＳ受信部１０に出力する。これらの発電量検出回路３６や筐体振動検出部２２は、本発明の受信環境検出手段として機能し、発電検出信号や振動検出信号に基づいて、受信環境を把握することが可能となる。
【００４１】
例えば、ＧＰＳ付き腕時計１が、上方に遮蔽物がない屋外に配置され、かつ、アンテナ指向方向が地表に対して略直交するように維持される場合では、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの衛星信号を良好に受信することが可能であり、受信環境が良好となる。このような場合、ソーラーセル３５においても太陽光による発電が実施されていると考えられ、ソーラーセル３５での発電量が高くなる。また、筐体振動検出部２２においても振動量が検出されない。したがって、このような受信環境が良好な場合では、初期閾値設定手段１５１は、信号受信閾値の初期値として、高仰角のＧＰＳ衛星５からの衛星信号のみを捕捉可能な上限値に設定する。
ここで、上限値は、受信環境が良好である場合に、初期閾値設定手段１５１により信号受信閾値の初期値として設定される値であり、例えばソーラーセル３５による発電量が、太陽光による発電量と同等であり、筐体振動検出部２２により検出される振動量が所定閾値以下である場合に設定される値である。本実施の形態では、上限値として、「−１３５ｄＢｍ」が設定されている。
一方、図３に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１を装着した利用者が歩行中である場合、利用者の動きに応じてアンテナ指向方向が変化し、受信環境が悪くなる場合がある。この時、ＧＰＳ付き腕時計１に加速度が加わるため、筐体振動検出部２２において検出される振動量も大きくなる。また、図４に示すようにＧＰＳ付き腕時計１が屋内にある場合、高仰角のＧＰＳ衛星５が受信できず、受信環境が悪くなる。この時、ソーラーセル３５でも太陽光を受光できず、発電効率も悪化するため、発電量検出回路３６から出力される発電検出信号も小さくなる。したがって、これらの場合では、初期閾値設定手段１５１は、信号受信閾値の初期値として、低仰角のＧＰＳ衛星５からの衛星信号やマルチパスの衛星信号を捕捉可能な値、すなわち上記した上限値より所定量小さい値に設定する。ここで設定される信号受信閾値は、例えば、予め上記上限値から、信号受信が可能な下限値までの間を複数段のレベルに分割し、受信環境に応じて、これらのレベルのうちいずれかに設定されるものであってもよく、受信環境に応じて演算により算出されるものであってもよい。
【００４２】
この時、初期閾値設定手段１５１は、ソーラーセル３５による発電量が、通常の太陽光発電時の発電量より少ない場合や、筐体振動検出部２２により検出される振動量が、所定の閾値以上である場合に、発電量や振動量に応じて信号受信閾値を設定する。ここで、初期閾値設定手段１５１は、これらの発電量や振動量に応じて演算により初期値を算出してもよく、または、例えばフラッシュメモリー１３５に、発電量、振動量、およびこれらの発電量や振動量に対する初期閾値を記録したＬＵＴ（Look up Table）データを記録しておき、発電量および振動量に対応する初期閾値を適宜読み出す構成としてもよい。
【００４３】
閾値可変手段１５２は、後述の閾値可変タイミング設定部１６によりカウントされる相関回数（サーチ回数）に応じて、初期閾値設定手段１５１により設定された信号受信閾値を減少させる閾値減少処理をする。本実施の形態では、必要な数量の衛星信号が捕捉できない状態で、閾値可変タイミング設定部１６による相関回数のカウントが「３」となる毎に、閾値を所定量減少させる処理をする。ここで必要な数量の衛星信号とは、例えば衛星信号に含まれる時刻情報に基づいて、時刻修正を実施する測時モードでは、必要な衛星信号は、１つであり、衛星信号に含まれるＧＰＳ衛星５の軌道情報に基づいて現在位置を算出する測位モードでは、必要な衛星信号は、少なくとも３つ以上となる。したがって、閾値可変手段１５２は、測時モードでは、相関回数が「３」となり、かつ１つも衛星信号が捕捉されていない場合に信号受信閾値を減少させ、測位モードでは、相関回数が「３」となり、かつ３つの衛星信号が捕捉されていない場合に信号受信閾値を減少させる。
また、この閾値の減少幅としては、適宜設定されていればよいが、減少幅を大きくすれば、衛星信号の捕捉および受信完了までの時間をより短縮でき、減少幅を小さくすれば、複数の衛星信号から信号強度が大きい衛星信号を適切に取得することが可能となる。また、例えばフラッシュメモリー１３５には、閾値の上限値および下限値が記録されており、閾値可変手段１５２により閾値が下限値まで減少させられた場合、それ以上の閾値を減少させない。そして、下限値に設定された後、閾値可変タイミング設定部１６により所定の相関回数（本実施の形態では３回）がカウントされると、ＧＰＳ受信部１０は、衛星信号の受信処理を停止させる。
【００４４】
閾値可変タイミング設定部１６は、ベースバンド部１３により相関処理が実施された回数をカウントし、所定の相関回数毎に閾値可変手段に閾値減少処理を実施させるタイミングを知らせる信号を出力する。ここで、相関処理とは、Ｃ／Ａコードを用いて、入力された衛星信号に対応するＧＰＳ衛星５がどの衛星かをサーチする処理であり、本発明のサーチ処理に相当し、相関回数とは、このサーチ処理が実施された回数、すなわち本発明のサーチ回数に相当する。
