(57)【要約】携帯装置（１０）が、水平位置と垂直位置を決定するために使用される。これは、所定の初期高度に較正された圧力センサ高度計（１５）と、装置の位置データを計算するために、いくつかの衛星（２０）から発信される信号を、アンテナ（１１）を介して受信するよう配置されたＧＰＳ信号受信機（１２）と、受信機（１２）から位置データおよび高度計（１５）から高度値を受信する処理ユニット（１４）と、処理ユニットによって処理され供給される装置の水平位置と垂直位置のための表示手段（１６）とを備える。処理ユニットは、較正された高度計の高度値に対応する信号をＤＰＳ受信機に送信し、受信機が、高度値を使用して、装置の位置データを判断できるようにする。地図作成データを含みＧＰＳ受信機（１２）に関連するメモリ（１３）が、特に、高度計を較正するため、正確なデータを処理ユニット（１４）に供給できる。
2004500573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の初期高度に較正された圧力センサ高度計（１５）と、装置（１０）の位置データを計算するために、いくつかの衛星（２０）から発信される信号を受信するように構成されたＧＰＳ信号受信機（１２）と、受信機（１２）からの位置データ、および所定の高度に対する圧力センサの圧力測定に基づいた高度計（１５）からの高度値を受信する処理ユニット（１４）と、処理ユニットによって処理され供給される装置の水平位置と垂直位置の表示手段（１６）とを含み、前記装置が、電力消費の少ないバッテリまたはアキュムレータによって電力供給される、特に、時計または携帯電話に組み込まれた水平位置と垂直位置を決定する携帯装置であって、高度値を使用して装置の位置データを決定するために、処理ユニット（１４）が、較正された高度計（１５）の高度値に対応する信号（Ｚ＝ｈ）をＧＰＳ信号受信機（１２）に送信し、受信機（１２）の電力消費の少ないマイクロコントローラ（２４）の計算時間を減少させることを特徴とする携帯装置。
【請求項２】
領域用の地理的データを含む記憶手段（１３）が、ＧＰＳ受信機（１２）に関連付けられ、前記受信機によって計算された位置が前記記憶手段内に記憶された地理的位置に対応する場合、処理ユニット（１４）に正確な位置データを提供できるようにすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
記憶手段（１３）が、地図作成データが電子的に導入され、かつ削除されるＥＥＰＲＯＭタイプの非揮発性メモリであることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
領域用の地理的データを含む記憶手段（１３）が、前記装置から削除できるモジュール内に組み込まれ、前記装置を使用する所定の地理的位置に応じて前記モジュールを変更することができることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
受信機（１２）および処理ユニット（１４）が、それぞれ電力消費の少ないマイクロコントローラ（２４、４２）、特に８ビットのマイクロコントローラを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
受信機内の動作は１ＭＨｚを越えるクロック周波数で計時され、処理ユニット内の動作は１００ｋＨｚ未満のクロック周波数で計時されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
受信機（１２）、高度計（１５）、処理ユニット（１４）、記憶手段（１３）が、同じ支持台に固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項８】
装置が時計内、特に腕時計、または携帯電話内に組み込まれることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
受信機（１２）が、位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に加えて、衛星（２０）から送信された無線から抽出される品質パラメータ（ＤＯＰＧ）を処理ユニット（１４）に送信するように構成され、それによって処理ユニット（１４）が、受信機から受信した位置データの精度を判断することができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記請求項のいずれかに従って装置を操作するため水平位置と垂直位置を決定する方法であって、
処理ユニット（１４）によって処理され供給されたデータを使用して圧力センサ高度計（１５）を所定の初期高度に較正するステップと、
較正された高度計（１５）の高度値を処理ユニット（１４）に送信するステップと、
いくつかの衛星（２０）から受信した無線に応じて位置データを、高度値を使用して決定するために、較正された高度計（１５）の高度値に対応する信号（Ｚ＝ｈ）を、処理ユニット（１４）からＧＰＳ受信機（１２）に送信し、受信機の電力消費の少ないマイクロコントローラ（２４）の計算時間を減少させるステップと、
受信機（１２）によって計算された位置データを処理ユニット（１４）に送信し、その結果それらが処理され、表示手段（１６）に表示されるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
