(57)【要約】【課題】小型の機器でも受信感度を向上でき、かつ、消費電力の増加も抑えることができる衛星信号受信装置および衛星信号受信装置の制御方法を提供すること。【解決手段】ＧＰＳ付き腕時計３は、ＧＰＳアンテナ２７、信号増幅手段であるＬＮＡ２８、受信部３０、時刻表示装置８０及び電源供給装置９０を含んで構成されている。受信部３０は、ＬＮＡ２８の制御を行う信号増幅制御手段を有するＧＰＳ信号処理部６０を含んで構成される。信号増幅制御手段は、受信モードが測時モードの場合、制御信号入力端子にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する。一方、受信モードが測位モードの場合、信号増幅制御手段は制御信号入力端子にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。【選択図】図３
2011043449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信手段と、
前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、
受信モードを測時モードおよび測位モードのうちいずれか一方に設定可能な受信モード設定手段と、を備え、
前記受信手段は、電源が供給された作動状態では入力された受信信号を増幅して出力し、かつ、電源が供給されていない停止状態では入力された受信信号をそのまま出力する信号増幅手段を有し、
前記受信制御手段は、前記受信モードが測時モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を停止状態に制御し、前記受信モードが測位モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を作動状態に制御する信号増幅制御手段を有する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の衛星信号受信装置において、
前記受信手段で前記衛星信号を検索する衛星信号検索手段を備え、
前記信号増幅制御手段は、前記衛星信号検索手段による衛星信号の検索処理中は、前記信号増幅手段を停止状態に制御する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の衛星信号受信装置において、
前記信号増幅制御手段は、前記受信モードが測位モードに設定されている場合は、衛星信号において測位計算に必要な情報が送信されるタイミングのみ前記信号増幅手段を作動する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項４】
位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信手段と、
前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、
受信環境を検出する受信環境検出手段と、を備え、
前記受信手段は、電源が供給された作動状態では入力された受信信号を増幅して出力し、かつ、電源が供給されていない停止状態では入力された受信信号をそのまま出力する信号増幅手段を有し、
前記受信制御手段は、前記受信環境検出手段で検出された検出値により受信環境が良くないと判定された場合に前記信号増幅手段を作動状態に制御する信号増幅制御手段を有する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項５】
請求項４に記載の衛星信号受信装置において、
受信モードを測時モードおよび測位モードのうちいずれか一方に設定可能な受信モード設定手段を備え、
前記受信モードが測位モードであり、かつ、前記受信環境検出手段で検出された検出値により受信環境が良くないと判定された場合は、前記受信手段による受信を終了する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の衛星信号受信装置において、
前記信号増幅制御手段は、
前記受信モードが測時モードに設定されている場合は、衛星信号において時刻情報が送信されるタイミングのみ前記信号増幅手段を作動し、
前記受信モードが測位モードに設定されている場合は、衛星信号において測位計算に必要な情報が送信されるタイミングのみ前記信号増幅手段を作動する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれかに記載の衛星信号受信装置において、
前記受信手段で前記衛星信号を検索する衛星信号検索手段を備え、
前記信号増幅制御手段は、前記衛星信号検索手段による衛星信号の検索処理中は、前記信号増幅手段を停止状態に制御する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれかに記載の衛星信号受信装置において、
前記受信環境検出手段は、太陽からのエネルギー量を検出するエネルギー検出手段を備え、前記エネルギー検出手段で検出された検出値に基づいて前記受信環境を判定する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項９】
請求項４から請求項７のいずれかに記載の衛星信号受信装置において、
前記受信環境検出手段は、衛星信号受信装置の振動状態を検出する振動検出手段を備え、前記振動検出手段で検出された検出値により振動状態であると判定された場合は前記受信環境が良くないと判定する
ことを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項１０】
位置情報衛星から送信される衛星信号を受信するとともに、受信信号を増幅する信号増幅手段を備えた受信手段と、
前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、を具備した衛星信号受信装置の制御方法であって、
前記受信制御手段は、受信モードを測時モードおよび測位モードのいずれかに設定可能とされており、
前記受信モードが測時モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を停止状態に制御し、前記受信モードが測位モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を作動状態に制御する
ことを特徴とする衛星信号受信装置の制御方法。
【請求項１１】
位置情報衛星から送信される衛星信号を受信するとともに、受信信号を増幅する信号増幅手段を備えた受信手段と、
前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、
受信環境を検出する受信環境検出手段と、を具備した衛星信号受信装置の制御方法であって、
前記受信制御手段は、前記受信環境検出手段で検出された検出値により受信環境が良いと判定された場合は前記信号増幅手段を停止状態に制御し、受信環境が悪いと判定された場合は前記信号増幅手段を作動状態に制御する
ことを特徴とする衛星信号受信装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＧＰＳ衛星等の位置情報衛星からの信号に基づいて測位や時刻修正を行う衛星信号受信装置および衛星信号受信装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）受信システムとして、内蔵アンテナを有するＧＰＳ受信装置に、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）が組み込まれた外部アンテナを接続したものが知られている（特許文献１参照）。
前記外部アンテナは、内蔵アンテナに比べて受信感度を向上できるが、ＬＮＡを動作させるために消費電力は増加する。
このため、特許文献１のＧＰＳ受信システムでは、内蔵アンテナによる測位状況を判定し、測位環境が良い場合には内蔵アンテナを選択することで、消費電力を低減していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４４６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、腕時計や携帯電話機のような小型の携帯機器において、ＧＰＳ受信装置を組み込み、位置情報や時刻情報を受信可能なものが提案されている。これらの小型の携帯機器に、前記特許文献１のような外部アンテナを接続することは、携帯性を阻害し、消費電力も増加するため、適用が難しいという問題があった。
したがって、腕時計等では内蔵アンテナのみで受信を行っていた。このため、受信環境が悪い場合に受信感度が低下し、ＧＰＳ信号を受信できなくなることや、受信できても受信が完了するまでに時間が長くなってしまうという問題があった。
【０００５】
また、小型の携帯機器は、サイズの制約からできるだけ小型の電池を用いることが好ましく、ボタン型などの小型の電池が用いられることが多い。しかしながら、小型の電池は容量が少ないので、消費電力が多くなると寿命が短くなってしまう。一般的に電池の寿命が長いほど利便性を向上させることができるので、消費電力を低くして電池の容量を有効に使うことが必要である。
【０００６】
本発明の目的は、小型の機器でも受信感度を向上でき、かつ、消費電力の増加も抑えることができる衛星信号受信装置および衛星信号受信装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の衛星信号受信装置は、位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信手段と、前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、受信モードを測時モードおよび測位モードのうちいずれか一方に設定可能な受信モード設定手段と、を備え、前記受信手段は、電源が供給された作動状態では入力された受信信号を増幅して出力し、かつ、電源が供給されていない停止状態では入力された受信信号をそのまま出力する信号増幅手段を有し、前記受信制御手段は、前記受信モードが測時モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を停止状態に制御し、前記受信モードが測位モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を作動状態に制御する信号増幅制御手段を有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記信号増幅手段は、アンテナに接続されて受信された衛星信号を増幅するＬＮＡ（Low Noise Amplifier：低雑音増幅回路）等で構成される。
受信モード設定手段は、受信モードを測時モードおよび測位モードのいずれか一方に設定可能となっている。
測時モードの場合は、例えばＧＰＳ衛星信号であれば、時刻情報を得るために少なくとも１個の衛星信号を受信する。
一方、測位モードの場合は、衛星信号受信装置の現在位置を算出するのに必要な情報を得るために、少なくとも３個の衛星信号を受信する必要がある。この際、信号強度が弱い衛星信号が１つでも存在すると、衛星信号を捕捉するまでの時間（衛星サーチ時間）や、捕捉した信号のデコード処理に時間が掛かり、消費電力が増大する。
