(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１受信開始タイミングで受信した衛星信号を用いて、タイミング信号を生成する第１受信機と、
前記第１受信開始タイミングとは異なる第２受信開始タイミングで受信した前記衛星信号を用いて、タイミング信号を生成する第２受信機と、
前記第１受信機からのタイミング信号と前記第２受信機からのタイミング信号との位相を比較して比較結果を生成する位相比較部と、
前記比較結果に基づいて、前記第１受信機および第２受信機を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記第１受信開始タイミングと前記第２受信開始タイミングとのずれが１秒以上である請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記第１受信機および前記第２受信機がそれぞれ生成するタイミング信号が１ＰＰＳである請求項１または２に記載の測位装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記比較結果に基づいて、前記第１受信開始タイミングおよび前記第２受信開始タイミングを制御する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の測位装置。
【請求項５】
前記位相比較部は、前記第１受信機からのタイミング信号と前記第２受信機からのタイミング信号との位相のずれ量を算出し、
前記制御部は、前記位相のずれ量が規定値よりも大きい場合に、前記第１受信開始タイミングおよび前記第２受信開始タイミングのうちの少なくとも一方のタイミングを変更した後に前記第１受信機および前記第２受信機にタイミング信号の生成を行わせる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の測位装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記位相のずれ量が規定値以下である場合に、前記第１受信開始タイミングおよび前記第２受信開始タイミングを保持したまま前記第１受信機および前記第２受信機にタイミング信号の生成を行わせる請求項５に記載の測位装置。
【請求項７】
前記規定値は、１μｓｅｃ以上である請求項５または６に記載の測位装置。
【請求項８】
前記衛星信号を用いて、受信点の位置情報を生成する位置情報生成部を備える請求項１ないし７のいずれか１項に記載の測位装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の測位装置と、
クロック信号を出力する発振器と、
前記クロック信号を前記タイミング信号に同期させる同期制御部と、
を備えることを特徴とするタイミング信号生成装置。
【請求項１０】
前記発振器は、原子発振器である請求項９に記載のタイミング信号生成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の測位装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の測位装置を備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位装置、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を利用した全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の１つであるＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られている。ＧＰＳに用いるＧＰＳ衛星は、極めて精度の高い原子時計が搭載されており、ＧＰＳ衛星の軌道情報や正確な時刻情報等が重畳された衛星信号を地上に送信している。ＧＰＳ衛星から送信された衛星信号は、ＧＰＳ受信機で受信される。そして、ＧＰＳ受信機は、衛星信号に重畳されている軌道情報や時刻情報に基づいてＧＰＳ受信機の現在位置や時刻情報を算出する処理や、協定世界時（ＵＴＣ:Coordinated Universal Time）に同期した正確なタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する処理等を行う。１ＰＰＳの精度は、設定される受信点の位置情報の精度に依存するため、ＧＰＳ受信機に正確な位置情報を設定することが重要になる。
【０００３】
特許文献１に記載のＧＰＳ受信機は、３個以上のＧＰＳ衛星について、各ＧＰＳ衛星から送信された衛星信号に含まれるＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）に基づいて、送信先のＧＰＳ衛星を特定した上で、各ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を擬似距離として算出した後、この擬似距離と、衛星信号に含まれる軌道情報に基づく各ＧＰＳ衛星の位置とに基づいて、ＧＰＳ受信機の位置を測定する。
【０００４】
Ｃ／Ａコードは、１．０２３Ｍｂｐｓのビット率で、コードの長さは１，０２３チップである。したがって、Ｃ／Ａコードは、１ｍｓ間に電波が進む距離である約３００ｋｍごとに、並んで走っていると考えることができる。このため、ＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間にＣ／Ａコードがいくつあるかを算出することで、擬似距離を算出することができる。より詳細には、Ｃ／Ａコードの１周期（１，０２３チップ）分（Ｃ／Ａコードの整数部分）の数を算出し、さらに、Ｃ／Ａコードの位相（Ｃ／Ａコードの端数部分）を特定すれば、擬似距離を算出することができる。ここで、Ｃ／Ａコードの整数部分は、ＧＰＳ受信機の概略位置が一定の精度（例えば、１５０ｋｍ以内）でわかっていれば推定可能である。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のＧＰＳ受信機では、例えば、擬似距離を算出している間に、ＧＰＳ衛星の移動に伴ってＧＰＳ衛星とＧＰＳ受信機との間に存在するＣ／Ａコードの整数部分の数か変化してしまった場合、Ｃ／Ａコードの整数部分の数をカウントミスした状態のまま擬似距離を算出するため、擬似距離の精度が低下してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、擬似距離を高精度に測定することができる測位装置を提供すること、また、かかる測位装置を備えるタイミング信号生成装置、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態
様または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
本発明の測位装置は、第１受信開始タイミングで受信した衛星信号を用いて、タイミング信号を生成する第１受信機と、
前記第１受信開始タイミングとは異なる第２受信開始タイミングで受信した前記衛星信号を用いて、タイミング信号を生成する第２受信機と、
前記第１受信機からのタイミング信号と前記第２受信機からのタイミング信号との位相を比較して比較結果を生成する位相比較部と、
前記比較結果に基づいて、前記第１受信機および第２受信機を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
このような測位装置によれば、受信開始タイミングの異なる２つの受信機（第１受信機および第２受信機）からのタイミング信号の比較結果に基づいて、いずれか一方の受信機において、衛星信号に含まれる識別コード（例えばＣ／Ａコード）が衛星と受信機との間にある数をカウントして擬似距離を算出する際に、そのカウントミスを検知することができる。そのため、識別コードのカウントミスがあった場合でも、カウントミスがない受信開始タイミングとなるように、第１受信機および第２受信機の動作をリセットすることができる。したがって、識別コードのカウントミスがない場合の受信開始タイミングで受信した衛星信号を用いて、精度よく擬似距離を測定することができる。また、その測定された擬似距離を用いることで、受信点の位置を高精度に測定したり、高精度なタイミング信号を生成・出力したりすることができる。
【００１１】
［適用例２］
本発明の測位装置では、前記第１受信開始タイミングと前記第２受信開始タイミングとのずれが１秒以上であることが好ましい。
【００１２】
これにより、ループ制御を用いて比較的簡単な構成で、第１受信開始タイミングと第２受信開始タイミングとのずれを任意に設定することができる。
