(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用衛星から送信された衛星信号を取得する衛星信号受信装置において、
前記測位用衛星が送信する周波数帯の電波を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した電波に基づく所定の期間の受信データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された受信データから前記衛星信号を検出する検出手段と、
前記記憶手段から前記検出手段へのデータ出力処理速度、及び、前記記憶手段から出力される受信データに基づく前記検出手段による検出処理速度を制御し、前記データ出力処理速度と前記検出処理速度とを同期させて予め定められた処理速度から低減可能に構成されているクロック制御手段と、
前記受信手段を動作状態として受信された受信データを前記記憶手段へ記憶させ、その後、前記受信手段を非動作状態にするとともに、前記記憶手段に記憶された受信データを読み出して前記検出手段へ出力させる受信動作制御手段と、
前記衛星信号が検出された場合には、前記受信手段を動作状態として前記衛星信号の追尾を行わせる一方、前記衛星信号が検出されなかった場合には、前記受信手段を非動作状態としたまま受信動作を終了させる制御手段と、
を備えることを特徴とする衛星信号受信装置。
【請求項２】
前記受信動作制御手段による制御動作を実行させて前記検出手段により前記衛星信号が検出されたか否かを判別する判別手段を備えることを特徴とする請求項１記載の衛星信号受信装置。
【請求項３】
電力を供給する電源部と、
前記電源部から供給される電流値を計測する電流値計測手段と、
を備え、
前記クロック制御手段は、前記電流値計測手段により計測される電流値が所定の値以下となるように前記データ出力処理速度と前記検出処理速度とを制御する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の衛星信号受信装置。
【請求項４】
前記検出手段は、
複数の受信パラメータをそれぞれ切り替えて、当該複数の受信パラメータの組み合わせのうち、衛星信号が検出される組み合わせを探索する処理を、複数の組み合わせに対し同時並列的に実行可能である
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の衛星信号受信装置。
【請求項５】
前記検出手段により検出された衛星信号を継続的に追尾する追尾手段を備え、
前記検出手段は、マッチドフィルタを有し、
前記追尾手段は、スライディング相関器を有する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の衛星信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測位用衛星からの電波を受信する衛星信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ＧＰＳ（Global Positioning System）をはじめとするＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用し、測位用衛星からの電波を受信して衛星信号を解読することで時刻情報や位置情報を取得する携帯端末機器がある。例えば、ＧＰＳで用いられる各測位用衛星（ＧＰＳ衛星）から送信されている時刻情報を取得することで、携帯端末機器の現在時刻データを設定したり、修正したりすることができる。また、ＧＰＳ衛星のうち少なくとも４機から電波を受信して時刻情報およびＧＰＳ衛星の軌道情報を取得することにより、携帯端末機器の現在位置を算出することができる。
【０００３】
これらのＧＰＳ衛星から送信される電波の周波数は何れも同一である。しかしながら、各ＧＰＳ衛星が軌道上を高速で移動することで、ＧＰＳ衛星から送信された電波は、ドップラー効果により送信周波数から外れた周波数で受信される。また、各ＧＰＳ衛星からの衛星信号は、ＧＰＳ衛星毎に定められ、各ＧＰＳ衛星の時刻と同期して生成される拡散符号（擬似ランダム雑音符号）により位相変調（スペクトル拡散）された上で送信されている。従って、予めＧＰＳ衛星の軌道情報やユーザの位置情報を持たない携帯端末機器を用いて何れかのＧＰＳ衛星から電波を受信する際には、先ず、電波を受信可能なＧＰＳ衛星および受信周波数を探索し、当該ＧＰＳ衛星からの衛星信号を復調する逆拡散符号（拡散符号と同一の擬似ランダム雑音符号）と受信した衛星信号の拡散符号とを位相同期させる捕捉処理を行う必要がある。
【０００４】