高度計（１５）を所定の正確な高度に較正するためのデータが領域のための地図作成データを含み、処理ユニット（１４）に送信するためにＧＰＳ受信機（１２）に関連するメモリ手段（１３）から抽出されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
受信機（１２）が、位置データに加えて、衛星（２０）から受信された無線から抽出された品質パラメータ（ＤＯＰＧ）を送信し、その結果処理ユニット（１４）が受信機から受信した位置データの精度を判断することができることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
高度計（１５）が、高度値に加えて、処理ユニット（１４）に前記高度値の品質係数（ＱＵＡＬ）を送信し、表示すべき正確な水平位置と垂直位置を決定するため、受信機の品質パラメータ（ＤＯＰＧ）と高度計の品質係数（ＱＵＡＬ）の間の比較をユニット内で行うことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
受信機から発信された品質パラメータ（ＤＯＰＧ）が高度計から発信された品質係数（ＱＵＡＬ）より良いことを比較結果が示す場合は、高度計（１５）を再び所定の高度に較正することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
高度が記憶された同じ場所で、高度変化に変換された高度計（１５）センサの圧力変化を使用して、表示すべき気象条件を処理ユニット（１４）内で決定し、その後高度計が記憶高度に較正されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
所定の初期高度に較正された圧力センサ高度計（１５）が、前の時間に記憶された高度と同じ高度で、処理ユニット（１４）に送信される高度変化に変換された圧力変化を供給するよう構成され、それによって処理ユニットが表示すべき気象条件を決定することを特徴とする、気象条件を評価するための請求項１に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、所定の初期高度に較正した圧力センサを備える高度計と、装置の位置データを計算するために、いくつかの衛星から発信される信号を受信するように構成されたＧＰＳ信号受信機と、受信機からの位置データ、および所定の高度に対する圧力センサの圧力測定に基づいた高度計の高度値を受信する処理ユニットと、処理ユニットによって与えられた、装置の処理された水平位置と垂直位置を表示する手段とを備える、水平位置と垂直位置を決定する携帯装置に関する。この装置は、電力消費の少ないバッテリまたはアキュムレータによって電力供給される。
【０００２】
本発明はまた、前記装置を動作させるために水平位置と垂直位置を決定する方法に関する。
【０００３】
本発明は気象条件を評価するための装置の使用に関する。
【０００４】
高度計は、たとえば、関連するメモリ内に記憶されている周知の地理的地点に従って、ＧＰＳ受信機から供給されるデータによって較正することができる。
【０００５】
較正後、圧力センサは、たとえばこの装置をハイキングに使用する場合、その気象条件に応じて決定された時間にわたって正確に高度を示すことのできるように、圧力変化の測定値を供給することができる。
【０００６】
今日、あらゆる種類の活動中に、たとえば仕事上であれレジャーであれ、自分の正確な地理的位置を知ることが、大多数の人々にとって必要なこととなっている。ＧＰＳタイプの位置決め装置が開発され、大勢の人々が使用できるようになって以来、この必要性が特に感じられるようになっている。これらの大衆用装置は、軍用でこれよりはるかに高い精度が得られていた場合でも、高度±１５０ｍ、水平方向±１００ｍの許容範囲内で、ユーザに位置データを提供してきた。しかしこの許容範囲は、現在は選択妨害を除去したため縮小している。
【０００７】
これらのＸ、Ｙ、Ｚの誤差が生じるのは、とりわけＳＡ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ：選択使用可能性）妨害、すなわちＧＰＳシステムのサプライヤによって、またフリッカを発生する電離層を通して衛星から送信される電波の通過によって生じる劣化を慎重に検討することが一因であることに留意すべきである。電離層を通るこの通過によって、±５０ｍの高度誤差を生じる。
【０００８】
情報として、各衛星は、正確にその位置を定義する特定コード（ゴールド・コード）を一定間隔で送信することを理解しておくべきである。すべての衛星が、較正された原子時計によってそれぞれ計時される自身のコードを同時に送信する。しかし、各衛星が軌道に乗る前にすべての時計が同時に較正されるのではないため、時計間でわずかな時間差が生じる場合がある。しかし、人々の使用可能なＧＰＳシステムの計算された位置誤差について言えば、これらの時間差はわずかなものである。
【０００９】
どのＧＰＳ受信機も、軌道中の衛星から発信される信号を受信することができ、地球からの距離は、衛星の１つが天頂にある時の２０，０００ｋｍと、衛星の１つが地球表面の接線の点にある時の２６，０００ｋｍとの間にある。
【００１０】
ＧＰＳ信号を使用した位置の決定に関する詳細については、読者は、１９９８年６月９日のＦｌａｓｈ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｑｕｅ  ｎ°Ｆ１５（１９９８年の広報、ＳＳＣ  ｎ°２８）で出版されたＰｉｅｒｒｅ−Ｙｖｅｓ  Ｇｉｌｌｉｅｒｏｎによる記事を参照されたい。