【０００９】
本発明によれば、測位モードの場合は、前記信号増幅手段を作動させて信号を増幅することで、捕捉した衛星信号の衛星サーチ時間やデコード処理時間を短縮することができ、その分、消費電力も低減できる。
また、測時モードの場合は、前記信号増幅手段を停止させても、通常は、時刻情報を得るのに十分な強度の衛星信号を捕捉することができるので、信号増幅手段を停止状態に制御している。したがって、測時モードの場合の消費電力を低減できる。
このように、受信モードに応じて信号増幅手段を制御するので、受信時間を短縮できて効率の良い受信が可能となる。したがって、限られた電力（電池容量）を有効に使うことができ、電池寿命を延ばすことや、電池を小型化することができる。
【００１０】
本発明の衛星信号受信装置において、前記受信手段で前記衛星信号を検索する衛星信号検索手段を備え、前記信号増幅制御手段は、前記衛星信号検索手段による衛星信号の検索処理中は、前記信号増幅手段を停止状態に制御することが好ましい。
【００１１】
本発明によれば、衛星信号検索手段による衛星信号の検索処理の開始時は、前記信号増幅制御手段により信号増幅手段は停止状態に制御される。このため、検索処理時の消費電流の増加を防止できる。
小型の携帯機器は、サイズの制約からできるだけ小型の電池を用いることが好ましい。小型の機器では、ボタン型などの小型の電池が用いられることが多いが、電池サイズは、電池が流すことができる電流値に左右される。電池が流すことができる電流値を超えて使用すると、電池が大きく劣化してしまう。このため、小型の機器においてはピーク電流値（機器の動作で最も多く電流が流れるときの電流値）を低くすることが必要である。
特に、衛星信号の捕捉処理が必要な検索処理は、受信処理において最も消費電流が高いピーク電流が流れる状態となる。このため、検索処理中にさらに信号増幅手段を作動させると、消費電流もより高くなる。従って、衛星信号受信装置におけるピーク電流が大きくなるため、電池サイズが大型化する。さらに、消費電力も増加するので、電池寿命が短くなる。
一方、本発明では、検索処理時は、信号増幅手段を作動させないため、ピーク電流も低減できて、必要となる電池のサイズも小さくできるので、衛星信号受信装置を小型化することができる。さらに、消費電力を低下でき、電池寿命を延ばすことができる。
【００１２】
本発明の衛星信号受信装置において、前記信号増幅制御手段は、前記受信モードが測位モードに設定されている場合は、衛星信号において測位計算に必要な情報が送信されるタイミングのみ前記信号増幅手段を作動することが好ましい。
【００１３】
本発明によれば、受信モードが測位モードである場合に信号増幅手段を作動させる際、測位モードに必要な時刻情報と測位情報が送信されるタイミングのみ信号増幅手段を作動するので、消費電力を低減できる。
例えば、ＧＰＳ衛星信号の場合、サブフレーム１〜５で１フレームが構成され、各サブフレームの送信は６秒掛かるので、１フレームの送信には３０秒かかる。ここで、測位計算に必要な情報は、サブフレーム１〜３に含まれており、サブフレーム４，５は受信する必要がない。従って、１フレーム（３０秒）の受信中、サブフレーム１〜３が送信される１８秒間のみ信号増幅手段を作動させれば、サブフレーム４，５の送信中も信号増幅手段を作動させる場合に比べて消費電力を低減することができる。
【００１４】
本発明の衛星信号受信装置は、位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信手段と、前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、受信環境を検出する受信環境検出手段と、を備え、前記受信手段は、電源が供給された作動状態では入力された受信信号を増幅して出力し、かつ、電源が供給されていない停止状態では入力された受信信号をそのまま出力する信号増幅手段を有し、前記受信制御手段は、前記受信環境検出手段で検出された検出値により受信環境が良くないと判定された場合に前記信号増幅手段を作動状態に制御する信号増幅制御手段を有することを特徴とする。
【００１５】
受信環境検出手段は、受信環境を判定するための情報を検出するものである。受信環境としては、例えば、衛星信号受信装置が、空が開けている受信しやすい場所、例えば屋外にあるか、壁などに遮られ空が十分に開けていない場所、例えば屋内にあるかということが挙げられる。衛星信号受信装置が屋外にある場合は、衛星信号受信装置がＧＰＳ衛星から衛星信号を受信できる可能性が高く、かつ、天頂方向に位置するＧＰＳ衛星を受信する可能性が高まる。衛星信号受信装置と天頂方向に位置するＧＰＳ衛星は距離が短いため、信号強度が強い衛星信号を受信できる可能性も高まる。
一方、衛星信号受信装置が、空が十分に開けていない場所、例えば屋内にある場合は、屋根や壁等の障害物があるため、ＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信することは困難であり、例えば、建物の窓を通して仰角が小さい方向に位置するＧＰＳ衛星から衛星信号を受信する。このため、衛星受信装置からＧＰＳ衛星までの距離が長くなり、信号強度も弱くなる。したがって、衛星信号の受信時間が長くなり、消費電力が増加する。
【００１６】
本発明によれば、受信環境検出手段により受信環境を判定するための情報を検出し、この検出値に基づいて受信環境の判定を行う。受信環境が、壁などに遮られ空が十分に開けていない場所、例えば屋内と判定された場合は、信号増幅制御手段は信号増幅手段を作動させて信号を増幅することで、受信時間を短縮することができ、その分、消費電力も低減できる。この結果、限られた電力（電池容量）を有効に使うことができ、電池寿命を延ばすことや、電池を小型化することができる。
なお、このように受信環境の判定は、衛星信号の受信処理中に随時行われることが好ましい。
【００１７】
本発明の衛星信号受信装置において、受信モードを測時モードおよび測位モードのうちいずれか一方に設定可能な受信モード設定手段を備え、前記受信モードが測位モードであり、かつ、前記受信環境検出手段で検出された検出値により受信環境が良くないと判定された場合は、前記受信手段による受信を終了することが好ましい。
【００１８】
受信環境が良くない場合は、信号強度が弱くなることがあり受信時間が長くなる可能性が高い。特に、受信モードが測位モードの場合は、少なくとも３個の衛星信号を受信する必要があるため、測時モードの場合に比べて、受信時間が長くなる可能性が高い。
本発明によれば、このような場合に受信動作を終了するので、受信環境が悪いなかでの受信処理を継続する必要が無くなり、消費電力を抑えることができる。
【００１９】
本発明の衛星信号受信装置において、前記信号増幅制御手段は、前記受信モードが測時モードに設定されている場合は、衛星信号において時刻情報が送信されるタイミングのみ前記信号増幅手段を作動し、前記受信モードが測位モードに設定されている場合は、衛星信号において測位計算に必要な情報が送信されるタイミングのみ前記信号増幅手段を作動することが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、受信モードが測位モードである場合に信号増幅手段を作動させる際、測位モードに必要な時刻情報と測位情報が送信されるタイミングのみ信号増幅手段を作動するので、消費電力を低減できる。
例えば、ＧＰＳ衛星信号の場合、サブフレーム１〜５で１フレームが構成され、各サブフレームの送信は６秒掛かるので、１フレームの送信には３０秒かかる。ここで、測位計算に必要な情報は、サブフレーム１〜３に含まれており、サブフレーム４，５は受信する必要がない。従って、１フレーム（３０秒）の受信中、サブフレーム１〜３が送信される１８秒間のみ信号増幅手段を作動させれば、サブフレーム４，５の送信中も信号増幅手段を作動させる場合に比べて消費電力を低減することができる。
【００２１】
また、受信モードが測時モードであり、かつ、信号増幅手段を作動させる条件の場合に、測時モードに必要な時刻情報が送信されるタイミングのみ信号増幅手段を作動するので、消費電力を低減できる。
例えば、ＧＰＳ衛星信号の場合、各サブフレームは６秒間隔で送信され、各サブフレームにはＴＯＷ（Time of Week、「Ｚカウント」ともいう）というＧＰＳ衛星のＧＰＳ時刻情報（衛星時刻情報）が格納されている。従って、時刻情報は６秒間隔で送信され、その送信時のみに信号増幅手段を作動させれば、消費電力を低減することができる。
【００２２】
本発明の衛星信号受信装置において、前記受信手段で前記衛星信号を検索する衛星信号検索手段を備え、前記信号増幅制御手段は、前記衛星信号検索手段による衛星信号の検索処理中は、前記信号増幅手段を停止状態に制御することが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、衛星信号検索手段による衛星信号の検索処理の開始時は、前記信号増幅制御手段により信号増幅手段は停止状態に制御される。このため、検索処理時の消費電流の増加を防止できる。
【００２４】
本発明の衛星信号受信装置において、前記受信環境検出手段は、太陽からのエネルギー量を検出するエネルギー検出手段を備え、前記エネルギー検出手段で検出された検出値に基づいて前記受信環境を判定することが好ましい。
【００２５】
本発明によれば、受信環境検出手段としてエネルギー検出手段を利用する。エネルギー検出手段は、太陽から発される光のエネルギー量（照度）や、紫外線量を検出する。一般に、空が開けている受信しやすい場所、例えば屋外は受信環境が良く、壁などに遮られ空が十分に開けていない場所、例えば屋内は受信環境が良くない環境であり、これらのエネルギー量を検出することで受信環境を判定することができる。このようなエネルギー検出手段としては、光のエネルギー量を検出できるものであればよく、例えば、ソーラーセル、紫外線センサーを用いることができる。
ソーラーセルを用いると、太陽からのエネルギー量を検出でき、そのエネルギー量が所定値（環境判定用閾値）未満となった場合に屋内であると判定できる。また、紫外線センサーを用いると、太陽からの紫外線量を検出でき、その紫外線量が所定値（環境判定用閾値）未満となった場合には、壁などに遮られ空が十分に開けていない場所、例えば屋内であると判定できる。
このように、検出される検出値の種類に応じて環境判定用閾値を設定し、検出値と環境判定用閾値とを比較することにより、受信環境の判定を行うことができる。
【００２６】
本発明の衛星信号受信装置において、前記受信環境検出手段は、衛星信号受信装置の振動状態を検出する振動検出手段を備え、前記振動検出手段で検出された検出値により振動状態であると判定された場合は前記受信環境が良くないと判定することが好ましい。
【００２７】
ここで、衛星信号受信装置の振動とは、衛星信号受信装置が静止していない状態のことをいう。例えば、衛星信号受信装置が搭載された腕時計を装着した装着者が、腕を振って歩行しているときに衛星信号受信装置に生じる振動が挙げられる。このような場合、腕時計（衛星信号受信装置）とＧＰＳ衛星との位置関係が変化し、例えば、腕時計の移動に伴い、捕捉していたＧＰＳ衛星と腕時計との間にビルが位置するようになって衛星信号を受信できなくなる可能性もある。このため、衛星信号の強度も随時変化し、信号強度が弱くなった場合または受信できなくなった場合に受信時間が長くなり、消費電力が増加することがある。