具体的には、閾値可変タイミング設定部１６は、入力された衛星信号に対して、１〜３０のローカルコードとの相関をとる各処理が一度ずつ実施されると、相関回数を「１」としてカウントする。
なお、閾値可変タイミング設定部１６は、相関を実施する時間は一定であるため、相関回数が「１」となるための所要時間をカウントすることで、相関回数をカウントする構成としてもよい。
【００４５】
さらに、ベースバンド部１３は、捕捉したＧＰＳ衛星５のＣ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードとベースバンド信号とをミキシングして航法メッセージを復調（デコード）し、航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得してＳＲＡＭ１３３に記憶する。
【００４６】
航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報は、本発明における位置情報、時刻情報の一例であり、ＧＰＳ受信部１０は、本発明における受信部として機能する。また、ＧＰＳ受信部１０のベースバンド部１３は、位置情報や時刻情報を取得しているため、本発明における情報取得手段としても機能する。
【００４７】
なお、ベースバンド部１３の動作は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）１４が出力する基準クロック信号に同期する。ＲＴＣ１３４は、衛星信号を処理するためのタイミングを生成するものである。このＲＴＣ１３４は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）１４から出力される基準クロック信号でカウントアップされる。
【００４８】
［時計制御部の構成］
時計制御部２０は、制御部（ＣＰＵ）２１及び筐体振動検出部２２を含んで構成されている。また、時計制御部２０には、水晶振動子（ＸＯ）２３が接続され、ＸＯ２３から出力される基準信号を用いて、内部処理が実施されている。
筐体振動検出部２２は、本発明の受信環境検出手段を構成する。この筐体振動検出部２２は、上述したように、ＧＰＳ付き腕時計１の振動を検出するものであり、図示しない振動検出センサーを備えている。そして、ＧＰＳ付き腕時計１に信号が加えられると、筐体振動検出部２２の振動検出センサーで振動量を検出し、この振動量に応じた信号検出信号がＣＰＵ２１に出力される。
そして、本実施形態のＧＰＳ付き腕時計１は、上述のようなＧＰＳ受信部１０および時計制御部２０を備えていることで、ＧＰＳ衛星５から受信した衛星信号に基づいて時刻表示を自動的に修正することができる。
【００４９】
［電源供給装置の構成］
電源回路３０は、レギュレーター３１、二次電池３２、電池電圧検出回路３３、充電制御回路３４、ソーラーセル３５、受信環境検出手段を構成する発電量検出回路３６を備えている。
【００５０】
二次電池３２は、レギュレーター３１を介して、ＧＰＳ受信部１０及び時計制御部２０等に駆動電力を供給する。
電池電圧検出回路３３は、ＣＰＵ２１からの制御信号によって作動されて二次電池３２の電圧を監視する。
【００５１】
充電制御回路３４は、ソーラーセル３５と二次電池３２の間に配置され、ソーラーセル３５から供給される電流による二次電池３２の充電を制御している。
【００５２】
発電量検出回路３６は、上述したように、ソーラーセル３５により発電された発電量を検出し、発電量に応じた発電検出信号を時計制御部２０のＣＰＵ２１に出力する。
【００５３】
［受信処理］
以下、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１における受信処理の手順について、図５のフローチャートも参照して説明する。手動受信処理または自動受信処理が実行されると、閾値設定部１５は、まず発電量検出回路３６から出力される発電検出信号、筐体振動検出部２２から出力される振動検出信号を検出して、受信環境が良好であるか否かを判断する（ステップＳ１）。
ここで、例えばフラッシュメモリー１３５に予め、ソーラーセル３５にて太陽光を受光して発電を実施した場合の基準発電量を記憶しておき、発電量検出回路３６から出力される発電検出信号に基づいて算出される発電量が、基準発電量以上である場合に、閾値設定部１５は、ＧＰＳ付き腕時計１が屋外でアンテナ指向方向Ａが高仰角に向かうように位置していると判断する。また、閾値設定部１５は、筐体振動検出部２２から出力される振動検出信号に基づいて、ＧＰＳ付き腕時計１に作用する振動量を算出し、この振動量が所定の振動量閾値以下である場合に、ＧＰＳ付き腕時計１が静止していると判断する。そして、閾値設定部１５の初期閾値設定手段１５１は、上記２つの条件を満たす場合、すなわち、ＧＰＳ付き腕時計１が、屋外でアンテナ指向方向Ａが高仰角に向かうように位置し、かつ静止していると判断した場合に、受信環境が良好であると判断する。
一方、上記２条件の少なくともいずれか一方の条件が満たされない場合、すなわち、発電検出信号に基づく発電量が、基準発電量未満である場合、または振動検出信号に基づく振動量が振動量閾値よりも大きい場合、受信環境が悪いと判断する。
【００５４】
ステップＳ１で、受信環境が良好であると判断されると、初期閾値設定手段１５１は、フラッシュメモリー１３５に予め記録されている上限値Ｔｈ１を読み出し、信号受信閾値の初期値として設定する(ステップＳ２)。
