(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報衛星を捕捉し、この捕捉した前記位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した衛星信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
時刻情報を表示する時刻表示部と、
前記受信部を制御する受信制御部と、を備える計時装置であって、
前記受信制御部は、
前記受信部を制御して位置情報衛星の捕捉処理を実行させる衛星捕捉制御部と、
捕捉した位置情報衛星の信号状態を検出する信号状態検出部と、
前記受信部を制御して捕捉した位置情報衛星から送信される衛星信号のデコード処理を実行させるデコード制御部と、
前記信号状態検出部で検出された信号状態に基づいて、前記受信部を一衛星モードまたは多チャンネルモードに設定する受信チャンネル設定部とを備え、
前記受信部は、一衛星モードに設定された場合には、同時に捕捉およびデコード可能な位置情報衛星の数は１つに設定され、多チャンネルモードに設定された場合には、同時に捕捉およびデコード可能な位置情報衛星の数は複数に設定され、
前記受信チャンネル設定部は、受信開始時は、前記受信部を一衛星モードにして１つの位置情報衛星を捕捉し、一衛星モードで捕捉した位置情報衛星の信号状態を前記信号状態検出部で検出し、検出した前記信号状態に基づいて前記一衛星モードのままで処理を継続する場合と、一衛星モードから多チャンネルモードに移行する場合とを選択することを特徴とする計時装置。
【請求項２】
請求項１に記載の計時装置において、
前記受信チャンネル設定部は、前記受信部が一衛星モードに設定されている際に、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値未満であれば、多チャンネルモードに移行することを特徴とする計時装置。
【請求項３】
請求項２に記載の計時装置において、
前記受信チャンネル設定部は、捕捉した位置情報衛星の信号強度に基づいて、前記多チャンネルモードでの受信チャンネル数を設定することを特徴とする計時装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の計時装置において、
前記受信チャンネル設定部は、前記受信部が一衛星モードに設定されている際に、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値以上であっても、予め設定されたデコードタイムアウト判定時間内に、衛星信号から時刻情報をデコードできなかった場合には、多チャンネルモードに移行することを特徴とする計時装置。
【請求項５】
請求項４に記載の計時装置において、
前記受信チャンネル設定部は、前記捕捉した位置情報衛星の信号強度に応じて、前記デコードタイムアウト判定時間を設定することを特徴とする計時装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の計時装置において、
前記受信チャンネル設定部は、前記受信部が一衛星モードに設定されている際に、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値以上であっても、前記衛星信号をデコードしている際の信号強度の変動幅が設定幅を超えた場合には、多チャンネルモードに移行することを特徴とする計時装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の計時装置において、
前記受信部が多チャンネルモードに設定されている場合、
前記衛星捕捉制御部は、位置情報衛星の捕捉周波数を複数の範囲に設定し、各周波数範囲で位置情報衛星の捕捉を行うことを特徴とする計時装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の計時装置において、
前記受信部が多チャンネルモードに設定されている場合、
前記衛星捕捉制御部は、設定数の位置情報衛星を捕捉できた場合、または、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値以上の場合に衛星捕捉処理を終了し、
前記デコード制御部は、衛星捕捉処理の終了後、捕捉した位置情報衛星の衛星信号をデコードさせることを特徴とする計時装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかの記載の計時装置において、
前記受信部が多チャンネルモードに設定されている場合、
前記衛星捕捉制御部は、受信チャンネル毎に位置情報衛星の捕捉処理を実行させ、
前記デコード制御部は、捕捉できた位置情報衛星から衛星信号のデコード処理を実行させ、かつ、時刻情報をデコードして取得できたか否かを判定し、
前記衛星捕捉制御部は、いずれかの受信チャンネルにおいて時刻情報をデコードして取得できた場合は、衛星捕捉処理を終了することを特徴とする計時装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の計時装置において、
内部時刻情報を生成する内部時刻情報生成部と、
前記内部時刻情報を修正する時刻情報修正部とを備え、
前記時刻情報修正部は、前記受信部で受信した衛星信号に基づいて前記時刻情報生成部で生成された時刻情報により、前記内部時刻情報を修正し、
前記時刻表示部は、前記内部時刻情報を表示することを特徴とする計時装置。
【請求項１１】
位置情報衛星を捕捉し、この捕捉した前記位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した衛星信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
時刻情報を表示する時刻表示部と、
前記受信部を制御する受信制御部と、を備える計時装置の衛星信号受信方法であって、
前記位置情報衛星を捕捉する衛星捕捉工程と、
前記衛星捕捉工程で捕捉した位置情報衛星の信号状態を検出する信号状態検出工程と、
前記衛星捕捉工程で捕捉した位置情報衛星から送信される衛星信号をデコードするデコード工程と、
前記信号状態検出工程で検出された信号状態に基づいて、同時に捕捉およびデコード可能な位置情報衛星の数を、１つにする一衛星モード、または、複数にする多チャンネルモードのいずれかに、前記受信部を設定する受信チャンネル設定工程と、を備え、
前記受信チャンネル設定工程は、受信開始時は、前記受信部を一衛星モードにして１つの位置情報衛星を捕捉し、一衛星モードで捕捉した位置情報衛星の信号状態を前記信号状態検出工程で検出し、検出した前記信号状態に基づいて前記一衛星モードのままで処理を継続する場合と、一衛星モードから多チャンネルモードに移行する場合とを選択する
ことを特徴とする計時装置の衛星信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＧＰＳ衛星等の測位用衛星から送信される電波を受信して現在の日付や時刻等を求める計時装置および計時装置の衛星信号受信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自己位置を測位するためのシステムであるＧＰＳ（Global Positioning System）システムでは、地球を周回する軌道を有するＧＰＳ衛星が用いられており、このＧＰＳ衛星には、原子時計が備えられている。このため、ＧＰＳ衛星は、極めて正確な時刻情報（ＧＰＳ時刻、衛星時刻情報）を有している。
【０００３】
このＧＰＳ衛星の時刻情報（ＧＰＳ時刻）を利用して時刻修正を行う電子時計が提案されている（特許文献１）。
ＧＰＳ衛星からの信号（航法メッセージ）は、ＧＰＳ時刻の週初めのＣ／Ａコード（Coarse and Acquisition Code）のリセットに同期して、フレームやサブフレームを送信している。従って、Ｃ／Ａコードを用いて航法メッセージを解読できれば、一衛星からの信号だけで、ＧＰＳ時刻の週の初めからの経過時間がわかり、０．１秒程度の精度で時刻補正することができる。
すなわち、ＧＰＳ衛星の軌道は約２００００〜２７０００ｋｍであるから、電波の伝播時間は６６．６〜９０ミリ秒程度であり、これを補正することでミリ秒オーダー程度の誤差でＵＴＣ（協定世界時）と同期でき、実用上問題ない精度の計時が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１の電子時計は、置き時計や掛け時計のように固定して設置される時計であり、ＧＰＳ衛星の信号も固定点での受信を前提としている。そして、ＧＰＳ衛星は約１２時間で地球を１周するため、前回受信の衛星履歴や軌道情報を参照すれば、現時点で受信可能なＧＰＳ衛星を判断して選択捕捉することができるため、迅速にかつ確実に衛星信号を受信することができる。
【０００６】
