JP6772700B2 - 測位装置、電子時計、測位制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
クロック信号を出力する第1の発振部と、
前記第1の発振部よりも高精度なクロック信号を出力する第2の発振部と、
測位衛星からの電波を受信する受信部と、
受信された電波から得られる測位情報に基づいて現在位置を算出する測位制御部と、
を備え、
前記測位制御部は、前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状況に応じて前記受信部及び前記測位制御部へのクロック信号の供給元を前記第1の発振部及び前記第2の発振部のうち何れかに切り替える切替制御を行う
ことを特徴とする測位装置である。
図1は、本発明の測位装置の実施形態である衛星電波受信モジュール5を有し、本発明の電子時計の実施形態である電子時計1の機能構成を示すブロック図である。
電子時計1は、マイコン4と、衛星電波受信モジュール5及びアンテナA1と、操作受付部61と、表示部62と、報知動作部63と、電力供給部70などを備える。
ホストCPU41は、各種演算処理を行うプロセッサである。このホストCPU41が行う演算処理は、主に電子時計1の時計としての日時計数及び表示に係る処理であり、低負荷且つ長期間に亘り継続的反復的に行われるものである。
計時回路48は、分周回路47から入力された所定の周波数の分周信号を計数することで現在日時(少なくとも現在時刻)を計数、保持する。計時回路48の計数する現在日時は、衛星電波受信処理部50が取得した正確な現在日時などに基づいて、ホストCPU41からの制御信号により修正(制御)可能となっている。この計時回路48は、カウンタなどのハードウェアであっても良いし、ホストCPU41がRAM42を用いて計数動作をソフトウェア的に行うものであっても良い。
衛星電波受信処理部50は、アンテナA1を介して米国のGPS(Global Positioning System)といった衛星測位システムの測位衛星から送信されている電波(衛星電波)を受信して日時情報(現在日時情報)や測位衛星の位置に係る情報(エフェメリスなどの軌道情報や、位置、速度及び加速度の情報)を取得し、これらの情報に基づいて正確な現在日時や現在位置を算出する測位演算を行う。衛星電波受信処理部50は、受信部51と、モジュール制御部52(測位制御部、コンピュータ)と、記憶部53(推測情報記憶部、位置記憶部)などを備え、LSIとして一体形成されている。衛星電波受信処理部50の動作は、切替部57を介してDCXO55又はTCXO56から選択的に入力される所定の周波数(例えば、約26MHz)のクロック信号に基づいてなされる。
メモリ522は、モジュールCPU521に作業用のメモリ空間(キャッシュメモリを含む)を提供するDRAMやSRAMなどの揮発性メモリと、初期設定データなどを格納するROMなどを有する。ROMは、マスクROMに加えて又は代えて書き換え更新可能な不揮発性メモリが用いられても良い。
DCXO55とTCXO56とにより出力対象とされるクロック周波数は、同一である。
測位衛星からの電波を受信して行う衛星測位では、3機(三次元的には4機;現在位置の算出に必要な所定数)以上の測位衛星からの電波を受信し、これら複数の測位衛星の現在位置と、電波の受信タイミングのずれ(疑似距離)とにより受信位置を算出する。このとき、受信タイミングのずれ量の計測は、供給されるクロック信号の精度に大きく依存する。
また、GLONASS衛星では、30秒に一回各衛星の位置、速度及び加速度の情報(エフェメリス)が送信されており、所定時間ごと(30分など)に更新されるので、更新ごとに新たな(有効な)エフェメリスを再取得する。
電子時計1では、上述の所定の時間間隔で衛星電波受信処理部50による測位動作が行われて位置データ(履歴データ)が取得可能となっている。このとき、電子時計1では、衛星電波受信処理部50の動作時におけるクロック信号の供給元として、TCXO56とDCXO55の何れかが選択され、モジュール制御部52の制御(切替制御)による切替部57の切替動作に従って選択された発振部がクロック信号を出力する。上述のように、TCXO56の方が信号の精度(絶対値及び安定度)が高いので、電波の受信状況に応じ、通常では、起動時や受信状況の悪い、即ち、電波受信強度が低く、及び/又は捕捉されている測位衛星の配置があまり好ましくないときにはTCXO56が利用され、十分な数の測位衛星から基準以上の精度で(適切な衛星配置で)位置情報が取得可能な場合には、DCXO55が利用されるように変更される。
なお、利用状況などに応じて必要な位置精度が異なる場合には、TCXO56とDCXO55の切り替えの基準となる精度を変化させることが出来る。
この測位制御処理は、ホスト制御部40により起動されて測位命令が取得されることで開始され、操作受付部61への入力操作などによりホスト制御部40を介して別途割り込みなどで測位終了命令が受け付けられるまで継続的に行われる。
このように、精度に応じて消費電力も大きくなる発振器について、精度(消費電力)の大小に応じて2種類を備え、受信状況に応じて測位に必要な受信精度を維持しつつ電力消費を低減させることが出来る。従って、より効率的な測位動作を行うことが出来る。
このように、電子時計1において、消費電力を抑えながら現在位置の取得を行うことが出来る。
