特許 7521298 衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法、プログラムおよび電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法、プログラムおよび電子機器

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/33 20100101AFI20240717BHJP

   G01S 19/34 20100101ALI20240717BHJP

   G01S 19/35 20100101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

G01S19/33

G01S19/34

G01S19/35

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020125763

(22)【出願日】2020-07-22

(65)【公開番号】P2022021892

(43)【公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-06-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】木下 英治

【審査官】梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０４２２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４８６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２８２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５４０４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００３７６５０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ５／００ － ５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００ － １９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ＧＮＳＳおよび第２ＧＮＳＳを併用して測位処理を行う衛星信号受信装置であって、
前記第１ＧＮＳＳからの第１衛星信号を受信する第１ＲＦ受信回路部と、
前記第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信する第２ＲＦ受信回路部と、
前記第１衛星信号および前記第２衛星信号を処理するベースバンド処理回路部と、
前記第１ＲＦ受信回路部、前記第２ＲＦ受信回路部および前記ベースバンド処理回路部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１衛星信号の受信処理を行う第１信号処理部と、
前記第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得する受信状態取得部と、
前記第１受信状態に応じて、前記第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定する処理能力決定部と、
前記処理能力で前記第２衛星信号の受信処理を行う第２信号処理部と、
を有することを特徴とする衛星信号受信装置。

【請求項2】

前記第１受信状態は、前記第１衛星信号の受信処理の処理結果として、前記第１ＧＮＳＳのトラッキング衛星数、前記第１衛星信号の受信信号強度指標、前記第１ＧＮＳＳの受信衛星配置指標、当該衛星信号受信装置の移動状態、および、前記第１衛星信号に基づく測位状態、のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の衛星信号受信装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１受信状態に応じて、前記第１ＲＦ受信回路部に対する間欠駆動制御、ならびに、前記第１ＲＦ受信回路部および前記第２ＲＦ受信回路部の双方に対する間欠駆動制御のうちのいずれかを選択する請求項１または２に記載の衛星信号受信装置。

【請求項4】

前記第２衛星信号が、第１衛星航法情報と、前記第１衛星航法情報よりも航法情報の送信速度が速い第２衛星航法情報と、を含んでいるとき、
前記制御部は、前記第２ＲＦ受信回路部を、第１デューティー比で間欠駆動させるように制御し、
前記第２衛星信号が、前記第２衛星航法情報を含んでいないとき、
前記制御部は、前記第２ＲＦ受信回路部を、前記第１デューティー比よりも低い第２デューティー比で間欠駆動させるように制御する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の衛星信号受信装置。

【請求項5】

第１ＧＮＳＳからの第１衛星信号を受信する第１ＲＦ受信回路部と、第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信する第２ＲＦ受信回路部と、前記第１衛星信号および前記第２衛星信号を処理するベースバンド処理回路部と、を備え、前記第１ＧＮＳＳおよび前記第２ＧＮＳＳを併用して測位処理を行う衛星信号受信装置の制御方法であって、
前記第１ＲＦ受信回路部に前記第１ＧＮＳＳからの前記第１衛星信号を受信する受信処理を行わせるステップと、
前記第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得するステップと、
前記第１受信状態に応じて、前記第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定するステップと、
前記処理能力で、前記第２ＲＦ受信回路部に前記第２ＧＮＳＳからの前記第２衛星信号を受信する受信処理を行わせるステップと、
を有することを特徴とする衛星信号受信装置の制御方法。

【請求項6】

第１ＧＮＳＳからの第１衛星信号を受信する第１ＲＦ受信回路部と、第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信する第２ＲＦ受信回路部と、前記第１衛星信号および前記第２衛星信号を処理するベースバンド処理回路部と、に接続されているプロセッサーに、
前記第１ＲＦ受信回路部に前記第１ＧＮＳＳからの前記第１衛星信号を受信する受信処理を行わせ、
前記第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得させ、
前記第１受信状態に応じて、前記第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定させ、
前記処理能力で、前記第２ＲＦ受信回路部に前記第２ＧＮＳＳからの前記第２衛星信号を受信する受信処理を行わせ、
前記第１ＧＮＳＳおよび前記第２ＧＮＳＳを併用して測位処理を行わせる、
ことを特徴とするプログラム。

【請求項7】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の衛星信号受信装置を備えることを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法、プログラムおよび電子機器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に利用されている。ＧＰＳでは、ＧＰＳ受信機の計時時刻を用いて、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から受信装置までの擬似距離等を求め、それに基づいて位置計算を行う。

【0003】

特許文献１には、消費電力の削減のため、位置算出の動作を実行する期間と実行しない期間とを繰り返す間欠的な位置算出動作を行うＧＰＳ受信機が開示されている。具体的には、特許文献１には、測位用衛星からの衛星信号を受信するＲＦ（Radio Frequency）受信回路部、および、ＲＦ受信回路部で受信された信号を処理するベースバンド処理回路部、を連続駆動させる連続駆動モードと、ベースバンド処理回路部を間欠駆動させるとともに、その駆動期間においてＲＦ受信回路部を間欠駆動させる多段間欠モードと、を少なくとも含み、衛星信号の受信強度に応じて、駆動モードを切り替える受信装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２２８２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、測位システムは、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）という総称で呼ばれることが多くなっている。前述したＧＰＳもＧＮＳＳの一種であり、その他に、Ｂｅｉｄｏｕ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ等の種類が知られている。

【0006】

特許文献１には、例えばＧＰＳのような１種類のＧＮＳＳを利用する受信装置が開示されているが、近年では、複数種のＧＮＳＳを組み合わせて利用すること、いわゆるマルチＧＮＳＳに対応する受信装置が求められている。

【0007】

しかしながら、マルチＧＮＳＳでは、より多くの衛星から信号を取得することができ、測位精度の向上や測位可能エリアの拡大といった性能の向上が期待される反面、消費電力の増大を招くという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の適用例に係る衛星信号受信装置は、
第１ＧＮＳＳおよび第２ＧＮＳＳを併用して測位処理を行う衛星信号受信装置であって、
前記第１ＧＮＳＳからの第１衛星信号を受信する第１ＲＦ受信回路部と、
前記第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信する第２ＲＦ受信回路部と、
前記第１衛星信号および前記第２衛星信号を処理するベースバンド処理回路部と、
前記第１ＲＦ受信回路部、前記第２ＲＦ受信回路部および前記ベースバンド処理回路部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１衛星信号の受信処理を行う第１信号処理部と、
前記第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得する受信状態取得部と、
前記第１受信状態に応じて、前記第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定する処理能力決定部と、
前記処理能力で前記第２衛星信号の受信処理を行う第２信号処理部と、
を有する。

【0009】

本発明の適用例に係る衛星信号受信装置の制御方法は、
第１ＧＮＳＳからの第１衛星信号を受信する第１ＲＦ受信回路部と、第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信する第２ＲＦ受信回路部と、前記第１衛星信号および前記第２衛星信号を処理するベースバンド処理回路部と、を備え、前記第１ＧＮＳＳおよび前記第２ＧＮＳＳを併用して測位処理を行う衛星信号受信装置の制御方法であって、
前記第１ＲＦ受信回路部に前記第１ＧＮＳＳからの前記第１衛星信号を受信する受信処理を行わせるステップと、
前記第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得するステップと、
前記第１受信状態に応じて、前記第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定するステップと、
前記処理能力で、前記第２ＲＦ受信回路部に前記第２ＧＮＳＳからの前記第２衛星信号を受信する受信処理を行わせるステップと、
を有する。