【００１３】
［適用例３］
本発明の測位装置では、前記第１受信機および前記第２受信機がそれぞれ生成するタイミング信号が１ＰＰＳであることが好ましい。
【００１４】
これにより、協定世界時（ＵＴＣ：Coordinated Universal Time）に同期した正確なタイミング信号として１ＰＰＳ（Pulse per Second）を生成・出力することができる。
【００１５】
［適用例４］
本発明の測位装置では、前記制御部は、前記比較結果に基づいて、前記第１受信開始タイミングおよび前記第２受信開始タイミングを制御することが好ましい。
これにより、識別コードのカウントミスがない状態を維持することができる。
【００１６】
［適用例５］
本発明の測位装置では、前記位相比較部は、前記第１受信機からのタイミング信号と前記第２受信機からのタイミング信号との位相のずれ量を算出し、
前記制御部は、前記位相のずれ量が規定値よりも大きい場合に、前記第１受信開始タイミングおよび前記第２受信開始タイミングのうちの少なくとも一方のタイミングを変更した後に前記第１受信機および前記第２受信機にタイミング信号の生成を行わせることが好ましい。
【００１７】
これにより、識別コードのカウントミスがあった場合に、第１受信開始タイミングおよび第２受信開始タイミングのうちの少なくとも一方のタイミングを変更して、識別コードのカウントミスがない状態で、タイミング信号の生成を行うことができる。
【００１８】
［適用例６］
本発明の測位装置では、前記制御部は、前記位相のずれ量が規定値以下である場合に、前記第１受信開始タイミングおよび前記第２受信開始タイミングを保持したまま前記第１受信機および前記第２受信機にタイミング信号の生成を行わせることが好ましい。
【００１９】
これにより、識別コードのカウントミスがない状態で、タイミング信号の生成を行うことができる。
【００２０】
［適用例７］
本発明の測位装置では、前記規定値は、１μｓｅｃ以上であることが好ましい。
【００２１】
これにより、例えば、識別コードとしてＣ／Ａコードを用いた場合、タイミング信号の位相のずれを簡単かつ高精度に検出することができる。
【００２２】
［適用例８］
本発明の測位装置では、前記衛星信号を用いて、受信点の位置情報を生成する位置情報生成部を備えることが好ましい。
これにより、高精度な受信点の位置情報を生成することができる。
【００２３】
［適用例９］
本発明のタイミング信号生成装置は、本発明の測位装置と、
クロック信号を出力する発振器と、
前記クロック信号を前記タイミング信号に同期させる同期制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、発振器が出力するクロック信号を正確なタイミング信号に同期させることで、発振器の精度よりも高い精度のクロック信号を生成することができる。
【００２５】
［適用例１０］
本発明のタイミング信号生成装置では、前記発振器は、原子発振器であることが好ましい。
【００２６】
原子発振器は、高い長期周波数安定度を有する。したがって、タイミング信号に同期させる発振器として原子発振器を用いることにより、長期にわたって衛星信号を受信できない状態となっても、高精度なタイミング信号を生成することができる。
【００２７】
［適用例１１］
本発明の電子機器は、本発明の測位装置を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
【００２８】
［適用例１２］
本発明の移動体は、本発明の測位装置を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。
【図２】ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージの構成を示す図である。
【図３】図１に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機の構成例を示すブロック図である。
【図４】識別コード（Ｃ／Ａコード）を用いた擬似距離の測定方法を説明するための図である。
【図５】（ａ）は、Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関処理を説明するための図、（ｂ）は、相関積算値とコードフェーズとの関係を示すグラフである。
【図６】図１に示すタイミング信号生成装置における測位およびタイミング信号の出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。
【図８】図７に示すタイミング信号生成装置における測位およびタイミング信号の出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の電子機器の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明の移動体の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の測位装置、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
１．タイミング信号生成装置
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。
【００３２】
図１に示すタイミング信号生成装置１は、ＧＰＳ受信機１０、処理部（ＣＰＵ）２０、原子発振器３０、温度センサー４０、ＧＰＳアンテナ５０を含んで構成されている。
【００３３】
なお、タイミング信号生成装置１は、構成要素の一部または全部が物理的に分離されていてもよいし、一体化されていてもよい。例えば、ＧＰＳ受信機１０と処理部（ＣＰＵ）２０はそれぞれ別個のＩＣで実現されていてもよいし、ＧＰＳ受信機１０と処理部（ＣＰＵ）２０は１チップのＩＣとして実現されていてもよい。
【００３４】
このタイミング信号生成装置１は、ＧＰＳ衛星２（位置情報衛星の一例）から送信された衛星信号を受信し、高精度の１ＰＰＳを生成するものである。
【００３５】
ＧＰＳ衛星２は、地球の上空の所定の軌道上を周回しており、搬送波である１．５７５４２ＧＨｚの電波（Ｌ１波）に航法メッセージおよびＣ／Ａコード（Coarse/Acquisition Code）を重畳（搬送波を変調）させた衛星信号を地上に送信している。
【００３６】
Ｃ／Ａコードは、現在約３０個存在するＧＰＳ衛星２の衛星信号を識別するためのものであり、各ｃｈｉｐが＋１または−１のいずれかである１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ周期）からなる固有のパターンである。したがって、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。
【００３７】
各ＧＰＳ衛星２が送信する衛星信号（具体的には航法メッセージ）には、各ＧＰＳ衛星２の軌道上の位置を示す軌道情報が含まれている。また、各ＧＰＳ衛星２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が含まれている。したがって、４つ以上のＧＰＳ衛星２からの衛星信号を受信し、各衛星信号に含まれている軌道情報および時刻情報を用いて測位計算を行うことで、受信点（ＧＰＳアンテナ５０の設置場所）の位置と時刻の正確な情報を得ることができる。具体的には、受信点の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）および時刻ｔを４つの変数とする４次元方程式を立ててその解を求めればよい。
【００３８】
なお、受信点の位置が既知である場合、１つ以上のＧＰＳ衛星２からの衛星信号を受信し、各衛星信号に含まれている時刻情報を用いて受信点の時刻情報を得ることができる。
【００３９】
また、各衛星信号に含まれている軌道情報を用いて、各ＧＰＳ衛星２の時刻と受信点の時刻との差の情報を得ることができる。なお、地上のコントロールセグメントにより各ＧＰＳ衛星２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おり、この時刻補正パラメーターを用いて受信点の時刻を補正することで極めて正確な時刻情報を得ることができる。
【００４０】
図２は、ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージの構成を示す図である。
図２（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ている。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２から６秒で送信される。したがって、１つのメインフレームのデータは、各ＧＰＳ衛星２から３０秒で送信される。