一方、ステップＳ１において、受信環境が悪いと判断されると、初期閾値設定手段１５１は、フラッシュメモリー１３５に記録されている発電量、振動量、およびこれらの発電量や振動量に対する初期閾値を記録したＬＵＴデータから、発電量、振動量に対応する信号受信閾値を読み出し、信号受信閾値の初期値Ｔｈ２として設定する（ステップＳ３）。
【００５５】
この後、ベースバンド部１３は、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号を捕捉する衛星捕捉動作（サーチ）を実行するとともに、衛星信号が捕捉された否かを判断する（ステップＳ４）。
具体的には、ベースバンド部１３は、衛星番号ＳＶを１から３０まで順次変更しながら衛星番号ＳＶのＣ／Ａコードと同一のパターンのローカルコードを発生させる。次に、ベースバンド部１３は、ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードの相関値を計算する。ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードが同じコードであれば相関値は所定のタイミングでピークを持つが、異なるコードであれば相関値はピークをもたず常にほぼゼロとなる。
ベースバンド部１３は、ベースバンド信号に含まれるＣ／Ａコードとローカルコードの相関値が最大になるようにローカルコードの発生タイミングを調整する。また、ベースバンド部１３は、相関値が所定の閥値以上の場合、衛星信号の信号強度（ＳＮＲ）を検出し、検出した信号強度が、信号受信閾値以上であるか否かを判断する。そして、ベースバンド部１３は、相関値が所定の閥値以上であり、かつ信号強度が信号受信閾値以上である場合には、衛星番号ＳＶのＧＰＳ衛星５を捕捉したものと判断する。
また、この時、閾値設定部１５の閾値可変タイミング設定部１６は、ベースバンド部１３による相関回数のカウントを開始する。すなわち、閾値可変タイミング設定部１６は、衛星番号ＳＶを１から３０までの相関が１回ずつ実施されると、相関回数を１としてカウントする。
【００５６】
また、ベースバンド部１３は、閾値可変タイミング設定部１６によりカウントされる相関回数が所定数（本実施形態では３）となるまで、衛星捕捉処理を実施するが、この所定相関回数内で衛星が捕捉できないと判断した場合（ステップＳ４において「Ｎｏ」と判断される場合）、閾値設定部１５の閾値可変手段１５２により信号受信閾値を減少させる処理を実施する。この時、閾値設定部１５は、信号受信閾値が予め設定されている下限値であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
このステップＳ５において、信号受信閾値が下限値ではないと判断された場合、閾値可変手段１５２は、現在設定されている信号受信閾値を、予め設定された所定値だけ減少させる処理を実施し（ステップＳ６）、再びステップＳ４の処理を実施させる。
【００５７】
一方、ステップＳ５において、信号受信閾値が下限値であると判断された場合、その後、所定の相関回数(例えば3回)が経過すると、ＧＰＳ受信部１０による衛星信号の受信動作を終了させる。この時、時計制御部２０は、例えばディスプレイ４に、受信が失敗した旨の情報を表示させ、内部時計によりカウントされる時刻を指針３にて表示させる処理をする（ステップＳ７）。
なお、ＧＰＳ付き時計１は、利用者の設定入力により、衛星信号から時刻情報のみを取得し、取得した時刻情報により時刻を修正する測時モードと、衛星信号からＧＰＳ衛星５の軌道情報を取得し、ＧＥＰ付き時計１の現在位置を演算する測位モードとを、選択することができる。ここで、測時モードが選択されている場合では、信号受信閾値が下限値に設定され、所定の相関回数経過後までに、１つでも衛星信号を受信できれば、その衛星信号に基づいて時刻情報を取得する。一方、測位モードでは、少なくとも３つ以上の衛星信号の受信が必要であるため、信号受信閾値が下限値に設定され、所定の相関回数経過後までに、３つ以上の衛星信号を捕捉できなかった場合（例えば２つの衛星信号しか受信できていない場合）も、同様に受信処理を停止させる。
【００５８】
また、ステップＳ４において、衛星信号が捕捉されると、ベースバンド部１３は、捕捉した衛星信号のデコード処理を実行する（ステップＳ８）。
そして、時計制御部２０は、ディスプレイ４に受信が成功した旨の情報を表示させるとともに、ステップＳ７により取得した時刻情報に基づいて、内部時計の時刻を修正し、修正した時刻を指針３にて表示させる処理を実施する（ステップＳ９）。
【００５９】
次に、本実施形態における衛星信号の捕捉状態と信号受信閾値の変化について、図６から図８を参照して説明する。なお、図６、７において、各衛星Ａ〜Ｄの点線部分はその衛星はサーチ中であり、まだ捕捉されていない状態を意味する。また、実線部分は、その衛星が捕捉され、衛星信号をデコード処理している状態を意味する。さらに、図７において、図中上側の信号受信閾値は比較例での設定値を示し、図中下側の信号受信閾値は本実施形態での設定値を示す。また、この図７の本実施形態における信号受信閾値を示す線において、一点鎖線は、比較例における信号受信閾値の初期値を示す線である。図８は、信号強度と時刻情報取得までに要する時間との関係を示す図であり、破線は比較例、実線は本実施形態を示している。
【００６０】
ここで、受信環境に応じた受信信号閾値を設定せず、衛星信号の捕捉処理を実施する例を本実施形態の比較例とする。