この捕捉処理では、受信周波数の送信周波数からの変化量、ＧＰＳ衛星の識別番号に対応した擬似ランダム雑音符号のパターン、及び、擬似ランダム雑音符号の位相からなる受信パラメータをそれぞれ変化させ、総当りで組み合わせてコード信号を生成する。そして、この生成されたコード信号と受信した電波信号との相関値を求めることにより、衛星電波を検出する。このような処理では、演算量が非常に多くなり、従って、長い処理時間が必要となる。そこで、従来、相関値を求める相関器を多数利用し、同時並列的に処理を行うことにより探索時間を短縮する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６６８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、同時並列的に多くの演算処理を行うと、衛星信号の受信装置内で一時に多くの電力が消費されて大きな電流が流れることになる。従って、安定且つ高速に動作させるには、一時的な大電流を流すことが可能な大型のバッテリやキャパシタを受信装置に搭載するなど、電源設計に気を配らなければならないという課題があった。
【０００７】
この発明の目的は、電源に無理な負担をかけずに安定且つ高速な受信処理を行うことができる衛星信号受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
測位用衛星から送信された衛星信号を取得する衛星信号受信装置において、
前記測位用衛星が送信する周波数帯の電波を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した電波に基づく所定の期間の受信データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された受信データから前記衛星信号を検出する検出手段と、
前記記憶手段から前記検出手段へのデータ出力処理速度、及び、前記記憶手段から出力される受信データに基づく前記検出手段による検出処理速度を制御し、前記データ出力処理速度と前記検出処理速度とを同期させて予め定められた処理速度から低減可能に構成されているクロック制御手段と、
前記受信手段を動作状態として受信された受信データを前記記憶手段へ記憶させ、その後、前記受信手段を非動作状態にするとともに、前記記憶手段に記憶された受信データを読み出して前記検出手段へ出力させる受信動作制御手段と、
前記衛星信号が検出された場合には、前記受信手段を動作状態として前記衛星信号の追尾を行わせる一方、前記衛星信号が検出されなかった場合には、前記受信手段を非動作状態としたまま受信動作を終了させる制御手段と、
を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に従うと、衛星信号受信装置において、衛星から入力した電波信号を記憶する記憶手段と、衛星信号の検出を行う検出手段とを備え、当該検出手段での検出処理が実行される際に、記憶手段から検出手段へのデータ出力処理速度と検出手段での検出処理速度とを同期させて予め定められた処理速度から低減させることの可能なクロック制御手段を備えているので、電源に無理な負担をかけずに安定且つ高速な受信処理を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態である電子時計の内部構成を示すブロック図である。
【図２】捕捉回路に用いられる相関器の構成を示す図である。
【図３】追尾回路に用いられる相関器の構成を示す図である。
【図４】ＧＰＳ電波の受信処理の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】ＧＰＳ電波の捕捉処理の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態である衛星信号受信装置を電子時計に適用した場合の電子時計の内部構成を示すブロック図である。
【００１７】
この電子時計１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して時刻情報及び現在位置情報を取得可能であり、取得された時刻情報に基づいて現在時刻データの修正が行われる時計である。
【００１８】
電子時計１は、アンテナ１１と、受信手段としてのＲＦ受信部１２と、記憶手段としてのメモリ部１３と、セレクタ１４と、信号検出部１５と、デコーダ１８と、クロック供給回路１９と、受信動作制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、表示部２３と、計時部２４と、電源部２５と、電流値計測手段としての電流検出部２６などを備えている。ここで、クロック供給回路１９およびＣＰＵ２０により、クロック制御手段が構成される。
【００１９】
アンテナ１１は、ＧＰＳ衛星から送信されている１．５７５４２ＧＨｚ帯の電波を受信可能に構成されている小型のアンテナであり、例えば、パッチアンテナである。
【００２０】