このように、衛星信号受信装置が振動している場合は、受信環境も良くない可能性が高く、衛星信号受信装置の振動状態を検出する振動検出手段は、受信環境検出手段として機能する。
【００２８】
本発明によれば、振動検出手段により衛星信号受信装置の振動状態を検出し、この検出値に基づいて、振動状態であるか否かの判定を行う。振動状態であると判定された場合は、受信環境も良くないと判定できるので、信号増幅制御手段は信号増幅手段を作動させて信号を増幅することで、受信時間を短縮することができ、その分、消費電力も低減できる。この結果、限られた電力（電池容量）を有効に使うことができ、電池寿命を延ばすことや、電池を小型化することができる。
なお、このように振動状態であるか否かの判定は、衛星信号の受信処理中に随時行われることが好ましい。
【００２９】
ここで、振動状態であるか否かの判定は、振動状態の検出方法に応じて適宜行えばよい。例えば、振動検出手段として、加速度センサー、ジャイロセンサーおよびソーラーセルを用いた場合について説明する。
加速度センサーを用いると、衛星信号受信装置が振動した（動いた）ときの加速度を検出し、その加速度が所定値（振動判定用閾値）以上となった場合を振動ありと判定できる。また、ジャイロセンサーを用いると、衛星信号受信装置が動いたときの角度や角速度を検出でき、その角度や角速度が所定値（振動判定用閾値）以上となった場合を振動ありと判定できる。さらに、ソーラーセルを用いると、太陽からのエネルギー量（照度など）を検出でき、一定時間内におけるエネルギー量の変化量が所定値（振動判定用閾値）以上となった場合を振動ありと判定できる。
このように、検出される検出値の種類に応じて振動判定用閾値を設定し、検出値と振動判定用閾値とを比較することにより、振動の有無の判定を行うことができる。
【００３０】
本発明の衛星信号受信装置の制御方法は、位置情報衛星から送信される衛星信号を受信するとともに、受信信号を増幅する信号増幅手段を備えた受信手段と、前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、を具備した衛星信号受信装置の制御方法であって、前記受信制御手段は、受信モードを測時モードおよび測位モードのいずれかに設定可能とされており、前記受信モードが測時モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を停止状態に制御し、前記受信モードが測位モードに設定されている場合は前記信号増幅手段を作動状態に制御することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、測位モードの場合は、前記信号増幅手段を作動させて信号を増幅することで、捕捉した衛星信号の衛星サーチ時間やデコード処理時間を短縮することができ、その分、消費電力も低減できる。
また、測時モードの場合は、前記信号増幅手段を停止させても十分な強度の衛星信号を捕捉することができるので、信号増幅手段を停止状態に制御している。したがって、測時モードの場合の消費電力を低減できる。
このように、受信モードに応じて信号増幅手段を制御するので、受信時間を短縮できて効率の良い受信が可能となる。したがって、限られた電力（電池容量）を有効に使うことができ、電池寿命を延ばすことや、電池を小型化することができる。
【００３２】
本発明の衛星信号受信装置の制御方法は、位置情報衛星から送信される衛星信号を受信するとともに、受信信号を増幅する信号増幅手段を備えた受信手段と、前記受信手段を制御して受信処理を行う受信制御手段と、受信環境を検出する受信環境検出手段と、を具備した衛星信号受信装置の制御方法であって、前記受信制御手段は、前記受信環境検出手段で検出された検出値により受信環境が良いと判定された場合は前記信号増幅手段を停止状態に制御し、受信環境が悪いと判定された場合は前記信号増幅手段を作動状態に制御することを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、受信環境検出手段により受信環境を判定するための情報を検出し、この検出値に基づいて受信環境の判定を行う。受信環境が良くないと判定された場合は、信号増幅制御手段は信号増幅手段を作動させて信号を増幅することで、受信時間を短縮することができ、その分、消費電力も低減できる。この結果、限られた電力（電池容量）を有効に使うことができ、電池寿命を延ばすことや、電池を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計の概略平面図である。
【図２】第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計の概略断面図である。
【図３】第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計の回路構成を示すブロック図である。
【図４】航法メッセージの構成を示す図である。
【図５】信号増幅手段であるＬＮＡの構成を示す回路図である。
【図６】ＧＰＳ信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】第１実施形態の受信処理手順を示すフローチャートである。
【図９】受信処理中の電流値の変化を示すグラフである。
【図１０】各受信モードにおける衛星信号の取得率を示すグラフである。
【図１１】測時の受信時間と信号強度との関係を示すグラフである。
【図１２】測位の受信時間と信号強度との関係を示すグラフである。
【図１３】第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計の回路構成を示すブロック図である。
【図１４】第２実施形態の受信処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態の衛星信号の取得率を示すグラフである。
【図１６】第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計の回路構成を示すブロック図である。
【図１７】第３実施形態の各環境における衛星信号の取得率を示すグラフである。
【図１８】第３実施形態の受信処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】第４実施形態の受信処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】第５実施形態の受信処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】第５実施形態の受信処理中の電流値の変化を示すグラフである。
【図２２】変形例のＧＰＳ付き腕時計の回路構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３６】
［第１実施形態］
図１及び図２は、第１実施形態の衛星信号受信装置であるＧＰＳ付き腕時計３の構造を説明する図である。図１はＧＰＳ付き腕時計３の概略平面図であり、図２は図１のＧＰＳ付き腕時計３の概略断面図である。
【００３７】
［ＧＰＳ付き腕時計の構造］
図１に示すように、ＧＰＳ付き腕時計３は、文字板１１及び指針１２を備えている。指針１２は、秒針、分針、時針等により構成されており、歯車を介してステップモーターで駆動される。
【００３８】
ＧＰＳ付き腕時計３は、リューズ１４やボタン１５、ボタン１６を手動操作することにより、受信モードの設定や、受信処理および受信結果表示処理を行うことができるように構成されている。
【００３９】
例えば、本実施形態では、ボタン１６を押すことで、受信モード（測時モードまたは測位モード）を設定している。すなわち、ボタン１６を押す毎に、測時モードおよび測位モードが交互に切り替えられる。この際、測時モードに設定された場合は、秒針が「Ｔｉｍｅ」の位置（５秒位置）に移動し、測位モードに設定された場合は、秒針が「Ｆｉｘ」の位置（１０秒位置）に移動するため、利用者は設定された受信モードを容易に確認できるようにされている。
【００４０】
また、ボタン１５が数秒（例えば３秒）以上押されると、ＧＰＳ付き腕時計３は受信処理を行う。
さらに、ボタン１５が短い時間押されると、ＧＰＳ付き腕時計３は文字板１１及び指針１２により直前の受信モードにおける受信結果を表示する。例えば、測時モードで受信成功の場合には、秒針が「Ｔｉｍｅ」の位置（５秒位置）に移動し、測位モードで受信成功の場合には、秒針が「Ｆｉｘ」の位置（１０秒位置）に移動する。また、受信失敗の場合には秒針が「Ｎ」の位置（２０秒位置）に移動する。
なお、これらの秒針による指示は受信中も行われる。すなわち、測時モードで受信中は秒針が「Ｔｉｍｅ」の位置（５秒位置）に移動し、測位モードで受信中は秒針が「Ｆｉｘ」の位置（１０秒位置）に移動する。また、ＧＰＳ衛星が捕捉できない場合は秒針が「Ｎ」の位置（２０秒位置）に移動する。
【００４１】
図２に示すように、ＧＰＳ付き腕時計３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン等の金属で構成された外装ケース１７を備えている。
外装ケース１７は、略円筒状に形成され、表面側の開口にはベゼル１８を介して表面ガラス１９が取り付けられている。ベゼル１８は、衛星信号の受信性能を向上させるためにセラミック等の非金属材料で構成される。外装ケース１７の裏面側の開口には裏蓋２６が取り付けられている。
【００４２】
外装ケース１７の内部には、ムーブメント１３、ソーラーセル２２、ＧＰＳアンテナ２７、二次電池２４等が配置されている。
【００４３】
ムーブメント１３は、ステップモーターや輪列２１を含んで構成されている。ステップモーターは、モーターコイル２０、ステーター、ローター等で構成されており、輪列２１を介して指針１２を駆動する。
ムーブメント１３の裏蓋側には回路基板２５が配置され、回路基板２５は、コネクター３２を介してアンテナ基板２３及び二次電池２４と接続されている。
【００４４】
回路基板２５には、ＧＰＳアンテナ２７で受信した衛星信号を処理する受信回路を含む受信部３０、ステップモーターの駆動制御等を行う制御部４０等が取り付けられている。受信部３０や制御部４０は、シールド板３３に覆われており、二次電池２４から供給される電力で駆動される。
【００４５】
二次電池２４はリチウムイオン電池等の充電可能な二次電池であり、ソーラーセル２２が発電した電力を蓄えられるようになっている。すなわち、ソーラーセル２２の電極と二次電池２４の電極の間を電気的に接続することにより、ソーラーセル２２が光発電を行い、二次電池２４が充電される。なお、本実施形態では、二次電池２４としてリチウムイオン電池等の二次電池を用いているが、二次電池２４は蓄電体であればよく、例えば、コンデンサ等であってもよい。
【００４６】
ソーラーセル２２は、文字板１１の一部と対向するように配置され、表面ガラス１９及び文字板１１を通過した光を受光して光発電を行う。
【００４７】