まず、受信環境が良好である場合、本実施形態においても、信号受信閾値として、上限値Ｔｈ１が設定される。このため、図６に示すように、比較例および本実施形態において、同様の処理が実施され、受信開始から情報取得までの時間は、同じ長さとなる。
【００６１】
一方、受信環境が悪い場合、例えば、時計が屋内に位置する場合、図４に示すように、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの衛星信号が遮断されてしまう。このような場合でも、図７に示すように、比較例では、信号受信閾値の初期値として上限値が設定される。このため、閾値可変手段１５２による信号受信閾値の減少処理が実施されるまでの間は、比較例では、どの衛星信号も捕獲することができず、閾値可変手段１５２により信号受信閾値が減少された後に、はじめて低仰角に位置する衛星Ｄの衛星信号を捕捉することが可能となる。
一方、本実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、受信環境が悪い場合には、信号受信閾値の初期値が低減される。したがって、この信号受信閾値以上の信号強度を有する衛星信号が受信可能となるため、閾値可変手段１５２により信号受信閾値が減少される前に、衛星Ｄの衛星信号を捕捉することができ、図中Ｔ１の時間分だけ、比較例よりも早く衛星Ｄの衛星信号を捕捉することができ、情報取得にかかる時間もＴ２だけ、早めることができる。
【００６２】
したがって、図８に示すように、衛星信号の信号強度が高い場合には、比較例および本実施形態において、大きな差は出ないが、衛星信号の信号強度が低い場合に、本実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、より迅速に衛星信号を捕捉することが可能となり、消費電力の消費を抑えることが可能となる。
【００６３】
［第１実施形態の作用効果］
上述したように、上記第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、閾値設定部１５の初期閾値設定手段１５１は、発電量検出回路３６や筐体振動検出部２２から出力される信号に基づいて、受信環境を判断し、受信環境に応じた信号受信閾値の初期値を設定する。そして、ベースバンド部１３は、この設定された信号受信閾値以上の信号強度を有する衛星信号を捕捉し、デコードする処理を実施する。また、閾値設定部１５の閾値可変手段１５２は、閾値可変タイミング設定部１６によりカウントされる相関回数が所定値になると、信号受信閾値の値を減少させる。
このため、受信環境が良好である場合には、高い信号受信閾値が設定されるため、信号強度の高い質のよい衛星信号のみを受信することができる。また、受信環境が悪い場合、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの衛星信号が届かない場合もあるが、受信環境に応じて受信信号閾値が低い値に設定されていれば、低仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの衛星信号やマルチパスの衛星信号などの、信号強度が低い衛星信号しか受信できない受信環境であっても、それらの衛星信号を、受信開始時から早期に捕捉することができる。したがって、受信開始から受信完了（デコード処理完了）までのトータル時間も短縮されることになり、衛星信号受信処理に要する消費電力も抑えることができる。
【００６４】
ＧＰＳ付き腕時計１は、ソーラーセル３５、およびソーラーセル３５での発電量を検出する発電量検出回路３６を備え、この発電量検出回路３６が本発明の受信環境検出手段として機能する。
すなわち、上述のように、ＧＰＳ付き腕時計１を、屋外で使用する場合、ソーラーセル３５においてより多くの太陽光を受光することができるため、ソーラーセル３５での発電量も大きくなる。このような配置状態では、ＧＰＳ付き腕時計１の上方に遮蔽物がなく、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの信号強度が強い衛星信号をも良好に受信できる受信環境となる。したがって、発電量検出回路３６によりソーラーセル３５の発電量を検出することで、ＧＰＳ付き腕時計１が屋外に位置しているか否かを判断でき、受信環境を容易に判断することができ、判断した受信環境に応じて容易に信号受信閾値の初期値を設定することができる。
【００６５】
ＧＰＳ付き腕時計１は、筐体振動検出部２２を備え、この筐体振動検出部２２が本発明の受信環境検出手段として機能する。
すなわち、ＧＰＳ付き腕時計１を腕に装着した利用者が歩行中である場合、例えば利用者が建物近傍を通過すると、衛星信号が建物により遮断されるなどし、受信環境が悪化する場合がある。また、腕を振っている状態では、アンテナ指向方向Ａが様々な方向に向くことが考えられ、ＧＰＳ付き腕時計１を定位置で静止している場合に比べて受信感度が悪化する。
ここで、本実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、筐体振動検出部２２から腕の振りに応じた振動検出信号が出力され、初期閾値設定手段１５１は、この振動検出信号に基づいて、ＧＰＳ付き腕時計１の振動量を算出し、振動量に応じた信号受信閾値の初期値を設定する。このため、初期閾値設定手段１５１は、振動量が所定の振動閾値以上であるか否かを判断することで、容易に受信環境を判断することができ、上記発明と同様に、受信環境に応じて容易に信号受信閾値の初期値を設定することができる。