ＲＦ受信部１２は、例えば、１個の集積回路からなり、アンテナ１１により受信された電波に係る受信信号を増幅する増幅回路（ＬＮＡ）や、受信信号から衛星信号の周波数帯以外の信号成分を除去するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）や、局部発振信号を混合させて受信信号を中間周波数帯の信号に変換するミキサ回路や、中間周波数のアナログ信号を所定のサンプリング周波数でデジタル変換するアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）等を備えている。ＢＰＦは、例えば、数ＭＨｚの通過帯域幅を持ち、この通過帯域幅は、ドップラー効果による受信周波数の変化幅（±１０ＫＨｚ程度）に比して十分広い。また、変換された中間周波数は、数ＭＨｚ程度である。なお、ＡＤＣの代わりに、例えば、リミッタやコンパレータを用いて出力電圧を２値化することも可能である。
【００２１】
ＲＦ受信部１２は、ＣＰＵ２０からの電源制御信号に基づき、電源をオンされることで受信動作を実行したり、電源をオフされることで受信動作を停止したりといった切換が可能になっている。電源制御信号により電源がオフされている間は、このＲＦ受信部１２における電流消費が非常に小さく抑えられる。或いは、ＬＮＡへの増幅電圧の供給やＡＤＣへのサンプル動作クロックの供給を停止することで非動作状態として、電流消費を抑えることとしてもよい。
【００２２】
メモリ部１３は、データを記憶するＲＡＭ１３ｂと、ＲＡＭ１３ｂへのデータの書込みや読出しのアドレス、速度、および、タイミングを制御するメモリコントローラ１３ａ等から構成される。
【００２３】
ＲＡＭ１３ｂは、受信データから衛星信号を探索する捕捉処理を実行する際に用いられる所定時間の時系列データを一時的に蓄積するものであり、ＲＦ受信部１２から出力されるデジタル信号を、例えば、１０ミリ秒分記憶可能な容量を有している。
【００２４】
メモリコントローラ１３ａは、ＣＰＵ２０からの動作制御信号を受けて、ＲＦ受信部１２から出力されるデジタル信号を取り込んで時系列順にＲＡＭ１３ｂに書き込んだり、このデータを時系列順に読み出してセレクタ１４側へ出力したりする。
【００２５】
このメモリ部１３は、クロック供給回路１９から動作クロックを受けて動作し、動作クロックが停止されることでメモリ部１３の動作も停止する。また、この動作クロックを初期設定のクロック周波数から低下させることでＲＡＭ１３ｂからデータを読み出す速度を低速にすることが可能となっている。低下可能なクロック周波数は、例えば、初期設定のクロック周波数の１／２や１／４である。なお、初期設定状態より高速に動作させることも可能なようにクロック周波数の初期設定を行ってもよい。
【００２６】
セレクタ１４は、ＣＰＵ２０からの選択制御信号に基づいて、信号検出部１５へ送る信号の入力元をＲＦ受信部１２、又は、メモリ部１３の何れかの間で切り換える。
【００２７】
信号検出部１５は、受信パラメータを変化させながら衛星信号を探索して検出する捕捉回路（検出手段）１６と、検出された衛星信号を追尾しながら復調する追尾回路（追尾手段）１７とを備えている。捕捉回路１６は、各ＧＰＳ衛星の擬似ランダム雑音符号（例えば、Ｃ／Ａコード）を用いて生成したコード信号と受信電波に係る受信信号との相関値を求めて、一定値以上の相関値が得られる受信パラメータの設定を求める。このとき、捕捉回路１６は、受信パラメータとして検出対象とする衛星信号の周波数、コード信号の生成に用いる擬似ランダム雑音符号、および、生成したコード信号と受信信号との位相差をそれぞれ変化させて、予め定められた範囲内の全ての組み合わせに対して相関値の算出を行う。追尾回路１７は、捕捉回路１６において検出された衛星信号に対して周波数や位相差を適宜調整しながら逆拡散処理を行い、衛星信号を復調する。これらの捕捉回路１６、および、追尾回路１７の内部構成、および、探索および追尾の原理については、後に詳述する。
【００２８】
これら捕捉回路１６および追尾回路１７は、クロック供給回路１９から動作クロックをそれぞれ独立的に受けて動作し、動作クロックの供給が停止されることで回路の動作が停止される構成となっている。
【００２９】
クロック供給回路１９は、所定の周波数の信号を発振して出力する発振回路、および、発振回路の発振周波数を分周する分周回路などを備えている。このクロック供給回路１９は、ＣＰＵ２０からの切換制御信号に応じてメモリ部１３や信号検出部１５の指定された部位へ動作クロックを供給する。また、ＣＰＵ２０からのクロック切換制御信号により、メモリコントローラ１３ａや捕捉回路１６へ供給する動作クロックの周波数を初期設定周波数から低下させることが可能となっている。
【００３０】
デコーダ１８は、追尾回路１７で復調された衛星信号から航法メッセージを復号する。この復号された航法メッセージは、ＣＰＵ２０により解読されて、時刻データや軌道情報が取得される。
【００３１】
電流検出部２６は、電子時計１の各部が動作する際に電源部２５から供給される電流値を計測して、この計測値をＣＰＵ２０に出力する。なお、電流検出部２６は、消費電力を算出してＣＰＵ２０へ出力することとしてもよい。