文字板１１は、外部から視認できるため、できるだけ光を透過させつつ見栄えをよくすることが望ましい。そのため、文字板１１は、光を透過させるプラスチックやガラス等の非金属の材料で構成されている。
【００４８】
アンテナ基板２３に実装されたＧＰＳアンテナ２７は、複数のＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信するアンテナであり、パッチアンテナ、ヘリカルアンテナ、チップアンテナ、逆Ｆアンテナ等により実現される。
【００４９】
本実施形態では、ＧＰＳ付き腕時計３の装飾性や装着性を向上させるために、ＧＰＳアンテナ２７は文字板１１の裏面に配置される。そのため、文字板１１は、１．５ＧＨｚ帯のマイクロ波を通す材料、例えば導電率及び透磁率の低い材料であるプラスチックやガラス等の非金属で構成されているのが好ましい。
【００５０】
ＧＰＳアンテナ２７は、上面や側面を含む表面全体からマイクロ波（衛星信号）を受信する。そのため、ソーラーセル２２内の金属性部材がマイクロ波をシールドしないように、本実施形態では、文字板１１とＧＰＳアンテナ２７の間には、ソーラーセル２２が配置されていない。
また、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の距離が近いほどＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２内の金属性部材が電気的に結合してロスが発生する。さらに、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２の距離が近いほどＧＰＳアンテナ２７の放射パターンがソーラーセル２２に遮られてＧＰＳアンテナ２７の放射パターンが小さくなってしまう。そのため、受信性能が劣化しないように、本実施形態では、ＧＰＳアンテナ２７とソーラーセル２２との距離が所定値以上になるように配置されている。
【００５１】
また、ＧＰＳアンテナ２７は、ソーラーセル２２以外の金属部材との距離も所定値以上になるように配置されている。例えば、外装ケース１７やムーブメント１３が金属部材で構成されている場合、ＧＰＳアンテナ２７は、外装ケース１７との距離及びムーブメント１３との距離がともに所定値以上になるように配置される。
【００５２】
［ＧＰＳ付き腕時計の回路構成］
ＧＰＳ付き腕時計３は、少なくとも１つのＧＰＳ衛星（位置情報衛星）からの衛星信号を受信してＧＰＳ時刻情報を取得し、そのＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報の修正を行う測時モードと、複数のＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信して測位計算を行って現在地を求め、現在地から特定される時差及びＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報の修正を行う測位モードのいずれかに設定される。すなわち、ＧＰＳ付き腕時計３は、測時モードによる時刻修正処理と、測位モードによる時刻修正処理（時差修正処理）のいずれかの処理を行う。
【００５３】
〔ＧＰＳシステム〕
図３の回路構成を詳述する前に、マイクロ波による通信システムであるＧＰＳシステムの概要について説明する。
ＧＰＳ衛星は、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。
【００５４】
現在、約３０個のＧＰＳ衛星が存在しており、衛星信号がどのＧＰＳ衛星から送信されたかを識別するために、各ＧＰＳ衛星は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。
【００５５】
ＧＰＳ衛星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３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。
【００５６】
衛星信号にはＧＰＳ衛星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三次元測位計算を行う。
但し、３個の衛星信号しか受信できない場合には、高度（ｚ）を０ｍ等と設定し、ｘ、ｙを求める二次元測位を行うことで、ＧＰＳ受信機の概略の二次元位置（緯度、経度）を特定することができる。本実施形態の位置検出は、時差情報を取得するためであるから、二次元測位によって位置データを取得しても、通常は正しい時差情報を取得できる。
【００５７】
［航法メッセージ］
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、衛星信号に重畳された航法メッセージの構成について説明するための図である。
図４（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衛星から３０秒で送信される。
【００５８】
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。
【００５９】
サブフレーム２、３には、エフェメリスパラメーター（各ＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報）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ー（全ＧＰＳ衛星の概略軌道情報）が含まれている。
【００６０】
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。
【００６１】
従って、ＴＬＭワードやＨＯＷワードは、ＧＰＳ衛星から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ー、アルマナックパラメーターは３０秒間隔で送信される。
【００６２】
図４（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。
【００６３】
図４（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４（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。
【００６４】
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衛星の現在の週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。
【００６５】
次に、このようなＧＰＳ受信機を内蔵するＧＰＳ付き腕時計３の回路構成について詳述する。図３は、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の回路構成を示すブロック図である。
ＧＰＳ付き腕時計３は、ＧＰＳアンテナ２７、信号増幅手段であるＬＮＡ２８、受信部３０、時刻表示装置８０及び電源供給装置９０を含んで構成されている。
【００６６】
［ＧＰＳアンテナ］
ＧＰＳアンテナ２７は、複数のＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信するアンテナであり、前述したように、パッチアンテナなどで構成される。このＧＰＳアンテナ２７の出力は、ＬＮＡ２８に接続されている。
【００６７】
［ＬＮＡ］
ＬＮＡ２８は、図５に示すように、入力端子２８１、出力端子２８２、オペアンプ２８３、電源スイッチ２８４、出力切替スイッチ２８５、各スイッチ２８４，２８５を制御する制御信号入力端子２８６を備えている。
入力端子２８１は、ＬＮＡ２８の信号入力側つまりＧＰＳアンテナ２７側に接続され、ＧＰＳアンテナ２７で受信した衛星信号が入力される。
出力端子２８２は、ＬＮＡ２８の信号出力側つまり受信部３０に接続され、後述するように、オペアンプ２８３で増幅された衛星信号またはオペアンプ２８３をスルーした衛星信号のいずれかが出力される。
【００６８】
オペアンプ２８３には、正電源ＶＤＤおよび負電源ＶＳＳが接続されている。正電源ＶＤＤは、電源スイッチ２８４を介してオペアンプ２８３に接続されている。
電源スイッチ２８４は、オペアンプ２８３に接続されたａ端子、または、いずれにも接続されていないｂ端子のいずれか一方に、前記正電源ＶＤＤを選択的に接続するものである。
出力切替スイッチ２８５は、オペアンプ２８３の出力である増幅出力端子ｃ、または、オペアンプ２８３を経由せずに入力端子２８１から入力された信号を出力するスルー出力端子ｄのいずれか一方を、前記出力端子２８２に接続するものである。
【００６９】
そして、ＬＮＡ２８では、制御信号入力端子２８６にオン信号（例えばハイレベル信号）が入力されると、電源スイッチ２８４はａ端子に接続され、出力切替スイッチ２８５は増幅出力端子ｃに接続する。このため、オペアンプ２８３つまりＬＮＡ２８は、正電源ＶＤＤが接続されて作動される。また、入力端子２８１から入力された衛星信号はオペアンプ２８３で増幅され、増幅出力端子ｃおよび出力切替スイッチ２８５を介して出力端子２８２から出力される。
【００７０】
一方、制御信号入力端子２８６にオフ信号（例えばローレベル信号）が入力されると、電源スイッチ２８４はｂ端子に接続され、出力切替スイッチ２８５はスルー出力端子ｄに接続する。このため、オペアンプ２８３つまりＬＮＡ２８は、正電源ＶＤＤから切り離されて停止状態とされる。また、入力端子２８１から入力された衛星信号は、オペアンプ２８３を経由せず、スルー出力端子ｄおよび出力切替スイッチ２８５を介して出力端子２８２から出力される。
【００７１】
［受信部］
受信部３０は、主にＲＦ（Radio Frequency：無線周波数）部５０と、ＧＰＳ信号処理部６０を含んで構成されている。ＲＦ部５０とＧＰＳ信号処理部６０は、１．５ＧＨｚ帯の衛星信号から航法メッセージに含まれる軌道情報やＧＰＳ時刻情報等の衛星情報を取得する処理を行う。なお、本実施形態の受信部３０は、８個の衛星信号を同時に捕捉、受信できるように８チャンネルの受信回路を備えている。
【００７２】
［ＲＦ部］
ＲＦ部５０は、高周波信号を中間周波数帯の信号に変換するダウンコンバーターや、その中間周波数帯のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバーターなどを備えたＧＰＳ受信機における一般的なものである。
【００７３】
［ＧＰＳ信号処理部］
ＧＰＳ信号処理部６０は、図示を略すがＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）等を含んで構成され、ＲＦ部５０から出力されるデジタル信号（中間周波数帯の信号）からベースバンド信号を復調する処理を行う。
ＧＰＳ信号処理部６０は、内蔵するＣＰＵで所定のプログラムを実行することで機能する各手段を備えている。具体的には、図６に示すように、衛星信号検索工程を実行する衛星信号検索手段６１と、信号増幅制御工程を実行する信号増幅制御手段６２と、受信部３０での受信モードを測時モードまたは測位モードに設定する受信モード設定手段６３と、受信した衛星信号をデコードして情報を取得する信号デコード手段６４とを備えている。
【００７４】