【0010】

本発明の適用例に係るプログラムは、
第１ＧＮＳＳからの第１衛星信号を受信する第１ＲＦ受信回路部と、第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信する第２ＲＦ受信回路部と、前記第１衛星信号および前記第２衛星信号を処理するベースバンド処理回路部と、に接続されているプロセッサーに、
前記第１ＲＦ受信回路部に前記第１ＧＮＳＳからの前記第１衛星信号を受信する受信処理を行わせ、
前記第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得させ、
前記第１受信状態に応じて、前記第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定させ、
前記処理能力で、前記第２ＲＦ受信回路部に前記第２ＧＮＳＳからの前記第２衛星信号を受信する受信処理を行わせ、
前記第１ＧＮＳＳおよび前記第２ＧＮＳＳを併用して測位処理を行わせる。

【0011】

本発明の適用例に係る電子機器は、本発明の適用例に係る衛星信号受信装置を備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る衛星信号受信装置の機能構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示すベースバンド処理制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3】ＧＰＳの衛星航法情報の仕様を示す図である。

【図4】Ｂｅｉｄｏｕの衛星航法情報Ｄ１の仕様を示す図である。

【図5】ＧＰＳの衛星航法情報およびＢｅｉｄｏｕの衛星航法情報Ｄ１の送信速度と、衛星航法情報Ｄ２の送信速度と、の違いを示す図である。

【図6】図１に示す衛星信号受信装置の受信測位動作を説明するフローチャートである。

【図7】第１受信状態を構成する各要素を指標とし、その指標とその良否を表すスコアとの関係の一例を示す表であって、記憶部に記憶される指標算出テーブルの一例である。

【図8】第１受信状態の判定基準の一例を示す表であって、記憶部に記憶される指標算出テーブルの一例である。

【図9】図６に示す間欠駆動制御処理を説明するフローチャートである。

【図10】図９に示す、第１ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御を説明するフローチャートである。

【図11】図９に示す、第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御を説明するフローチャートである。

【図12】図９に示す、第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御を説明するフローチャートである。

【図13】実施形態に係る電子機器である電子時計の回路構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法、プログラムおよび電子機器の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

【0014】

１．衛星信号受信装置
実施形態に係る衛星信号受信装置について説明する。
図１は、実施形態に係る衛星信号受信装置の機能構成を示すブロック図である。

【0015】

図１に示す衛星信号受信装置１は、マルチＧＮＳＳに対応した装置である。マルチＧＮＳＳは、複数種のＧＮＳＳを併用する利用形態である。ＧＮＳＳとしては、例えば、ＧＰＳ、Ｂｅｉｄｏｕ、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ等が挙げられる。本実施形態に係る衛星信号受信装置１は、一例として、これらの中から任意の２つを組み合わせて利用する。以下、１つ目のＧＮＳＳを「第１ＧＮＳＳ」といい、第１ＧＮＳＳに属する衛星を「第１ＧＮＳＳ衛星」といい、第１ＧＮＳＳ衛星から送出される電波に乗せられている信号を「第１衛星信号」という。また、２つ目のＧＮＳＳを「第２ＧＮＳＳ」といい、第２ＧＮＳＳに属する衛星を「第２ＧＮＳＳ衛星」といい、第２ＧＮＳＳ衛星から送出される電波に乗せられている信号を「第２衛星信号」という。

【0016】

図１に示す衛星信号受信装置１は、ＲＦ受信部２と、ベースバンド処理部３と、アンテナ４１、４２と、を備えている。

【0017】

１．１．ＲＦ受信部
図１に示すＲＦ受信部２は、アンテナ４１、４２を用いて、ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信し、受信信号を出力する。具体的には、図１に示すＲＦ受信部２は、アンテナ４１を用いて第１ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信する第１受信チャネル２１と、アンテナ４２を用いて第２ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信する第２受信チャネル２２と、を備えている。

【0018】

図１に示す第１受信チャネル２１は、アンテナ４１に接続された第１ＲＦ受信回路部２１２と、第１ＲＦ受信回路部２１２に接続されたサンプリング部２１４と、を備えている。

【0019】

図１に示す第２受信チャネル２２は、アンテナ４２に受信された第２ＲＦ受信回路部２２２と、第２ＲＦ受信回路部２２２に接続されたサンプリング部２２４と、を備えている。

【0020】

第１ＲＦ受信回路部２１２および第２ＲＦ受信回路部２２２は、ＲＦ信号の受信回路であり、ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信する。第１ＲＦ受信回路部２１２および第２ＲＦ受信回路部２２２の回路構成には、例えば、アンテナ４１、４２から出力されたＲＦ信号を増幅する増幅回路、ＲＦ信号から衛星信号の周波数帯以外の成分を除去するバンドパスフィルター、局部発振信号を混合させてＲＦ信号を中間周波数帯の信号に変換するミキサー回路等が含まれる。

【0021】

サンプリング部２１４、２２４は、アナログ・デジタル変換器等を備えている。第１ＲＦ受信回路部２１２および第２ＲＦ受信回路部２２２から出力された受信信号は、サンプリング部２１４、２２４において所定のサンプリング周期でデジタル信号に変換される。変換後のデジタル信号は、ベースバンド処理部３に出力される。

【0022】

なお、ＲＦ受信部２は、衛星信号受信装置１が受信するＧＮＳＳの種類の数に応じて、３つ以上の受信チャネルを備えていてもよい。また、それに応じて、衛星信号受信装置１は、３つ以上のアンテナを備えていてもよい。

【0023】

ただし、衛星信号受信装置１が対応するＧＮＳＳの種類の数と受信チャネルの数とが同数であることは必須ではない。例えば、１つの受信チャネルで２種類以上のＧＮＳＳ衛星からの電波を受信可能である場合には、ＧＮＳＳの種類の数に比べて受信チャネルの数が少なくてもよい。

【0024】

１．２．ベースバンド処理部
図１に示すベースバンド処理部３は、ＲＦ受信部２から出力された受信信号に対し、キャリアー除去や相関演算等の処理動作を行うことにより、衛星信号を捕捉、追尾する。そして、衛星信号から抽出した時刻データや衛星軌道データ等を利用して、時刻や位置を算出する。

【0025】

図１に示すベースバンド処理部３は、ベースバンド処理回路部３１と、制御部であるベースバンド処理制御部３２と、を備えている。

【0026】

１．２．１．ベースバンド処理回路部
ベースバンド処理回路部３１は、サンプリングメモリー部３１２と、相関処理部３１４と、を備えている。

【0027】

サンプリングメモリー部３１２は、ＲＦ受信部２から出力された受信信号が保存される。なお、サンプリングメモリー部３１２では、ＧＮＳＳごとに専用の領域が確保されていてもよいし、複数種のＧＮＳＳで同一の領域が共用されていてもよい。