【００４１】
サブフレーム１には、週番号データ（ＷＮ）等の衛星補正データが含まれている。週番号データは、ＧＰＳ衛星２の時刻が含まれる週を表す情報である。ＧＰＳ衛星２の時刻の起点は、ＵＴＣ（世界標準時）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。
【００４２】
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２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２の概略軌道情報）が含まれている。
【００４３】
さらに、サブフレーム１〜５の各先頭には、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ワードとが含まれている。
【００４４】
したがって、ＴＬＭワードやＨＯＷワードは、ＧＰＳ衛星２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。
【００４５】
図２（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。
【００４６】
図２（Ｃ）に示すように、ＨＯＷワードには、ＴＯＷ（Time of Week）（以下、「Ｚカウント」ともいう）という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って、経過時間が１．５秒単位で表した数となっている。ここで、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２（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。
【００４７】
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衛星２の時刻を計算することができる。なお、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おけば、週番号データを毎回取得しなくてもＧＰＳ衛星２の現在の週番号データを得ることができる。したがって、Ｚカウントデータのみを取得すれば、ＧＰＳ衛星２の現在の時刻を概算で知ることができる。
【００４８】
以上説明したような衛星信号は、図１に示すＧＰＳアンテナ５０を介して、ＧＰＳ受信機１０で受信される。
【００４９】
ＧＰＳアンテナ５０は、衛星信号を含む各種の電波を受信するアンテナであり、ＧＰＳ受信機１０に接続されている。
【００５０】
ＧＰＳ受信機１０は、２つのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂからなり、それぞれのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂがＧＰＳアンテナ５０を介して受信した衛星信号に基づいて、各種の処理を行う。ここで、ＧＰＳ受信機１０ａは、第１受信開始タイミングで受信した衛星信号を用いて、タイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する「第１受信機」であり、ＧＰＳ受信機１０ｂは、第１受信開始タイミングとは異なる第２受信開始タイミングで受信した衛星信号（ＧＰＳ受信機１０ａが受信する衛星信号と同一の衛星信号）を用いて、タイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する「第２受信機」である。
【００５１】
具体的に説明すると、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂは、それぞれ、通常測位モード（第１のモードの一例）および位置固定モード（第２のモードの一例）を有し、処理部（ＣＰＵ）２０からの制御コマンド（モード設定用の制御コマンド）に応じて通常測位モードと位置固定モードのいずれかに設定される。
【００５２】
ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂは、それぞれ、通常測位モードでは、複数（好ましくは４個以上）のＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含まれる軌道情報（具体的には、前述したエフェメリスデータやアルマナックデータ等）および時刻情報（具体的には、前述した週番号データやＺカウントデータ等）に基づいて測位計算を行う。
【００５３】
また、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂは、それぞれ、位置固定モードでは、少なくとも１つのＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含まれる軌道情報および時刻情報と設定された受信点の位置情報とに基づいて、１ＰＰＳ（1 Pulse Per Second）を生成する。１ＰＰＳ（基準時刻に同期したタイミング信号の一例）は、ＵＴＣ（世界標準時）と完全同期したパルス信号であり、１秒毎に１パルスを含む。このように、ＧＰＳ受信機１０がタイミング信号の生成に用いる衛星信号が軌道情報および時刻情報を含んでいることにより、基準時刻に正確に同期したタイミング信号を生成することができる。
【００５４】
以下、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの構成について詳述する。
図３は、図１に示すタイミング信号生成装置が備えるＧＰＳ受信機の構成例を示すブロック図である。
【００５５】
図３に示すＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂは、それぞれ、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルター１１、ＲＦ処理部１２、ベースバンド処理部１３および温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）１４を含んで構成されている。
【００５６】
ＳＡＷフィルター１１は、ＧＰＳアンテナ５０が受信した電波から衛星信号を抽出する処理を行う。このＳＡＷフィルター１１は、１．５ＧＨｚ帯の信号を通過させるバンドパスフィルターとして構成される。
【００５７】
ＲＦ処理部１２は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）１２１、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１２２、ミキサー１２３、ＩＦアンプ１２４、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）フィルター１２５およびＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）１２６を含んで構成されている。
【００５８】
ＰＬＬ１２１は、数十ＭＨｚ程度で発振するＴＣＸＯ１４の発振信号を１．５ＧＨｚ帯の周波数に逓倍したクロック信号を生成する。
【００５９】
ＳＡＷフィルター１１が抽出した衛星信号は、ＬＮＡ１２２で増幅される。ＬＮＡ１２２で増幅された衛星信号は、ミキサー１２３でＰＬＬ１２１が出力するクロック信号とミキシングされて中間周波数帯（例えば、数ＭＨｚ）の信号（ＩＦ信号）にダウンコンバートされる。ミキサー１２３でミキシングされた信号は、ＩＦアンプ１２４で増幅される。
【００６０】
ミキサー１２３でのミキシングにより、ＩＦ信号とともにＧＨｚオーダーの高周波信号も生成されるため、ＩＦアンプ１２４はＩＦ信号とともにこの高周波信号も増幅する。ＩＦフィルター１２５は、ＩＦ信号を通過させるとともに、この高周波信号を除去する（正確には、所定のレベル以下に減衰させる）。ＩＦフィルター１２５を通過したＩＦ信号はＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）１２６でデジタル信号に変換される。
【００６１】
ベースバンド処理部１３は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３２、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）１３３およびＲＴＣ（リアルタイムクロック）１３４を含んで構成されており、ＴＣＸＯ１４の発振信号をクロック信号として各種処理を行う。
【００６２】