衛星信号検索手段６１は、後述する衛星信号検索工程において、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、衛星信号検索手段６１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、相関値が閾値以上となる場合にはそのローカルコードのＧＰＳ衛星に同期（すなわち、ＧＰＳ衛星を捕捉）したものと判断する。
ここで、ＧＰＳシステムでは、すべてのＧＰＳ衛星が異なる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衛星を検索することができる。
【００７５】
信号増幅制御手段６２は、現在設定されている受信モードに応じて、ＬＮＡ２８の制御信号入力端子２８６に制御信号を出力してＬＮＡ２８の作動を制御する。
具体的には、信号増幅制御手段６２は、受信モードが測時モードの場合、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する。一方、受信モードが測位モードの場合、信号増幅制御手段６２は制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。
【００７６】
受信モード設定手段６３は、受信モードに応じて、受信部３０の動作を制御する。
信号デコード手段６４は、捕捉したＧＰＳ衛星の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をミキシングして航法メッセージを復調し、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する。
【００７７】
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（測位データ）、時刻情報（時刻データ）の一例である。そして、ＧＰＳ信号処理部６０は、取得した時刻データ、測位データを時刻表示装置８０の制御部４０に出力する。
【００７８】
以上のような本実施形態では、ＧＰＳアンテナ２７、ＬＮＡ２８および受信部３０において受信処理を行う各種構成により本発明の受信手段が構成されている。
また、ＧＰＳ信号処理部６０の衛星信号検索手段６１、信号増幅制御手段６２、受信モード設定手段６３、信号デコード手段６４等によって本発明の受信制御手段が構成されている。
なお、本発明の受信制御手段は、ＧＰＳ信号処理部６０で構成されるものに限らず、制御部４０で構成されるものでもよい。例えば、制御部４０がＧＰＳ信号処理部６０から信号レベルなどの情報を取得し、ＬＮＡ２８の制御を行ってもよい。すなわち、受信部３０を制御して衛星サーチ処理や、信号増幅制御などを行う衛星信号検索手段、信号増幅制御手段、受信モード設定手段、信号デコード手段等は、ＧＰＳ信号処理部６０で構成してもよいし、制御部４０で構成してもよく、さらには制御部４０およびＧＰＳ信号処理部６０の両方を用いて構成してもよい。
【００７９】
［時刻表示装置の構成］
時刻表示装置８０は、制御部４０と、指針１２を備えて構成されている。
制御部４０は、図７に示すように、記憶部４１、発振回路４２、駆動回路４３を備え、各種制御を行う。
制御部４０は、受信部３０を制御する。すなわち、制御部４０は、ボタン１５が押し続けられて受信操作が行われた場合や、予め受信時刻が設定されておりその時刻になった場合に、制御信号を受信部３０に送り、受信部３０の受信動作を制御する。また、制御部４０内の駆動回路４３を介して指針１２の駆動を制御する。
【００８０】
記憶部４１には内部時刻情報および受信モードが記憶されている。内部時刻情報は、ＧＰＳ付き腕時計３の内部で計時される時刻の情報である。内部時刻情報は、発振回路４２によって生成される基準クロック信号によって更新される。従って、受信部３０への電力供給が停止されていても、内部時刻情報を更新して指針１２の運針を継続することができるようになっている。また、受信モードは、ボタン１６の操作が行われるごとに測時モードか測位モードのいずれかに更新される。
【００８１】
制御部４０は、受信モードが測時モードに設定されている場合、受信部３０の動作を制御してＧＰＳ時刻情報を取得し、そのＧＰＳ時刻情報に基づいて内部時刻情報を修正して記憶部４１に記憶する。より具体的には、内部時刻情報は、取得したＧＰＳ時刻情報に１９８０年１月６日以降挿入されたうるう秒の累積（現在は１５秒）を減算することで求められるＵＴＣ（協定世界時）に修正される。さらに、記憶部４１に時差データが記憶されている場合には、その時差データも加算して現在地の時刻情報に修正して記憶部４１に記憶する。
また、制御部４０は、受信モードが測位モードに設定されている場合、受信部３０の動作を制御してＧＰＳ時刻情報と測位データを取得し、そのＧＰＳ時刻情報とうるう秒の累積及び現在地から求められる時差データに基づいて、内部時刻情報を修正して記憶部４１に記憶する。なお、測位データと時差データとの対応関係を表すデータは、記憶部４１に予め記憶されている。
【００８２】
［電源供給装置］
電源供給装置９０は、ソーラーセル２２および二次電池２４を含んで構成されている。
ソーラーセル２２の光発電により発生した電流は、二次電池２４に供給され、二次電池２４が充電される。
二次電池２４は、ＬＮＡ２８、受信部３０及び時刻表示装置８０等に駆動電力を供給する。
【００８３】
［受信処理］
次に、第１実施形態のＧＰＳ付き腕時計３における受信処理の手順について図８を参照して説明する。
ＧＰＳ付き腕時計３の制御部４０は、定時の受信時刻になった場合、あるいは、ボタン１５が一定時間押されて手動で受信操作が行われた場合には、制御信号をＧＰＳ信号処理部６０に出力し、ＧＰＳ信号処理部６０は受信処理を行う。すなわち、制御部４０からの制御信号によって受信部３０が起動される。まず、信号増幅制御手段６２は、受信モードに応じて、ＬＮＡ２８を制御する（ステップ１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。具体的には、受信モードが測位モードの場合は、ＬＮＡ２８の制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。また、受信モードが測時モードの場合は、信号増幅制御手段６２は、ＬＮＡ２８の制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する。
そして、受信部３０はＧＰＳ衛星から送信される衛星信号の受信を開始する（Ｓ２）。
【００８４】
次に、ＧＰＳ信号処理部６０の衛星信号検索手段６１は、衛星信号検索工程（衛星サーチ工程）を開始する（Ｓ３）。衛星サーチ工程において、受信部３０は、捕捉可能なＧＰＳ衛星を検索する処理を行う。
具体的には、例えば３０個のＧＰＳ衛星が存在する場合、まず、衛星信号検索手段６１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、衛星信号検索手段６１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。
【００８５】
衛星信号検索手段６１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し、相関値が所定の閥値以上の場合には衛星番号ＳＶのＧＰＳ衛星を捕捉したものと判断する。この際、衛星信号の信号強度（ＳＮＲ）が所定レベル以上のＧＰＳ衛星のみを捕捉対象としている。
そして、衛星信号検索手段６１は、捕捉した各ＧＰＳ衛星の情報（例えば衛星番号）を記憶する。
【００８６】
なお、ローカルコードのコード長は１ｍｓであり、ローカルコードの発生タイミングを調整しながら約３０個のＧＰＳ衛星のサーチ処理を行った場合でも、約２秒ですべてのＧＰＳ衛星のサーチを完了することができる。
そして、本実施形態では、衛星サーチ工程Ｓ３において、約３０個のＧＰＳ衛星のサーチ処理を所定回数、例えば３回、繰り返して実行している。
【００８７】
ところで、図９に示すように、測位モードの場合の衛星サーチ時には、ＲＦ部５０を動作させるための電流と、ＧＰＳ信号処理部６０において衛星サーチ処理を行うための電流と、ＬＮＡ２８を作動させるための電流とを流す必要がある。そして、ＧＰＳ信号処理部６０は、前述したように、衛星サーチ処理時には、ローカルコードの発生や相関値の計算などを行う必要がある。このため、ＧＰＳ信号処理部６０における消費電流値も高くなり、この衛星サーチ時の電流値がＧＰＳ付き腕時計３におけるピーク電流となる。
一例を挙げれば、衛星サーチ時のＲＦ部５０の電流値は約１０ｍＡであり、ＧＰＳ信号処理部６０の電流値は約１５ｍＡであり、ＬＮＡ２８の電流値は約２ｍＡである。なお、制御部４０には常に約１μＡ程度の電流が流れるが、ＲＦ部５０、ＧＰＳ信号処理部６０およびＬＮＡ２８の電流値に比べて小さいため、図９には表示していない。
【００８８】
ここで、測位モードの場合、ＬＮＡ２８は作動状態にされているので、衛星サーチ時の消費電流にＬＮＡ２８の作動電流が上乗せされている。なお、測時モードの場合、ＬＮＡ２８は停止状態にされているので、ＬＮＡ２８の電流は上乗せされることはない。従って、二次電池２４のサイズ等は、測位モードにおける衛星サーチ時の消費電流を基準に設定すればよい。例えば、前記例では、約１０ｍＡ＋約１５ｍＡ＋約２ｍＡ＋約１μＡ＝約２７ｍＡがピーク電流値となるため、その電流値を出力できる二次電池２４を用いればよい。
【００８９】
次に、衛星信号検索手段６１は、衛星サーチ工程Ｓ３で所定数の衛星を捕捉したか否かを判定する（Ｓ４）。ここで、前記所定数の衛星とは、受信モードが測時モードに設定されている場合には、少なくとも１つの衛星であり、受信モードが測位モードに設定されている場合には、少なくとも３つの衛星である。
【００９０】
衛星信号検索手段６１は、Ｓ４で「Ｎｏ」と判定した場合には、衛星サーチ工程Ｓ３を継続する。
【００９１】
一方、Ｓ４で「ＹＥＳ」と判定された場合は、ＧＰＳ信号処理部６０の信号デコード手段６４は、受信した衛星信号のデコード処理を行う（Ｓ５）。
このデコード処理時は、図９に示すように、ＧＰＳ信号処理部６０の消費電流値は衛星サーチ時に比べて大幅に低下する。このため、デコード処理中の電流値は、衛星サーチ時のピーク電流よりも小さくなる。
一例を挙げれば、衛星信号デコード時のＲＦ部５０の電流値は約１０ｍＡであり、ＧＰＳ信号処理部６０の電流値は約５ｍＡであり、ＬＮＡ２８の電流値は約２ｍＡである。従って、衛星サーチ時の電流値が約２７ｍＡであるのに対し、衛星信号デコード時の電流値は約１７ｍＡに低減される。
【００９２】
なお、図９の衛星信号の衛星サーチ時の電流値は、８チャンネルすべてで衛星サーチ処理を行っている場合の値であり、衛星信号デコード時の電流値は衛星サーチ処理を終了し、デコード処理のみを行っている場合の値である。
サーチ処理を終了する動作としては、８チャンネルすべて衛星信号を捕捉して、すべてのチャンネルがデコードに移行する場合と、所定数のチャンネル数の衛星信号を捕捉した場合に他のチャンネルのサーチ処理を停止する場合とがある。
一方で、ＧＰＳ信号処理部６０の相関器の方式によるが、例えば、１〜３つの衛星信号を捕捉して衛星信号デコード処理を行っている間に、他のチャンネルでは衛星サーチ処理を継続することもできる。この場合でも、１つのチャンネルで衛星を捕捉してデコード処理に移行した場合に低下する電流値に比べて、ＬＮＡ２８を作動させた際に増加する電流値が小さいため、衛星サーチ処理とデコード処理とが同時に行われている際に、ＬＮＡ２８を作動させても、その電流値は、８チャンネルすべてで衛星サーチ処理を行っている場合のピーク電流値よりも小さくなる。