【0028】

相関処理部３１４は、サンプリングメモリー部３１２に保存されている受信信号とレプリカコードとの相関値を演算する。

【0029】

１．２．２．ベースバンド処理制御部
ベースバンド処理制御部３２は、受信処理制御部３２０と、第１信号処理部３２１と、第２信号処理部３２２と、間欠駆動制御部３２３と、衛星航法情報復号部３２４と、位置時刻情報演算部３２５と、記憶部３２８と、を備えている。

【0030】

受信処理制御部３２０は、ＲＦ受信部２およびベースバンド処理回路部３１の動作を制御し、衛星信号の受信処理および測位処理を実行する。

【0031】

第１信号処理部３２１は、信号検出部３２１２と、信号追尾部３２１４と、を備えている。

【0032】

信号検出部３２１２は、第１ＲＦ受信回路部２１２、サンプリング部２１４およびサンプリングメモリー部３１２の動作を制御して、第１ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信させ、受信信号をサンプリングメモリー部３１２に保存させる。その後、相関処理部３１４の動作を制御して、サンプリングメモリー部３１２に保存されている受信信号とレプリカコードとの相関値を演算させ、第１衛星信号を検出する検出処理（サーチ処理）を実行する。この検出処理は、検出処理が対象とする周波数範囲が終了するまで実行される。

【0033】

信号追尾部３２１４は、第１ＲＦ受信回路部２１２、サンプリング部２１４、サンプリングメモリー部３１２および相関処理部３１４の動作を制御して、検出された第１衛星信号を追尾する追尾処理（トラッキング処理）を実行する。

【0034】

第２信号処理部３２２は、信号検出部３２２２と、信号追尾部３２２４と、を備えている。

【0035】

信号検出部３２２２は、第２ＲＦ受信回路部２２２、サンプリング部２２４およびサンプリングメモリー部３１２の動作を制御して、第２ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信させ、受信信号をサンプリングメモリー部３１２に保存させる。その後、相関処理部３１４の動作を制御して、サンプリングメモリー部３１２に保存されている受信信号とレプリカコードとの相関値を演算させ、第２衛星信号を検出する検出処理（サーチ処理）を実行する。この検出処理は、検出処理が対象とする周波数範囲が終了するまで実行される。

【0036】

信号追尾部３２２４は、第２ＲＦ受信回路部２２２、サンプリング部２２４、サンプリングメモリー部３１２および相関処理部３１４の動作を制御して、検出された第２衛星信号を追尾する追尾処理（トラッキング処理）を実行する。

【0037】

なお、ＲＦ受信部２およびベースバンド処理部３は、１つの半導体チップに収められていてもよいし、個別の半導体チップに収められていてもよいし、それぞれ複数の半導体チップで構成されていてもよい。

【0038】

間欠駆動制御部３２３は、ＲＦ受信部２およびベースバンド処理回路部３１を間欠駆動させるように制御する。図１に示す間欠駆動制御部３２３は、受信状態取得部３２６と、処理能力決定部３２７と、を備えている。間欠駆動制御部３２３の各部については、後に詳述する。

【0039】

衛星航法情報復号部３２４は、追尾している衛星信号から、衛星航法情報やコード情報等のデータを復号する復号処理（デコード処理）を実行する。

【0040】

位置時刻情報演算部３２５は、復号されたデータに基づいて、演算により時刻情報や位置情報を取得する測位処理を実行する。

【0041】

記憶部３２８には、ベースバンド処理制御部３２の各種機能を実現するための制御プログラム３３０の他、各種データ等を記憶する。記憶部３２８に記憶される主要なデータとしては、図１に示すように、後述するエフェメリスやアルマナックのような衛星軌道データ３３２、サーチ処理やトラッキング処理に必要なメジャメントデータ３３４、後述する第１受信状態の判定に用いる指標を算出する指標算出テーブル３３６等が挙げられる。

【0042】

このうち、メジャメントデータ３３４は、追尾しているＧＮＳＳ衛星に係る諸量であり、例えば、コード位相、受信周波数等が挙げられる。

【0043】

１．２．４．ハードウェア構成
図２は、図１に示すベースバンド処理制御部３２のハードウェア構成の一例を示す図である。ベースバンド処理制御部３２の動作は、図２に示すようなハードウェア構成により実現される。

【0044】

ベースバンド処理制御部３２は、プロセッサー７１、メモリー７２および外部インターフェース７３の各ハードウェアを備えており、これらは、内部バスまたは専用通信線によって相互に接続されて構成されている。プロセッサー７１には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等が用いられる。メモリー７２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー等が用いられる。外部インターフェース７３は、ケーブルを用いるものであっても、無線を用いるものであってもよい。

【0045】

プロセッサー７１は、メモリー７２に保存されているプログラムを読み出し、これを実行することによって、ベースバンド処理制御部３２の動作を実現する。なお、ベースバンド処理制御部３２の動作のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとの協働によって実現されてもよい。

【0046】

２．衛星航法情報の仕様例
次に、衛星航法情報の仕様について説明する。ＧＮＳＳ衛星から送信される電波には衛星信号が乗せられている。この衛星信号には、主としてＧＮＳＳ衛星の衛星軌道に関する情報（衛星航法情報）が含まれている。以下、一例として、ＧＰＳとＢｅｉｄｏｕの衛星航法情報の仕様について説明する。

【0047】

２．１．ＧＰＳの衛星航法情報
図３は、ＧＰＳの衛星航法情報の仕様を示す図である。

【0048】

ＧＰＳの衛星航法情報は、図３に示すように、全ビット数が１５００ビットのロングフレームを１単位とするデータで構成される。ロングフレームは、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、ＧＰＳ衛星から６秒で送信される。したがって、１つのロングフレームのデータは、ＧＰＳ衛星から３０秒で送信される。

【0049】

サブフレーム１には、衛星時計補正情報、衛星ヘルス情報等が含まれている。
サブフレーム２には、衛星軌道情報１が含まれ、サブフレーム２には、衛星軌道情報２が含まれている。衛星軌道情報１、２は、エフェメリスと呼ばれ、各ＧＰＳ衛星の詳細な軌道情報を含んでいる。エフェメリスは、追尾しているＧＰＳ衛星から固有の情報として送信されている。そして、追尾しているＧＰＳ衛星からエフェメリスを取得することにより、追尾しているＧＰＳ衛星の現在位置を算出することができるため、測位処理が可能になる。なお、エフェメリスには、有効期限が設定されており、継続的に測位処理を行うためには、定期的にエフェメリスを取得する必要がある。

【0050】

サブフレーム４には、概衛星軌道情報１および各種補正情報が含まれ、サブフレーム５には、概衛星軌道情報２が含まれている。概衛星軌道情報１、２は、アルマナックと呼ばれ、全ＧＰＳ衛星の概略軌道情報を含んでいる。アルマナックは、追尾している全ＧＰＳ衛星から同じ情報として送信されている。なお、サブフレーム４、５のデータは、複数のロングフレームに分割されたデータの一部であり、これらの全データでフルフレームという単位を構成している。

【0051】

サブフレーム１～５には、先頭から３０ビットごとに、ワード１～１０までのデータが含まれている。このうち、ワード１には、ＴＬＭ（Telemetry word）データが格納されている。また、ワード２には、ＨＯＷ（hand over word）データが格納されている。ＴＬＭデータおよびＨＯＷデータは、日付情報および時刻情報の取得に用いられる。