【００３２】
ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２０が実行する制御プログラムとして、計時部２４の計時データと同期させて表示部２３の表示内容を更新することで表示部２３に計時データに対応した時刻表示を行わせる時刻表示処理のプログラムや、所定のタイミングでＧＰＳ衛星から衛星信号を受信して時刻情報を取得するとともにこの時刻情報に基づいて計時部２４の計時時刻を修正する受信制御処理、および、時刻修正処理のプログラム等が格納されている。
【００３３】
ＲＡＭ２１は、ＣＰＵ２０に作業用のメモリ空間を提供するとともに、ＧＰＳ衛星からの受信履歴といった一時データを記憶する。
【００３４】
次に、上記構成の電子時計１における衛星信号の検出および追尾の方法について説明する。
【００３５】
各ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号では、１個当たり２０ｍｓの長さを持つ１ビット符号データが所定のフォーマットで配列された航法メッセージにより情報が表される。この航法メッセージは、送信周波数の搬送波信号で位相変調されるとともに、擬似ランダム雑音信号でスペクトル拡散（位相変調）がなされて送信される。ＧＰＳが使用している送信周波数のうちＬ１帯送信電波において用いられている擬似ランダム雑音符号としては、Ｃ／ＡコードとＰ（Ｙ）コードとがある。このうち、一般に公開されているＣ／Ａコードは、１０２３ｋＨｚで送信される１ビット符号データ（チップ）１０２３個が所定の順番に配列されたものであり、即ち、Ｃ／Ａコードの１周期が１ｍｓである。このＣ／Ａコードは、航法メッセージを示す符号データ１個につき２０周期繰り返される。また、Ｃ／Ａコード１チップの長さは、搬送波信号の１５４０周期となる。
【００３６】
一方、ＧＰＳ衛星は、それぞれ軌道上を高速で移動している。従って、１．５７５４２ＧＨｚで送信された電波は、電子時計１との相対速度に基づくドップラー効果により送信周波数とは若干異なる周波数で受信されることとなる。そこで、捕捉回路１６や追尾回路１７で衛星信号を復調する際には、信号検出部１５内の局部発振器から出力されて中間周波数信号に混合される中間周波数搬送波の周波数を細かく制御する（例えば、１００Ｈｚステップで±１５ｋＨｚの範囲）ことで、受信周波数を調整する。
【００３７】
Ｃ／Ａコードは、それぞれのＧＰＳ衛星ごとに固有の符号配列が設定されている。あるＣ／Ａコードでスペクトル拡散された衛星信号は、同一のＣ／Ａコードによる同一の位相の波形信号で復調され、一方、他の衛星信号は、更にスペクトル拡散されるので、混信を生じずに目的の衛星信号のみを取得することが可能となる。そこで、受信周波数、Ｃ／Ａコード、及び、Ｃ／Ａコードの位相を変化させながらこのＣ／Ａコードに係るＧＰＳ衛星からの衛星信号が検出されるか否かを調べていくことで、全ての条件が一致して受信可能となるＧＰＳ衛星からの電波を探索する。
【００３８】
図２は、捕捉回路１６に用いられているマッチドフィルタの構成を示す図である。また、図３は、追尾回路１７に用いられているスライディング相関器の構成を示す図である。
【００３９】
図２に示すように、本実施形態の電子時計１におけるマッチドフィルタでは、例えば、１０２３個のＤフリップフロップが直列に接続されたシフトレジスタが用いられている。このシフトレジスタには、１０２３ｋＨｚでサンプリングされた受信データが順番に１０２３個入力されてシフトしていく。一方で、Ｃ／Ａコード生成器によりＣ／Ａコード１周期分１０２３個の符号データが生成される。そして、シフトレジスタの各Ｄフリップフロップが保持する値とＣ／Ａコード生成器で生成された同位相の符号データの値とがそれぞれ乗算器で乗算される。これらの乗算器からの出力は、加算器で積算され、この積算された値が相関値として出力される。更に、シフトレジスタへの入力信号を１チップずつ追加することで位相をずらしていきながら、それぞれの位相に対して相関値を算出することにより、Ｃ／Ａコード１周期分の位相全てに対する相関値が求められる。このマッチドフィルタは、複数台設けることで、複数のＧＰＳ衛星に対応するＣ／Ａコードそれぞれに対して同時に検出処理を行うことができるように構成してもよい。
【００４０】
図３に示すように、スライディング相関器では、１チップずつ受信信号を順番に入力するとともに、Ｃ／Ａコード生成器から１チップずつ順番に信号を出力して両者を逐次乗算する。そして、乗算された値を前回までの乗算結果の積算値に更に加算して保持する。この動作を１０２３回繰り返すことにより、一のＣ／Ａコードの一の位相に対する相関値が算出される。なお、スライディング相関器は、例えば、１台のスライディング相関器に対して前後にそれぞれ１チップ以内の位相差のＣ／Ａコードを生成して入力可能な２台のスライディング相関器を併せて設けることにより、より効率的に位相同期点を検出することができるようにすることが可能である。或いは、更に多くのスライディング相関器を備えることもできる。