【００９３】
信号デコード手段６４は、予め設定された時間内（タイムアウト時間内）に所定のデータを取得できたか否かを判断する（Ｓ６）。
ここで、データ取得時間を判断する設定時間（タイムアウト時間）は、受信モードに応じて設定される。すなわち、測時モードに比べて測位モードのほうが、信号の受信処理やデコード処理に時間が掛かるため、設定時間も長く設定すればよい。
例えば、タイムアウト時間は、受信を開始してから受信終了までの時間として設定され、測時モードのタイムアウト時間は例えば２０〜６０秒の範囲で設定され、測位モードのタイムアウト時間は例えば６０〜１８０秒の範囲で設定される。
【００９４】
ＧＰＳ信号処理部６０は、Ｓ６で「Ｙｅｓ」と判定された場合は、受信処理を終了する（Ｓ７）。
そして、ＧＰＳ信号処理部６０は、測時モードの場合は、受信した時刻データを制御部４０に出力し、測位モードの場合は、受信した時刻データおよび測位データを制御部４０に出力する。
制御部４０は、測時モードの場合は、前記時刻データに基づいて内部時刻を修正し、指針１２の指示時刻も修正する。なお、制御部４０は、ＧＰＳ信号で取得できる時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）を、予め取得していた現在地の時差データで修正して、現在地の時刻情報を取得する。そして、制御部４０は、この現在地の時刻情報で、計時している内部時刻情報を修正し、この修正した内部時刻情報に基づいて指針１２の駆動回路４３を制御し、時刻表示を修正する（Ｓ８）。
【００９５】
一方、制御部４０は、測位モードの場合は、予め記憶されている位置データと時差データとの対応表から時差データを取得する。そして、制御部４０は、ＧＰＳ信号で取得できる時刻データ（ＧＰＳ時刻情報）を、取得していた前記時差データで修正し、現在地の時刻情報を取得する。そして、制御部４０は、この現在地の時刻情報で、計時している内部時刻情報を修正し、この修正した内部時刻情報に基づいて指針１２の駆動回路４３を制御し、時刻表示を修正する（Ｓ８）。
以上により、制御部４０およびＧＰＳ信号処理部６０は、受信処理を終了する。
【００９６】
また、ＧＰＳ信号処理部６０は、Ｓ６で「Ｎｏ」と判定された場合は、時刻修正を行うことなく、受信処理を終了する（Ｓ９）。
【００９７】
ここで、各受信モードにおける信号強度に関する実験を行った。その実験結果を図１０、１１および１２に示す。
図１０は各受信モードにおける衛星信号の取得率を示している。ある場所（新宿駅前、天頂付近の空は開け、仰角の低い場所はビルなどの建物に遮られた状態）でＧＰＳ付き腕時計３を装着し静止状態で複数回受信を行い、その取得率を測定したものである。受信時間のタイムアウトを測時モードの場合は１分、測位モードの場合は３分とした。なお、取得率（％）は以下の式で算出することができる。
【００９８】
取得率（％）＝受信成功回数／受信回数×１００
【００９９】
図１０によれば、測時モードの場合はＬＮＡの作動の有無に関係なく１００％の取得率となっている。一方、測位モードの場合は、ＬＮＡが停止状態（オフ）では取得率が６０％であるが、ＬＮＡを作動（オン）させると取得率が向上し１００％となる。
測位モードで測位を行うためには衛星が３つ以上必要であり、１つでも信号強度の低い衛星が存在すると受信時間が長くなり、タイムアウトの時間内に受信できないことがある。そこで、ＬＮＡを作動（オン）させることにより受信強度を高めることで受信時間が短くなりタイムアウト時間内に受信を完了させることができる。一方、測時モードの場合には、信号強度の高い衛星が１つでも存在すれば確実に受信することができるので、ＬＮＡが停止状態（オフ）でも取得率が１００％となる。
【０１００】
また、測時モードでの受信時間と信号強度との関係を実験したところ、図１１に示す関係となった。すなわち、信号強度が弱くなると受信時間が長くなる傾向になる。信号強度が−１３４ｄＢｍの場合は、１５秒で受信することができることがわかる。
一方、測位モードでの受信時間と信号強度との関係は、図１２に示す通りであり、信号強度が−１３４ｄＢｍの場合は、受信時間が３５秒となり、測時モードの場合に比べて受信時間が長くなってしまう。ここで、タイムアウトを３５秒とした場合、タイムアウト内に受信させるためには、信号強度が−１３４ｄＢｍ以上必要である。信号強度が−１３４ｄＢｍを下回る場合は、ＬＮＡ２８を作動（オン）状態とし受信強度を高めることで受信時間を短縮することができる。例えば、信号強度が−１３６ｄＢｍの場合、受信時間は平均で約６５秒であるが、ＬＮＡ（ここでは、２ｄＢｍの増幅が可能なＬＮＡを使用する。）を作動させることにより、受信強度が−１３４ｄＢｍとなり、受信時間３５秒で受信することができる。
【０１０１】
本実施形態のＬＮＡ２８は、オペアンプ２８３以外に、各スイッチ２８４，２８５や、スルー出力端子ｄ等を設けることで、電源オフ時にはオペアンプ２８３をスルーして出力できる。そして、これらの切替制御は、制御信号入力端子２８６に制御信号を入力するだけで、各スイッチ２８４，２８５が連動して作動するため、簡単に制御することができる。
【０１０２】
［第１実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、信号増幅制御手段６２は、設定された受信モードに応じてＬＮＡ２８の制御を行う。すなわち、測時モードではＬＮＡ２８を停止させ、測位モードではＬＮＡ２８を作動させる。
このため、信号強度の高い衛星が３つ以上必要な測位モードでは、信号強度が弱い衛星信号を増幅することができ、受信時間を短縮することができる。その結果、消費電力も低減できるので、効率の良い受信が可能となる。
【０１０３】
また、本実施形態では、通常、信号増幅が必要ない測時モードではＬＮＡ２８を停止させているので、測時モード時の消費電力増加を防止できる。
特に、ＧＰＳ付き腕時計３は、通常は時刻情報を取得できればよいので、測時モードでの受信は測位モードでの受信に比べて頻度が高い。例えば、１日１回などの定時受信は測時モードで実行される。これに対し、測位モードでの受信は、例えば、旅行などでタイムゾーンの異なる地域に移動後の最初の受信時程度であり、頻度が低い。
そして、本実施形態では、実施頻度の高い測時モードにおいては、ＬＮＡ２８を停止しているので、消費電力を効果的に低減できる。
以上より、限られた電力（電池容量）を有効に使うことができ、電池寿命を延ばすことや、電池を小型化することができる。従って、ＧＰＳ受信機が組み込まれるＧＰＳ付き腕時計３も小型化できる。
【０１０４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の構成は、受信環境検出手段としての振動検出部７０を備える点が前記第１実施形態と相違する。なお、前記第１実施形態と同一の構成については説明を省略する。
【０１０５】
［第２実施形態の回路構成］
図１３に示すように、ＧＰＳ付き腕時計３は、第１実施形態の構成に加えて、振動検出部７０を備えている。
振動検出部７０は、ＧＰＳ付き腕時計３の振動状態を検出し、この検出値を検出信号として制御部４０へ出力する。ここで、振動とは、ＧＰＳ付き腕時計３が静止していない状態のことをいう。
本実施形態で、振動状態、つまりＧＰＳ付き腕時計３が静止状態であるか否かで、ＬＮＡ２８のオンオフを制御しているのは、ＧＰＳ付き腕時計３が静止していない場合は、衛星信号の信号強度が低下する可能性が高いためである。
例えば、ＧＰＳ付き腕時計３を装着した利用者が歩行している場合には、ＧＰＳ付き腕時計３とＧＰＳ衛星との位置関係が逐次変化する。通常、ＧＰＳ付き腕時計３のＧＰＳアンテナ２７には指向性があり、歩行時に腕を振っているとＧＰＳ衛星に対するアンテナ２７の向きも変化し、捕捉していた衛星信号の信号強度が低下して、受信できなくなる可能性もある。従って、このような場合に、ＬＮＡ２８を作動させて受信信号を増幅すると、ＬＮＡ２８を停止したままの場合に比べて、サーチやデコードに必要な信号強度を確保する期間が増えるので、衛星信号の取得率を向上できる。
ここで、第２実施形態のＧＰＳ付き腕時計３を装着し、ある場所（新宿駅前、天頂付近の空は開け、仰角の低い場所はビルなどの建物に遮られた状態）を歩行した場合の測時モードにおける衛星信号の取得率の一例を図１５に示す。図１５によれば、歩行中にＬＮＡ２８を作動させると取得率が高くなる傾向になることがわかる。
【０１０６】
振動検出部７０は、このような振動を検出する装置であり、例えば、加速度センサー、ジャイロセンサー、およびソーラーセルなどを利用することができる。加速度センサーでは加速度を検出し、ジャイロセンサーでは角度や角速度を検出し、ソーラーセルでは太陽からのエネルギー量を検出するが、これらの検出結果に応じて振動状態を判定することができる。
【０１０７】
制御部４０は、振動検出部７０から検出信号を受信すると、この検出信号を受信部３０に送信する。
ＧＰＳ信号処理部６０の信号増幅制御手段６２は、制御部４０から受信した検出信号に基づいて、振動状態を判定する。具体的には、振動状態を判定するための振動判定用閾値を予め設定し、振動検出部７０による検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上であるか否かを判定する。判定方法としては、例えば、検出値が一定時間の間、常に振動判定用閾値を超えた場合に検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上であるとする方法や、検出値が一定時間の間に振動判定用閾値を越えた回数が所定回数以上である場合にセンサー出力が振動判定用閾値以上であるとする方法などがある。なお、振動判定用閾値は、振動検出部７０の検出方法に応じた値が設定され、適宜調整される。
【０１０８】
信号増幅制御手段６２は、上記の判定結果に応じてＬＮＡ２８の制御信号入力端子２８６に制御信号を出力してＬＮＡ２８の作動を制御する。具体的には、受信モードが測時モードである場合に、検出値が振動判定用閾値以上であれば制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。一方、検出値が振動判定用閾値未満である場合は制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する。
【０１０９】
［第２実施形態の受信処理］
第２実施形態では、振動検出部７０として加速度センサーを用い、信号増幅制御手段６２が振動検出部７０により検出された検出値に応じてＬＮＡ２８の動作を制御する。
以下は、測時モードおよび測位モードのいずれの場合でも適応される受信処理である。
第２実施形態の受信処理において、図１４に示すように、受信開始前のＬＮＡ２８をオフに制御した（Ｓ１０）後、受信開始後の衛星サーチ（Ｓ３）を開始した後、および衛星信号デコード（Ｓ５）を開始した後に検出値（センサー出力）の判定を行う点が、前記第１実施形態と相違する。Ｓ２〜Ｓ９の各処理は、前記第１実施形態と同じである。