【0052】

２．２．Ｂｅｉｄｏｕの衛星航法情報
Ｂｅｉｄｏｕには、Ｄ１とＤ２の２種類の衛星航法情報がある。Ｄ１は非静止衛星から送信され、Ｄ２は静止衛星から送信される。

【0053】

図４は、Ｂｅｉｄｏｕの衛星航法情報Ｄ１の仕様を示す図である。図５は、ＧＰＳの衛星航法情報およびＢｅｉｄｏｕの衛星航法情報Ｄ１の送信速度と、衛星航法情報Ｄ２の送信速度と、の違いを示す図である。

【0054】

Ｂｅｉｄｏｕの衛星航法情報Ｄ１は、図４に示すように、全ビット数が１５００ビットのフレームを１単位とするデータで構成される。サブフレーム４、５のページ数が、ＧＰＳよりも少ない以外、衛星航法情報Ｄ１の仕様は、ＧＰＳの衛星航法情報の仕様とほぼ同様である。

【0055】

ＧＰＳの衛星航法情報の送信速度およびＢｅｉｄｏｕの衛星航法情報Ｄ２の送信速度は、図５に示すように、衛星航法情報Ｄ１よりも１０倍速いという違いがある。したがって、衛星航法情報Ｄ２の１ビットを表す時間は、衛星航法情報Ｄ１の１ビットを表す時間の１／１０である。

【0056】

３．衛星信号受信装置の受信測位動作
次に、図１に示す衛星信号受信装置１の受信測位動作について説明する。

【0057】

図６は、図１に示す衛星信号受信装置１の受信測位動作を説明するフローチャートである。

【0058】

３．１．第１受信状態に応じた第２衛星信号の処理能力制御
ステップＳ１１では、ベースバンド処理制御部３２の受信処理制御部３２０が、ＲＦ受信部２およびベースバンド処理回路部３１の動作を省電力モードで行うか否かを設定する。ここでは、省電力モードを選択するように設定する。

【0059】

ステップＳ１２では、受信処理制御部３２０が、ＲＦ受信部２に対し、使用するＧＮＳＳの設定に応じた受信ＲＦチャネルの選択制御を行う。ここでは、第１受信チャネル２１と第２受信チャネル２２の２つを用いる。第１受信チャネル２１は、第１ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信し、第２受信チャネル２２は、第２ＧＮＳＳ衛星からの電波を受信する。

【0060】

ステップＳ１３では、第１ＧＮＳＳの有効なエフェメリス等の衛星航法情報が記憶部３２８に保存されている場合、受信処理制御部３２０がこれを読み込む。この衛星航法情報は、前回の受信動作の終了時に取得したものであってもよいし、基地局等から受信したものであってもよい。

【0061】

ステップＳ１４では、第１信号処理部３２１による第１衛星信号の受信測位処理を開始する。具体的には、まず、ステップＳ１５では、信号検出部３２１２が、第１衛星信号を検出するサーチ処理を行う。このとき、有効なエフェメリスが保存されていた場合には、そのエフェメリスを用いて第１衛星信号を検出するサーチ処理を行う。一方、有効なエフェメリスが保存されていないものの、サンプリングメモリー部３１２にアルマナックが保存されていた場合には、そのアルマナックを用いて第１ＧＮＳＳ衛星を検出するサーチ処理を行う。また、エフェメリスもアルマナックも保存されていなかった場合には、所定の順序で第１ＧＮＳＳ衛星を検出するサーチ処理を行う。

【0062】

ステップＳ１６では、信号追尾部３２１４が、検出した第１衛星信号を追尾するトラッキング処理を行う。そして、衛星航法情報復号部３２４が、追尾中の第１衛星信号から衛星航法情報を復号するデコード処理を行う。デコード処理で得られた衛星航法情報は、前述した記憶部３２８に衛星軌道データ３３２として記憶される。

【0063】

ステップＳ１７では、ステップＳ１１で設定した省電力モードがその時点で有効か否かを判定する。有効でない場合には、ステップＳ３１に移行する。一方、省電力モードが有効である場合には、ステップＳ１８に移行する。

【0064】

ステップＳ１８では、間欠駆動制御部３２３の受信状態取得部３２６が、第１衛星信号の受信状態（第１受信状態）を取得する。第１受信状態とは、第１衛星信号の受信や測位の状態を表す要素の良否のことをいう。具体的には、第１ＧＮＳＳのトラッキング衛星数、第１衛星信号の受信信号強度指標、第１ＧＮＳＳの受信衛星配置指標、衛星信号受信装置１の移動状態、第１衛星信号に基づく測位状態、等の各要素が挙げられ、前述した第１受信状態は、これらの要素のうちの少なくとも１つについて、その良否を示す情報を含んでいればよい。なお、第１受信状態には、これらの要素、つまり、サーチ処理、トラッキング処理、デコード処理等の処理結果に基づく要素以外に、例えば基地局等から受信した情報に基づく要素を含んでいてもよい。

【0065】

図７は、第１受信状態を構成する各要素を指標とし、その指標とその良否を表すスコアとの関係の一例を示す表であって、前述した記憶部３２８に記憶される指標算出テーブル３３６の一例である。各指標のスコアを合計することにより、第１受信状態を定量的に評価し、後述するステップＳ１９、Ｓ２２における判定の基準に利用することができる。

【0066】

第１ＧＮＳＳのトラッキング衛星数は、信号追尾部３２１４が追尾している第１ＧＮＳＳ衛星の衛星数である。追尾している衛星数が６未満である場合、この指標のスコアは０となる。また、追尾している衛星数が６以上９未満である場合、この指標のスコアは１となる。さらに、追尾している衛星数が９以上である場合、この指標のスコアは２となる。

【0067】

第１衛星信号の受信信号強度指標は、第１衛星信号の平均信号対雑音比（平均ＳＮＲ値）である。平均ＳＮＲ値が３０未満である場合、この指標のスコアは０となる。また、平均ＳＮＲ値が３０以上３６未満である場合、この指標のスコアは１となる。さらに、平均ＳＮＲ値が３６以上である場合、この指標のスコアは２となる。

【0068】

第１ＧＮＳＳの受信衛星配置指標は、第１ＧＮＳＳ衛星の配置の良否を表すＰＤＯＰ（Position Dilution of Precision）値である。ＰＤＯＰ値が２未満である場合、この指標のスコアは２となる。また、ＰＤＯＰ値が２以上６未満である場合、この指標のスコアは１となる。さらに、ＰＤＯＰ値が６以上である場合、この指標のスコアは０となる。なお、この指標を算出することができない場合、この指標のスコアは０となる。

【0069】

衛星信号受信装置１の移動状態は、追尾中の第１衛星信号のドップラー効果による周波数変化に基づいて算出される。移動状態が静止状態である場合、この指標のスコアは２となる。また、移動状態が低速移動状態である場合、この指標のスコアは１となる。さらに、移動状態が高速移動状態である場合、この指標のスコアは０となる。なお、この指標を算出することができない場合には、この指標のスコアは０となる。