しかしながら、腕時計等の携帯される時計の場合は、利用者に装着された状態つまり移動しながらの受信や、室内での受信になることがある。このため、受信位置が異なるため、前回の受信履歴を有効に利用することができない。また、腕時計等の携帯される時計では、内蔵できるメモリ容量もそれほど大きくできないため、各衛星の受信履歴や軌道情報を十分に記憶することが難しい場合もあり、この点でも受信履歴を有効に利用することができない。
【０００７】
このため、ＧＰＳ衛星からの信号を受信可能な腕時計では、衛星の軌道情報を保持していないコールドスタート状態から衛星サーチを行わなければならないことが多い。
従って時刻情報を受信する際は、無作為にＧＰＳ衛星をサーチする必要がある。このサーチ処理を行った際に、最初に捕捉したＧＰＳ衛星によってナビゲーションデータ（NAVデータ）をデコードできれば、受信時間の短縮が図れ、かつ、消費電力も低減できる。
しかしながら、捕捉したＧＰＳ衛星からの信号が弱信号であったり、移動中の受信において受信ユーザのコースが変更されたり高層建物の陰になったりすることで捕捉衛星を脱捕してしまう可能性が高く、そのたびにＧＰＳ衛星を再サーチする必要があり、トータルの受信時間が長くなり、消費電力も増大してしまう。
【０００８】
本発明は、衛星信号を短時間で受信でき、消費電力も低減できるとともに、受信環境の影響を軽減できて受信に成功する確率を向上できる計時装置および計時装置の衛星信号受信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の計時装置は、位置情報衛星を捕捉し、この捕捉した前記位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した衛星信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部と、時刻情報を表示する時刻表示部と、前記受信部を制御する受信制御部と、を備える計時装置であって、前記受信制御部は、前記受信部を制御して位置情報衛星の捕捉処理を実行させる衛星捕捉制御部と、捕捉した位置情報衛星の信号状態を検出する信号状態検出部と、前記受信部を制御して捕捉した位置情報衛星から送信される衛星信号のデコード処理を実行させるデコード制御部と、前記信号状態検出部で検出された信号状態に基づいて、前記受信部を一衛星モードまたは多チャンネルモードに設定する受信チャンネル設定部とを備え、前記受信部は、一衛星モードに設定された場合には、同時に捕捉およびデコード可能な位置情報衛星の数は１つに設定され、多チャンネルモードに設定された場合には、同時に捕捉およびデコード可能な位置情報衛星の数は複数に設定され、前記受信チャンネル設定部は、受信開始時は、前記受信部を一衛星モードにして１つの位置情報衛星を捕捉し、一衛星モードで捕捉した位置情報衛星の信号状態を前記信号状態検出部で検出し、検出した前記信号状態に基づいて前記一衛星モードのままで処理を継続する場合と、一衛星モードから多チャンネルモードに移行する場合とを選択することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、受信部で位置情報衛星を捕捉する際に、１つの位置情報衛星を捕捉する一衛星モードと、複数の位置情報衛星を捕捉する多チャンネルモードとを、受信チャンネル設定部で設定している。このため、衛星信号を短時間で受信でき、消費電力も低減できるとともに、受信環境の影響を軽減できて受信に成功する確率を向上できる。
すなわち、信号状態検出部で検出された信号状態において、例えば、信号強度（受信レベル）が所定値以上と高い場合には、一衛星モードにより１つの位置情報衛星しか捕捉できていなくても、時刻情報をデコードして取得することができる。すなわち、一衛星モード時で、受信環境が良好で信号強度が高い場合には、短時間で時刻／週情報を取得でき、消費電力も低減できる。しかし、一衛星モードだけで処理すると、受信環境が悪化し、信号強度が低下した場合に、時刻／週情報の取得確率も低下し、衛星サーチ処理やＮＡＶデータのデコード処理を繰り返すことになるため、受信時間も長くなって消費電力も増大する。
一方、多チャンネルモードのみで受信処理を行うと、受信環境が良好な場合には、一衛星モードに比べて消費電力が増加してしまうが、受信環境が悪化して信号強度が低い場合でも、時刻／週情報の取得確率を高くでき、一衛星モードに比べて受信時間も短くできて消費電力を抑えることができる。
従って、本発明のように、信号状態に基づいて一衛星モードおよび多チャンネルモードを選択すれば、平均的な受信時間を短くでき、消費電力も低減できるとともに、受信環境が悪化している場合でも時刻／週情報の取得できる確率を高くでき、受信環境の影響を軽減できて受信に成功する確率を向上できる。
【００１２】
本発明では、受信開始時に、まず、一衛星モードで処理を行っており、その際の信号状態に基づいて、一衛星モードから多チャンネルモードに移行するため、信号状態が良好であれば、一衛星モードのままで衛星捕捉および信号デコード処理が行われる。このため、短時間で時刻／週情報を取得でき、消費電力も低減できる。
一方、信号状態が良好でなければ、多チャンネルモードに移行し、複数の位置情報衛星を捕捉して、信号をデコードできるため、時刻／週情報の取得確率を高くでき、受信時間も短くできて消費電力を抑えることができる。
【００１３】
本発明において、前記受信チャンネル設定部は、前記受信部が一衛星モードに設定されている際に、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値未満であれば、多チャンネルモードに移行することが好ましい。
【００１４】
本発明では、一衛星モードから多チャンネルモードへの移行を、捕捉した位置情報衛星の信号強度に基づいて行っているので、一衛星モードおよび多チャンネルモードの選択を適切に行うことができる。このため、時刻／週情報の取得確率を高くでき、受信時間も短くできて消費電力を抑えることができる。
【００１５】
この際、前記受信チャンネル設定部は、捕捉した位置情報衛星の信号強度に基づいて、前記多チャンネルモードでの受信チャンネル数を設定することが好ましい。
【００１６】
本発明では、例えば、信号強度（受信レベル）が−１３３ｄＢｍ以上の場合には一衛星モードで処理を行い、受信レベルが−１３７〜−１３３ｄＢｍの場合には多チャンネルモードにおいて、受信部が同時捕捉可能な数の半分（例えば８個の衛星を同時に捕捉可能な８チャンネルの受信部であれば、その半分の「４」）を捕捉衛星数とし、受信レベルが−１３７ｄＢｍ未満であれば同時捕捉可能な数（８チャンネルの受信部であれば「８」）を捕捉衛星数とすればよい。
このような本発明によれば、多チャンネルモード時において、信号強度が比較的大きい場合に同時捕捉する衛星の数を少なくしているので、その分、消費電力を低減できる。また、信号強度が比較的大きいため、捕捉衛星数が少なくても信号をデコードできる確率も高くできる。
一方、多チャンネルモード時において、信号強度が比較的小さければ同時捕捉する衛星の数を多くしているので、信号をデコードできる確率も高くでき、衛星の再サーチや再デコード処理を無くすことができる。
従って、本発明では、信号強度に応じて受信チャンネル数を調整することで、平均的な時刻／週情報の取得確率を高くでき、受信時間も短くできて消費電力を抑えることができる。
なお、ｄＢｍは１ｍＷを０ｄＢとしたものであり、例えば、−１３０ｄＢｍ＝１×１０−１３ｍＷとなる。
【００１７】
本発明において、前記受信チャンネル設定部は、前記受信部が一衛星モードに設定されている際に、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値以上であっても、予め設定されたデコードタイムアウト判定時間内に、衛星信号から時刻情報をデコードできなかった場合には、多チャンネルモードに移行することが好ましい。
【００１８】
本発明では、一衛星モード時に、デコードタイムアウト判定時間内にデコード処理が終了したか否かのタイムアウト判定を行っているので、無駄な処理を無くすことができる。すなわち、腕時計のように、利用者に装着されて移動する計時装置の場合、衛星捕捉時には信号強度が高くても、時刻情報をデコードする際には、捕捉した衛星が建物に隠れてしまうなど、信号強度が低下し、信号をデコードできない場合がある。この場合、捕捉した衛星からの信号を受信できるまで、デコード処理を継続すると、消費電力が増大し、かつ、時刻情報を取得できない可能性もある。
これに対し、本発明では、一衛星モード時に、デコード処理のタイムアウトになれば、多チャンネルモードに移行して処理を行うため、他の衛星を捕捉して時刻情報を取得できる可能性も高まる。
従って、時刻／週情報の取得確率を高くでき、受信時間も短くできて消費電力を抑えることができる。
【００１９】