【０１１０】
最初にＬＮＡ２８をオフに制御した（Ｓ１０）後、振動検出部７０による検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上か否かを判定する（Ｓ１１）。検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上である場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）は、信号増幅制御手段６２は、制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する（Ｓ１２）。一方、検出値（センサー出力）が振動判定用閾値未満である場合（Ｓ１１：Ｎｏ）は、そのままＳ２へ進む。
【０１１１】
また、Ｓ３で衛星サーチを開始した後、振動検出部７０による検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上か否かを判定する（Ｓ３１）。検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上である場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）は、信号増幅制御手段６２は、制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する（Ｓ３２）。一方、検出値（センサー出力）が振動判定用閾値未満である場合（Ｓ３１：Ｎｏ）は、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する（Ｓ３３）。
同様に、Ｓ５で衛星信号デコードを開始した後、振動検出部７０による検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上か否かを判定する（Ｓ５１）。検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上である場合（Ｓ５１：Ｙｅｓ）は、信号増幅制御手段６２は、制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する（Ｓ５２）。一方、検出値（センサー出力）が振動判定用閾値未満である場合（Ｓ５１：Ｎｏ）は、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する（Ｓ５３）。
【０１１２】
このような第２実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて次の効果が得られる。
衛星信号の受信処理中、振動検出部７０からの検出値（センサー出力）に応じて振動の有無を判定し、信号増幅制御手段６２はこの判定結果に応じてＬＮＡ２８の制御を行っている。したがって、ＧＰＳ付き腕時計３を装着した装着者が歩行するときの腕ふりや車中等で振動が発生した場合、すなわち検出値（センサー出力）が振動判定用閾値以上である場合は、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。これにより、信号強度が弱い衛星信号を増幅することができ、受信時間を短縮することができる。その結果、消費電力も低減できるので、効率の良い受信が可能となる。
【０１１３】
なお、第２実施形態でＬＮＡ２８を作動させる場合は、各受信モードの各種計算（測時計算、測位計算など）に必要な情報が送信されるタイミングに合わせてＬＮＡ２８の動作を制御してもよい。例えば、測時モードにおける信号送信期間の開始タイミングは時刻情報（Ｚカウント）の送信開始タイミングであり、終了タイミングは、時刻情報（Ｚカウント）の送信終了タイミングである。また、測位モードにおける信号送信期間の開始タイミングはサブフレーム１〜３の送信開始タイミングであり、終了タイミングは、サブフレーム１〜３の送信終了タイミングである。
また、第２実施形態において、振動検出部７０としてソーラーセルを用いた場合は、一定時間内の太陽のエネルギー量の検出値の変動量と振動判定用閾値と比較し、変動量が振動判定用閾値以上である場合に、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。検出値の変動量が大きいということは、ＧＰＳ付き腕時計３が静止状態ではなく、振動ありと判定できる。
【０１１４】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第２実施形態では、受信環境として振動状態を検出する形態を示したが、第３実施形態では、ＧＰＳ付き腕時計３の受信環境としてソーラーセル２２によって光のエネルギー量（照度など）を検出する点と、検出結果および受信モードに応じて受信を終了する点が、第２実施形態とは相違する。なお、前記第１実施形態と同一の構成については説明を省略する。
【０１１５】
［第３実施形態の回路構成］
第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３は、ソーラーセル２２で検出された太陽からのエネルギー量（照度など）を検出値とし、この検出値を制御部４０へ出力する。すなわち、受信環境検出部としてソーラーセル２２が用いられる。そして、ソーラーセル２２から受信した検出値に基づいて、天頂付近の空が開け照度が十分にある状態の場所、例えば屋外であるか壁などに遮られ空が十分に開けていない場所、例えば屋内であるかを判定する。
第３実施形態におけるソーラーセル２２は、図１６に示すように、検出したエネルギー量の検出値を検出信号として制御部４０に出力するように構成されている。
制御部４０は、ソーラーセル２２から検出信号を受信すると、この検出信号を受信部３０に送信する。
【０１１６】
ＧＰＳ信号処理部６０の信号増幅制御手段６２は、制御部４０からの検出信号に含まれる検出値が環境判定用閾値未満であるか否かを判定し、この判定結果に応じてＬＮＡ２８の制御信号入力端子２８６に制御信号を出力してＬＮＡ２８を制御する。具体的には、信号増幅制御手段６２は、検出値が環境判定用閾値未満である場合、制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。一方、エネルギー量が環境判定用閾値以上である場合、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する。
すなわち、ソーラーセル２２により検出された検出値が環境判定用閾値以上である場合は天頂付近の空が開け照度が十分にある状態の場所、例えば屋外にいるという判定となり、検出値が環境判定用閾値未満である場合は壁などに遮られ空が十分に開けていない場所、例えば屋内にいるという判定となる。
【０１１７】
ここで、第３実施形態のＧＰＳ付き腕時計３を装着し、天頂付近の空が開け、照度が十分にある状態の屋外と天頂付近の空が十分に開けておらず、照度が低い状態の屋内（壁の一部に窓がある部屋）にいる場合の測時モードにおける衛星信号の取得率を図１７に示す。図１７によれば、屋外にいる場合はＬＮＡ２８の作動状態に関係なく１００％の取得率となっている。一方、屋内にいる場合はＬＮＡ２８を作動させると取得率が向上している。屋外では、屋内と比較して空が開けている場合が多く、位置衛星からの信号を受けやすい状態になる。また、屋内でも窓際などで十分に空が開けている場所では、屋外に近い受信環境が得られる。
【０１１８】
第３実施形態は、受信環境の検出信号がソーラーセル２２によるエネルギー量であるという点で第２実施形態と相違する。第３実施形態では、ソーラーセル２２で検出した検出値（エネルギー量）が小さいほど、屋内のように空が開けておらず照度が低い場所にＧＰＳ付き腕時計３が配置されており、受信信号の強度も弱い状態と判定されるため、検出値が環境判定用閾値未満である場合にＬＮＡ２８を作動状態とする必要がある。なお、環境判定用閾値は、受信状況に応じて適宜調整すればよい。
【０１１９】
［第３実施形態の受信処理］
第３実施形態は、測時モードおよび測位モードのいずれの場合でも適応される受信処理である。前述のとおり、検出値の判定方法と、判定結果と受信モードに応じて受信を終了するという点が第２実施形態と相違する。
すなわち、図１８に示すように、最初にＬＮＡ２８をオフに制御した（Ｓ１０）後、衛星サーチ（Ｓ３）を開始した後、および信号デコード（Ｓ５）を開始した後の処理が第２実施形態と相違する。
【０１２０】
Ｓ１０の後、信号増幅制御手段６２は、ソーラーセル２２からの検出値（センサー出力）が環境判定用閾値未満か否かを判定する（Ｓ１１１）。検出値（センサー出力）が環境判定用閾値未満である場合（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）は、受信モードが測位モードであるか否かを判定する（Ｓ１１２）。受信モードが測位モードである場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）は、受信処理を終了する（Ｓ１１４）。
【０１２１】
一方、検出値（センサー出力）が環境判定用閾値以上である場合（Ｓ１１１：Ｎｏ）は、屋外であると判定され、ＬＮＡ２８を作動させる必要がないので、次の工程であるＳ２へ進む。
また、検出値（センサー出力）が環境判定用閾値未満（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、かつ、受信モードが測時モードである場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）は、信号増幅制御手段６２は、制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する（Ｓ１１３）。
【０１２２】
また、Ｓ３の後、信号増幅制御手段６２は、Ｓ１１１と同様に、ソーラーセル２２からの検出値が環境判定用閾値未満か否かを判定する（Ｓ３１１）。検出値が環境判定用閾値未満である場合（Ｓ３１１：Ｙｅｓ）は、受信モードが測位モードであるか否かを判定する（Ｓ３１２）。受信モードが測位モードである場合（Ｓ３１２：Ｙｅｓ）は、受信処理を終了する（Ｓ１１４）。
一方、検出値が環境判定用閾値以上である場合（Ｓ３１１：Ｎ）は、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御して（Ｓ３１４）、Ｓ４へ進む。なお、Ｓ３１４において、すでに停止状態にされている場合には停止状態を維持する。
また、検出値（センサー出力）が環境判定用閾値未満（Ｓ３１１：Ｙｅｓ）、かつ、受信モードが測時モードである場合（Ｓ３１２：Ｎｏ）は、信号増幅制御手段６２は、制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する（Ｓ３１３）。
Ｓ５の後のＳ５１１、Ｓ５１２、Ｓ５１３、Ｓ５１４は、Ｓ３１１、Ｓ３１２、Ｓ３１３、Ｓ３１４と同様の処理を行う。
【０１２３】
このような第３実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて次の効果が得られる。