【0070】

第１衛星信号に基づく測位状態は、第１衛星信号による測位の有無である。測位している場合、この指標のスコアは２である。測位していない場合、この指標のスコアは０である。

【0071】

ステップＳ１９では、第１衛星信号の受信状態（第１受信状態）に応じて、間欠駆動制御部３２３の処理能力決定部３２７が、第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定する。第１受信状態は、前述したような指標を用いることで、定量的に評価することができる。そこで、ステップＳ１９では、上述した指標の合計スコアに基づいて、第１受信状態の良否を判定する。

【0072】

図８は、第１受信状態の判定基準の一例を示す表であって、前述した記憶部３２８に記憶される指標算出テーブル３３６の一例である。

【0073】

第１受信状態を構成する指標の合計スコアが７未満である場合、第１受信状態は「悪い」と判定する。また、合計スコアが７以上９未満である場合、第１受信状態は「普通」と判定する。さらに、合計スコアが９以上である場合、第１受信状態は「良い」と判定する。

【0074】

したがって、ステップＳ１９で、第１受信状態が「良い」と判定した場合、ステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１では、第２衛星信号のサーチ処理、トラッキング処理およびデコード処理等の受信処理を停止する。これにより、ＲＦ受信部２およびベースバンド処理部３の消費電力を低減することができる。なお、ステップＳ２１で第２衛星信号の受信処理を停止するのではなく、後述するステップＳ２３における受信処理よりも低い処理能力に設定するようにしてもよい。また、第２衛星信号のサーチ処理のみ停止し、トラッキング処理およびデコード処理は実施するようにしてもよい。この場合、消費電力が相対的に大きいサーチ処理を停止することで、消費電力の削減が図られる。

【0075】

このように第１受信状態が「良い」と判定された場合には、第１ＧＮＳＳだけでも十分な測位性能を得ることができる。このため、測位性能を著しく落とすことなく、第２ＧＮＳＳによる測位を停止することが可能になる。その結果、衛星信号受信装置１の消費電力の削減を図ることができる。

【0076】

ステップＳ１９で第１受信状態が「良い」以外であると判定した場合、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、第１受信状態が「普通」であるか否かを判定する。「普通」と判定した場合、ステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、第２衛星信号の受信処理、例えばサーチ処理の処理能力を、最大能力に対して５０％に設定する。処理能力とは、第２衛星信号に含まれるコード位相および受信周波数といったメジャメントデータ３３４を探索するとき、その処理能力のことをいう。具体的には、この処理能力として、サーチ処理を実施する感度域、サーチ処理を行うパワー等が挙げられ、これらのうちの少なくとも一方が含まれていればよい。

【0077】

このうち、サーチ処理を実施する感度域とは、どこまでの信号強度をサーチ対象にするかという設定であり、例えば弱い第２衛星信号を時間をかけて探すより、強い第２衛星信号を短時間で探す方が適当であることも多いため、それを踏まえた設定である。第２衛星信号を探す時間を短くすることにより、消費電力を小さくすることができる。

【0078】

一方、サーチ処理を行うパワーとは、単位時間にどれだけのサーチ処理を実施するかという設定であり、例えばこのパワーを大きくすることで、より早く対象範囲をサーチすることができる。このため、第２衛星信号をより早く検出することができる反面、消費電力が大きくなる。逆に、このパワーを小さくすることで、第２衛星信号を検出する時間は長くなるが、消費電力は小さくなる。

【0079】

なお、ステップＳ２３で設定する処理能力は、５０％に限定されず、前述したステップＳ２１における処理能力よりも高ければよい。

【0080】

ステップＳ２４、Ｓ２５では、ステップＳ２３で決定した処理能力で、第２衛星信号の受信処理を行う。具体的には、ステップＳ２４では、信号検出部３２２２が、ステップＳ２３で設定した処理能力で、第２衛星信号を検出するサーチ処理を行う。ステップＳ２５では、信号追尾部３２２４が、検出した第２衛星信号を追尾するトラッキング処理を行う。そして、衛星航法情報復号部３２４が、追尾中の第２衛星信号から衛星航法情報を復号するデコード処理を行う。デコード処理で得られた衛星航法情報は、前述した記憶部３２８に衛星軌道データ３３２として記憶される。なお、サーチ処理ではなく、トラッキング処理を前述した処理能力で行うようにしてもよく、サーチ処理とトラッキング処理の双方を前述した処理能力で行うようにしてもよい。本実施形態では、サーチ処理の処理能力およびトラッキング処理の処理能力の少なくとも一方を指して、「受信処理の処理能力」という。

【0081】

このようにステップＳ２２において第１受信状態が「普通」と判定された場合には、第１ＧＮＳＳだけでは測位性能がやや不足する場面もあり得るため、第２ＧＮＳＳによる測位を追加することによって、マルチＧＮＳＳによる測位性能の向上を図ることができる。このとき、第２衛星信号のサーチ処理の処理能力を５０％に下げることにより、消費電力の削減を同時に達成することができる。

【0082】

一方、ステップＳ２２で第１受信状態が「普通」でないと判定した場合、ステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６では、第１受信状態が「悪い」と判定することになる。その後、ステップＳ２７に移行する。ステップＳ２７では、第２衛星信号のサーチ処理の処理能力を１００％に設定する。なお、ステップＳ２７における処理能力は、１００％に限定されず、前述したステップＳ２３における処理能力よりも高ければよい。

【0083】

ステップＳ２８、Ｓ２９では、ステップＳ２７で決定した処理能力で、第２衛星信号の受信処理を行う。具体的には、ステップＳ２８では、信号検出部３２２２が、第２ＧＮＳＳの第２衛星信号を検出するサーチ処理を行う。このとき、ステップＳ２７で設定した処理能力で、第２衛星信号を検出するサーチ処理を行う。ステップＳ２９では、信号追尾部３２２４が、検出した第２衛星信号を追尾するトラッキング処理を行う。そして、衛星航法情報復号部３２４が、追尾中の第２衛星信号から衛星航法情報を復号するデコード処理を行う。デコード処理で得られた衛星航法情報は、前述した記憶部３２８に衛星軌道データ３３２として記憶される。なお、サーチ処理ではなく、トラッキング処理を前述した処理能力で行うようにしてもよく、サーチ処理とトラッキング処理の双方を前述した処理能力で行うようにしてもよい。

【0084】

このように第１受信状態が「悪い」と判定された場合には、第１ＧＮＳＳだけでは測位性能が不足するため、第２ＧＮＳＳによる測位を追加することにより、マルチＧＮＳＳによる測位性能を確保することができる。その後、ステップＳ３１に移行する。

【0085】

３．２．間欠駆動制御
ステップＳ３１では、再び、ステップＳ１１で設定した省電力モードがその時点で有効か否かを判定する。有効でない場合には、ステップＳ３３に移行する。一方、省電力モードが有効である場合には、ステップＳ３２に移行する。

【0086】

ステップＳ３２では、ベースバンド処理制御部３２の間欠駆動制御部３２３により、間欠駆動制御処理を実行する。間欠駆動制御処理では、第１ＲＦ受信回路部２１２、第２ＲＦ受信回路部２２２およびベースバンド処理回路部３１を間欠駆動させる。そして、第１受信状態に応じて間欠駆動におけるデューティー比を変化させるように制御する。その結果、測位性能を落とすことなく、消費電力の削減を図ることができる。