ＤＳＰ１３１とＣＰＵ１３２は、協働しながら、ＩＦ信号からベースバンド信号を復調し、航法メッセージに含まれる軌道情報や時刻情報を取得し、通常測位モードの処理あるいは位置固定モードの処理を行う。
【００６３】
ＳＲＡＭ１３３は、取得された時刻情報や軌道情報、所定の制御コマンド（位置設定用の制御コマンド）に応じて設定された受信点の位置情報、位置固定モード等で用いる仰角マスク等を記憶するためのものである。ＲＴＣ１３４は、ベースバンド処理を行うためのタイミングを生成するものである。このＲＴＣ１３４は、ＴＣＸＯ１４からのクロック信号でカウントアップされる。
【００６４】
具体的には、ベースバンド処理部１３は、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（衛星サーチ）を行う。そして、ベースバンド処理部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、相関値が閾値以上となる場合にはそのローカルコードをＣ／ＡコードとするＧＰＳ衛星２に同期（ＧＰＳ衛星２を捕捉）したものと判断する。なお、ＧＰＳでは、すべてのＧＰＳ衛星２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。したがって、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２を検索することができる。
【００６５】
また、ベースバンド処理部１３は、捕捉したＧＰＳ衛星２の軌道情報や時刻情報を取得するために、当該ＧＰＳ衛星２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する処理を行う。ミキシングされた信号には、捕捉したＧＰＳ衛星２の軌道情報や時刻情報を含む航法メッセージが復調される。そして、ベースバンド処理部１３は、航法メッセージに含まれる軌道情報や時刻情報を取得し、ＳＲＡＭ１３３に記憶する処理を行う。
【００６６】
また、ベースバンド処理部１３は、所定の制御コマンド（具体的にはモード設定用の制御コマンド）を受信し、通常測位モードと位置固定モードのいずれかに設定される。ベースバンド処理部１３は、通常測位モードでは、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている４つ以上のＧＰＳ衛星２の軌道情報および時刻情報を用いて測位計算を行う。
【００６７】
また、ベースバンド処理部１３は、位置固定モードでは、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている１つ以上のＧＰＳ衛星２の軌道情報と、ＳＲＡＭ１３３に記憶されている受信点の位置情報とを用いて高精度の１ＰＰＳを出力する。具体的には、ベースバンド処理部１３は、ＲＴＣ１３４の一部に１ＰＰＳの各パルスの発生タイミングをカウントする１ＰＰＳカウンターを備えており、ＧＰＳ衛星２の軌道情報と受信点の位置情報とを用いて、ＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号が受信点まで到達するのに要する伝搬遅延時間を計算し、この伝搬遅延時間に基づき１ＰＰＳカウンターの設定値を最適値に変更する。
【００６８】
なお、ベースバンド処理部１３は、通常測位モードにおいて、測位計算で得られた受信点の時刻情報に基づき１ＰＰＳを出力してもよく、位置固定モードにおいて、複数のＧＰＳ衛星２が捕捉できれば測位計算を行ってもよい。
【００６９】
また、ベースバンド処理部１３は、測位計算の結果の位置情報や時刻情報、受信状況（ＧＰＳ衛星２の捕捉数、衛星信号の強度等）等の各種情報を含むＮＭＥＡデータを出力する。
【００７０】
以上説明したように構成されたＧＰＳ受信機１０の動作は、図１に示す処理部（ＣＰＵ）２０により制御される。
【００７１】
処理部２０は、ＧＰＳ受信機１０に対して各種の制御コマンドを送信してＧＰＳ受信機１０の動作を制御し、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳやＮＭＥＡデータを受け取って各種の処理を行う。なお、処理部２０は、例えば、任意のメモリーに記憶されているプログラムにしたがって、各種処理を行ってもよい。
【００７２】
この処理部２０は、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２３、分周器２４、ＧＰＳ制御部２５および位相比較器２６を含んで構成されている。なお、ＤＳＰ２３とＧＰＳ制御部２５とは一つの部品で構成されていてもよい。
【００７３】
ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０（ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂのいずれか）から定期的に（例えば、１秒毎に）ＮＭＥＡデータを取得し、ＮＭＥＡデータに含まれる位置情報（ＧＰＳ受信機１０による通常測位モードでの測位計算の結果）を集めて所定時間における統計情報を作成し、その統計情報に基づいて、受信点の位置情報を生成する処理を行う。例えば、ＧＰＳ受信機１０による通常測位モードでの複数の測位計算結果の平均値、最頻値または中央値に基づいて、受信点の位置情報を生成する。ここで、ＤＳＰ２３は、ＧＰＳ受信機１０ａまたは１０ｂの測位結果を用いて、受信点の位置情報を生成する「位置情報生成部」である。
【００７４】
ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂを制御する「制御部」であり、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂに各種の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０の動作を制御する。具体的には、ＧＰＳ制御部２５は、位相比較器２６の比較結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂに測位を開始させる制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂによる測位を互いに異なる所定タイミングで開始させる処理を行う。また、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０にモード設定用の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０を通常測位モードから位置固定モードに切り替える処理を行う。また、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０を通常測位モードから位置固定モードに切り替える前に、ＧＰＳ受信機１０に位置設定用の制御コマンドを送信し、ＤＳＰ２３が生成した受信点の位置情報をＧＰＳ受信機１０に設定する処理を行う。
【００７５】
位相比較器２６は、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳ（タイミング信号）とＧＰＳ受信機１０ｂが出力する１ＰＰＳ（タイミング信号）とを位相比較する。ここで、位相比較器２６は、ＧＰＳ受信機１０ａからのタイミング信号とＧＰＳ受信機１０ｂからのタイミング信号との位相のずれ量を算出する「位相比較部」である。位相比較器２６の比較結果の位相差信号は、ＧＰＳ制御部２５に入力される。これにより、ＧＰＳ制御部２５は、位相比較器２６の比較結果に基づいて、後述する擬似距離の算出の際におけるカウントミスの有無を判断することができる。
【００７６】
分周器２４は、原子発振器３０が出力するクロック信号（周波数：ｆ）をｆ分周し、１Ｈｚの分周クロック信号を出力する。
【００７７】
位相比較器２１は、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳと分周器２４が出力する１Ｈｚの分周クロック信号とを位相比較する。位相比較器２１の比較結果の位相差信号は、ループフィルター２２を介して原子発振器３０に入力される。ループフィルター２２のパラメーターは、ＤＳＰ２３により設定される。
【００７８】
分周器２４が出力する１Ｈｚの分周クロック信号は、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳと同期しており、タイミング信号生成装置１は、この分周クロック信号をＵＴＣと同期した極めて周波数精度の高い１ＰＰＳとして外部に出力する。また、タイミング信号生成装置１は、１ＰＰＳと同期して１秒毎に最新のＮＭＥＡデータを外部に出力する。