【００６６】
そして、ベースバンド部１３は、閾値可変手段１５２により信号受信閾値が下限値に設定され、かつ所定の相関回数の相関が実施されても衛星信号を捕捉できなかった場合、衛星信号の受信動作を停止（タイムアウト）させる。
すなわち、受信環境が著しく悪く、衛星信号を受信できない場合に、何度も受信動作を繰り返す処理を行うことがない。したがって、受信処理のための消費電力を抑え、二次電池３２の電力を長時間持続させることができるとともに、電力低下によるシステムダウンをも防止することができる。また、下限値より小さい信号強度の衛星信号が受信され、誤った情報が取得される不都合をも回避できる。
【００６７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図９を参照して説明する。図９は、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計１の衛星信号受信方法の概略を示す図である。
【００６８】
上記第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計１は、１つの衛星信号から時刻情報を取り出して表示時刻を修正する場合（測時モード）、および複数の衛星信号からＧＰＳ衛星５の位置情報を取り出し、これらの位置情報に基づいて現在位置を算出する場合（測位モード）の双方において、受信環境に応じて信号受信閾値を設定する処理を実施した。これに対して、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、より信号強度が高い衛星信号を受信する必要がある測位モード時に、上記第１実施形態と同様の処理により、受信環境に応じて信号受信閾値を設定し、現在の受信環境で、信号強度が高い衛星信号をより迅速に取得する処理を実施する。一方、測時モードにおいては、受信環境によらず、信号受信閾値を上限値よりも低い所定値に設定し、衛星信号の受信動作を実施する。
【００６９】
ここで、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号（航行メッセージ）の概略について説明する。
図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号（航行メッセージ）の構成を説明するための概略構成図である。
図１０（Ａ）に示すように、航法メッセージは、全ビット数１５００ビットのメインフレームを１単位とするデータとして構成される。メインフレームは、それぞれ３００ビットの５つのサブフレーム１〜５に分割されている。１つのサブフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星５から６秒で送信される。従って、１つのメインフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星５から３０秒で送信される。
【００７０】
サブフレーム１には、週番号データ等の衛星補正データが含まれている。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る。ＧＰＳ時刻情報の起点は、ＵＴＣ（協定世界時）における１９８０年１月６日００：００：００であり、この日に始まる週は週番号０となっている。週番号データは、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（各ＧＰＳ衛星５の詳細な軌道情報）が含まれる。また、サブフレーム４、５には、アルマナックパラメータ（全ＧＰＳ衛星５の概略軌道情報）が含まれている。
【００７１】
さらに、サブフレーム１〜５には、先頭から、３０ビットのＴＬＭ（Telemetry word）データが格納されたＴＬＭ（Telemetry）ワードと３０ビットのＨＯＷ（hand over word
）データが格納されたＨＯＷワードが含まれている。
従って、ＴＬＭワードやＨＯＷワードは、ＧＰＳ衛星５から６秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ等の衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、アルマナックパラメータは３０秒間隔で送信される。
【００７２】
図１０（Ｂ）に示すように、ＴＬＭワードには、プリアンブルデータ、ＴＬＭメッセージ、Reservedビット、パリティデータが含まれている。
図１０（Ｃ）に示すように、ＨＯＷワードには、ＴＯＷ（Time of Week、「Ｚカウント」ともいう）というＧＰＳ時刻情報が含まれている。Ｚカウントデータは毎週日曜日の０時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の０時に０に戻るようになっている。つまり、Ｚカウントデータは、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報である。このＺカウントデータは、次のサブフレームデータの先頭ビットが送信されるＧＰＳ時刻情報を示す。例えば、サブフレーム１のＺカウントデータは、サブフレーム２の先頭ビットが送信されるＧＰＳ時刻情報を示す。また、ＨＯＷワードには、サブフレームのＩＤを示す３ビットのデータ（ＩＤコード）も含まれている。すなわち、図１０（Ａ）に示すサブフレーム１〜５のＨＯＷワードには、それぞれ「００１」、「０１０」、「０１１」、「１００」「１０１」のＩＤコードが含まれている。