本発明において、前記受信チャンネル設定部は、前記捕捉した位置情報衛星の信号強度に応じて、前記デコードタイムアウト判定時間を設定することが好ましい。
【００２０】
本発明では、例えば、一衛星モードにおいて、信号強度（受信レベル）が−１３３ｄＢｍより大きい場合にデコードタイムアウト判定時間を短く設定し、受信レベルが−１３７〜−１３３ｄＢｍの場合にデコードタイムアウト判定時間を長く設定すればよい。
また、このデコードタイムアウト判定時間は、取得する時刻情報の種類に応じてさらに調整してもよい。例えば、位置情報衛星がＧＰＳ衛星の場合、時刻情報には週の始めからの経過時間であるＺカウントデータと、週の情報である週番号データとがあり、週番号データは１週間に１回受信すればよい。そこで、Ｚカウントデータのみ取得すればよい場合で、デコードタイムアウト判定時間を短く設定する場合には、例えば１２秒とし、長く設定する場合には、例えば２４秒とすればよい。また、Ｚカウントデータおよび週番号データを取得する場合で、デコードタイムアウト判定時間を短く設定する場合には、例えば６０秒とし、長く設定する場合には、例えば１２０秒とすればよい。
【００２１】
本発明では、信号強度に応じてデコードタイムアウト判定時間を設定するため、デコード処理のタイムアウト判定を、より迅速にかつ正確に行うことができ、無駄な受信を継続することを防止でき、消費電力を低減できる。
【００２２】
本発明において、前記受信チャンネル設定部は、前記受信部が一衛星モードに設定されている際に、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値以上であっても、前記衛星信号をデコードしている際の信号強度の変動幅が設定幅を超えた場合には、多チャンネルモードに移行することが好ましい。
【００２３】
本発明では、信号強度の変動幅が設定幅を超えたか否かを判定しているので、捕捉した位置情報衛星がビルの影に隠れて受信信号の強度が低下した場合などに、デコード時間がタイムアウトとなるまで待たずに、時刻／週情報の取得が難しいことを判定できる。そして、その場合に、多チャンネルモードに移行して処理を継続しているので、時刻／週情報を受信できる確率を向上できる。
【００２４】
本発明において、前記受信部が多チャンネルモードに設定されている場合、前記衛星捕捉制御部は、位置情報衛星の捕捉周波数を複数の範囲に設定し、各周波数範囲で位置情報衛星の捕捉を行うことが好ましい。
【００２５】
複数の周波数範囲で位置情報衛星の捕捉を行えば、高仰角、中仰角、低仰角の各位置情報衛星をサーチすることができる。このため、例えば、天頂側が屋根で覆われている場合でも、斜め方向に位置する位置情報衛星を捕捉して時刻情報を取得することもでき、受信可能な場所の制限も小さくでき、受信できる確率を向上でき、消費電力も低減できる。
さらに、クロック信号がずれている場合でも、低仰角の位置情報衛星だけでなく、中仰角や高仰角の位置情報衛星の信号も受信でき、衛星を捕捉して時刻情報を取得できる確率を向上でき、消費電力も低減できる。
【００２６】
本発明において、前記受信部が多チャンネルモードに設定されている場合、前記衛星捕捉制御部は、設定数の位置情報衛星を捕捉できた場合、または、捕捉した位置情報衛星の信号強度が設定値以上の場合に衛星捕捉処理を終了し、前記デコード制御部は、衛星捕捉処理の終了後、捕捉した位置情報衛星の衛星信号をデコードさせることが好ましい。
【００２７】
本発明では、多チャンネルモード時に、設定数の位置情報衛星を捕捉した場合には、衛星捕捉処理を終了して衛星信号をデコードしているため、捕捉した衛星の信号強度が設定値以下であっても、衛星信号をデコードできる確率を向上できる。
一方、多チャンネルモード時に、捕捉した位置情報衛星の数が設定数になっていない場合でも、信号強度が設定値以上の場合には、衛星捕捉処理を終了して衛星信号をデコードしているため、捕捉衛星数が少なくても衛星信号をデコードでき、時刻／週情報の取得処理時間を短くでき、消費電力も低減できる。
【００２８】
本発明において、前記受信部が多チャンネルモードに設定されている場合、前記衛星捕捉制御部は、受信チャンネル毎に位置情報衛星の捕捉処理を実行させ、前記デコード制御部は、捕捉できた位置情報衛星から衛星信号のデコード処理を実行させ、かつ、時刻情報をデコードして取得できたか否かを判定し、前記衛星捕捉制御部は、いずれかの受信チャンネルにおいて時刻情報をデコードして取得できた場合は、衛星捕捉処理を終了することが好ましい。
【００２９】
本発明では、多チャンネルモード時に、捕捉できた位置情報衛星の衛星信号から時刻情報をデコードして取得できた場合には、衛星捕捉処理を終了しているため、設定数の位置情報衛星を捕捉する必要が無く、時刻／週情報の取得処理時間を短くでき、消費電力も低減できる。
【００３０】
本発明の計時装置は、内部時刻情報を生成する内部時刻情報生成部と、前記内部時刻情報を修正する時刻情報修正部とを備え、前記時刻情報修正部は、前記受信部で受信した衛星信号に基づいて前記時刻情報生成部で生成された時刻情報により、前記内部時刻情報を修正し、前記時刻表示部は、前記内部時刻情報を表示することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、衛星信号を短時間で受信でき、消費電力も低減できるとともに、受信環境の影響を軽減できて受信に成功する確率を向上できる。
従って、本発明の計時装置によれば、位置情報衛星からの衛星信号に基づいて正しい時刻に修正できるとともに、消費電力を低減できて電池寿命の長時間化や電池の小型化が可能となる。このため、特に腕時計や懐中時計のような携帯型の計時装置に適している。
【００３２】
本発明の計時装置の衛星信号受信方法は、位置情報衛星を捕捉し、この捕捉した前記位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した衛星信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部と、時刻情報を表示する時刻表示部と、前記受信部を制御する受信制御部と、を備える計時装置の衛星信号受信方法であって、前記位置情報衛星を捕捉する衛星捕捉工程と、前記衛星捕捉工程で捕捉した位置情報衛星の信号状態を検出する信号状態検出工程と、前記衛星捕捉工程で捕捉した位置情報衛星から送信される衛星信号をデコードするデコード工程と、前記信号状態検出工程で検出された信号状態に基づいて、同時に捕捉およびデコード可能な位置情報衛星の数を、１つにする一衛星モード、または、複数にする多チャンネルモードのいずれかに、前記受信部を設定する受信チャンネル設定工程と、を備え、前記受信チャンネル設定工程は、受信開始時は、前記受信部を一衛星モードにして１つの位置情報衛星を捕捉し、一衛星モードで捕捉した位置情報衛星の信号状態を前記信号状態検出工程で検出し、検出した前記信号状態に基づいて前記一衛星モードのままで処理を継続する場合と、一衛星モードから多チャンネルモードに移行する場合とを選択することを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、位置情報衛星を捕捉する際に、１つの位置情報衛星を捕捉する一衛星モードと、複数の位置情報衛星を捕捉する多チャンネルモードとを、受信チャンネル設定工程で設定しているので、衛星信号を短時間で受信でき、消費電力も低減できるとともに、受信環境の影響を軽減できて受信に成功する確率を向上できる。
従って、前記計時装置と同様に、平均的な受信時間を短くでき、消費電力も低減できるとともに、受信環境が悪化している場合でも時刻／週情報の取得できる確率を高くでき、受信環境の影響を軽減できて受信に成功する確率を向上できる。
また、受信開始時に、まず、一衛星モードで処理を行っており、その際の信号状態に基づいて、一衛星モードから多チャンネルモードに移行するため、信号状態が良好であれば、一衛星モードのままで衛星捕捉および信号デコード処理が行われる。このため、短時間で時刻／週情報を取得でき、消費電力も低減できる。一方、信号状態が良好でなければ、多チャンネルモードに移行し、複数の位置情報衛星を捕捉して、信号をデコードできるため、時刻／週情報の取得確率を高くでき、受信時間も短くできて消費電力を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る計時装置であるＧＰＳ衛星信号受信装置付き腕時計１（以下「ＧＰＳ付き腕時計１」という）を示す概略図である。また、図２は、ＧＰＳ付き腕時計１の主なハードウエア構成等を示す概略図である。
図１に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、文字板２および指針３からなる時刻表示部を備える。文字板２の一部には開口が形成され、ＬＣＤ表示パネル等からなるディスプレイ４が組み込まれている。
【００３６】
指針３は、秒針、分針、時針等を備えて構成され、ステップモータで歯車を介して駆動される。