例えば、上記実施の形態では、発振回路としてDCXO55とTCXO56を備えることとしたが、より精度の高い発振器して、OCXO(恒温槽付き水晶発振器)なども利用し得る。また、DCXO55は、デジタル制御ではなく、通常のVCXO(電圧制御水晶発振器)において、サーミスタ551の計測温度に基づいて制御電圧が制御されても良い。また、測位衛星からの電波受信に必要な最低限の精度、安定度が確保可能であれば、水晶発振子を用いずにセラミック発振子などを用いた発振器や、Si(シリコン)ベースのMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)発振器であっても良い。
その他、上記実施の形態で示した構成、制御内容や手順などの具体的な細部は、本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。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
<請求項1>
クロック信号を出力する第1の発振部と、
前記第1の発振部よりも高精度なクロック信号を出力する第2の発振部と、
測位衛星からの電波を受信する受信部と、
受信された電波から得られる測位情報に基づいて現在位置を算出する測位制御部と、
を備え、
前記測位制御部は、前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状況に応じて前記受信部及び前記測位制御部へのクロック信号の供給元を前記第1の発振部及び前記第2の発振部のうち何れかに切り替える切替制御を行う
ことを特徴とする測位装置。
<請求項2>
前記測位制御部は、算出された現在位置の精度に応じて前記切替制御を行うことを特徴とする請求項1記載の測位装置。
<請求項3>
前記測位制御部は、
前記第2の発振部から前記クロック信号の供給を受けた状態で前記受信部により前記測位衛星からの電波の捕捉動作を行わせ、
現在位置の算出に必要な所定数の前記測位衛星を捕捉した場合に、捕捉された電波から復調された信号中に所定の符号列が検出されるまでの予測時間内に再度の捕捉動作が可能か否かを判別し、
可能と判別された場合には、前記クロック信号の供給元を前記第1の発振部に切り替えて前記受信部により再度の捕捉動作を行わせる
ことを特徴とする請求項1又は2記載の測位装置。
<請求項4>
前記測位制御部は、捕捉された電波の受信強度を考慮して再度の捕捉動作に要する再捕捉時間を取得することを特徴とする請求項3記載の測位装置。
<請求項5>
前記受信強度と前記再捕捉時間との対応関係を示す捕捉時間推測情報を記憶する推測情報記憶部を備えることを特徴とする請求項4記載の測位装置。
<請求項6>
前記測位制御部は、前記予測時間に想定される最大ずれ幅に基づいて当該予測時間の最短時間を取得することを特徴とする請求項3〜5の何れか一項に記載の測位装置。
<請求項7>
前記測位制御部は、前回の測位を行ったタイミングからの経過時間に基づいて前記最大ずれ幅を想定することを特徴とする請求項6記載の測位装置。
<請求項8>
測位衛星の現在位置に係る情報を記憶する位置記憶部を備え、
前記測位制御部は、有効な前記現在位置に係る情報が保持されている場合には、前記第2の発振部から前記クロック信号の供給を受けた状態で前記受信部による受信を開始させて、測位演算を行う
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の測位装置。
<請求項9>
前記第2の発振部は、温度補償水晶発振器であることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の測位装置。
<請求項10>
前記第1の発振部は、デジタル制御水晶発振器であることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の測位装置。
<請求項11>
請求項1〜10の何れか一項に記載の測位装置と、
現在時刻を計数する計時部と、
現在時刻に応じた時刻を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする電子時計。
<請求項12>
前記測位装置により同定された現在位置の情報に基づいて、当該現在位置に応じた地方時設定を行う計時制御部を備えることを特徴とする請求項11記載の電子時計。
<請求項13>
クロック信号を出力する第1の発振部と、前記第1の発振部よりも高精度なクロック信号を出力する第2の発振部と、測位衛星からの電波を受信する受信部と、を備える測位装置の測位制御方法であって、
受信された電波から得られる測位情報に基づいて現在位置を算出する位置同定ステップ、
前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状況に応じて測位動作に係るクロック信号の供給元を前記第1の発振部及び前記第2の発振部のうち何れかに切り替える切替制御を行うクロック切替ステップ、
を含むことを特徴とする測位制御方法。
<請求項14>
クロック信号を出力する第1の発振部と、前記第1の発振部よりも高精度なクロック信号を出力する第2の発振部と、測位衛星からの電波を受信する受信部と、を備える測位装置のコンピュータを
受信された電波から得られる測位情報に基づいて現在位置を算出する位置同定手段、
前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状況に応じて測位動作に係るクロック信号の供給元を前記第1の発振部及び前記第2の発振部のうち何れかに切り替える切替制御を行うクロック切替手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