【0087】

図９は、図６に示す間欠駆動制御処理を説明するフローチャートである。
ステップＳ４１では、後述するが、第１ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動処理を行う。これにより、第１ＧＮＳＳによる測位処理において、消費電力の削減を図ることができる。

【0088】

ステップＳ４２では、後述するが、第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動処理を行う。これにより、第２ＧＮＳＳによる測位処理において、消費電力の削減を図ることができる。

【0089】

３．２．１．第１ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御（ステップＳ４１）
図１０は、図９に示す、第１ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御を説明するフローチャートである。

【0090】

図１０に示すステップＳ５１では、受信している第１衛星信号のデコード処理の状態を確認する。続いて、ステップＳ５２では、第１衛星信号の有効なエフェメリスを取得できているか否かを判定する。有効なエフェメリスを取得できているときには、ステップＳ５３において、受信している第１衛星信号のデコードタイミングを確認する。そして、ステップＳ５４に移行する。一方、有効なエフェメリスを取得できていないときには、後述するステップＳ６２に移行する。

【0091】

ステップＳ５４では、ステップＳ５３における確認の結果、エフェメリスをデコードするのに適切なタイミングであるか否かを判定する。そして、エフェメリスをデコードするのに適切なタイミングである場合には、ステップＳ５５において、受信している第１衛星信号の信号強度を確認する。そして、ステップＳ５６に移行する。一方、エフェメリスをデコードするのに適切なタイミングではない場合、例えばエフェメリスを含むサブフレーム以外のサブフレームをデコードするタイミングである場合には、後述するステップＳ６２に移行する。

【0092】

ステップＳ５６では、ステップＳ５５における確認の結果、第１衛星信号の信号強度がデコード可能強度か否かを判定する。デコード可能強度とは、受信している第１衛星信号の衛星航法情報をデコード処理することができる信号強度のことをいう。第１衛星信号の信号強度がデコード可能強度である場合、ステップＳ５７において、ベースバンド処理回路部３１の間欠駆動のデューティー比を１００％に設定する。これにより、受信している第１衛星信号のデコード処理を行うことができる。その後、ステップＳ５８に移行する。一方、第１衛星信号の信号強度がデコード可能強度未満である場合、デコード処理を行うことができないので、後述するステップＳ６２に移行する。

【0093】

したがって、デコード処理を行う必要があるステップＳ５８以降では、ベースバンド処理の間欠駆動のデューティー比を、例えば１００％に設定した状態で、ＲＦ処理の間欠駆動制御を実施する。なお、デューティー比とは、間欠駆動の全期間に対するオン期間の割合のこという。

【0094】

一方、後述するステップＳ６２以降では、デコード処理を行う必要がないため、ＲＦ処理とベースバンド処理の双方で間欠駆動制御を行う。

【0095】

ステップＳ５８では、第１衛星信号の信号強度が基準信号強度以上か否かを判定する。基準信号強度とは、ステップＳ５９、Ｓ６１において、間欠駆動制御のデューティー比を切り替えるしきい値となる信号強度のことをいい、事前に定義しておけばよい。第１衛星信号の信号強度が基準信号強度以上である場合、ステップＳ５９において、第１ＲＦ受信回路部２１２による第１衛星信号のＲＦ処理に対する間欠駆動制御を実施する。このとき、信号強度が基準信号強度以上であることから、一例としてデューティー比を５０％に設定する。具体的には、衛星航法情報の送信速度に応じて決まる１ビット長の時間が２０ｍ秒である場合、２０ｍ秒の区間で１ｍ秒おきにオンとオフとを繰り返すように間欠駆動制御を実施する。これにより、実質的な信号強度は半分になるが、ビット単位の情報は取得できるので、デコード処理を行うことが可能になる。なお、このデューティー比は、５０％に限定されず、０％超であって、後述するステップＳ６１におけるデューティー比未満であればよい。

【0096】

一方、第１衛星信号の信号強度が基準信号強度未満である場合、ステップＳ６１において、第１ＲＦ受信回路部２１２による第１衛星信号のＲＦ処理に対する間欠駆動制御を実施する。このとき、信号強度が基準信号強度未満であることから、一例としてデューティー比を１００％に設定する。

【0097】

これに対し、ステップＳ６２の開始時点では、第１衛星信号の有効なエフェメリスを取得できていない状況にあるので、第１衛星信号のデコード処理を行うことができない。そこで、ステップＳ６２では、受信している第１衛星信号の受信信号強度を確認する。その後、ステップＳ６３では、デコード処理を考慮する必要がないため、ＲＦ処理とベースバンド処理の双方で間欠駆動制御を行う。具体的には、受信している第１衛星信号の受信信号強度に応じて間欠駆動のデューティー比を変えるように、第１ＲＦ受信回路部２１２およびベースバンド処理回路部３１に対する間欠駆動制御を実施する。

【0098】

ステップＳ６３の間欠駆動制御においては、一例として、第１ＲＦ受信回路部２１２およびベースバンド処理回路部３１を、同一のデューティー比で間欠駆動させればよい。具体的には、例えば、第１衛星信号の受信信号強度に応じて、デューティー比を１０％～９０％まで変化させればよい。そして、受信信号強度が比較的大きい場合には、この範囲でデューティー比を小さくし、受信信号強度が比較的小さい場合には、この範囲でデューティー比を大きくすればよい。これにより、デューティー比に応じた省電力化を図ることができる。

【0099】

なお、第１ＲＦ受信回路部２１２のオン期間は、第１ＲＦ受信回路部２１２に対して電源からの電力供給がなされている状態にある。この状態では、第１ＲＦ受信回路部２１２は、アンテナ４１で受信されたＲＦ信号を増幅したり、中間周波数の信号にダウンコンバートしたり、不要な周波数帯域成分をカットしたりするといった回路動作が行われる。なお、第１ＲＦ受信回路部２１２のオン期間には、それに合わせて、サンプリング部２１４も動作させるようにすればよい。

【0100】

一方、第１ＲＦ受信回路部２１２のオフ期間には、第１ＲＦ受信回路部２１２に対して電力供給がなされていない状態である。この状態では、上記動作が行われない。なお、第１ＲＦ受信回路部２１２のオフ期間には、それに合わせて、サンプリング部２１４も動作を停止させればよい。

【0101】

また、ベースバンド処理回路部３１のオン期間には、第１衛星信号の受信測位処理が行われる。一方、ベースバンド処理回路部３１のオフ期間には、第１衛星信号の受信測位処理が行われない。

【0102】

３．２．２．第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御（ステップＳ４２）
図１１および図１２は、それぞれ、図９に示す、第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御を説明するフローチャートである。

【0103】

図１１に示すステップＳ７１では、図６に示すステップＳ１８と同様、第１衛星信号の受信状態（第１受信状態）を取得する。そして、ステップＳ７２では、図７および図８に示す表に照らし、第１受信状態が「良い」以外、つまり「普通」または「悪い」と判定した場合には、ステップＳ７３に移行する。一方、第１受信状態が「良い」と判定した場合には、図１２に示すように、第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御を終了する。なお、第２ＧＮＳＳによる測位動作全体を停止するのではなく、サーチ処理のみ停止し、トラッキング処理およびデコード処理は実施するようにしてもよい。この場合、消費電力が相対的に大きいサーチ処理を停止することで、消費電力の削減が図られる。