【００４１】
このように、マッチドフィルタでは、一のＣ／Ａコードにおける全位相に対する総演算時間が劇的に短縮されるが、同時に複数のＤフリップフロップ及び乗算器を動作させることで、一時に消費する電力が増大する（例えば、１０３〜１０６）。一方、スライディング相関器では、一度に一つの演算器のみが動作し、一時に消費する電力が低く抑えられるが、繰り返し演算の回数が増加して総演算時間が長くなる。そこで、本実施形態の電子時計１では、マッチドフィルタは、演算量の多い捕捉回路１６に用いられ、スライディング相関器は、追尾回路１７に用いられる。
【００４２】
次に、電子時計１におけるＧＰＳを利用した時刻データの取得および修正処理について、フローチャートを用いて説明する。
【００４３】
図４は、時刻データ取得処理のＣＰＵ２０による制御手順を示すフローチャートである。また、図５は、時刻データ取得処理の途中で呼び出される捕捉処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００４４】
この時刻データ取得処理は、例えば、毎日予め定められた時刻にＲＯＭ２２から実行プログラムが呼び出されて自動的に開始される処理である。
【００４５】
時刻データ取得処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ２０は、図４に示すように、ＲＦ受信部１２へ電源制御信号を送り、ＲＦ受信部１２の電源をオンして電波受信を開始させる。また、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ１３ｂに受信データを蓄積記憶させる（ステップＳ１）。具体的には、ＣＰＵ２０は、クロック供給回路１９へ出力切換制御信号を送ってＲＦ受信部１２に動作クロックを供給させ、ＲＦ受信部１２によりリアルタイムで受信された電波に基づく受信データを所定のサンプリング周波数でデジタル変換して出力させる。また、ＣＰＵ２０は、ＲＦ受信部１２から出力されるデジタル変換された受信データをＲＡＭ１３ｂが同一のサンプリング周波数で取得するための動作周波数クロック信号をクロック供給回路１９からメモリ部１３へ出力させる。それから、ＣＰＵ２０は、メモリコントローラ１３ａへ動作制御信号を送り、ＲＦ受信部１２から出力された受信データをＲＡＭ１３ｂに記憶させる。この段階では、ＣＰＵ２０は、クロック供給回路１９への出力切換制御信号により、信号検出部１５を動作させない。
【００４６】
次に、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ１３ｂに記憶可能な容量分の受信データが取得されたか否かを判別する（ステップＳ２）。未だＲＡＭ１３ｂに所定時間（例えば、１０ｍｓ）の受信データが蓄積されておらず、ＲＡＭ１３ｂが満杯になっていないと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１へ戻って受信データの取得処理を継続する。１０ｍｓ間のデータが蓄積されて、ＲＡＭ１３ｂが満杯になったと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ３へ移行する。
【００４７】
続いて、ＣＰＵ２０は、ＲＦ受信部１２へ電源制御信号を送ってＲＦ受信部１２の電源をオフする。また、ＣＰＵ２０は、セレクタ１４に選択制御信号を送り、データの入力元をメモリ部１３に設定する。そして、ＣＰＵ２０は、捕捉回路１６に後述する捕捉処理を行わせる（ステップＳ３）。ＣＰＵ２０は、この捕捉処理でＧＰＳ衛星のうちの何れかから電波が受信されているかを探索する。それから、ＣＰＵ２０は、捕捉処理でＧＰＳ衛星からの電波が検出されたか否か、即ち、ＧＰＳ衛星が発見されたか否かを判別する（ステップＳ４）。ＧＰＳ衛星からの電波が検出されず、ＧＰＳ衛星が発見されなかったと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ９へ移行して捕捉処理で行われたＧＰＳ受信動作を停止させる。
【００４８】
一方、ステップＳ４の判別処理で、ＧＰＳ衛星からの電波が検出され、ＧＰＳ衛星が発見されたと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、続いて、ＲＦ受信部１２へ電源制御信号を送ってＲＦ受信部１２の電源をオンし、電波受信を再開させる。また、ＣＰＵ２０は、セレクタ１４へ選択制御信号を送ってＲＦ受信部１２から送られる受信データを通過させ、追尾回路１７へ入力させる。
【００４９】