【００７３】
一般に、ＧＰＳ受信機は、サブフレーム１に含まれる週番号データとサブフレーム１〜５に含まれるＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）を取得することで、ＧＰＳ時刻情報を取得することができる。ただし、ＧＰＳ受信機は、以前に週番号データを取得し、週番号データを取得した時期からの経過時間を内部でカウントしている場合は、週番号データを取得しなくてもＧＰＳ衛星の現在の過番号データを得ることができる。従って、ＧＰＳ受信機は、Ｚカウントデータを取得すれば、日付以外の現在時刻が分かるようになっている。このため、ＧＰＳ受信機は、通常、現在時刻としてＺカウントデータのみを取得する。
【００７４】
なお、ＴＬＭワード、ＨＯＷワード（Ｚカウントデータ）、衛星補正データ、エフェメリスパラメータ、アルマナックパラメータ等は、本発明における衛星情報の一例である。
【００７５】
ＧＰＳ付き腕時計１において、測時処理を実施する測時モードでは、時刻情報であるＺカウントデータを取得することを意味する。Ｚカウントデータは、１つのＧＰＳ衛星５からでも取得できる。また、Ｚカウントデータは、各サブフレームに含まれているので、６秒間隔で送信される。
このため、測時モードの受信では、捕捉衛星数は少なくとも１つであり、１個のＺカウントデータを取得する受信所要時間は長くても６秒であり、取得できる情報はＺカウントデータ（時刻情報）であり、前記エフェメリスパラメータやアルマナックパラメータは受信しなくともよい。したがって、受信所要時間は、６秒で１個のＺカウントデータを取得でき、受信データの検証のために、２〜３個のＺカウントデータを取得する場合でも１２〜１８秒という短時間で受信を完了できる。
したがって、測時モードでは、衛星信号のうちＺカウントデータさえ取得できればよいため、信号強度の弱い衛星信号であっても、ノイズなどの影響が小さく、信頼性の高い情報を取得することができる。
【００７６】
一方、測位モードの受信は、各ＧＰＳ衛星５の軌道情報であるエフェメリスパラメータを３衛星分以上、受信することを意味する。測位のためには少なくとも３個以上のＧＰＳ衛星５からエフェメリスパラメータを取得する必要があるためである。なお、エフェメリスパラメータはサブフレーム２，３に含まれるため、最短で１８秒間の受信（サブフレーム１〜３までの受信）を行えば取得できる。従って、複数のＧＰＳ衛星５を同時に捕捉して受信する場合、エフェメリスパラメータの受信および測位計算を行って測位データを取得するには、アルマナックデータを保持しないコールドスタート状態では約３０秒〜１分の時間が必要である。
このため、測位モードの受信とは、捕捉衛星数は少なくとも３個であり、受信所要時間は約３０秒〜１分であり、取得すべき情報はＺカウントデータ（時刻情報）およびエフェメリスパラメータであり、アルマナックパラメータは受信しない処理を意味する。したがって、測位モードでは、測時モードよりも衛星信号の受信時間が長くなり、受信中に信号強度が悪化するなどすると、信頼性の高い衛星信号の受信が困難になることが考えられる。このため、測位モードにおいては、より信頼性の高い信号強度の高い衛星信号を受信することが好ましい。
【００７７】
そして、ＧＰＳ付き腕時計１では、測時モードの受信処理は原則として所定の時刻に自動的に受信する自動受信処理を実施し、測位モードの受信処理はユーザーの操作による手動受信処理を実施する。従って、本実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、これらの測時モードと測位モードを切り替えて動作させることができる。第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、時計制御部２０のＣＰＵ２１が、本発明のモード切替手段を構成する。すなわち、時計制御部２０のＣＰＵ２１は、時計通常駆動時において、測時モードを設定し、所定時間間隔で、ＧＰＳ受信部１０に測時モードに対応した受信処理を実施させる。そして、ＣＰＵ２１は、利用者によりボタン６が操作されるなどすると、測位モードに移行し、ＧＰＳ受信部１０に測位モードに対応した受信処理を実施させる。なお、測時モードは、所定時刻毎に定期的に実施されるとしたが、例えば利用者の設定入力により、利用者が所望するタイミングで測時モードに移行する処理を実施してもよい。
【００７８】
そして、ＧＰＳ受信部１０は、測位モードにおいて、図９に示すように、上記第１実施形態と同様の処理を実施して、受信環境に応じた信号受信閾値Ｔｈ２（測時用第二信号受信閾値）を設定する処理を実施する。これにより、現在の受信環境において、信号強度が高い衛星信号を、迅速に受信することが可能となる。なお、図９は、高仰角に位置するＧＰＳ衛星５からの衛星信号を適切に受信可能な受信環境が良好な状態での例を示す図であり、測位モードにおいて、信号受信閾値は、上限値（Ｔｈ１）である測位用第一信号受信閾値に設定されている。