【００１１】
高度計が前もって知られた高度に対して較正されている場合、受信された電波に応じてＧＰＳ受信機のみを使用して計算された値に比べて、高度計とこのような装置におけるＧＰＳ受信機との組み合わせることにより、より精度の高い高度値を提供できるという利点が得られる。
【００１２】
図１を例として参照すると、米国特許第５，２１０，５４０号では、水平位置Ｘ、Ｙおよび高度Ｚを決定するこのような装置が開示されている。これを行うため、装置１は、いくつかの衛星から送信される電波２ａをアンテナ２で受信するＧＰＳ受信機３と、圧力測定値に応じて高度値を計算する圧力センサ高度計４と、表示手段９にＸ、Ｙ、Ｚの位置を表示するために、受信したデータを処理するＧＰＳ受信機３および高度計４から位置データを受信する処理ユニット５と、地図作成データを含む記憶手段６とを備える。処理ユニット５には較正器７が設けられ、高度計から供給される高度を較正する。その基準値がその後の位置決定に使用される。このような場合、ＧＰＳ受信機は、ＸおよびＹの位置に対応するデータのみを計算し、したがって３次元モードから２次元モードに移動する。
【００１３】
ナビゲーション情報を提供することを目的として車両に適用させることを意図したこのような装置の１つの欠点は、本質的に多量の電気エネルギを消費することにある。しかし、このような装置は、車両のバッテリによって完全に電力供給ができ、したがって、その車両の他の電気部品の電力供給に対して悪影響が出ない。しかし、このような装置は、携帯電話や腕時計などの電力消費の少ない装置では使用不可能である。
【００１４】
したがって、このような装置の電力消費については注意が払われていない。つまり、このような装置には、たとえば計算演算を向上させて計算時間を短縮できるように、通常３２ビットのマイクロプロセッサを備えている。ＧＰＳ受信機は、位置データを計算するために複数の回数、たとえば、１０回から１５回の計算を実行する必要があることに留意されたい。しかし、マイクロプロセッサの計算演算を促進するための手段は提供されていない。
【００１５】
上述の例に関して、米国特許第５，６４６，８５７号に、Ｘ，Ｙ、Ｚの位置を計算するため高度データをＧＰＳ受信機に提供することのできる、高度計、特に圧力センサを組み合わせたＧＰＳタイプの受信機を備えた携帯装置が開示されている。較正された高度計値を受信機に供給することによって、高度計から供給される値および受信された無線周波数信号にリンクする品質係数を考慮に入れることで、水平位置と垂直位置の決定精度が向上する。この高度計値の受信機への供給は、ＧＰＳ信号に雑音が多く不安定である場合、または受信されたいくつかの衛星信号が不充分である場合に、主として有用である。したがって、このような装置は、高度計を使用する２次元モードまたは３次元モードで動作可能である。
【００１６】
しかし、最初の例については、一般に計算演算に３２ビット・タイプを有するマイクロコントローラの大きな消費電力についての考慮がなされていない。このことは、消費電力の少ないバッテリまたはアキュムレータによって装置が電源供給されている場合に欠点となる。その結果、このような携帯装置は、時計や携帯電話には適用できない。さらに、このような装置で重要なことは位置データの精度であって、「リミット・サイクル」の問題がある場合の、計算時間を短縮したり計算回数を減少したりすることではない。
【００１７】
本発明の一目的は、従来の技術による装置の欠点を克服するために、高度を測定するため所定の初期高度に較正された圧力センサ高度計を使用して、ＧＰＳ受信機の計算演算を促進する水平位置と垂直位置を決定する装置を提供することである。したがって、較正された高度計の高度により、ＧＰＳ受信機に正確な高度値が提供され、受信機の計算時間が短縮され、その結果、装置の電力消費が減少する。
【００１８】
本発明の他の目的はまた、前記装置の水平位置と垂直位置を決定する方法を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的はまた、気象予想を評価できるような装置の使用を提供することである。
【００２０】
上記およびその他の目的は、高度値を使用して、装置の位置データを決定するため、電力消費の少ない受信機のマイクロコントローラの計算時間を短縮させるために、処理ユニットが較正された高度計の高度値に対応する信号をＧＰＳ受信機に送信することを特徴とする上述した装置によって達成される。
【００２１】
また、上記およびその他の目的は、処理ユニットによって処理され供給されるデータを使用して圧力センサ高度計を所定の初期高度に較正するステップと、較正された高度計の高度値を処理ユニットに送信するステップと、高度値を使用して、いくつかの衛星から受信した無線に応じて、位置データを決定するための受信機のマイクロコントローラの計算時間を短縮するため、較正された高度計の高度に対応する信号を処理ユニットからＧＰＳ受信機に送信するステップと、受信機によって計算された位置データを処理ユニットに送信して処理し、表示手段に表示するステップとを含むことを特徴とする上記に定義された装置を動作させる方法によって達成される。
【００２２】