ＣＰＵ２０は、検出されたＧＰＳ衛星からの電波に係る受信信号から、擬似ランダム雑音符号との位相同期点を同定する処理を行う（ステップＳ５）。このとき、ＣＰＵ２０は、捕捉処理の結果に基づき、電波が検出されたＧＰＳ衛星の衛星番号および受信周波数の設定を利用する。そして、擬似ランダム雑音符号との位相同期点が検出されると、ＣＰＵ２０は、追尾回路１７にこの位相同期点を追尾させながら復調されたデータをデコーダ１８へ入力させ、デコーダ１８に航法メッセージを復号させる（ステップＳ６）。また、ＣＰＵ２０は、復号された航法メッセージデータを取得する。
【００５０】
それから、ＣＰＵ２０は、デコーダ１８により復号された航法メッセージから現在時刻の算出に必要なデータが取得されたか否かを判別する（ステップＳ７）。未だ必要なデータが取得されていないと判別された場合には、ステップＳ６へ戻り、ＣＰＵ２０は、デコーダ１８による航法メッセージの復号を継続させて、この復号された航法メッセージデータを取得する。現在時刻の算出に必要なデータが取得されたと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、取得したデータに基づいて現在時刻を算出し、計時部２４の時刻データを修正する（ステップＳ８）。また、計時部２４の時刻データに基づいて表示部２３に表示させる時刻を更新させる。そして、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ９へ移行する。ＣＰＵ２０は、ＲＦ受信部１２に電源制御信号を送ってＲＦ受信部１２の電源をオフさせ、また、クロック供給回路１９に追尾回路１７への動作クロックの供給を停止させることで、ＧＰＳ受信動作を終了する。
【００５１】
ステップＳ９の処理でＧＰＳ受信動作が終了すると、ＣＰＵ２０は、翌日の同時刻まで待機する（ステップＳ１０）。或いは、ステップＳ４の判別処理でＧＰＳ衛星からの電波が検出できなかったと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、例えば、１時間後に改めて時刻データ取得処理を再開することとしてもよい。
【００５２】
次に、ステップＳ３における捕捉処理の詳細について説明する。
【００５３】
図５に示すように、捕捉処理へ移行すると、先ず、ＣＰＵ２０は、検出対象の搬送波周波数の初期化を行う（ステップＳ２１）。具体的には、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ２１に記憶された搬送波周波数を示す変数をリセットするとともに、初期値を、例えば、ＲＯＭ２２に記憶させたテーブルから取得する。それから、ＣＰＵ２０は、取得した値を変数として設定する（ステップＳ２２）。
【００５４】
次に、ＣＰＵ２０は、衛星番号の初期化を行う（ステップＳ２３）。具体的には、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ２１に記憶された検出対象の衛星番号を示す変数をリセットするとともに、初期値を、例えば、ＲＯＭ２２に記憶させたテーブルから取得する。それから、ＣＰＵ２０は、衛星番号を示す変数としてこの取得した初期値を設定し、また、設定された衛星番号を示す変数に基づいて捕捉回路１６のＣ／Ａコード生成器が生成するＣ／Ａコードのパターンを設定する（ステップＳ２４）。
【００５５】
ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ２１に記憶されたメモリ部１３から読み出す受信データのアドレスをリセットする（ステップＳ２５）。次いで、ＣＰＵ２０は、電流検出部２６の計測値に基づいて、ＲＡＭ１３ｂからのデータ読出し動作および捕捉回路１６の動作を行わせる動作クロック周波数の設定を行う（ステップＳ２６）。ここで、設定される動作クロック周波数は、初期設定状態では、リアルタイムでＲＦ受信部１２から受信データを入力させる速度より大きい。そして、この動作クロック周波数は、電流検出部２６による計測値が大きくなるほど減速され、捕捉回路１６を動作させたときに電源部２５から供給される電流が電源部２５の安定動作を維持可能な所定の値を超えないように設定される。
【００５６】
そして、ＣＰＵ２０は、クロック供給回路１９にクロック切換制御信号を送り、設定された動作クロック周波数でクロック信号を供給するように切り換える。また、ＣＰＵ２０は、クロック供給回路１９に出力切換制御信号を送り、メモリコントローラ１３ａおよび捕捉回路１６へこの切り換えられた周波数の動作クロック信号を供給させる。それから、ＣＰＵ２０は、セレクタ１４へ選択制御信号を送り、入力元をメモリ部１３側に切り替える。
【００５７】
更に、ＣＰＵ２０は、動作制御信号をメモリコントローラ１３ａへ送り、ＲＡＭ１３ｂからセレクタ１４側へデータの出力を行わせる。ＣＰＵ２０は、メモリコントローラ１３ａへ読出しアドレスと読出しコマンドとを出力し、また、ＲＡＭ１３ｂから読み出され、セレクタ１４を介して捕捉回路１６へ入力された受信データを順にシフトレジスタへ記憶させていく。ＣＰＵ２０は、シフトレジスタへ格納された受信データが１つずつシフトしていく毎に、設定に基づきＣ／Ａコードを生成して各乗算器に出力させる。そして、ＣＰＵ２０は、各乗算器の出力を積算した捕捉回路１６からの出力データを相関値として取得する（ステップＳ２７）。これらの処理の間、ＣＰＵ２０は、電流検出部２６の計測データを監視しながらクロック供給回路１９にクロック切換制御信号を送って随時動作クロック周波数を変化させることも可能である。