ディスプレイ４はＬＣＤ表示パネル等で構成され、緯度、経度や都市名等の位置情報を表示する他、メッセージ情報を表示する。
そして、ＧＰＳ付き腕時計１は、地球の上空を所定の軌道で周回している複数のＧＰＳ衛星５からの衛星信号を受信して衛星時刻情報を取得し、内部時刻情報を修正したり、測位情報つまり現在位置をディスプレイ４に表示できるように構成されている。
なお、ＧＰＳ衛星５は、本発明における位置情報衛星の一例であり、地球の上空に複数存在している。現在は約３０個のＧＰＳ衛星５が周回している。
【００３７】
［ＧＰＳ付き腕時計の回路構成］
次に、ＧＰＳ付き腕時計１の回路構成に関して説明する。図２に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、時刻表示装置４５、ＧＰＳ装置４０、時刻修正装置４４を備え、コンピュータとしての機能も発揮する構成となっている。なお、図２に示すように、時刻表示装置４５、ＧＰＳ装置４０、時刻修正装置４４は一部の構成が重複している。
【００３８】
以下、図２に示す各構成について説明する。
［ＧＰＳ装置の構成］
図２に示すように、ＧＰＳ付き腕時計１は、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号を受信、処理するＧＰＳ装置４０を備えている。
ＧＰＳ装置４０は、ＧＰＳアンテナ１１、フィルタ（ＳＡＷ）３１、受信回路１８を備える。フィルタ（ＳＡＷ）３１は、バンドパスフィルタであり、１．５ＧＨｚの衛星信号を抜き出すものとなっている。このＧＰＳ装置４０により、本発明の受信部が構成されている。
【００３９】
受信回路１８は、フィルタ３１で抜き出された衛星信号を処理するものであり、ＲＦ部（Radio Frequency：無線周波数）２７とベースバンド部３０を備える。
ＲＦ部２７は、ＰＬＬ回路３４、ＩＦフィルタ３５、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）４１、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）４２、ミキサ４６、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）４７、ＩＦアンプ４８等を備えている。
【００４０】
そして、フィルタ３１で抜き出された衛星信号は、ＬＮＡ４７で増幅された後、ミキサ４６でＶＣＯ４１の信号とミキシングされ、ＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）にダウンコンバートされる。
ミキサ４６でミキシングされたＩＦは、ＩＦアンプ４８、ＩＦフィルタ３５を通り、ＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）４２でデジタル信号に変換される。
【００４１】
ベースバンド部３０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）３９、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３６、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）３７、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）３８を備える。また、ベースバンド部３０には、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）３２やフラッシュメモリ３３等も接続されている。
そして、ベースバンド部３０は、ＲＦ部２７のＡＤＣ４２からデジタル信号が入力され、制御信号に基づき、衛星信号の演算（デコード処理）を行い、衛星時刻情報や測位情報を取得できるようになっている。
【００４２】
なお、ＰＬＬ回路３４用のクロック信号は、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）３２から生成されるようになっている。
また、ＲＴＣ３８は、本発明の内部時刻情報を生成する内部時刻情報生成部として機能する。このＲＴＣ３８は、ＴＣＸＯ３２から出力される基準クロックでカウントアップされるようになっている。
【００４３】
［時刻修正装置の構成］
時刻修正装置４４は、前記受信回路１８と、制御部２０と、駆動回路４３とを備えている。この時刻修正装置４４で本発明の時刻情報修正部が構成されている。
制御部２０は、記憶部２０Ａを備えるとともに、ＧＰＳ装置４０や、指針３、ディスプレイ４の駆動を制御するものである。すなわち、制御部２０は、制御信号を受信回路１８に送り、ＧＰＳ装置（受信部）４０の受信動作を制御する受信制御部を構成している。
また、記憶部２０Ａは、前記受信回路１８のベースバンド部３０で得られた時刻データ（衛星時刻情報）や、測位データが記憶される。
【００４４】
［時刻表示装置の構成］
時刻表示装置４５は、制御部２０、ＲＴＣ３８、ＴＣＸＯ３２、記憶部２０Ａ、駆動回路４３、指針３、ディスプレイ４などを備えて構成されている。駆動回路４３は、図示しないステップモータを駆動して指針３を駆動する指針駆動回路と、ディスプレイ４を駆動するディスプレイ駆動回路とを備えている。
そして、ＲＴＣ３８で生成された内部時刻情報は、前記記憶部２０Ａに現時刻の情報として記憶され、制御部２０は、記憶部２０Ａに記憶された時刻データに基づいて、指針３やディスプレイ４の表示時刻を制御する。
【００４５】
また、制御部２０は、前記ベースバンド部３０で得られた衛星時刻情報にＵＴＣオフセット（現在は＋１４秒）を加えることで協定世界時（ＵＴＣ）とし、さらに、記憶部２０Ａに記憶されているＵＴＣに対する時差情報を加算して、ＧＰＳ付き腕時計１を使用している現地時刻を算出し、記憶部２０Ａに記憶する。従って、制御部２０は、受信した衛星信号に基づいて時刻情報を生成する時刻情報生成部として機能する。
そして、制御部２０は、受信した衛星信号に基づいて生成された時刻情報が記憶部２０Ａに記憶されて内部時刻情報が更新されると、駆動回路４３を通して、ディスプレイ４に修正された時刻情報を表示するようになっている。
さらに、制御部２０は、指針３で指示していた現時刻情報と修正された内部時刻情報との差を算出し、その時間差分だけ指針３が移動するように、駆動回路４３を介してステップモータを駆動し、指針３が修正後の時刻を指示するように制御する。
【００４６】
このような構成のＧＰＳ付き腕時計１は、充電可能な二次電池２４から供給される電力で駆動する。
すなわち、充電用コイル２２は、充電制御回路２８を通じて二次電池２４に電力を充電する。二次電池２４は、レギュレータ２９を介して、時刻修正装置４４等に駆動電力を供給するようになっている。
以上に説明したように、本実施形態における時計機構は、いわゆる電子時計となっている。
【００４７】
［航法メッセージの説明］
ここで、ＧＰＳ衛星５から送信される信号（衛星信号）である航法メッセージについて、説明する。
図３、４は、ＧＰＳ衛星信号を示す概略説明図である。
各ＧＰＳ衛星５からは、図３に示すように、１フレームデータ（３０秒）単位で信号が送信されてくる。この１フレームデータは、５個のサブフレームデータ（１サブフレームデータは６秒）を有している。各サブフレームデータは、１０個のワード（１ワードは０．６秒）を有している。
【００４８】
また、各サブフレームデータの先頭のワードは、ＴＬＭ（Telemetry word）データが格納されたＴＬＭワードとなり、図４に示すように、前記ＴＬＭワード内の先頭には、プリアンブルデータが格納されている。
また、ＴＬＭに続くワードは、ＨＯＷ（hand over word）データが格納されたＨＯＷワードとなり、その先頭には、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。
ＧＰＳ時刻情報は毎週日曜日の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、ＧＰＳ時刻情報は、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おり、ＺカウントあるいはＺカウントデータともいわれており、ＧＰＳ付き腕時計１が現在時刻を知る手がかりともなっている。
【００４９】
また、図３に示すサブフレーム１のワードデータは、週番号データ（ＷＮ）、衛星健康状態情報（ＳＶｈｅａｌｔｈ）データなどの衛星補正データが格納されたワード等を含んでいる。
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。すなわち、ＧＰＳ時刻情報の起点は、ＵＴＣ（世界協定時）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。そして、週番号と経過時間（秒）のデータを取得することで、受信側はＧＰＳ時刻情報を取得できる構成となっている。