最後に、上記およびその他の目的は、所定の初期値に較正された圧力センサ高度計が、前の時間に記憶された高度と同じ高度で、処理ユニットに送信された高度変化に変換された圧力変化を提供し、その結果表示すべき気象条件を決定するようなっていることを特徴とする気象条件を評価する装置の使用によって達成される。
【００２３】
本発明による水平位置と垂直位置を決定する装置の１つの利点は、特に、較正された高度計から発信される正確な高度値に基づき、フィードバック・ループにおいて、処理ユニットによって供給される正確なその高度データの助けを借りてＧＰＳ受信機の計算時間が短縮されるため、また８ビットのマイクロプロセッサなどの電力消費の少ないマイクロプロセッサを使用するため、電気エネルギの消費がほとんどないということにある。
【００２４】
処理ユニットから発信されるフィードバック・ループによって、正確な高度値が受信機にもたらされると、受信機の計算演算の繰り返し回数がより少なくなり、処理ユニットに供給すべき位置データがより素早く収束する。
【００２５】
８ビットのマイクロプロセッサを使用すると、高度計から発信される正確な高度値が供給されないため、計算演算の繰り返し回数が多くなり、水平位置と垂直位置の決定が不正確となる場合が生じる。この不正確な決定は、たとえば、計算中にクロック・パルスが失われていた場合に、装置が誤った値に収束してしまう「リミット・サイクル」現象によって生じる。この現象は、エレクトロニクス分野では周知である。
【００２６】
計算ミスにより、ＧＰＳ受信装置そのものから生じる不正確さよりもはるかに重大な問題となり得る、たとえば、垂直位置の誤差が±１５０ｍを越える場合などの、間違った結果が出ることとなる。正確な高度値を追加して受信機の計算演算を促進することにより、ソリューションに関するより素早い収束がこのリミット・サイクル現象を防止できる。
【００２７】
したがって、低い電力消費により、腕時計などの時計、または、たとえば携帯電話などの小型装置など、低電流用バッテリまたはアキュムレータによって電源供給される、想定されるすべての装置要素の統合が可能となる。
【００２８】
本発明による装置の他の利点は、圧力センサ高度計により気象条件を提供する場合に使用できるということである。メモリ内に記憶されたデータにより、または予め較正された高度計からの記憶された高度値により、出発点の高度が正確に分かっているため、高度計センサからの変化をその日の気象条件を決めるのに使用できる。たとえば、高度計が＋５０ｍを示していた場合は、低圧力であるということであり、反対に−５０ｍを示していた場合は、高圧力ということである。もちろん、このような情報が表示手段に表示された後には、上述したように、高度計センサを再び正確な所定の高度に対して較正して、受信機の計算演算に使用すべきである。
【００２９】
水平位置と垂直位置を決定する装置および方法の目的、利点、特徴は、図面に示す実施形態についての以下の説明でより明らかとなるであろう。
【００３０】
以下に、電子分野業界の当業者には周知である、前記装置の様々な部品を含む、電子部品またはユニットのすべてを詳細には論じないが、反対に、本発明による装置の好ましい実施形態を詳細に記載するのに必要な、また前記装置を動作させるための方法を実施するのに必要な前記部品について概略を述べる。
【００３１】
図２は、水平位置と垂直位置、すなわちＸ、Ｙ、Ｚ軸の位置を決定する携帯装置１０を示す概略図である。水平位置は、一般に経度および緯度によって定義され、垂直位置は海抜からの高度によって定義される。
【００３２】
携帯装置は、電子計時機能の付いた腕時計、電話機、その他持ち運びが簡単な携帯装置の中に組み込むことができる。このような組み込みかたをした場合、この装置は、腕時計、電話、または器具の低電流用のバッテリまたはアキュムレータから電源供給される。
【００３３】
このような装置は、アンテナ１１で、いくつかの衛星２０から発信される無線を受信するＧＰＳ受信機１２と、ＧＰＳ受信機１２に関連する地図作成データ記憶手段１３と、高度値に変換される圧力変化を測定するための圧力センサ高度計１５と、受信機および高度計から処理すべきデータを受信する処理ユニット１４と、処理ユニットによって処理される少なくとも水平位置と垂直位置を表示するための表示手段１６とを備える。
【００３４】
装置１０が、アナログまたはディジタル表示腕時計に組み込まれている場合、上述のすべての構成部品は、絶縁基板の片面または両面に形成された各構成部品を接続する金属経路や電力供給用バッテリを接続する金属経路の付いた回路基板である共通サポート上に取り付けられる。構成部品のすべてを載せるサポートは、高度計センサの助けを借りて圧力を測定するため外部に向かって少なくとも１つの開口部を残す腕時計の側に収容される。
【００３５】
受信機１２のクロックが前記衛星の電子時計のクロックに同期している場合は、装置の水平位置と垂直位置を正確に決定するには３つの衛星で十分である。そうでない場合は、受信機が少なくとも４つの衛星にリンクしていなければならず、４つめの衛星によって受信機の時間基準を更新することができる。すなわち、内部クロックを同期させることができる。
【００３６】
このことによって、たとえば、４つの衛星から受信した信号で、４つの未知数（Ｘ、Ｙ、Ｚ；ｔ）の４つの方程式の解答が得られる。
【００３７】