4 マイコン
5 衛星電波受信モジュール
40 ホスト制御部
41 ホストCPU
42 RAM
421 地方時設定情報
46 発振回路
47 分周回路
48 計時回路
50 衛星電波受信処理部
51 受信部
511 捕捉部
512 追尾部
52 モジュール制御部
521 モジュールCPU
522 メモリ
53 記憶部
531 補正テーブル
532 捕捉テーブル
55 DCXO
551 サーミスタ
56 TCXO
57 切替部
58 ROM
581 プログラム
582 設定データ
61 操作受付部
62 表示部
63 報知動作部
70 電力供給部
71 バッテリ
A1 アンテナ
Claims (14)
- クロック信号を出力する第1の発振部と、
前記第1の発振部よりも高精度なクロック信号を出力する第2の発振部と、
測位衛星からの電波を受信する受信部と、
受信された電波から得られる測位情報に基づいて現在位置を算出する測位制御部と、
を備え、
前記測位制御部は、前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状況に応じて前記受信部及び前記測位制御部へのクロック信号の供給元を前記第1の発振部及び前記第2の発振部のうち何れかに切り替える切替制御を行う
ことを特徴とする測位装置。 - 前記測位制御部は、算出された現在位置の精度に応じて前記切替制御を行うことを特徴とする請求項1記載の測位装置。
- 前記測位制御部は、
前記第2の発振部から前記クロック信号の供給を受けた状態で前記受信部により前記測位衛星からの電波の捕捉動作を行わせ、
現在位置の算出に必要な所定数の前記測位衛星を捕捉した場合に、捕捉された電波から復調された信号中に所定の符号列が検出されるまでの予測時間内に再度の捕捉動作が可能か否かを判別し、
可能と判別された場合には、前記クロック信号の供給元を前記第1の発振部に切り替えて前記受信部により再度の捕捉動作を行わせる
ことを特徴とする請求項1又は2記載の測位装置。 - 前記測位制御部は、捕捉された電波の受信強度を考慮して再度の捕捉動作に要する再捕捉時間を取得することを特徴とする請求項3記載の測位装置。
- 前記受信強度と前記再捕捉時間との対応関係を示す捕捉時間推測情報を記憶する推測情報記憶部を備えることを特徴とする請求項4記載の測位装置。
- 前記測位制御部は、前記予測時間に想定される最大ずれ幅に基づいて当該予測時間の最短時間を取得することを特徴とする請求項3〜5の何れか一項に記載の測位装置。
- 前記測位制御部は、前回の測位を行ったタイミングからの経過時間に基づいて前記最大ずれ幅を想定することを特徴とする請求項6記載の測位装置。
- 測位衛星の現在位置に係る情報を記憶する位置記憶部を備え、
前記測位制御部は、有効な前記現在位置に係る情報が保持されている場合には、前記第2の発振部から前記クロック信号の供給を受けた状態で前記受信部による受信を開始させて、測位演算を行う
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の測位装置。 - 前記第2の発振部は、温度補償水晶発振器であることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の測位装置。
- 前記第1の発振部は、デジタル制御水晶発振器であることを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の測位装置。
- 請求項1〜10の何れか一項に記載の測位装置と、
現在時刻を計数する計時部と、
現在時刻に応じた時刻を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする電子時計。 - 前記測位装置により同定された現在位置の情報に基づいて、当該現在位置に応じた地方時設定を行う計時制御部を備えることを特徴とする請求項11記載の電子時計。
- クロック信号を出力する第1の発振部と、前記第1の発振部よりも高精度なクロック信号を出力する第2の発振部と、測位衛星からの電波を受信する受信部と、を備える測位装置の測位制御方法であって、
受信された電波から得られる測位情報に基づいて現在位置を算出する位置同定ステップ、
前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状況に応じて測位動作に係るクロック信号の供給元を前記第1の発振部及び前記第2の発振部のうち何れかに切り替える切替制御を行うクロック切替ステップ、
を含むことを特徴とする測位制御方法。 - クロック信号を出力する第1の発振部と、前記第1の発振部よりも高精度なクロック信号を出力する第2の発振部と、測位衛星からの電波を受信する受信部と、を備える測位装置のコンピュータを
受信された電波から得られる測位情報に基づいて現在位置を算出する位置同定手段、
前記受信部による前記測位衛星からの電波の受信状況に応じて測位動作に係るクロック信号の供給元を前記第1の発振部及び前記第2の発振部のうち何れかに切り替える切替制御を行うクロック切替手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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