【００７９】
原子発振器３０は、原子のエネルギー遷移を利用した周波数精度の高いクロック信号を出力可能な発振器であり、例えば、ルビジウム原子やセシウム原子を用いた原子発振器が広く知られている。原子発振器３０として、例えば、ＥＩＴ（Electromagnetically Induced Transparency）現象（ＣＰＴ（Coherent Population Trapping）現象とも呼ばれる）を利用した原子発振器や、光マイクロ２重共鳴現象を利用した原子発振器等を利用することができる。タイミング信号生成装置１は、原子発振器３０が出力する周波数がｆのクロック信号も外部に出力する。
【００８０】
原子発振器３０は、ループフィルター２２の出力電圧（制御電圧）に応じて周波数を微調整可能に構成されており、前述のように、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４により、原子発振器３０が出力するクロック信号はＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳに完全に同期する。すなわち、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４による構成は、原子発振器３０が出力するクロック信号を１ＰＰＳに同期させる「同期制御部」として機能する。なお、原子発振器３０は、単体では周波数温度特性が平坦ではないため、原子発振器３０の近傍に温度センサー４０が配置されており、ＤＳＰ２３は、温度センサー４０の検出値（検出温度）に応じて位相比較器２１の出力電圧を調整することで、原子発振器３０の周波数温度特性を温度補償する処理も行う。
【００８１】
なお、ＧＰＳ受信機１０が衛星信号を受信できない等の状況（ホールドオーバー）が発生すると、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳの精度が劣化し、あるいは、ＧＰＳ受信機１０が１ＰＰＳの出力を停止する。そのような場合、処理部２０は、原子発振器３０が出力するクロック信号をＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳに同期させる処理を停止して原子発振器３０を自走発振させるようにしてもよい。このようにすれば、タイミング信号生成装置１は、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳの精度が劣化した場合でも、原子発振器３０の自走発振による周波数精度の高い１ＰＰＳを出力することができる。なお、原子発振器３０に代えてダブルオーブンもしくはシングルオーブンの恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）を用いても、自走発振による周波数精度の高い１ＰＰＳを出力することができる。
【００８２】
以下、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂによる測位について詳述する。
図４は、識別コード（Ｃ／Ａコード）を用いた擬似距離の測定方法を説明するための図である。
【００８３】
図４に示すように、例えば、ＧＰＳ衛星２とタイミング信号生成装置１との間（より具体的にはＧＰＳ衛星２とＧＰＳアンテナ５０との間）には、複数のＣ／Ａコードが連続的に並んでいると捉えることができる。ここで、ＧＰＳ衛星２とタイミング信号生成装置１との間の距離は、通常、Ｃ／Ａコードの長さ（約３００ｋｍ）の整数倍とはならず、コード端数Ｃ／Ａａが存在する。つまり、ＧＰＳ衛星２とタイミング信号生成装置１との間には、Ｃ／Ａコードの整数倍部分および端数部分が存在する。
【００８４】
したがって、Ｃ／Ａコードの整数倍部分と端数部分との合計の長さを、ＧＰＳ衛星２とタイミング信号生成装置１との間の誤差を含む距離である「擬似距離」として測定する。タイミング信号生成装置１では、３個以上のＧＰＳ衛星２について擬似距離を測定し、測定した３つ以上の擬似距離を用いて受信点の位置の測定（測位）を行う。
【００８５】
なお、本明細書において、前述したコード端数Ｃ／Ａａをコードフェーズという。コードフェーズは、例えば、Ｃ／Ａコードの１，０２３あるチップの何番目であるかで示すこともできるし、距離に換算して示すこともできる。擬似距離を算出するときには、コードフェーズを距離に換算して用いる。
【００８６】
Ｃ／Ａコードの整数倍部分の長さの計測については、ＧＰＳ衛星２と受信点との間の概算距離を用いることにより、Ｃ／Ａコードの整数倍部分を特定することができる。ここで、概算距離は、エフェメリスパラメータに基づくＧＰＳ衛星２の位置と、大まかな受信点の位置とに基づいて算出することができる。また、１つのＣ／Ａコードの長さが約３００ｋｍであるため、概算距離の算出に用いる大まかな受信点の位置は、正規の受信点の位置に対する誤差が１５０ｋｍ以内であればよく、例えば、前回の測位により得られた位置情報である。
【００８７】
Ｃ／Ａコードの端数部分の長さの計測については、図４中の矢印Ｘ１で示すように、レプリカＣ／Ａコードの位相を移動させながら、Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関処理を行うことで、Ｃ／Ａコードの端数部分を特定することができる。このとき、タイミング信号生成装置１は、同期用周波数も変動させながら、かかる相関処理を行う。また、かかる相関処理は、コヒーレント処理およびインコヒーレント処理で構成される。そして、かかる相関処理において、相関積算値が最大になった位相がコード端数Ｃ／Ａａである。
【００８８】
図５（ａ）は、Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関処理を説明するための図、図５（ｂ）は、相関積算値とコードフェーズとの関係を示すグラフである。
【００８９】
コヒーレントは、タイミング信号生成装置１が受信したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関をとる処理である。レプリカＣ／Ａコードは、タイミング信号生成装置１が発生する符号である。
【００９０】
例えば、図５（ａ）に示すように、コヒーレント時間が５ｍｓｅｃであれば、５ｍｓｅｃの時間において同期積算したＣ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関値等を算出する。コヒーレント処理の結果、相関をとった位相（コードフェーズ）と、相関値が出力される。
【００９１】
インコヒーレントは、コヒーレント結果の相関値を積算することによって、相関積算値（インコヒーレント値）を算出する処理である。相関処理の結果、コヒーレント処理で出力されたコードフェーズと、相関積算値が出力される。
【００９２】
図５（ｂ）に示すように、相関積算値の最大値Ｐｍａｘに対応するコードフェーズＣＰ１が、レプリカＣ／Ａコードのコードフェーズ、すなわち、Ｃ／Ａコードのコードフェーズである。そして、タイミング信号生成装置１は、例えば、コードフェーズＣＰ１から２分の１チップ離れたコードフェーズのうち、相関積算値が小さい方の相関積算値をノイズの相関積算値Ｐｎｏｉｓｅとする。
【００９３】
また、タイミング信号生成装置１は、ＰｍａｘとＰｎｏｉｓｅとの差分をＰｍａｘで除した値を信号強度ＸＰＲとして規定する。なお、特定の電界強度の信号を入力した場合に、算出されるＰｍａｘおよび信号強度ＸＰＲの値は、実験によって取得可能である。このため、タイミング信号生成装置１は、Ｐｍａｘおよび信号強度ＸＰＲから、タイミング信号生成装置１が受信する衛星信号の電界強度を算出することができる。この電界強度は、タイミング信号生成装置１のＧＰＳアンテナ５０に到達する衛星信号の電界強度を意味する。
【００９４】
ここで、電界強度が強いほど、上述したインコヒーレント時間が短くてもコードフェーズを特定することができ、そのコードフェーズの精度が高い。これに対して、電界強度が弱い場合には、インコヒーレント時間を長くしなければコードフェーズを特定することができず、電界強度が強い場合に比べて、そのコードフェーズの精度が低くなる。
【００９５】
以上説明したようにして擬似距離を測定するが、Ｃ／Ａコードの整数倍部分の長さの計測は比較的迅速に行うことができるのに対して、Ｃ／Ａコードの端数部分の長さの計測は、受信状況等に応じて計測に要する時間が変化するため、長時間を要する場合がある。そのため、Ｃ／Ａコードの整数倍部分の長さの計測が終了していても、Ｃ／Ａコードの端数部分の長さの計測を行っている間に、ＧＰＳ衛星２の移動に伴ってＧＰＳ衛星２と受信点との間に存在するＣ／Ａコードの整数部分の数か変化してカウントミスを生じてしまう場合がある。このような場合、Ｃ／Ａコードの整数部分の数をカウントミスした状態のまま擬似距離を算出するため、擬似距離の精度が低下してしまう。