第３実施形態では、ソーラーセル２２により太陽光のエネルギー量（照度など）を検出し、信号増幅制御手段６２は、検出されたエネルギー量（検出値）に応じてＬＮＡ２８の制御を行っている。したがって、ＧＰＳ付き腕時計３を装着した装着者が屋内のような照度が少ない空が開けてない場所にいる場合に、検出値が環境判定用閾値未満であれば、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。これにより、信号強度が弱い衛星信号を増幅することができ、受信時間を短縮することができる。また、屋外のような照度が十分あり空が開けている場所で受信する際には、ＬＮＡ２８を作動しなくとも受信を確実にできることから、常にＬＮＡ２８をオンにする時と比べてＬＮＡ２８を使用する時間を短くできる。その結果、消費電流値も低減できるので、効率の良い受信が可能となる。
また、ソーラーセル２２は、電源供給装置９０の一部として使用され、光発電により電流を発生させて二次電池２４を充填するとともに、上記実施形態のように、受信環境を判定する情報である太陽光のエネルギー量を検出して制御部４０に出力する。したがって、受信環境を判定する情報を得るための受信環境検出部として別の装置を設ける必要がないので、装置を小型化できる。
【０１２４】
さらに、検出値が環境判定用閾値未満であり、かつ、測位モードである場合（受信環境が良くない場合）は、受信を終了させているので、消費電力を抑えることができる。
例えば、ビル内や地下街など、元々ＧＰＳ衛星信号を受信できない環境にある場合、信号増幅手段で増幅してもデータを取得することはできない。測位モードでは特に信号強度が弱いために、信号増幅手段で増幅する必要があるが、このような環境では、受信できる可能性が著しく低下する。従って、このような場合に受信動作を終了すれば、無駄な受信処理やデコード処理を継続する必要が無くなり、消費電力を抑えることができる。
【０１２５】
なお、第３実施形態でＬＮＡ２８を作動させる場合（測時モードかつ受信環境が良くない場合）は、測時計算に必要な情報が送信されるタイミングに合わせてＬＮＡ２８の動作を制御してもよい。測時モードにおける信号送信期間の開始タイミングは時刻情報（Ｚカウント）の送信開始タイミングであり、終了タイミングは、時刻情報（Ｚカウント）の送信終了タイミングである。
また、受信環境を判定するために、第３実施形態ではソーラーセル２２を用いたが、これに限られない。例えば、紫外線センサーを用いて紫外線量を検出し、この紫外線量が環境判定用閾値未満である場合に、ＬＮＡ２８を作動状態としてもよい。
【０１２６】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の回路構成は、第１実施形態と同様の構成である。但し、衛星サーチ時には測時モードと測位モードのいずれの場合でもＬＮＡ２８を停止する点で、信号増幅制御手段６２の動作が第１実施形態と相違する。
すなわち、制御部４０によって受信部３０が起動されると、図１９に示すように、信号増幅制御手段６２は、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力してＬＮＡ２８を停止状態に制御した（Ｓ１０）後、受信部３０はＧＰＳ衛星から送信される衛星信号の受信を開始する（Ｓ２）。
【０１２７】
そして、衛星サーチ工程（Ｓ３）で衛星を捕捉した（Ｓ４）後、受信モードに応じたＬＮＡ２８の制御を行う（Ｓ４５）。具体的には、信号増幅制御手段６２は、受信モードが測時モードの場合、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する。一方、受信モードが測位モードの場合、信号増幅制御手段６２は制御信号入力端子２８６にオン信号を出力し、ＬＮＡ２８を作動状態に制御する。すなわち、第１実施形態のＳ１と同様の動作を行う。
【０１２８】
このような第４実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて次の効果が得られる。
第４実施形態では、衛星サーチ工程（Ｓ３）において、信号増幅制御手段６２はＬＮＡ２８にオフ信号を出力し、停止状態にする制御を行っている。衛星サーチ工程（Ｓ３）では、ピーク電流が最大となるが、ＬＮＡ２８を停止状態とすることにより、さらなる電流を上乗せすることがない。したがって、ピーク電流を低減でき、必要となる電池のサイズも小さくできるので、衛星信号受信装置を小型化することができる。さらに、消費電力を低下でき、電池寿命を延ばすことができる。
【０１２９】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、第５実施形態のＧＰＳ付き腕時計３の構成は、前記第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。
【０１３０】
［第５実施形態の受信処理］
第５実施形態のＧＰＳ付き腕時計３は、測位モードの場合に、測位計算に必要な情報が送信されるタイミングに合わせてＬＮＡ２８の動作を制御する点が前記第１実施形態と相違する。なお、測時モードの場合は、ＬＮＡ２８を常時停止しており、前記第１実施形態と同じ処理を行うため、説明を省略する。
【０１３１】
図２０に示すように、測位モードでの処理においても、Ｓ１〜Ｓ４までの処理は前記第１実施形態と同じである。
そして、信号増幅制御手段６２は、衛星信号デコード工程（Ｓ５）の前に、制御信号入力端子２８６にオフ信号を出力し、ＬＮＡ２８を停止状態に制御する（Ｓ４１）。
【０１３２】
この後、衛星信号デコード工程（Ｓ５）となるが、この工程が実行されている間、信号増幅制御手段６２は、測位モードの場合に、測位計算に必要な情報が送信される期間（タイミング）になったか否かを判断し（Ｓ５３）、信号送信期間の開始タイミングになった場合（Ｓ５３：Ｙｅｓ）に、ＬＮＡ２８をオンしている（Ｓ５４）。一方、Ｓ５３で「Ｎｏ」と判定された場合、信号増幅制御手段６２は、ＬＮＡ２８をオンせずに、信号送信期間の開始タイミングの判定を継続する（Ｓ５３）。
測位モードの場合の信号送信期間の開始タイミングは、サブフレーム１〜３の送信開始タイミングである。
このため、図２１に示すように、衛星信号のデコードが開始されても、データの送信期間になるまではＬＮＡ２８はオフ状態とされ、送信期間になるとオン状態に制御される。
【０１３３】
次に、信号増幅制御手段６２は、信号送信期間の終了タイミングになったか否かを判断する（Ｓ５５）。そして、信号増幅制御手段６２は、信号送信期間の終了タイミングになった場合（Ｓ５５：Ｙｅｓ）に、ＬＮＡ２８をオフする（Ｓ５６）。一方、Ｓ５５で「Ｎｏ」と判定された場合、信号増幅制御手段６２は、ＬＮＡ２８をオン状態に維持したまま、信号送信期間の終了タイミングの判定を継続する（Ｓ５５）。
測位モードの場合の信号送信期間の終了タイミングは、サブフレーム１〜３の送信終了タイミングである。
なお、通常、信号送信期間が終了し、必要な情報が取得できれば、デコード処理も終了するので、図２１に示すように、ＬＮＡ２８がオフされるタイミングでデコード処理も終了し、測位計算などの次の処理が行われる。
【０１３４】
そして、信号デコード手段６４は、予め設定された時間内（タイムアウト時間内）に所定のデータ（測時モードでは時刻データ、測位モードでは時刻データおよび測位データ）を取得できたか否かを判断する（Ｓ６）。
ここで、所定のデータを取得できた場合、制御部４０は、前記第１実施形態と同様に、受信部３０による受信を終了し（Ｓ７）、時刻修正（測時モードの場合）や、時刻及び時差修正（測位モードの場合）を行う（Ｓ８）。
また、信号デコード手段６４は、Ｓ６で「Ｎｏ」と判定された場合は、制御部４０は受信処理を終了する（Ｓ９）。
【０１３５】
このような第５実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて次の効果が得られる。
すなわち、測位処理に必要な信号が送信されている期間のみＬＮＡ２８を作動させるので、第１実施形態の測位モードの際、ＬＮＡ２８を作動し続ける場合に比べて、消費電力を低減できる。
【０１３６】
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、前記各実施形態において、ＬＮＡ２８は、ＧＰＳアンテナ２７とＲＦ部５０との間に配置されていたが、図２２に示すように、ＲＦ部５０の内部に配置してもよい。
すなわち、ＬＮＡ２８は、ＧＰＳアンテナ２７の直近に配置することが信号増幅の特性上有利であるが、基板面積を小さくする場合や、コストを低減するためにＬＮＡ２８をＲＦ部５０の内部に配置してもよい。
【０１３７】
また、前記第２実施形態では、受信モードが測位モードであり、かつ振動検出部７０からの検出値（センサ出力）が振動判定用閾値以上である場合は、その時点でＧＰＳ信号の受信を終了させてもよい。
例えば、振動が大きい場合など、元々ＧＰＳ衛星信号を受信できない環境にある場合、信号増幅手段で増幅してもデータを取得することはできない。測位モードでは特に信号強度が弱いために、信号増幅手段で増幅する必要があるが、このような環境では、受信できる可能性が著しく低下する。従って、このような場合に受信動作を終了すれば、無駄な受信処理やデコード処理を継続する必要が無くなり、消費電力を抑えることができる。
【０１３８】
また、第４実施形態では、衛星サーチ工程では、ＬＮＡ２８を停止状態とすることとした。同様に、第２実施形態、第３実施形態、および第５実施形態においても、衛星サーチ工程では、ＬＮＡ２８を停止状態に制御するようにしてもよい。これによれば、衛星サーチ工程におけるピーク電流を低減でき、必要となる電池のサイズも小さくできるので、衛星信号受信装置を小型化することができる。さらに、消費電力を低下でき、電池寿命を延ばすことができる。
さらに、第１，４，５実施形態と、第２，３実施形態とを組み合わせて制御してもよい。すなわち、測位モード時は、第１，４，５実施形態のように、受信環境の検出結果に関わらずＬＮＡ２８を作動し、測時モード時は、第２，３実施形態のように、受信環境の検出結果に応じてＬＮＡ２８を制御してもよい。
【０１３９】
また、上述の実施形態は、位置情報衛星の例としてＧＰＳ衛星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発信する位置情報衛星でも良い。
【０１４０】
本発明の衛星信号受信装置は、指針を有するアナログ時計に限らず、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に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
３…ＧＰＳ付き腕時計、１２…指針、１３…ムーブメント、２７…ＧＰＳアンテナ、２８…ＬＮＡ、３０…受信部、４０…制御部、５０…ＲＦ部、６０…ＧＰＳ信号処理部、６１…衛星信号検索手段、６２…信号増幅制御手段、６３…受信モード設定手段、６４…信号デコード手段、８０…時刻表示装置、９０…電源供給装置、２８１…入力端子、２８２…出力端子、２８３…オペアンプ、２８４…電源スイッチ、２８５…出力切替スイッチ、２８６…制御信号入力端子。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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