また、週番号データは、１週間単位で更新されるデータとなっている。
従って、受信側で、一旦、週番号データを取得しており、その週番号データを取得した時期からの経過時間がカウントされている場合は、再度、週番号データを取得しなくても、取得している週番号データと経過時間から、ＧＰＳ衛星の現在の週番号データが分かる。従って、Ｚカウントデータを取得すれば、現在のＧＰＳ時刻が概算で分かるようになっている。このため、ＧＰＳ装置４０は、時刻情報を取得する場合には、通常、Ｚカウントデータのみを取得する。
【００５０】
ＧＰＳ衛星からの信号に含まれる航法メッセージはフレームデータ（メインフレーム構成）が５０ｂｐｓ、全ビット数１５００ビットを主フレームとするデータとなっている。
そして、この主フレームデータは、それぞれ３００ビット（３００ｂｉｔ）ずつの５つのサブフレームデータに分割されている。
そして、１フレームデータは３０秒に相当する。従って、サブフレームデータの１つは、６秒に相当するデータとなっている。上述したように、この各サブフレームデータの先頭の２語には、ＴＬＭワード、ＨＯＷワードのＺカウント（ＴＯＷ）データが含まれている。そして、Ｚカウントデータは、サブフレーム１から始まり、サブフレームデータ毎に６秒おきのデータとなっている。つまり、サブフレーム１からサブフレーム５はＴＬＭワード、ＨＯＷワードのＺカウント（ＴＯＷ）データを有している。この、Ｚカウント（ＴＯＷ）データは、次のサブフレームデータの時刻情報となっている。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の時刻データとなっている。
【００５１】
また、ＧＰＳ衛星５からの衛星信号である航法メッセージは、図３，４で示すように、プリアンブルデータ及びＨＯＷワードのＴＯＷ、各サブフレームデータ、例えば、週番号データや衛星健康状態データを含む衛星補正データ等や、エフェメリス（ＧＰＳ衛星５毎の詳細な軌道情報）や、アルマナック（全ＧＰＳ衛星５の概略軌道情報）や、ＵＴＣデータ（世界協定時情報等）となっている。さらに詳細には、航法メッセージのサブフレームデータは、サブフレーム１からサブフレーム５まであり、この５つのサブフレームデータを１つの単位として、フレームデータが構成されている。そして、サブフレームデータは、上述したように、１から１０までのワードデータで構成されている。
従って、ＨＯＷデータつまりＺカウントは、６秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ、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。
【００５２】
ＧＰＳ衛星５からの信号は以上のように送信されてくるため、本実施形態の衛星信号の受信とは、各ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号のＣ／Ａコードと位相同期させることである。
つまり、このようなＧＰＳ衛星５のフレームデータ等を取得するには、ベースバンド部３０でＧＰＳ衛星５の信号と同期する必要がある。
この場合、特に１ｍｓ単位の同期のためにＣ／Ａコード（１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ））が用いられる。このＣ／Ａコード（１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ））は、地球を周回している複数のＧＰＳ衛星５毎に異なっており、固有のものとなっている。
従って、特定のＧＰＳ衛星５の衛星信号を受信する場合は、ＧＰＳ装置４０において、ＧＰＳ衛星５に固有のＣ／Ａコードを発生させて位相同期することで、受信することができるようになっている。
そして、Ｃ／Ａコード（１０２３ｃｈｉｐ（１ｍｓ））と同期させると、サブフレームデータのＴＬＭワードのプリアンブルデータ、ＨＯＷワードを受信でき、ＨＯＷワードのＺカウントデータ（時刻情報）が取得できる。
さらに、測位情報は、衛星信号のエフェメリスパラメータを３〜４衛星分取得すればよい。ここで、エフェメリスパラメータは、３０秒ごとに送信されるサブフレーム２のプリアンブルから６００ビット、つまり約１２秒の受信を行うことで取得できる。
ＧＰＳ衛星５の衛星信号である航法メッセージは以上のように構成されている。
【００５３】
［受信制御部のシステム構成］
次に、図５に基づいて、本発明の受信制御部５０のシステム構成について説明する。図５は、主に制御部２０において実行されるプログラムで実現される機能ブロックである。
すなわち、受信制御部５０は、衛星捕捉制御部５１、信号状態検出部５２、デコード制御部５３、受信チャンネル設定部５４を備える。
【００５４】
［時刻情報受信処理］
次に、ＧＰＳ付き腕時計１の受信動作について、図６のフローチャートも参照して説明する。
【００５５】
図６に示す時刻情報受信処理は、利用者の受信操作が行われた場合と、予め設定された受信時刻になった場合に実行される。設定時刻とは、例えば、午前２時や午前３時、あるいは午前７時や午前８時等である。午前２時や３時に設定するのは、ＧＰＳ付き腕時計１が利用者から取り外されて非装着状態で窓際の机などに静止して置かれている可能性が高く、かつ、電気製品などの使用が少なくてノイズの影響も軽減できるため、電波受信環境が良好な可能性が高いためである。また、午前７時や８時に設定するのは、通勤時間帯であり、ＧＰＳ付き腕時計１を装着した利用者が屋外にいて衛星信号を受信しやすいためである。但し、これらの時刻に限定されるものではなく、利用者が自動受信時刻を設定してもよい。
【００５６】
この時刻情報受信処理が実行されると、受信制御部５０の衛星捕捉制御部５１は、受信部であるＧＰＳ装置４０の受信モードを、捕捉するＧＰＳ衛星５を１つに限定する一衛星モード（１チャンネルモード）に設定し、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号の受信を開始する（Ｓ１１）。具体的には、衛星捕捉制御部５１は、ＧＰＳ装置４０を制御し、ＧＰＳアンテナ１１から衛星信号であるＧＰＳ信号を受信するために、後述するＧＰＳ衛星５のＣ／Ａコードのパターンを発生させて受信を開始する。そして、ベースバンド部３０は、各Ｃ／Ａコードと受信した衛星信号の相関値を求め、同期できるＧＰＳ衛星５を捕捉する。
【００５７】
そして、衛星捕捉制御部５１は、ＧＰＳ衛星５を捕捉できたか否かを判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２において、衛星を捕捉できていない場合、衛星捕捉制御部５１は衛星捕捉時間（サーチ時間）が予め設定された時間（サーチタイムアウト判定時間）以上になって、タイムアウトになったか否かを確認する（Ｓ１３）。
なお、衛星捕捉制御部５１は、タイムアウトであるか否かを次のように判定する。すなわち、一衛星の捕捉処理時間は数百ミリ秒程度である。そして、ＧＰＳ付き腕時計１が全衛星の軌道情報（アルマナックパラメータ）を取得していない状態から衛星捕捉処理を行うコールドスタート時は、ＧＰＳ衛星５を無作為にサーチすることになる。この場合、例えば、No.1のＧＰＳ衛星５から順にサーチし、No.30のＧＰＳ衛星５を捕捉できた場合、つまり一衛星の捕捉に最も時間がかかる場合でも、約２秒程度で衛星を捕捉できる。従って、衛星捕捉制御部５１は、Ｓ１１の受信開始後、予め設定したサーチタイムアウト判定時間（例えば３秒）を経過しても衛星を捕捉できなければＳ１３でタイムアウトと判定する。
【００５８】
Ｓ１３でタイムアウトであると判定されると、衛星捕捉制御部５１は、ＧＰＳ装置４０におけるＧＰＳ受信処理を停止する（Ｓ１４）。また、衛星捕捉制御部５１は、受信に失敗したことをディスプレイ４等に表示し、制御部２０は現状の内部時刻に基づいて指針３を運針し、内部時刻を表示する（Ｓ１５）。
【００５９】
一方、Ｓ１２で衛星を捕捉したと判定された場合、信号状態検出部５２は、捕捉したＧＰＳ衛星５の受信レベル（信号強度）が予め設定した所定値（例えば、−１３７ｄＢｍ）以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。
Ｓ１６において、受信レベルが所定値以上であった場合には、衛星捕捉制御部５１は、ＧＰＳ装置４０における衛星サーチ処理を終了し、デコード制御部５３は、一衛星モードのままで、捕捉したＧＰＳ衛星５から受信したＮＡＶデータのデコード処理を継続して行う（Ｓ１７）。
【００６０】
また、Ｓ１６において、受信レベルが所定値未満であった場合には、受信チャンネル設定部５４は、受信モードを、複数のＧＰＳ衛星５を並行して捕捉する多チャンネルモードに設定し、衛星捕捉制御部５１は多チャンネルモードでの衛星サーチ処理を継続する（Ｓ１８）。本実施形態では、受信チャンネル設定部５４は、８個のＧＰＳ衛星５を同時に捕捉してＮＡＶデータを受信できる８チャンネルモードに設定している。