【００９６】
そこで、タイミング信号生成装置１では、前述したように２つのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂを搭載し、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂによる測位を互いに異なる所定タイミングで開始させておき、位相比較器２６の比較結果に基づいて、擬似距離の算出の際におけるカウントミスの有無を判断し、カウントミスがあると判断した場合に、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの測位をやり直す。
【００９７】
より具体的に説明すると、タイミング信号生成装置１では、ＧＰＳ受信機１０ａが第１受信開始タイミングで受信した衛星信号を用いて、タイミング信号（１ＰＰＳ）を生成するとともに、ＧＰＳ受信機１０ｂが第１受信開始タイミングとは異なる第２受信開始タイミングで受信した衛星信号（ＧＰＳ受信機１０ａが受信する衛星信号と同一の衛星信号）を用いて、タイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する。
【００９８】
そして、位相比較器２６が、ＧＰＳ受信機１０ａからのタイミング信号とＧＰＳ受信機１０ｂからのタイミング信号との位相を比較して比較結果を生成し、ＧＰＳ制御部２５が、その比較結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂを制御する。
【００９９】
具体的には、ＧＰＳ制御部２５は、位相比較器２６の比較結果に基づいて、第１受信開始タイミングおよび第２受信開始タイミングを制御する。これにより、必要に応じて、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの受信開始タイミングを変更し、カウントミスを防止することができる。すなわち、識別コードのカウントミスがない状態を維持することができる。
【０１００】
以下、ＧＰＳ制御部２５によるＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの受信開始タイミングの制御について説明する。
【０１０１】
図６は、図１に示すタイミング信号生成装置における測位およびタイミング信号の出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１０２】
まず、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの双方が測位可能な状態であるか否かを判断する（ステップＳ１）。そして、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの双方が測位可能な状態となった場合、ＧＰＳ受信機１０ａの測位を開始する（ステップＳ２）。このＧＰＳ受信機１０ａが測位を開始したタイミングが「第１受信開始タイミング」である。
【０１０３】
その後、所定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ３）、経過した場合に、ＧＰＳ受信機１０ｂの測位を開始する（ステップＳ４）。このＧＰＳ受信機１０ｂが測位を開始したタイミングが「第２受信開始タイミング」であり、ステップＳ３における所定時間分第１受信開始タイミングに対して遅れている。
【０１０４】
ここで、第１受信開始タイミングと第２受信開始タイミングとのずれが１秒以上であることが好ましい。これにより、ループ制御を用いて比較的簡単な構成で、第１受信開始タイミングと第２受信開始タイミングとのずれを任意に設定することができる。
【０１０５】
次に、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの測位に必要な時間の経過後、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの測位を終了する（ステップＳ５）。測位終了後、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂは、それぞれ、得られた測位結果を用いて１ＰＰＳを生成する。
【０１０６】
次に、位相比較器２６の比較結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳの位相差が所定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ６）。そして、かかる位相差が所定範囲内でない場合には、擬似距離の算出の際におけるカウントミスがあったと判断し、前述したステップＳ２に移行して、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂによる測位をやり直す。これにより、第１受信開始タイミングおよび第２受信開始タイミングのうちの少なくとも一方が変更される。このとき、ステップＳ３に設定された所定時間を変更してもよい。
【０１０７】
このように、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとの位相のずれ量が規定値よりも大きい場合に、第１受信開始タイミングおよび第２受信開始タイミングのうちの少なくとも一方のタイミングを変更した後にＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂに１ＰＰＳの生成を行わせる。これにより、Ｃ／Ａコードのカウントミスがあった場合に、第１受信開始タイミングおよび第２受信開始タイミングのうちの少なくとも一方のタイミングを変更して、Ｃ／Ａコードのカウントミスがない状態で、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂからの１ＰＰＳの生成を行うことができる。
【０１０８】
ここで、ステップＳ６において位相差が所定範囲内であるか否かの判断に用いる規定値は、１μｓｅｃ以上であることが好ましく、より具体的には、１μｓｅｃ程度に設定されていることが好ましい。これにより、例えば、識別コードとしてＣ／Ａコードを用いた場合、１ＰＰＳの位相のずれを簡単かつ高精度に検出することができる。
【０１０９】
一方、かかる位相差が所定範囲内である場合には、擬似距離の算出の際におけるカウントミスがなかったと判断し、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ２３および分周器２４により、ＧＰＳ受信機１０ａが出力する１ＰＰＳを、原子発振器３０が出力するクロック信号に完全に同期させて出力するＰＬＬ処理を行う（ステップＳ７）。これにより、擬似距離の算出の際におけるカウントミスのない高精度な１ＰＰＳを出力することができる。
【０１１０】
このように、ＧＰＳ制御部２５は、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとの位相のずれ量が規定値以下である場合に、第１受信開始タイミングおよび第２受信開始タイミングを保持したままＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂに１ＰＰＳの生成を行わせる。これにより、Ｃ／Ａコードのカウントミスがない状態で、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂからの１ＰＰＳの生成を行うことができる。
【０１１１】
この１ＰＰＳの出力は、終了の指示があるまで継続し（ステップＳ８）、終了の指示があった場合、終了する（ステップＳ９）。
【０１１２】
このような測位およびタイミング信号の出力の手順によれば、受信開始タイミングの異なる２つのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂからの１ＰＰＳの比較結果に基づいて、いずれか一方の受信機において、衛星信号に含まれるＣ／Ａコード（識別コードの一例）がＧＰＳ衛星２と受信点との間にある数をカウントして擬似距離を算出する際に、そのカウントミスを検知することができる。そのため、Ｃ／Ａコードのカウントミスがあった場合でも、カウントミスがない受信開始タイミングとなるように、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂの動作をリセットすることができる。したがって、Ｃ／Ａコードのカウントミスがない場合の受信開始タイミングで受信した衛星信号を用いて、精度よく擬似距離を測定することができる。また、その測定された擬似距離を用いることで、受信点の位置を高精度に測定したり、高精度な１ＰＰＳを生成・出力したりすることができる。