【００５８】
それから、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ１３ｂからの受信データの読み出しが全て終了したか否かを判別する（ステップＳ２８）。受信データの読み出しが終了していないと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、ステップＳ２７へ戻って次のデータをＲＡＭ１３ｂから読み出して捕捉回路１６に入力させ、また、算出された相関値を取得する。全データの読み出しが終了したと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、ステップＳ２９へ移行する。
【００５９】
ＲＡＭ１３ｂからの全データの読み出しが終了すると、ＣＰＵ２０は、取得した相関値データを衛星番号、搬送波周波数、および、Ｃ／Ａコードの位相情報と関連付けて、例えば、ＲＡＭ２１に保存する（ステップＳ２９）。このとき、取得した相関値全てを保存することも可能であるし、最大値のみを保存することとしてもよい。また、例えば、Ｃ／Ａコード１０周期分の相関値をそれぞれ取得し、同位相のデータ配列に対する１０個の相関値をそれぞれ積算した値を保存することとしてもよい。
【００６０】
続いて、ＣＰＵ２０は、設定されている衛星番号を変更する（ステップＳ３０）。例えば、ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２のテーブルに設定されている順番に次の衛星番号を示す値を読み出す。それから、ＣＰＵ２０は、全ての衛星番号が設定完了したか否かを判別する（ステップＳ３１）。未だ、例えば、ＲＯＭ２２のテーブル内にある衛星番号を示す変数のうちに読み出されていないものがあり、全衛星番号に対する相関値を保存する処理が完了していないと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ２４へ戻る。ＣＰＵ２０は、衛星番号を示す変数値としてステップＳ３０の処理で取得された値を設定し、また、Ｃ／Ａコード生成器によるＣ／Ａコードの生成パターンを変更する。そして、ステップＳ２４〜Ｓ３１の処理を繰り返す。
【００６１】
一方、既に、例えば、全ての衛星番号を示す値がＲＯＭ２２のテーブルから読み出されていて、全衛星番号に対する相関値を保存する処理が完了していると判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ３２へ移行する。そして、ＣＰＵ２０は、検出対象とする搬送波周波数の次の設定値を取得する（ステップＳ３２）。続いて、ＣＰＵ２０は、全ての搬送波周波数に対する捕捉処理が完了したか否かを判別する（ステップＳ３３）。全ての搬送周波数に対する捕捉処理が完了したと判別された場合、例えば、次の搬送波周波数が読み込めなかったり、設定の範囲外となったりした場合には、捕捉処理を終了して時刻データ取得処理へ戻る。一方、未だ全ての搬送波周波数に対する捕捉処理が完了していないと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ２２へ戻る。そして、ＣＰＵ２０は、ステップＳ２２〜Ｓ３３の処理を繰り返す。
【００６２】
そして、全ての衛星番号、搬送波周波数、および、Ｃ／Ａコードの各位相における相関値が取得され、必要な値が保存された後に時刻取得・修正処理に戻り、保存された相関値を、例えば、所定の閾値レベルと比較することにより、ＧＰＳ衛星からの電波が受信されたか否か、および、受信された場合のその受信周波数と衛星番号とが取得される。
【００６３】
なお、上記の実施形態では、全てのＧＰＳ衛星および受信周波数に対する探索を行った後に受信されたか否かの判別を行ったが、捕捉処理において各ＧＰＳ衛星における相関値の取得処理（ステップＳ２７）が終了するたびに衛星信号が検出されたか否かの判別処理を行い、所定の数の衛星信号が検出された時点で捕捉処理を終了することとしてもよい。
【００６４】
また、上記の実施形態では、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１、および、ＲＯＭ２２を用いて捕捉処理の制御が行われたが、捕捉回路１６に別途データ記憶領域や演算部を設け、捕捉回路１６が独立に捕捉処理を実行できるように構成することとしてもよい。
【００６５】