そして、衛星捕捉制御部５１および信号状態検出部５２は、次に捕捉した衛星５の受信レベルが所定値以上であるか、または、受信レベルが所定値未満であっても所定数（例えば３個）の衛星５を捕捉できたかを判定する（Ｓ１９）。
【００６１】
そして、Ｓ１９で「Ｙｅｓ」と判定された場合、つまり捕捉したＧＰＳ衛星５の受信レベルが所定値以上の場合、または、受信レベルが所定値未満であっても所定数（例えば４〜８個）のＧＰＳ衛星５を捕捉できた場合には、衛星捕捉制御部５１は、衛星サーチ処理を終了し、デコード制御部５３は、多チャンネルモードのままで、捕捉したＧＰＳ衛星５から受信したＮＡＶデータのデコード処理を継続して行う（Ｓ１７）。
【００６２】
Ｓ１９で「Ｎｏ」と判定された場合は、つまり衛星を捕捉できていない場合や、衛星を捕捉できていても、受信レベルが所定値未満であり、かつ、その数が所定数（例えば３個）未満である場合には、デコード制御部５３は、捕捉できているＧＰＳ衛星５の信号から時刻情報をデコードできているか否かを判定する（Ｓ２０）。
すなわち、多チャンネルモードの場合、複数のＧＰＳ衛星５を捕捉でき、ＮＡＶデータのデコード処理も並行して行うことができる。従って、衛星サーチ処理を継続している間も、既にＧＰＳ衛星５を捕捉できたチャンネルでは、捕捉した衛星信号からＮＡＶデータのデコード処理が継続して行われており、所定数のＧＰＳ衛星５を捕捉する前に、一部のＧＰＳ衛星５のＮＡＶデータから時刻情報や週情報を取得できる場合がある。従って、デコード制御部５３は、衛星サーチ処理中であっても、Ｓ２０において時刻／週情報を受信できたかを確認している。
【００６３】
Ｓ２０で「Ｎｏ」と判定された場合は、衛星捕捉制御部５１は、予め設定した時間（複数サーチタイムアウト判定時間）を経過したか否かを判定する（Ｓ２１）。Ｓ２１では、多チャンネルモードにおいて衛星サーチ処理を行った場合に、すべてのＧＰＳ衛星５のサーチに必要な時間に基づいて前記複数サーチタイムアウト判定時間を設定している。従って、Ｓ２１における多チャンネルモードの複数サーチタイムアウト判定時間は、Ｓ１３における一衛星モードのサーチタイムアウト判定時間と同じ時間でもよいし、他チャンネルモードであることでより短い時間でサーチが完了する場合には、より短い時間に設定してもよい。
【００６４】
Ｓ２１において、「Ｎｏ」と判定された場合は、Ｓ１９の判定に戻り、衛星捕捉制御部５１は、衛星サーチ処理を継続して衛星を捕捉できたか否かを判定する。
また、Ｓ２１において、タイムアウトであると判定された場合は、衛星捕捉制御部５１は、ＧＰＳ受信処理を停止し（Ｓ２２）、受信に失敗したことをディスプレイ４等に表示し、制御部２０は現状の内部時刻に基づいて指針３を運針し、内部時刻を表示する（Ｓ２３）。
【００６５】
一方、デコード制御部５３は、Ｓ１７において、ＮＡＶデータのデコードを行った後、時刻／週情報を取得できたか否かを判定する（Ｓ２４）。
なお、デコード制御部５３は、Ｓ２０，２４において、通常は、Ｚカウントデータおよび週番号データを取得できたか否か、つまり時刻／週情報を取得できたか否かを判定している。但し、前回、週番号データ（ＷＮ）を取得後、１週間以内の場合であり、週番号データ（ＷＮ）を再取得する必要がない場合には、Ｓ２０，２４において、Ｚカウントデータが取得できたか否かを判定してもよい。
【００６６】
Ｓ２４において、時刻／週情報を取得できていないと判定された場合、デコード制御部５３は、ＮＡＶデータのデコード時間がタイムアウトになったか否かを判定する（Ｓ２５）。すなわち、デコード制御部５３は、ＮＡＶデータのデコードを開始してから予め設定された時間（デコードタイムアウト判定時間）を経過しても時刻／週情報を取得できない場合には、受信状態が良くないと判断する。
なお、デコードタイムアウト判定時間は、例えば、６秒間隔で送信されるＺカウントのみを取得する場合には、１２秒〜２４秒程度に設定すればよい。一方、３０秒間隔で送信される週番号まで取得する場合には、６０秒〜１２０秒程度に設定すればよい。
【００６７】
Ｓ２５において、タイムアウトではないと判定された場合は、デコード制御部５３は、時刻／週情報を取得できたか否かの判定を継続する（Ｓ２４）。
Ｓ２５において、タイムアウトであると判定された場合は、デコード制御部５３は、ＧＰＳ受信処理を停止し（Ｓ１４）、受信に失敗したことをディスプレイ４等に表示し、制御部２０は現状の内部時刻に基づいて指針３を運針し、内部時刻を表示する（Ｓ１５）。
【００６８】
Ｓ２４において、時刻／週情報を取得できたと判定された場合は、デコード制御部５３は、ＧＰＳ受信処理を停止し（Ｓ２６）、受信に成功したことをディスプレイ４等に表示し、制御部２０は取得した時刻情報に基づいて指針３を運針し、指針３の表示を修正する（Ｓ２７）。
【００６９】
以上の本実施形態においては、最初は一衛星モードで衛星捕捉処理（衛星サーチ処理）を行い、受信レベルが所定値以上であれば、一衛星モードのままで、つまり捕捉した１つのＧＰＳ衛星５から送信されるＮＡＶデータのデコード処理を行う。
一方、受信レベルが所定値未満であれば、多チャンネルモードに変更し、所定数の衛星を捕捉できた場合や、受信レベルが所定値以上の衛星を捕捉できた場合には、捕捉したＧＰＳ衛星５から送信されるＮＡＶデータのデコード処理を行う。
【００７０】
［実験データ］
ここで、一衛星モード時および多チャンネルモード時の時刻情報（Ｚカウントデータや週番号データ）を取得するまでの時間と、取得率に関する実験データを図７のグラフに示す。
図７に示すように、Ｚカウントデータの取得時間は、受信レベルが高いほど短くなり、例えば、受信レベルが−１３７ｄＢｍ以上であれば、いずれのモード時においても１０〜２０秒未満に抑えることができる。
一方、受信レベルが低くなるとＺカウントデータの取得時間も長くなり、例えば、受信レベルが−１３９ｄＢｍ以下であれば、いずれのモード時においても４０〜７０秒もの時間がかかり、Ｓ２３でタイムアウトと判定されることになる。
【００７１】
また、Ｚカウントデータの取得時間は、受信レベルが高いほど短くなる点は各モードにおいて共通する。但し、一衛星モード（１チャンネルモード）では、取得率が８０％以上となるのが、受信レベルが−１３５ｄＢｍ以上の場合であり、受信レベルが−１３５ｄＢｍ以下になるとその低下に比例して取得率も低下するのに対し、多チャンネルモードでは、取得率が８０％以上となるのが、受信レベルが−１４０ｄＢｍ以上の場合であり、より低い受信レベルでも高い取得率を維持できる。
【００７２】
一方、受信処理の消費電流は、一衛星モードを１とした場合の相対値で、多チャンネルモードは１．５〜３．０となる。なお、多チャンネルモードでは、比較的天頂が空いている環境に１．５倍程度となり、室内等の受信環境が厳しい場合に３．０倍程度になる。
【００７３】
［実施形態の効果］
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）ＧＰＳ付き腕時計１は、最初に一衛星モードで衛星サーチ処理を行い、受信レベル（信号強度）が所定値以上と高い場合には、一衛星モードのままＮＡＶデータのデコードを行い、受信レベルが所定値未満と低い場合には、多チャンネルモードに移行してＮＡＶデータのデコードを行うため、受信環境の影響を軽減できて、時刻／週情報を取得できる確率を向上でき、消費電力も低減できる。
すなわち、一衛星モードのみで受信処理を行うと、受信環境が良好で受信レベルが高い場合には、短時間で時刻／週情報を取得でき、消費電力も低減できる。しかし、受信環境が悪化して受信レベルが低くなると、時刻／週情報の取得確率も低下し、衛星サーチ処理やＮＡＶデータのデコード処理を繰り返すことになるため、受信時間も長くなって消費電力も増大する。
一方、多チャンネルモードのみで受信処理を行うと、受信環境が悪化して受信レベルが低い場合でも、時刻／週情報の取得確率を高くでき、一衛星モードに比べて受信時間も短くできて消費電力を抑えることができる。しかし、受信環境が良好な場合には、一衛星モードに比べて消費電力が増加してしまう。
これに対し、本実施形態では、受信チャンネル設定部５４を設け、受信レベルの値で一衛星モードおよび多チャンネルモードを選択しているので、平均的な受信時間を短くでき、消費電力も低減できるとともに、受信環境が悪化している場合でも時刻／週情報の取得できる確率を高くでき、受信場所の制約が小さく、利便性を向上できる。
【００７４】
（２）さらに、多チャンネルモードで衛星をサーチしている際に、Ｓ１９の条件を満たさない場合でも、Ｓ２０で時刻／週情報が取得できたかを判定している。このため、Ｓ２０において、時刻／週情報が取得できた場合には、ＧＰＳ受信処理を停止（Ｓ２６）できるため、その分、多チャンネルモード時の平均的な時刻／週情報の取得処理時間を短くでき、消費電力も低減できる。
【００７５】