位置決定は、天体暦（ゴールド・コード）を持つ特定のメッセージをそれぞれ同時に送信した４つの当該衛星のそれぞれの受信機によって受信された無線信号間の時間間隔の決定に比例する。したがって、それぞれの衛星から受信されるコードには軌道中の位置に関するデータが含まれているため、各無線信号の受信時間により、対応する衛星への受信位置からの距離が判断される。
【００３８】
参考までに、衛星から受信機までの信号によってとられた時間に光速を掛けることにより、受信機の衛星からの距離が出る。つまり、４つの衛星を使用して、装置の位置を前記衛星に対して推論することができる。
【００３９】
装置を使用する場合に、特に受信機の計算演算のために高度計から出される正確な高度値に基づくことができるように、第１段階で装置１０の高度計１５を、所定の高度ｈで正確に較正する必要がある。これについては、以下に図３を参照して詳細に説明する。
【００４０】
高度計１５に使用される圧力センサは、膜を有するミクロ機械加工のシリコン素子上に作られた周知のタイプのピエゾ抵抗式センサでも良い。これは、その片面が雰囲気圧に露出しており、もう１つの面がホイートストンブリッジ内に配置された抵抗器を載せている。どのような圧力変化が起きても、ブリッジ内に不均衡が生じ、前記ブリッジの出力端子間に電圧の変化が起きる。このようなセンサには、スイス、ＢｅｖａｉｘのＩｎｔｅｒｓｅｍａ  Ｓｅｎｓｏｒｉｃ社から販売されているＡＭ７６１タイプがある。
【００４１】
したがって、ハイキングに出かける時、たとえばメモリ１３に記憶されている装置が使用される領域の正確な地図作成データに関連させて、圧力センサ高度計がＧＰＳ受信機１２からくる所定の高度に対して較正される。たとえば、メモリ１３から抽出された出発地点の周知の正確な高度が、処理ユニット１４に送信され、送信ユニットがそれを較正操作のために圧力センサ高度計１５に送信する。
【００４２】
通常、比較は、ＧＰＳ受信機によって計算された位置データと、前記メモリ内に記憶された地理マップ上のいくつかの基準点の正確なデータの間で行う。水平位置（Ｘ、Ｙ）または水平位置と垂直位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が記憶された正確なデータ項目に対応している場合は、次いで、少なくともメモリから抽出された正確な高度値が、高度計を較正するためにユニットに送信される。
【００４３】
ＧＰＳ受信機１２に関連して使用されるメモリ１３には、たとえば、ＥＥＰＲＯＭメモリがある。このようなメモリでは、出発地点または旅行中の正確なＸ、Ｙ、Ｚ値、または高さ曲線を出すために、電子手段を介して、決まった領域の地図作成データを前記メモリ内にプログラミングすることができる。通常、受信機１２によって処理ユニット１４に送信されるのは正確な位置のＺデータである。
【００４４】
共通サポート上でメモリを装置のその他すべての構成部品と共通に取り付ける代りに、特定領域専用のモジュラー形式のメモリを設けることが想定できよう。したがって、領域を変更するためには、メモリ・モジュールを変更する。
【００４５】
もちろん、たとえば、キーボードを使用して高度値を導入するとか、処理ユニットに直接ダウンロードすることにより、上記で論じた以外の方式でも所定の高度に高度計を較正できる。
【００４６】
いったん較正すると、高度計１５は、較正後、ハイキング中、また、たとえば、気象条件が余り極端に変化しない場合、５、６時間にわたる間その気象条件に応じて、所定の高度に対して高度データに変換される圧力測定を行うこととなる。例として、圧力変化の１０ヘクトパスカルの変化は１００ｍの高度変化に相当する。
【００４７】
較正された高度計１５の正確な高度値ｈが、処理ユニット１４に送信され、処理ユニットが、この正確な高度値に対応する信号を、上述した、その水平および垂直データの計算演算を促進するために、ＧＰＳ受信機１２に送信する。したがって、高度計１５の高度を考慮することにより、受信機の、Ｘ、Ｙ（経度および緯度）、Ｚ位置の値を計算する回数が減少できる。
【００４８】
高度計１５のセンサを較正した後、次いで装置１０は、表示手段上におよび要求に応じて、たとえば、装置の専用制御ボタンを押すことにより、または一定間隔で自動的に、高度値Ｚまたはｈ、およびＸとＹ（経度および緯度）の位置を、受信機１２から処理ユニット１４へ供給されるデータを介して、提供できる。
【００４９】
図２で分かるように、ＧＰＳ受信機１２からおよび高度計１５から発信される処理ユニット１４に送信される信号は、送信されるデータの品質パラメータまたは品質係数も含めることができる。
【００５０】
受信機１２から、精度の一般的な低下を定義するＤＯＰＧと呼ばれる品質パラメータが、位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と同時に送信される。これらのパラメータはまた、衛星２０から受信される信号から抽出され、そしてこれらは、たとえば、水平位置にはＨＤＯＰ，そして垂直位置にはＶＤＯＰに分類できる。上記のパラメータにより、処理ユニットは、受信機によって計算される位置データの精度を認識できるようになる。この係数が２０の値を有している場合は、つまり、精度が不十分ということであるが、この要因が１に近い値である場合は、つまり精度が良いということである。処理ユニットは、この追加データを送信し、表示手段１６に表示して、実施された測定の品質を装置のユーザに通知する。
【００５１】