【0104】

ステップＳ７３以降では、特に、第２衛星信号がＤ１とＤ２の２種類の衛星航法情報を含む場合について説明する。一例として、前述したＢｅｉｄｏｕには、非静止衛星から送信されるＤ１と静止衛星から送信されるＤ２という２種類の衛星航法情報がある。なお、衛星航法情報が１種類である場合には、前述した第１ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御と同様に行えばよい。

【0105】

ステップＳ７３では、衛星航法情報Ｄ１を含む第２衛星信号を受信しているか否かを判定する。受信している場合には、ステップＳ７４において、受信している第２衛星信号に含まれる衛星航法情報Ｄ１のデコード処理の状態を取得する。デコード処理の状態とは、衛星航法情報Ｄ１の有効なエフェメリスを取得できているか否かをいう。続いて、ステップＳ７５では、受信している第２衛星信号のデコードタイミングを取得する。続いて、ステップＳ７６では、受信している第２衛星信号の信号強度を取得する。その後、ステップＳ７７に移行する。一方、前述したステップＳ７３で、衛星航法情報Ｄ１を含む第２衛星信号を受信していない場合には、ステップＳ７７に移行する。

【0106】

ステップＳ７７では、衛星航法情報Ｄ２を含む第２衛星信号を受信しているか否かを判定する。受信している場合には、ステップＳ７８において、受信している第２衛星信号に含まれる衛星航法情報Ｄ２のデコード処理の状態を取得する。デコード処理の状態とは、衛星航法情報Ｄ２の有効なエフェメリスを取得できているか否かをいう。続いて、ステップＳ７９では、受信している第２衛星信号のデコードタイミングを取得する。続いて、ステップＳ８１では、受信している第２衛星信号の信号強度を取得する。その後、図１２に示すステップＳ８２に移行する。一方、前述したステップＳ７７で、衛星航法情報Ｄ２を含む第２衛星信号を受信していない場合には、ステップＳ８２に移行する。

【0107】

ステップＳ８２では、衛星航法情報Ｄ１、Ｄ２の双方において、有効なエフェメリスを取得できているか否かを判定する。有効なエフェメリスを取得できているときには、ステップＳ８３に移行する。一方、衛星航法情報Ｄ１、Ｄ２の少なくとも一方で有効なエフェメリスを取得できていないときには、後述するステップＳ９３に移行する。

【0108】

ステップＳ８３では、衛星航法情報Ｄ１を含む信号と衛星航法情報Ｄ２を含む信号のいずれかで、エフェメリスをデコードするのに適切なタイミングであるか否かを判定する。エフェメリスをデコードするのに適切なタイミングである場合には、ステップＳ８４に移行する。一方、エフェメリスをデコードするのに適切なタイミングではない場合には、後述するステップＳ９３に移行する。

【0109】

ステップＳ８４では、衛星航法情報Ｄ１を含む信号と衛星航法情報Ｄ２を含む信号のいずれかで、信号強度がデコード可能強度であるか否かを判定する。信号強度がデコード可能強度である場合、ステップＳ８５に移行する。一方、信号強度がデコード可能強度未満である場合には、デコード処理を行うことができないので、後述するステップＳ９３に移行する。

【0110】

ステップＳ８５では、ベースバンド処理回路部３１の間欠駆動のデューティー比を、例えば１００％に設定する。これにより、受信している衛星航法情報Ｄ１を含む信号および衛星航法情報Ｄ２を含む信号のうちの少なくとも一方についてデコード処理を行うことができる。その後、ステップＳ８６に移行する。

【0111】

このように、デコード処理を行う必要があるステップＳ８６以降では、ベースバンド処理の間欠駆動のデューティー比を、例えば１００％に設定した状態で、ＲＦ処理の間欠駆動制御を実施する。

【0112】

一方、後述するステップＳ９３以降では、デコード処理を行う必要がないため、ＲＦ処理とベースバンド処理の双方で間欠駆動制御を行う。

【0113】

ステップＳ８６では、衛星航法情報Ｄ２を含む信号がデコード処理の対象に含まれているか否かを判定する。デコード処理の対象に含まれていない場合、ステップＳ８７において、デコード処理の対象が衛星航法情報Ｄ１のみを含む信号であることを確認することになる。そして、ステップＳ８８において、衛星航法情報Ｄ１を含む信号の信号強度が基準信号強度以上か否かを判定する。基準信号強度とは、後述するステップＳ８９、Ｓ９２において、間欠駆動制御のデューティー比を切り替えるしきい値となる信号強度のことをいい、事前に定義しておけばよい。衛星航法情報Ｄ１を含む信号の信号強度が基準信号強度以上である場合、ステップＳ８９において、第２ＲＦ受信回路部２２２による第２衛星信号のＲＦ処理に対する間欠駆動制御を実施する。このとき、信号強度が基準信号強度以上であることから、一例としてデューティー比を５０％に設定する。具体的には、衛星航法情報Ｄ１の送信速度に応じて決まる１ビット長を表す時間が２０ｍ秒である場合、２０ｍ秒の区間で１ｍ秒おきにオンとオフとを繰り返すように間欠駆動制御を実施する。これにより、実質的な信号強度は半分になるが、ビット単位の情報は取得できるので、デコード処理を行うことが可能になる。なお、このデューティー比は、５０％に限定されず、０％超であって、後述するステップＳ９２におけるデューティー比未満であればよい。

【0114】

一方、ステップＳ８６において、衛星航法情報Ｄ２を含む信号がデコード処理の対象に含まれている場合には、ステップＳ９１において、デコード処理の対象が、衛星航法情報Ｄ２を含む信号のみであるか、または、衛星航法情報Ｄ１、Ｄ２の双方を含む信号であるか、ということを確認することになる。その後、ステップＳ９２に移行する。

【0115】

ステップＳ９２では、第２ＲＦ受信回路部２２２による第２衛星信号のＲＦ処理に対する間欠駆動制御を実施する。このとき、一例としてデューティー比を１００％に設定する。このように設定する理由は、前述した衛星航法情報Ｄ２の送信速度が衛星航法情報Ｄ１の送信速度よりも速いためである。具体的には、例えばＢｅｉｄｏｕの場合、衛星航法情報Ｄ２の送信速度が５００ｂｐｓであるため、１ビット長を表す時間が２ｍ秒と短い。このため、前述したステップＳ８９と同様に１ｍ秒おきの間欠駆動制御を行ってしまうと、第２ＲＦ受信回路部２２２から出力される信号が非常に弱くなってしまうという問題がある。したがって、前述したステップＳ８６において、衛星航法情報Ｄ２を含む信号がデコード処理の対象に含まれている場合には、ステップＳ９２において、第２ＲＦ受信回路部２２２に対する間欠駆動制御のデューティー比を、ステップＳ８９におけるデューティー比よりも大きい値、例えば１００％に設定するのが好ましい。