（３）ＧＰＳ付き腕時計１は、利用者に装着されて利用されるため、ビルなどの建物が周囲にあってＧＰＳ衛星５からの信号が遮られやすい場合や、歩行しているためにＧＰＳ衛星５の信号が受信し難くなる場合など、建物に固定されるクロック等の時計に比べて受信環境が変化しやすい。本実施形態のＧＰＳ付き腕時計１は、このような受信環境が悪化しても、一衛星モードから多チャンネルモードに移行することで、時刻／週情報を短時間で取得でき、消費電力も低減できる。このため、本実施形態のＧＰＳ付き腕時計１は、特に、腕時計や懐中時計のような携帯型の時計において適したものにできる。
【００７６】
〔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。なお、以下の各実施形態において、前述した他の実施形態と同一または同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第２実施形態は、図８のフローチャートに示すように、受信レベルの値に応じてデコード時間のタイムアウト判定時間を設定している点と、一衛星モード時に前記デコード時間がタイムアウトになった場合にＧＰＳ受信を停止するのではなく、受信チャンネル設定部５４によって多チャンネルモードに移行する点が前記第１実施形態と相違し、他の処理や回路構成は第１実施形態と同じである。
以下に、第２実施形態の処理フローを、図８を参照して第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００７７】
図８において、Ｓ１１〜Ｓ２７の各処理は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
一方、第１実施形態では、Ｓ１６で受信レベルが所定値以上である場合は、衛星サーチ終了およびＮＡＶデータのデコード処理の継続（Ｓ１７）を行っていたが、第２実施形態では、デコード処理のタイムアウトを判定する時間（デコードタイムアウト判定時間）を設定する処理（Ｓ３１）を行ってから、Ｓ１７の処理を行っている。
【００７８】
ここで、Ｓ３１では、受信レベルの値に応じてデコードタイムアウト判定時間を設定している。例えば、Ｓ１６において、受信レベルが−１３７ｄＢｍ以上である場合に「Ｙｅｓ」と判定されるように設定されているとする。
この場合、Ｓ３１では、Ｚカウントデータのみを取得する場合のデコードタイムアウト判定時間としては、受信レベルが−１３７ｄＢｍ以上、−１３３ｄＢｍ以下の場合は２４秒とし、受信レベルが−１３３ｄＢｍよりも大きい場合は１２秒としている。
また、週情報まで取得する場合のデコードタイムアウト判定時間としては、受信レベルが−１３７ｄＢｍ以上、−１３３ｄＢｍ以下の場合は１２０秒とし、受信レベルが−１３３ｄＢｍよりも大きい場合は６０秒としている。
【００７９】
そして、Ｓ２５のデコード時間のタイムアウト判定では、デコード制御部５３は、Ｓ３１で設定したデコードタイムアウト判定時間を用いて判定している。そして、Ｓ２５において、タイムアウトであると判定されると、受信チャンネル設定部５４により、多チャンネルモードに移行して衛星サーチ処理を継続する処理（Ｓ１８）が実行される。
【００８０】
なお、Ｓ１９で複数のＧＰＳ衛星５を捕捉できている場合には、Ｓ３１ではチャンネル毎つまり捕捉したＧＰＳ衛星５毎にデコード時間のデコードタイムアウト判定時間を設定すればよい。個々のＧＰＳ衛星５の信号強度に応じて適切な判定を行うことができるためである。
また、Ｓ２４では、捕捉した複数のＧＰＳ衛星５の中で、少なくとも１つのＧＰＳ衛星５から時刻／週情報が取得できれば、「Ｙｅｓ」と判定すればよい。１つの時刻／週情報が取得できれば、ＧＰＳ付き腕時計１の時刻を修正できるためである。
【００８１】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態によれば、前記第１実施形態の（１）〜（３）と同じ作用効果を奏することができる。
（４）さらに、Ｓ３１で受信レベルに応じたデコード時間のタイムアウト判定時間を設定しているため、時刻／週情報を受信できるのかを、より正確にかつ迅速に判定することができる。すなわち、受信レベルが高い場合には、図７に示すように短時間で時刻／週情報を受信できるはずであるため、デコードタイムアウト判定時間も短く設定できる。そして、この場合に、デコード時間がタイムアウトになった場合には、捕捉したＧＰＳ衛星５からは時刻／週情報を受信できないことを迅速に判断できる。このため、無駄な受信処理を行う時間を短くでき、消費電力をより一層低減できる。
【００８２】
（５）また、Ｓ２５でタイムアウトと判定された場合に、第１実施形態のように受信を停止するのではなく、Ｓ１８の多チャンネルモードに移行して処理を継続しているので、時刻／週情報を受信できる確率を向上でき、時計１の利便性も向上できる。
すなわち、ＧＰＳ付き腕時計１を装着して利用者が屋外を歩いている場合等、Ｓ１６の受信レベルの判定時は受信レベルの高い信号を受信できていたが、利用者の移動に伴い、そのＧＰＳ衛星５からの信号が建物などに遮られ、ＮＡＶデータのデコード処理時には信号強度が低下して時刻／週情報を取得できない場合がある。このような場合でも、第２実施形態では、多チャンネルモードに移行して、複数のＧＰＳ衛星５をサーチし、ＮＡＶデータのデコード処理を行うため、時刻／週情報を取得できる可能性が高まり、内部時計を正確な時刻に修正できる確率も向上するため、利便性も向上できる。
【００８３】
〔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３実施形態は、図９のフローチャートに示すように、単位時間当たりの受信レベルの変動幅が予め設定された所定幅以内であるか否かを判定し（Ｓ４１）、所定幅を超えている場合に多チャンネルモードに移行する点が前記第１実施形態と相違し、他の処理や回路構成は第１実施形態と同じである。
以下に、第３実施形態の処理フローを、図９を参照して第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００８４】
図９において、Ｓ１１〜Ｓ２７の各処理は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
そして、第３実施形態では、Ｓ１７とＳ２４との間に、信号状態検出部５２は、単位時間当たりの受信レベルの変動幅が予め設定された所定幅以内であるか否かを判定している（Ｓ４１）。Ｓ４１では、例えば、１秒あたりの受信レベルの変動が±３ｄＢｍであるか否かを判定している。
Ｓ４１において、変動幅が所定幅以上であれば、ＧＰＳ衛星５が建物の影に隠れた場合などが想定できるため、受信チャンネル設定部５４は、多チャンネルモードに移行して処理を続行する（Ｓ１８）。
【００８５】
なお、Ｓ１９で複数のＧＰＳ衛星５を捕捉できている場合、Ｓ４１では捕捉したすべてのＧＰＳ衛星５において受信レベルの変動幅が所定幅よりも大きい場合のみ、「Ｎｏ」と判定し、少なくとも１つでも受信レベルの変動幅が所定幅以内であれば「Ｙｅｓ」と判定してもよい。受信レベルの変動幅が小さいＧＰＳ衛星５があれば、時刻／週情報を取得できる可能性も高いため、再度、Ｓ１８で衛星サーチ処理を行う場合に比べて、短時間で時刻／週情報を取得でき、消費電力をより一層低減できるためである。
【００８６】
［第３実施形態の効果］
第３実施形態によれば、前記第１実施形態の（１）〜（３）と同じ作用効果を奏することができる。
（６）さらに、Ｓ４１で単位時間当たりの受信レベル変動幅を判定しているので、捕捉していたＧＰＳ衛星５がビルの影に隠れて受信信号の強度が低下した場合に、デコード時間がタイムアウトとなるまで待たずに、時刻／週情報の取得が難しいことを判定できる。そして、Ｓ４１で「Ｎｏ」と判定すれば、Ｓ１８の多チャンネルモードに移行して処理を継続しているので、時刻／週情報を受信できる確率を向上でき、時計１の利便性も向上できる。
【００８７】
〔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実施形態は、図１０のフローチャートに示すように、受信レベルが所定値未満の場合に、その受信レベルの値によって多チャンネルモードでの衛星の捕捉数を設定している点（Ｓ５１）が前記第１実施形態と相違し、他の処理や回路構成は第１実施形態と同じである。
以下に、第４実施形態の処理フローを、図１０を参照して第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００８８】
図１０において、Ｓ１１〜Ｓ２７の各処理は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
そして、第４実施形態では、Ｓ１６で受信レベルが所定値未満（例えば−１３３ｄＢｍ未満）と判定された場合、受信チャンネル設定部５４は、捕捉チャンネル数を設定する（Ｓ５１）。