高度計１５から、品質係数ＱＵＡＬが、高度値ｈと同時に処理ユニットに送信される。この係数は、たとえば、前記高度計１５の圧力センサの以前の較正時間から経過した時間に応じて、高度計によって提供される高度の精度を表すことができる。較正直後の値は１であり、上述のように５、６時間の間の時間経過に応じて、準線形で減少していく。
【００５２】
処理ユニットの中で、品質パラメータＤＯＰＧと係数ＱＵＡＬの間で比較が行われる。この比較後、係数ＱＵＡＬがパラメータＤＯＰＧの高度パラメータ未満であった場合は、処理ユニットが、センサを再較正して、その後のすべての位置計算演算のために新しい所定の高度に基づいた高度値をＧＰＳ受信機に供給する必要があるかどうか判断できる。
【００５３】
たとえ高度が非常に正確であっても、水平精度は依然±１００ｍであることに留意されたい。しかし、センサからの高度値のフィードバック・ループにより、受信機の計算演算時間が大きく減少し、したがって、受信機の消費電力が制限される。
【００５４】
ハイキング中の、どの時間であっても、列挙されている地理上の場所の基準点の数を増加するため、ＧＰＳ受信機１２によって計算されるＸ、Ｙの位置および正確な高度値は、メモリ１３内に記憶できる。
【００５５】
装置１０も、気象予想を評価するために使用できる。同じ周知の記憶された高度で、以前の較正の圧力値に対する高度計１５の圧力センサの圧力の変化が、気圧の傾向を表すことができる。この場合、処理ユニットが、高度計から送信された高度値を受取り、それを同じ高度で記憶された以前の値と比較する。
【００５６】
高度計の高度値の変化がプラスであった場合は、圧力の低い方へ向かう傾向があるということである。高度計の高度値の変化がマイナスであった場合は、圧力の高い方へ向かう傾向があるということである。
【００５７】
処理ユニットによって処理されたこの情報は、ハイキングに出かける前、そして高度計を再び較正して正確な記憶された高度にする必要がある前に、装置によって表示されて、ユーザに気象条件に関する表示が提供される。参考までに、「天候時計」として出願人によって開示されている欧州特許出願第０６７０５３２号を参照することができる。
【００５８】
気候擾乱の低い時と強い時の間、０．６と１．６ミリバール／時間の間で、気候変化を測定するが、高度の変化の測定は、３００ｍの高度で３０ミリバール／時間程度で行われる。これは、１回のハイキング中の気候の変化よりはるかに大きいと言える。いったん較正すると、１日の長い時間にわたって、高度計から出される高度は、気候条件の影響はわずかにあるものの、正確なものと考えることができる。しかし、１日の後そして別の日のハイキングの前には、来るべき日の天候予想のために、気候の変化をユニットによってチェックすることができる。
【００５９】
図３は、前に図２を参照して記述したＥＥＰＲＯＭメモリ１３などの、記憶手段に関連するＧＰＳ受信機の電子ユニットをより詳細に示す図である。
【００６０】
前記受信機は、いくつかの衛星２０から発信される１，５７５４２ＧＨｚ程度の搬送周波数を有する無線信号を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１から信号３１を受信し、１８０ＭＨｚの周波数で信号３２を供給するために、信号３１の周波数のデマルチプリケーション（分周）を実行する第１の無線周波数変換回路２１と、信号３２を受信して、４ＭＨｚ程度の周波数で信号３３を供給するために、信号３２の周波数のデマルチプリケーションを実行するために第２の変換回路２２と、信号３３を受信し、アンテナで受信した無線信号から各衛星の特定コードを抽出することができるように、一連のデマルチプリケーション段階を含む相関器２３と、前記相関器から情報を受信し前記相関器の命令を出すためライン３４を介して相関器２３と通信する８ビットのマイクロコントローラ２４とを備える。
【００６１】
相関器２３のライン３４によってマイクロコントローラ２４に送信されるデータは通常５０Ｈｚの周波数であるが、マイクロコントローラは８ＭＨｚ程度のクロック信号で動作し、相関器２３との同期も可能である。上述したように、この時間基準は、衛星の時間基準と同期していなければならない。
【００６２】
第１の無線周波数変換回路２１は、受信機のその他の構成部品よりも多くの電気エネルギを消費するため、それぞれの無線信号を受信する時、および第２の変換回路に送信する時のみ電源をオンにする。
【００６３】
１，５７５４２ＧＨｚの搬送周波数で変調されているそれぞれの特定衛星コードは、ゴールド・コードと呼ばれる。このコードは、ミリセカンド（１ｍｓ）毎に繰り返される１，０２３ＭＨｚ（１０２３ビット）の周波数のコードである。
【００６４】
有用な信号に加え、ＧＰＳ信号を受信すると、はるかに大きい振幅雑音（＋２０ｄＢ）が、ＧＰＳ信号から抽出したい信号を超えてしまう。したがって、受信した信号と相関器２３内の周知の有用な信号とを対応付けるために、受信時の信号の形状がどのようなものであるのか知り、そして均等物が現れるとすぐに、雑音を除去または濾過した明確な衛星信号はどれなのか知る必要がある。周知の信号は、マイクロコントローラ２４に記憶され、ここから相関器２３に送信されこのような均等物を探し出す。
【００６５】
マイクロコントローラ２４はまた、相関器２３を制御して、通信できる限りこのようなチャネルに従って、そのような衛星にリンクするよう指示する。マイクロコントローラから要求が出されると、衛星が時間間隔内に到達できない場合は、マイクロコントローラ２４が、相関器２３に別の使用可能な衛星にリンクできるよう別の命令を出す。応答指令信号が送られる（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）衛星の数が高いほど、精度が高くなるが、少なくとも４つの衛星は必要である。