一方、測時モードでは、ＧＰＳ受信部１０の初期閾値設定手段１５１は、図９に示すように、受信環境に関わらず、信号受信閾値の値を、上限値である測位用第一信号受信閾値Ｔｈ１よりも小さい測時用信号受信閾値Ｔｈ３に設定する。この所定値は、予め設定され、フラッシュメモリー１３５に記憶されている値を用いればよい。この場合においても閾値可変手段１５２は、上記第１実施形態と同様の処理を実施し、相関回数が所定数となる毎に、信号受信閾値を低下させる。
【００７９】
〔第２実施形態の作用効果〕
上記第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、ＣＰＵ２１により測位モードに切り替えられた場合、上記第１実施形態と同様の処理を実施する。すなわち、発電量検出回路３６および筐体振動検出部２２から出力される信号に応じて、受信環境を判断し、初期閾値設定手段１５１により、これらの信号に応じた信号受信閾値の初期値を設定するとともに、閾値可変手段１５２により、所定相関回数毎に、信号受信閾値を減少させる処理を実施する。このため、測位モードにおいては、上記第１実施形態と同様の効果が得られ、受信環境に応じて受信可能な信号強度の高い衛星信号を迅速に受信することができる。
一方、ＣＰＵ２１により測時モードに切り替えられた場合、初期閾値設定手段１５１は、発電量検出回路３６や筐体振動検出部２２からの信号によらず、予め設定された初期値を信号受信閾値として設定する。このため、この初期値として、時刻情報（Ｚカウントデータ）を受信可能なレベルに設定されていれば、より迅速に衛星信号を捕捉でき、時刻修正動作を実施することができる。つまり、受信環境に応じて信号受信閾値を設定した場合でも、その信号受信閾値を越える信号強度の衛星信号がない場合、閾値可変手段によりさらに信号受信閾値が減少させられた後に衛星信号を捕捉することとなる。これに対し、本実施形態では、測時用信号受信閾値が設定されることで、時刻情報を受信可能な信号強度を有する衛星信号をより迅速に受信することができる。また、測時モードでは、時刻情報さえ取得できればよいため、測位モードのように精度の高い衛星信号が要求されず、上記のような信号受信閾値が設定されたとしても、十分精度の高い時刻修正を実施することができる。
【００８０】
また、初期閾値設定手段１５１は、下限値よりも大きく上限値より小さい測時用信号受信閾値を設定する。そして、閾値可変手段は、所定の相関回数毎に、この測時用信号受信閾値を段階的に減少させる。したがって、信号受信開始時から、信号受信閾値が下限値に設定されている場合に比べて、信号強度が高い衛星信号を捕捉対象とすることができ、より信頼性の高い信号を受信することができる。
【００８１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計１の衛星信号受信方法の概略を示す図である。
【００８２】
上記第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計１は、測時モードにおいて、予め設定された信号受信閾値を設定した後、閾値可変手段１５２により、所定の相関回数毎に、信号受信閾値を減少させる処理を実施する。これに対して、第３実施形態では、測時モードにおいて、信号受信閾値が固定される。
【００８３】
すなわち、図１１に示すように、測位モードでは、初期閾値設定手段１５１は、上記第２実施形態および第１実施形態と同様に、受信環境に応じた第二信号受信閾値Ｔｈ２を設定する。そして、閾値可変手段１５２は、所定の相関回数（例えば３回）毎に、信号受信閾値を減少させる処理を実施する。
【００８４】
一方、測時モードでは、初期閾値設定手段１５１は、信号受信閾値の上限値（測位第一信号受信閾値）よりも所定の測時用固定閾値Ｔｈ４を、信号受信閾値として設定する。なお、第３実施形態では、この測時用固定閾値Ｔｈ４としては、下限値（−１４０ｄｂｍ）を用いる。また、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、図１１に示すように、測時モードにおいて、閾値可変手段１５２による信号受信閾値の減少処理を実施しない。このため、初期閾値設定手段１５１により設定された信号受信閾値が維持されることとなる。
なお、この場合、閾値可変タイミング設定部１６において、相関回数をカウントし、ベースバンド部１３は、所定の相関回数経過において衛星信号を捕捉できない場合、受信動作を停止させる処置を実施する。
また、測時用固定閾値Ｔｈ４として下限値を用いるが、これに限定されず、測時用固定閾値として、下限値から上限値の間の所定値が設定されている構成としてもよい。
【００８５】
〔第３実施形態の作用効果〕
上記第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計１では、上記第２実施形態の作用効果と同様の効果が得られる。すなわち、測位モードに切り替えられた場合では、発電量検出回路３６および筐体振動検出部２２から出力される信号に応じて、受信環境を判断し、初期閾値設定手段１５１により、これらの信号に応じた信号受信閾値の初期値を設定するとともに、閾値可変手段１５２により、所定相関回数毎に、信号受信閾値を減少させる処理を実施する。このため、測位モードにおいては、上記第１実施形態と同様の効果が得られ、受信環境に応じて受信可能な信号強度の高い衛星信号を迅速に受信することができる。
一方、測時モードに切り替えられた場合、初期閾値設定手段１５１は、発電量検出回路３６や筐体振動検出部２２からの信号によらず、予め設定された初期値を信号受信閾値として設定する。このため、この初期値として、時刻情報（Ｚカウントデータ）を受信可能なレベルに設定されていれば、より迅速に衛星信号を捕捉でき、時刻修正動作を実施することができる。