【００８９】
ここで、Ｓ５１では、例えば、受信レベルが−１３３ｄＢｍ未満でかつ−１３７ｄＢｍ以上であれば、受信チャンネル設定部５４は、捕捉チャンネル数を捕捉可能数／２に設定する。例えば、受信回路が８チャンネルの場合には、捕捉可能数は「８」となるため、捕捉チャンネル数は「８／２＝４」に設定する。
一方、受信レベルが−１３７ｄＢｍ未満の場合には、より多くのＧＰＳ衛星５を捕捉したほうがよいため、受信チャンネル設定部５４は、捕捉チャンネル数を捕捉可能な最大数に設定する。例えば、受信回路が８チャンネルの場合には、捕捉可能な最大数は「８」となるため、捕捉チャンネル数も「８」に設定する。
そして、Ｓ１９では、衛星捕捉制御部５１は、Ｓ５１で設定した数だけＧＰＳ衛星５を捕捉できたかを判定する。
【００９０】
［第４実施形態の効果］
第４実施形態によれば、前記第１実施形態の（１）〜（３）と同じ作用効果を奏することができる。
（７）さらに、Ｓ５１で捕捉チャンネル数を設定しているので、設定数のＧＰＳ衛星５を捕捉するまでの平均的な時間を短くできて消費電力を低減できるとともに、時刻／週情報を取得できる確率を向上できる。
すなわち、一衛星モードで捕捉したＧＰＳ衛星５の受信レベルがＳ１６においては所定値未満であっても、ある程度、高い場合には、多チャンネルモードにおける捕捉衛星数が少なくても時刻／週情報を取得できる確率が高い。そして、捕捉衛星数が少ないことで、捕捉可能な最大数の衛星を捕捉する場合に比べて、受信処理を短くできて消費電力を低減できる。
また、一衛星モードで捕捉したＧＰＳ衛星５の受信レベルが低い場合には、多チャンネルモードにおける捕捉衛星数を多くしているので、時刻／週情報を取得できる確率も向上できる。
従って、受信レベルの値で多チャンネルモード時の捕捉衛星数を設定すれば、時刻／週情報を取得できる確率を向上しつつ、消費電力も低減できる。
【００９１】
〔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。
第５実施形態は、図１１のフローチャートに示すように、受信レベルが所定値未満の場合に、サーチ周波数を設定し、その設定した周波数でＧＰＳ衛星５をサーチする点が前記第１実施形態と相違し、他の処理や回路構成は第１実施形態と同じである。
以下に、第５実施形態の処理フローを、図１１を参照して第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。
【００９２】
図１１において、Ｓ１１〜Ｓ２７の各処理は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
そして、第５実施形態では、Ｓ１６で受信レベルが所定値未満（例えば−１３３ｄＢｍ未満）と判定された場合、衛星捕捉制御部５１はサーチ周波数を設定している（Ｓ６１）。
【００９３】
Ｓ６１では、基本となるＧＰＳ衛星５の衛星信号の周波数ｆ０（１５７５．４２MHｚ）を基準とし、ｆ０に対して±０〜１．５ｋＨｚの第１周波数範囲と、ｆ０に対して±１．５〜３．０ｋＨｚの第２周波数範囲と、ｆ０に対して±３．０〜４．５ｋＨｚの第３周波数範囲の３種類の周波数範囲でＧＰＳ衛星５をサーチするように設定する。
すなわち、ＧＰＳ衛星５から送信される衛星信号の周波数（送信周波数）は、すべての衛星で同じ周波数ｆ０である。但し、受信機における受信周波数は、受信機に対するＧＰＳ衛星５の仰角によって変動する。これは、受信周波数には、ドップラー効果などが影響するためである。
具体的には、受信機に対して天頂に位置するＧＰＳ衛星５から信号を受信する場合、ドープラーシフトは０となり、送信周波数に対する受信周波数の誤差も０となる。
一方、上記ドップラーシフト（周波数誤差）は、仰角が低いほど大きくなり、送信周波数からの誤差が大きくなる。また、前記ドップラーシフトは、ＧＰＳ衛星５が受信機に近づく方向に移動して向かって来る場合にプラス方向つまり周波数が高くなる方向に変化し、ＧＰＳ衛星５が受信機から離れて地平線に向かって沈んでいく場合にマイナス方向つまり周波数が低くなる方向に変化する。
従って、複数の周波数範囲でＧＰＳ衛星５をサーチすれば、仰角の異なるＧＰＳ衛星５をそれぞれ捕捉することができる。
【００９４】
そして、衛星捕捉制御部５１は、Ｓ６１で設定した３種類の周波数範囲で多チャンネルモードの衛星サーチ処理を継続する（Ｓ１８）。
このため、第１周波数範囲でのサーチ処理を行うように設定されたチャンネルでは、高仰角のＧＰＳ衛星５がサーチ、捕捉される。
また、第２周波数範囲でのサーチ処理を行うように設定されたチャンネルでは、中仰角のＧＰＳ衛星５がサーチ、捕捉される。
さらに、第２周波数範囲でのサーチ処理を行うように設定されたチャンネルでは、低仰角のＧＰＳ衛星５がサーチ、捕捉される。
【００９５】
また、ＰＬＬ回路３４用のクロック信号が大きくずれている場合、周波数を固定していると低仰角のＧＰＳ衛星５を捕捉してしまうことがあるが、本実施形態では、複数の周波数範囲でサーチするため、仮に前記クロック信号がずれている場合でも、高仰角や中仰角のＧＰＳ衛星５を捕捉することもできる。
上記の点を除いて、他の処理は前記第１実施形態と同じである。
【００９６】
［第５実施形態の効果］
第５実施形態によれば、前記第１実施形態の（１）〜（３）と同じ作用効果を奏することができる。
（８）さらに、Ｓ６１でサーチ周波数を３種類の範囲で設定しているため、高仰角、中仰角、低仰角の各ＧＰＳ衛星５をサーチすることができる。このため、例えば、天頂側が屋根で覆われている場合でも、斜め方向に位置するＧＰＳ衛星５を捕捉して時刻情報を取得することもできる。従って、受信環境の影響を軽減でき、受信可能な場所の制限も小さくでき、受信できる確率を向上でき、消費電力も低減できる。
【００９７】
（９）また、ＰＬＬ回路３４のクロック信号がずれている場合でも、低仰角のＧＰＳ衛星５だけでなく、中仰角や高仰角のＧＰＳ衛星５の信号も受信できる。このため、衛星を捕捉して時刻情報を取得できる確率を向上でき、消費電力も低減できる。
【００９８】
［変形例］
なお、本発明は、前記各実施形態に限らない。
例えば、前記各実施形態におけるタイムアウト判定時間（サーチタイムアウト判定時間、複数サーチタイムアウト判定時間、デコードタイムアウト判定時間）の具体的な時間は、前記実施形態に限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。
同様に、Ｓ１６における受信レベルの判定閾値の具体的な値も、実施にあたって適宜設定すればよい。
【００９９】
計時装置は、ＧＰＳ付き腕時計１に組み込まれるものに限らない。例えば、携帯電話機などに組み込まれるものでもよい。
また、上述の各実施形態は、ＧＰＳ衛星について説明したが、本発明は、ＧＰＳ衛星だけではなく、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ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。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係るＧＰＳ付き腕時計を示す概略図である。
【図２】図１のＧＰＳ付き腕時計の回路構成を示すブロック図である。
【図３】ＧＰＳ衛星信号の構成を説明するための概略概念図である。
【図４】ＧＰＳ衛星信号を示す概略説明図である。
【図５】第１実施形態の受信制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図７】衛星信号の信号強度と取得率および取得時間の関係を示すグラフである。
【図８】第２実施形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図９】第３実施形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図１１】第５実施形態の受信処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１…ＧＰＳ付き腕時計、３…指針、４…ディスプレイ、１１…ＧＰＳアンテナ、１８…受信回路、２０…制御部、２７…ＲＦ部、３０…ベースバンド部、４０…ＧＰＳ装置、４３…駆動回路、４４…時刻修正装置、４５…時刻表示装置、５０…受信制御部、５１…衛星捕捉制御部、５２…信号状態検出部、５３…デコード制御部、５４…受信チャンネル設定部。
【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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【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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