【００６６】
マイクロコントローラ２４は、受信機の計算演算を促進するために処理ユニットから正確な高度値Ｚ＝ｈを受信し、したがって、ソリューションにより素早く収束する。水平位置と垂直位置の決定後、記憶された正確なデータが受信機によって計算されたデータに対応しているかどうか検出するため、メモリ内に記憶されたデータと比較を行う。位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）および品質パラメータＤＰＯＧが、処理され表示手段上に表示されるため処理ユニットに送信される。
【００６７】
８ビットのマイクロコントローラは、スイスのＥＭ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−Ｍａｒｉｎ  ＳＡ社のＣｏｏｌＲＩＳＣ−８１６という名前で販売されている。
【００６８】
図４を参照すると、８ビットのマイクロコントローラを備える、受信機と高度計から受信されたデータを制御する処理ユニットがより詳細に示してある。これは、受信機からと高度計からデータを受信し、一方で高度計にｈ＝Ｚを、他方で受信機にＺ＝ｈを、出力データとして供給する入出力ユニット４１と、クオーツ４４発振器ユニット４３によって３２ｋＨｚの周波数で計時され、ライン５０を介してユニット４１と通信するマイクロプロセッサ４２と、マイクロプロセッサ４２にライン５３を介して接続されたＲＯＭプログラム・メモリ４５と、マイクロプロセッサ４２にライン５２を介して通信するＲＡＭデータ記憶メモリ４６と、マイクロプロセッサ４２からライン５１を介してデータを受信する、液晶表示などの表示手段のための駆動回路４７とを備える。
【００６９】
入出力ユニット４１が、ＧＰＳ受信機から位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、位置データ品質パラメータＤＯＰＧ、高度計高度値ｈ、高度計品質係数ＱＵＡＬを受信する。マイクロプロセッサ４２によって制御されるこのユニットには、比較回路を、特に、上述した品質パラメータＤＯＰＧと品質係数ＱＵＡＬの間に、設けることができる。
【００７０】
ＲＡＭメモリ４６内には、たとえば、気象予想の表示にも使用できるように、較正された高度計からまたは受信機から受信される高度値が記憶される。
【００７１】
マイクロプロセッサは、スイスのＥＭ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ−Ｍａｒｉｎ  ＳＡ社によって提供される８ビットのＰＵＮＣＨマイクロプロセッサが有利である。
【００７２】
装置が時計に組み込まれている場合、水晶４４を備える発振器ユニット４３は、時計機能用の時間基準としても使用可能である。
【００７３】
上記の説明から、当業者の知識に照らして、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変形形態が考えられよう。たとえば、地図作成データを含むメモリを受信機に接続する代りに、処理ユニットを接続することも想定できよう。上記の条件においては、受信機によって計算される位置データとの比較を、受信機ではなく処理ユニットで行うこととなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
既に上述した従来の技術による水平位置と垂直位置を決定する装置を示す図である。
【図２】
本発明による水平位置と垂直位置を決定する携帯装置を示す概略図である。
【図３】
図２に示す装置のＧＰＳ受信機およびそれに関連するメモリを示す詳細図である。
【図４】
図２に示す装置の処理ユニットを示す詳細図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年4月8日(2002.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の初期高度に較正された圧力センサ高度計（１５）と、装置（１０）の位置データを計算するために、いくつかの衛星（２０）から発信される信号を受信するように構成されたＧＰＳ信号受信機（１２）と、受信機（１２）からの位置データ、および所定の高度に対する圧力センサの圧力測定に基づいた高度計（１５）からの高度値を受信する処理ユニット（１４）と、処理ユニットによって処理され供給される装置の水平位置と垂直位置の表示手段（１６）とを含み、前記装置が、電力消費の少ないバッテリまたはアキュムレータによって電力供給される、水平位置と垂直位置を決定する携帯装置であって、処理ユニット（１４）が、較正された高度計（１５）の高度値に対応する信号（Ｚ＝ｈ）をＧＰＳ信号受信機（１２）のマイクロコントローラ（２４）に送信し、装置の位置データ計算演算の繰り返し回数を減らすことにより、受信機（１２）のマイクロコントローラ（２４）の計算時間を減少させることを可能にすることを特徴とする携帯装置。
【請求項２】
領域用の地理的データを含む記憶手段（１３）が、ＧＰＳ受信機（１２）に関連付けられ、前記受信機によって計算された位置が前記記憶手段内に記憶された地理的位置に対応する場合、処理ユニット（１４）に正確な位置データを提供できるようにすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