【０１１３】
ここで、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂがそれぞれ生成するタイミング信号が１ＰＰＳであるため、協定世界時（ＵＴＣ:Coordinated Universal Time）に同期した正確なタイミング信号として１ＰＰＳ（Pulse per Second）を生成・出力することができる。
【０１１４】
また、前述したような高精度なＧＰＳ受信機１０ａまたは１０ｂの測位結果を用いてＤＳＰ２３が受信点の位置情報を生成するため、高精度な受信点の位置情報を生成することができる。
【０１１５】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係るタイミング信号生成装置の概略構成を示す図である。
【０１１６】
本実施形態は、ＧＰＳ受信機の数が異なり、それに伴ってスイッチおよび位相比較器を追加した以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１７】
なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【０１１８】
図７に示すタイミング信号生成装置１Ａは、ＧＰＳ受信機１０Ａ、処理部（ＣＰＵ）２０Ａ、原子発振器３０、温度センサー４０、ＧＰＳアンテナ５０を含んで構成されている。
【０１１９】
ＧＰＳ受信機１０Ａは、３つのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃからなり、それぞれのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃがＧＰＳアンテナ５０を介して受信した衛星信号に基づいて、各種の処理を行う。ここで、ＧＰＳ受信機１０ａは、第１受信開始タイミングで受信した衛星信号を用いて、タイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する「第１受信機」であり、ＧＰＳ受信機１０ｂは、第１受信開始タイミングとは異なる第２受信開始タイミングで受信した衛星信号（ＧＰＳ受信機１０ａが受信する衛星信号と同一の衛星信号）を用いて、タイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する「第２受信機」である。また、ＧＰＳ受信機１０ｃは、第１受信開始タイミングおよび第２受信開始タイミングとは異なる第３受信開始タイミングで受信した衛星信号（ＧＰＳ受信機１０ａが受信する衛星信号と同一の衛星信号）を用いて、タイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する「第３受信機」である。
【０１２０】
この処理部２０Ａは、位相比較器２１、ループフィルター２２、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２３、分周器２４、ＧＰＳ制御部２５、位相比較器２６、２７およびスイッチ２８を含んで構成されている。
【０１２１】
位相比較器２７は、ＧＰＳ受信機１０ｂが出力する１ＰＰＳ（タイミング信号）とＧＰＳ受信機１０ｃが出力する１ＰＰＳ（タイミング信号）とを位相比較する。ここで、位相比較器２７は、ＧＰＳ受信機１０ｂからのタイミング信号とＧＰＳ受信機１０ｃからのタイミング信号との位相のずれ量を算出する「位相比較部」である。位相比較器２７の比較結果の位相差信号は、ＧＰＳ制御部２５に入力される。これにより、ＧＰＳ制御部２５は、位相比較器２７の比較結果に基づいて、後述する擬似距離の算出の際におけるカウントミスの有無を判断することができる。
【０１２２】
スイッチ２８は、ＧＰＳ受信機１０ａと位相比較器２１との間に設けられている。このスイッチ２８には、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳだけでなく、ＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳも入力される。そして、スイッチ２８は、位相比較器２１に対して、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳと、ＧＰＳ受信機１０ｂとのうちのいずれかを選択して出力する。この選択は、ＧＰＳ制御部２５が、位相比較器２６、２７の比較結果に基づいて行う。
【０１２３】
以下、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受信開始タイミングの制御について説明する。
【０１２４】
図８は、図７に示すタイミング信号生成装置における測位およびタイミング信号の出力の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【０１２５】
まず、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃのすべてが測位可能な状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。そして、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃのすべてが測位可能な状態となった場合、ＧＰＳ受信機１０ａの測位を開始する（ステップＳ２）。
【０１２６】
その後、所定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ３）、経過した場合に、ＧＰＳ受信機１０ｂの測位を開始する（ステップＳ４）。
【０１２７】
さらに、所定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１１）、経過した場合に、ＧＰＳ受信機１０ｃの測位を開始する（ステップＳ１２）。このＧＰＳ受信機１０ｃが測位を開始したタイミングが「第３受信開始タイミング」であり、ステップＳ１１における所定時間分第２受信開始タイミングに対して遅れている。
【０１２８】
ここで、第２受信開始タイミングと第３受信開始タイミングとのずれが１秒以上であることが好ましい。これにより、ループ制御を用いて比較的簡単な構成で、第２受信開始タイミングと第３受信開始タイミングとのずれを任意に設定することができる。
【０１２９】
次に、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃの測位に必要な時間の経過後、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃの測位を終了する（ステップＳ１３）。測位終了後、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ、得られた測位結果を用いて１ＰＰＳを生成する。
【０１３０】
次に、位相比較器２６の比較結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳの位相差が所定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ６）。そして、位相比較器２６の比較結果に基づく位相差が所定範囲内でない場合には、位相比較器２７の比較結果に基づいて、ＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｃからの１ＰＰＳの位相差が所定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【０１３１】
位相比較器２７の比較結果に基づく位相差が所定範囲内でない場合には、擬似距離の算出の際におけるカウントミスがあったと判断し、前述したステップＳ２に移行して、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃによる測位をやり直す。これにより、第１受信開始タイミング、第２受信開始タイミングおよび第３受信開始タイミングのうちの少なくとも一つのタイミングが変更される。このとき、ステップＳ３およびステップＳ１１のうちのいずれか一方に設定された所定時間を変更してもよい。
【０１３２】
一方、位相比較器２７の比較結果に基づく位相差が所定範囲内である場合には、ＧＰＳ受信機１０ｂ、１０ｃにおける擬似距離の算出の際におけるカウントミスがなかったと判断し、スイッチ２８の切り換えによりＧＰＳ受信機１０ｂを選択してＰＬＬ処理を行う（ステップＳ１６）。これにより、擬似距離の算出の際におけるカウントミスのない高精度な１ＰＰＳを出力することができる。