以上のように、本発明の実施形態の電子時計１によれば、ＲＦ受信部１２で受信された電波に係る受信データを記憶するＲＡＭ１３ｂと、ＲＡＭ１３ｂの記憶データに基づいてＧＰＳ衛星からの電波を検出する捕捉回路１６とを備え、通常時に比して非常に電力消費量が増加する捕捉回路１６を用いてＧＰＳ衛星からの電波を検出する際には、ＲＡＭ１３ｂから捕捉回路１６へのデータ出力処理速度および捕捉回路１６における検出処理速度を予め設定されている回路上の処理可能速度よりも低く抑えることによって電力消費量を制御することができる。従って、電源回路を安定に保ったまま高速に検出処理を行うことができる。
【００６６】
また、特に、電子腕時計などの電力供給に制限のある携帯端末でＧＰＳ衛星からの電波を受信して時刻情報を取得する場合には、小型な装置内に大型な電源を配置する必要がなく、ソフトウェア制御のみによって安定して時刻情報の取得を行うことができる。
【００６７】
また、電流検出部２６を備え、この電流検出部２６により計測された電源部２５から供給される電流値が電子時計１の安定動作を妨げない範囲内に収まるようにＲＡＭ１３ｂから捕捉回路１６へのデータ出力処理速度および捕捉回路１６における検出処理速度を適宜低下させることができるので、電子時計１の電源回路に過重な負荷をかけずに安定且つ高速な検出処理を行うことができる。
【００６８】
また、捕捉回路１６や追尾回路１７において複数の相関器を同時に動作させて、複数のＧＰＳ衛星のＣ／Ａコードに対する相関値の算出やＣ／Ａコードの複数の位相に対する相関値の算出といった動作を同時に行わせることが可能であるので、クロック供給回路１９からのクロック周波数を極端に大きく変更せずに高速且つ安定な動作を行わせることができる。
【００６９】
また、捕捉回路１６にマッチドフィルタを用いることにより、非常に効率よくＧＰＳ衛星からの電波検出を行うことができるとともに、マッチドフィルタの消費電力に応じてクロック供給回路１９から供給される動作クロック周波数を低速とすることで、安定して高速の電波検出処理を行わせることができる。一方で、一度に大量の演算量を必要としない追尾回路１７では、マッチドフィルタの代わりにスライディング相関器を用いることで不必要に多くの電力を消費せずに高速な動作クロック周波数を維持したままＧＰＳ衛星からの電波受信処理を続けさせることができる。
【００７０】
特に、マッチドフィルタの使用により電力消費量の桁が変わるのに対し、クロック周波数の制御によりファクター２〜４程度の細かい電力制御が可能になるので、効率的なピーク電力の制御を行うことができる。
【００７１】
更に、ＲＡＭ１３ｂから捕捉回路１６へデータを出力させている間は、ＣＰＵ２０からの電源制御信号によりデータを受信する必要のないＲＦ受信部１２の電源をオフすることができる構成とすることにより不必要な電力消費を抑え、捕捉回路１６の動作クロック周波数を必要以上に低下させずとも安定且つ高速な処理を行わせることができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、電流検出部２６の計測結果に基づいて動作クロック周波数の低下幅を制御したが、計測された電流値と予め設定した閾値との大小の比較を行って、閾値以上の電流量が供給されている場合には動作クロック周波数を下げるといった、２段階程度の制御であっても良い。或いは、電子時計のように、通常の動作で消費される電力とＧＰＳ衛星からの電波の捕捉処理に消費される電力とがそれぞれ毎回ほぼ定まっているような場合には、電流検出部２６を備えることなくこれらの基準となる消費電力に基づいて動作クロック周波数の低下幅を予め設定することとしてもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態では、捕捉回路１６にマッチドフィルタを用いたが、多数のスライディング相関器を並列に配置することとしてもよい。或いは、他の相関器を用いることも可能である。
【００７４】
また、上記実施の形態では、電子時計を例に挙げて示したが、本発明の衛星信号受信装置を搭載する機器はこれに限られない。ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯通信端末、携帯型の撮影機器や録音機器など、多様な機器に用いることが可能である。その他、上記実施の形態で示した具体的な細部の構成や数値は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１     電子時計
１１   アンテナ
１２   ＲＦ受信部
１３   メモリ部
１３ａ メモリコントローラ
１３ｂ、２１  ＲＡＭ
１４   セレクタ
１５   信号検出部
１６   捕捉回路
１７   追尾回路
１８   デコーダ
１９   クロック供給回路
２０   ＣＰＵ
２２   ＲＯＭ
２３   表示部
２４   計時部
２５   電源部
２６   電流検出部
【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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