記憶手段（１３）が、地図作成データを電子的に導入し、かつ削除することができるＥＥＰＲＯＭタイプの非揮発性メモリであることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
領域用の地理的データを含む記憶手段（１３）が、前記装置から削除できるモジュール内に組み込まれ、前記装置を使用する所定の地理的位置に応じて前記モジュールを変更することができることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
受信機（１２）および処理ユニット（１４）が、それぞれ電力消費の少ないマイクロコントローラ（２４、４２）、特に８ビットのマイクロコントローラを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
受信機内の動作は１ＭＨｚを越えるクロック周波数で計時され、処理ユニット内の動作は１００ｋＨｚ未満のクロック周波数で計時されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
受信機（１２）、高度計（１５）、処理ユニット（１４）、記憶手段（１３）が、同じ支持台に固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項８】
装置が時計内、特に腕時計、または携帯電話内に組み込まれることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
受信機（１２）が、位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に加えて、衛星（２０）から送信された無線から抽出される品質パラメータ（ＤＯＰＧ）を処理ユニット（１４）に送信するように構成され、それによって処理ユニット（１４）が、受信機から受信した位置データの精度を判断することができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記請求項のいずれかに従って装置を操作するため水平位置と垂直位置を決定する方法であって、
処理ユニット（１４）によって処理され供給されたデータを使用して圧力センサ高度計（１５）を所定の初期高度に較正するステップと、
較正された高度計（１５）の高度値を処理ユニット（１４）に送信するステップと、
較正された高度計（１５）の高度値に対応する信号（Ｚ＝ｈ）を処理ユニット（１４）からＧＰＳ受信機（１２）のマイクロコントローラ（２４）に送信し、いくつかの衛星（２０）から受信した無線に応じて、位置データ計算演算の繰り返し回数を減らすことにより、受信機のマイクロコントローラ（２４）の計算時間を減少させるステップと、
受信機（１２）によって計算された位置データを処理ユニット（１４）に送信し、その結果それらが処理され、表示手段（１６）に表示されるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
高度計（１５）を所定の正確な高度に較正するためのデータが領域のための地図作成データを含み、処理ユニット（１４）に送信するためにＧＰＳ受信機（１２）に関連するメモリ手段（１３）から抽出されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
受信機（１２）が、位置データに加えて、衛星（２０）から受信された無線から抽出された品質パラメータ（ＤＯＰＧ）を送信し、その結果処理ユニット（１４）が受信機から受信した位置データの精度を判断することができることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
高度計（１５）が、高度値に加えて、処理ユニット（１４）に前記高度値の品質係数（ＱＵＡＬ）を送信し、表示すべき正確な水平位置と垂直位置を決定するため、受信機の品質パラメータ（ＤＯＰＧ）と高度計の品質係数（ＱＵＡＬ）の間の比較をユニット内で行うことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
受信機から発信された品質パラメータ（ＤＯＰＧ）が高度計から発信された品質係数（ＱＵＡＬ）より良いことを比較結果が示す場合は、高度計（１５）を再び所定の高度に較正することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
高度が記憶された同じ場所で、高度変化に変換された高度計（１５）センサの圧力変化を使用して、表示すべき気象条件を処理ユニット（１４）内で決定し、その後高度計が記憶高度に較正されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
所定の初期高度に較正された圧力センサ高度計（１５）が、前の時間に記憶された高度と同じ高度で、処理ユニット（１４）に送信される高度変化に変換された圧力変化を供給するよう構成され、それによって処理ユニットが表示すべき気象条件を決定することを特徴とする、気象条件を評価するための請求項１に記載の装置の使用。
【国際調査報告】
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