【０１３３】
また、位相比較器２６の比較結果に基づく位相差が所定範囲内である場合には、ＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂにおける擬似距離の算出の際におけるカウントミスがなかったと判断し、スイッチ２８の切り換えによりＧＰＳ受信機１０ａを選択してＰＬＬ処理を行う（ステップＳ１４）。これにより、擬似距離の算出の際におけるカウントミスのない高精度な１ＰＰＳを出力することができる。
【０１３４】
このようなスイッチ２８の選択後の１ＰＰＳの出力は、終了の指示があるまで継続し（ステップＳ８）、終了の指示があった場合、終了する（ステップＳ９）。
【０１３５】
以上説明したようなタイミング信号生成装置１Ａによれば、３つのＧＰＳ受信機１０ａ、１０ｂ、１０ｃを用いて、擬似距離の算出におけるカウントミスを検知するため、擬似距離の算出のやり直しの確率を低くすることができ、信頼性を向上させることができる。
【０１３６】
なお、本実施形態では、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとの位相差、および、ＧＰＳ受信機１０ｂからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｃからの１ＰＰＳとの位相差に基づいて、擬似距離の算出におけるカウントミスを検知する場合を説明したが、これに加えて、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｃからの１ＰＰＳとの位相差に基づいて、擬似距離の算出におけるカウントミスを検知してもよい。この場合、ＧＰＳ受信機１０ａからの１ＰＰＳとＧＰＳ受信機１０ｃからの１ＰＰＳとの位相差が所定範囲内であるとき、ＧＰＳ受信機１０ａまたはＧＰＳ受信機１０ｃを選択してＰＬＬ処理を行えばよい。
【０１３７】
２．電子機器
次に、本発明の電子機器の実施形態を説明する。
【０１３８】
図９は、本発明の電子機器の実施形態を示すブロック図である。
図９に示す電子機器３００は、タイミング信号生成装置３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０および表示部３７０を含んで構成されている。
【０１３９】
タイミング信号生成装置３１０は、例えば、前述した第１実施形態または第２実施形態のいずれかのタイミング信号生成装置（１または１Ａ）であり、先に説明したように、衛星信号を受信して高精度のタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成し、外部に出力する。これにより、より低コストで信頼性の高い電子機器３００を実現することができる。
【０１４０】
ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３２０は、タイミング信号生成装置３１０が出力するタイミング信号（１ＰＰＳ）やクロック信号に同期して、計時処理、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
【０１４１】
操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。
【０１４２】
ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
【０１４３】
ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【０１４４】
通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【０１４５】
表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
【０１４６】
このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、特に限定されないが、例えば、標準時刻との同期を実現する時刻管理用のサーバー（タイムサーバー）、タイムスタンプの発行等を行う時刻管理装置（タイムスタンプサーバー）、基地局等の周波数基準装置等が挙げられる。
【０１４７】
３．移動体
図１０は、本発明の移動体の実施形態を示す図である。
【０１４８】
図１０に示す移動体４００は、タイミング信号生成装置４１０、カーナビゲーション装置４２０、コントローラー４３０、４４０、４５０、バッテリー４６０、バックアップ用バッテリー４７０を含んで構成されている。
【０１４９】
タイミング信号生成装置４１０としては、上述の各実施形態のタイミング信号生成装置１を適用することができる。タイミング信号生成装置４１０は、例えば、移動体４００が移動中は、通常測位モードでリアルタイムに測位計算を行って１ＰＰＳ、クロック信号およびＮＭＥＡデータを出力する。また、タイミング信号生成装置４１０は、例えば、移動体４００が停止中は、通常測位モードで複数回の測位計算を行った後、現在の位置情報として設定し、位置固定モードで１ＰＰＳ、クロック信号およびＮＭＥＡデータを出力する。
【０１５０】
カーナビゲーション装置４２０は、タイミング信号生成装置４１０が出力する１ＰＰＳやクロック信号に同期して、タイミング信号生成装置４１０が出力するＮＭＥＡデータを用いて、位置や時刻その他の各種の情報をディスプレイに表示する。
【０１５１】
コントローラー４３０、４４０、４５０は、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行う。コントローラー４３０、４４０、４５０は、タイミング信号生成装置４１０が出力するクロック信号に同期して各種の制御を行うようにしてもよい。
【０１５２】
本実施形態の移動体４００は、タイミング信号生成装置４１０を備えていることで、移動中も停止中も高い信頼性を確保することができる。
【０１５３】
このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
【０１５４】
以上、本発明の測位装置、タイミング信号生成装置、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１５５】
また、本発明は、前述した実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【０１５６】
また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【０１５７】
また、上述した各実施形態では、ＧＰＳを利用したタイミング信号生成装置を例に挙げたが、ＧＰＳ以外の全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）、例えば、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ等を利用してもよい。
【符号の説明】
【０１５８】
１‥‥タイミング信号生成装置
１Ａ‥‥タイミング信号生成装置
２‥‥ＧＰＳ衛星
１０‥‥ＧＰＳ受信機
１０Ａ‥‥ＧＰＳ受信機
１０ａ‥‥ＧＰＳ受信機
１０ｂ‥‥ＧＰＳ受信機
１０ｃ‥‥ＧＰＳ受信機
１１‥‥ＳＡＷフィルター
１２‥‥ＲＦ処理部
１３‥‥ベースバンド処理部
１４‥‥ＴＣＸＯ
２０‥‥処理部
２０Ａ‥‥処理部
２１‥‥位相比較器
２２‥‥ループフィルター
２３‥‥ＤＳＰ
２４‥‥分周器
２５‥‥ＧＰＳ制御部
２６‥‥位相比較器
２７‥‥位相比較器
２８‥‥スイッチ
３０‥‥原子発振器
４０‥‥温度センサー
５０‥‥アンテナ
１２１‥‥ＰＬＬ
１２２‥‥ＬＮＡ
１２３‥‥ミキサー
１２４‥‥ＩＦアンプ
１２５‥‥ＩＦフィルター
１２６‥‥ＡＤＣ
１３１‥‥ＤＳＰ
１３２‥‥ＣＰＵ
１３３‥‥ＳＲＡＭ
１３４‥‥ＲＴＣ
３００‥‥電子機器
３１０‥‥タイミング信号生成装置
３２０‥‥ＣＰＵ
３３０‥‥操作部
３４０‥‥ＲＯＭ
３５０‥‥ＲＡＭ
３６０‥‥通信部
３７０‥‥表示部
４００‥‥移動体
４１０‥‥タイミング信号生成装置
４２０‥‥カーナビゲーション装置
４３０‥‥コントローラー
４４０‥‥コントローラー
４５０‥‥コントローラー
４６０‥‥バッテリー
４７０‥‥バックアップ用バッテリー
【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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