【００８６】
また、第３実施形態では、測時モードにおいて、設定された信号受信閾値が固定される。このため、相関回数毎に、閾値可変手段１５２による閾値減少処理が不要となり、処理に係る消費電力を抑えることができる。
そして、測時用固定閾値として、衛星信号を受信可能な下限値に設定されている。このため、例えば、上記第２実施形態で設定される測時用信号受信閾値と、下限値である測時用固定閾値との間の信号強度を有する衛星信号が入力された場合でも、受信開始時からこの衛星信号を捕捉することができ、相関処理に要する消費電力をより低減させることができる。
【００８７】
［変形例］
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、第１から第３の各実施形態において、閾値可変手段１５２は、相関回数が所定数（例えば３回）となる毎に、信号受信閾値を減少させる処理を実施したが、閾値可変手段１５２により信号受信閾値を減少させるタイミングを徐々に遅らせる処理を実施してもよい。例えば、閾値可変手段１５２は、受信開始から相関回数が３回となった時点で１回目の閾値減少処理を実施し、その後さらに５回の相関が行われた後に、２回目の閾値減少処理を実施し、その後さらに、７回の相関が実施された際に、３回目の閾値減少処理を実施する処理をしてもよい。
【００８８】
また、閾値可変手段１５２は、相関回数に応じて、信号受信閾値を減少させる処理を実施したが、例えば、内部タイマーにより受信開始から経過時間を参照し、所定相関回数に必要な時間経過毎に信号受信閾値を減少させる処理を実施してもよい。
【００８９】
また、ベースバンド部は、信号受信閾値が下限値に設定され、かつ所定相関回数の相関が実施されても衛星信号を捕捉できない場合に受信処理を停止するとしたが、例えば、信号受信開始時から所定時間経過後に衛星信号を受信できない場合に信号受信処理を停止させる処理を実施してもよい。
【００９０】
さらに、上記各実施形態において、本発明の受信環境検出手段として振動検出手段である筐体振動検出部２２を例示したが、これに限定されず、例えば、ジャイロセンサーなどにより、ＧＰＳ付き腕時計１の傾斜角度を検出する構成としてもよい。この場合、アンテナ指向方向Ａに基づいて、受信環境を判断することができる。
また、時計の振動により回転錘を回転させることで、発電を実施する発電機能付きの電子時計では、受信環境検出手段は、回転錘の運動による発電量を検出することで、振動量を検出する構成としてもよい。この場合、発電機構の一部を受信環境検出手段として機能させることができるため、構成を簡単にすることができる。
【００９１】
さらには、発電量検出回路３６により、発電量を検出することで、受信状態を検出する構成としたが、例えば、内部時計によりデイタイムかナイトタイムかを判断し、デイタイム時にのみ、発電量検出回路３６による受信状態の検出を実施する構成としてもよい。
【００９２】
また、受信環境検出手段として、ソーラーセル３５による発電量を検出する発電量検出回路３６を用い、発電量に基づいて受信環境を検出する構成としたが、例えば、ソーラーセル３５が設けられず、受光素子のみが設けられる構成としてもよい。この場合、受光素子における受光量に応じて電気信号が出力されるため、この電気信号を検出することにより受信状態を検出することができる。
【００９３】
また、上述の実施形態は、位置情報衛星の例としてＧＰＳ衛星５について説明したが、本発明の位置情報衛星としては、ＧＰＳ衛星５だけではなく、ガリレオ（ＥＵ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシア）、北斗（中国）などの他の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）や、ＳＢＡＳなどの静止衛星や準天頂衛星などの時刻情報を含む衛星信号を送信する位置情報衛星でも良い。
【００９４】
本発明の電子時計は、指針およびディスプレイを有するコンビネーション時計に限らず、指針のみを有するアナログ時計や、ディスプレイのみを有するデジタル時計に適用してもよい。さらに、本発明は、腕時計に限らず、懐中時計などの各種時計や、携帯電話機、デジタルカメラや各種携帯情報端末等の時計機能を備える電子機器に適用してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１…電子時計であるＧＰＳ付き腕時計、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…位置情報衛星であるＧＰＳ衛星、１３…受信手段および情報取得手段として機能するベースバンド部、３…表示部を構成する指針、４…表示部を構成するディスプレイ、２１…モード切替手段としても機能するＣＰＵ、２２…受信環境検出手段として機能する振動検出手段である筐体信号検出部、３５…ソーラーセル、３６…受信環境検出手段として機能する発電量検出回路、１５１…初期閾値設定手段、１５２…閾値可変手段。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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