【0116】

なお、前述したステップＳ８８において、衛星航法情報Ｄ１を含む信号の信号強度が基準信号強度未満である場合も、ステップＳ９２に移行する。この場合、衛星航法情報Ｄ１を含む信号の信号強度が基準信号強度未満であることから、同様に、第２ＲＦ受信回路部２２２に対する間欠駆動制御のデューティー比を、ステップＳ８９におけるデューティー比よりも大きい値、例えば１００％に設定するのが好ましい。

【0117】

なお、ステップＳ８８は、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよいが、測位性能の著しい低下を避けるという観点では、ステップＳ８８を設けることが好ましい。

【0118】

以上のように、衛星航法情報Ｄ２を含む信号がデコード処理の対象に含まれていない場合には、第２ＲＦ受信回路部２２２に対して間欠駆動制御を実施することにより、消費電力の削減を図ることができる。なお、Ｂｅｉｄｏｕの場合、衛星航法情報Ｄ２を含む信号は、静止衛星から送信されるため、受信できる地域が限定される。したがって、衛星航法情報Ｄ２を含む信号を受信できない地域では、消費電力を効果的に削減することができる。

【0119】

したがって、ステップＳ８６以降のフローは、それ単独で、上記課題を解決することができる。つまり、衛星航法情報Ｄ２を含む信号を受信できる地域と、受信できない地域と、の間で、衛星信号受信装置１を頻繁に移動させる場合、上記のようにして間欠駆動制御のデューティー比を切り替えることにより、消費電力を効果的に削減することができるという効果を奏する。

【0120】

次に、ステップＳ８２、Ｓ８３、Ｓ８４で分岐したステップＳ９３について説明する。ステップＳ９３の開始時点では、第２ＧＮＳＳの衛星航法情報Ｄ１、Ｄ２のいずれかで有効なエフェメリスを取得できていない状況にあるので、第２衛星信号のデコード処理を行うことができない。そこで、ステップＳ９３では、受信している第２衛星信号の受信信号強度を確認する。その後、ステップＳ９４では、デコード処理を考慮する必要がないため、ＲＦ処理とベースバンド処理の双方で間欠駆動制御を行う。具体的には、受信している第２衛星信号の受信信号強度に応じて間欠駆動のデューティー比を変えるように、第２ＲＦ受信回路部２２２およびベースバンド処理回路部３１に対する間欠駆動制御を実施する。

【0121】

ステップＳ９４の間欠駆動制御は、前述したステップＳ６３の間欠駆動制御と同様にして、第２ＲＦ受信回路部２２２およびベースバンド処理回路部３１を間欠駆動させればよい。例えば、第２衛星信号の受信信号強度に応じて、デューティー比を１０％～９０％まで変化させればよい。そして、受信信号強度が比較的大きい場合には、この範囲でデューティー比を小さくし、受信信号強度が比較的小さい場合には、この範囲でデューティー比を大きくすればよい。これにより、デューティー比に応じた省電力化を図ることができる。以上のようにして、デューティー比に応じた省電力化を図ることができる。

【0122】

なお、第２ＲＦ受信回路部２２２のオン期間は、第２ＲＦ受信回路部２２２に対して電源からの電力供給がなされている状態にある。この状態では、第２ＲＦ受信回路部２２２は、アンテナ４２で受信されたＲＦ信号を増幅したり、中間周波数の信号にダウンコンバートしたり、不要な周波数帯域成分をカットしたりするといった回路動作が行われる。なお、第２ＲＦ受信回路部２２２のオン期間には、それに合わせて、サンプリング部２２４も動作させるようにすればよい。

【0123】

一方、第２ＲＦ受信回路部２２２のオフ期間には、第２ＲＦ受信回路部２２２に対して電力供給がなされていない状態である。この状態では、上記動作が行われない。なお、第２ＲＦ受信回路部２２２のオフ期間には、それに合わせて、サンプリング部２２４も動作を停止させればよい。

【0124】

また、ベースバンド処理回路部３１のオン期間には、第２衛星信号の受信測位処理が行われる。一方、ベースバンド処理回路部３１のオフ期間には、第２衛星信号の受信測位処理が行われない。

【0125】

３．３．時刻・位置の演算
図６に示すステップＳ３３では、位置時刻情報演算部３２５が、メジャメントデータ３３４および衛星軌道データ３３２を用い、公知の手法を適用することにより、測位処理を行う。測位処理は、デコード処理の結果、３衛星以上からエフェメリスが取得されることにより、位置情報や時刻情報を算出する。このとき、第１ＧＮＳＳ衛星と第２ＧＮＳＳ衛星とを組み合わせることができる。その結果、より多くの衛星から信号を取得することができるので、測位精度の向上や測位可能エリアの拡大を図ることができる。

【0126】

ステップＳ３４では、受信測位処理を終了するか否かを判定する。受信測位処理を継続する場合には、ステップＳ１５に戻る。一方、受信測位処理を終了する場合には、ステップＳ３５において、その時点で保有しているエフェメリス等の衛星軌道情報を、衛星軌道データ３３２として記憶部３２８に記憶させる。その後、受信測位動作を終了する。

【0127】

以上、衛星信号受信装置１の動作について説明したが、衛星信号受信装置１は、前述した第１ＧＮＳＳおよび第２ＧＮＳＳに対応する２ＧＮＳＳタイプであってもよいし、第３ＧＮＳＳ、第４ＧＮＳＳ、・・・にも対応するタイプであってもよい。その場合、対応するＧＮＳＳの数に応じて、ＲＦ受信部２におけるＲＦ受信チャネルを増やすようにすればよい。

【0128】

また、前述したように、ＧＮＳＳには様々な種類があるが、これらの組み合わせは特に限定されない。一例として、第１ＧＮＳＳがＧＰＳであり、第２ＧＮＳＳがＢｅｉｄｏｕである組み合わせまたはその反対、第１ＧＮＳＳがＧＰＳであり、第２ＧＮＳＳがＧＬＯＮＡＳＳである組み合わせまたはその反対、第１ＧＮＳＳがＧＬＯＮＡＳＳであり、第２ＧＮＳＳがＢｅｉｄｏｕである組み合わせまたはその反対、第１ＧＮＳＳがＧＰＳ＋Ｂｅｉｄｏｕであり、第２ＧＮＳＳがＧＬＯＮＡＳＳである組み合わせまたはその反対、等が挙げられる。

【0129】

さらに、全地球航法衛星システムではないものの、静止衛星型衛星航法補強システム（ＳＢＡＳ）、準天頂衛星のような地域的衛星測位システム（ＲＮＳＳ）も、第１ＧＮＳＳまたは第２ＧＮＳＳとして用いることができる。

【0130】

以上のように、本実施形態に係る衛星信号受信装置１は、第１ＲＦ受信回路部２１２と、第２ＲＦ受信回路部２２２と、ベースバンド処理回路部３１と、制御部であるベースバンド処理制御部３２と、を備えている。このうち、第１ＲＦ受信回路部２１２は、第１ＧＮＳＳからの第１衛星信号を受信する。また、第２ＲＦ受信回路部２２２は、第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信する。ベースバンド処理回路部３１は、第１衛星信号および第２衛星信号を処理する。ベースバンド処理制御部３２は、第１ＲＦ受信回路部２１２、第２ＲＦ受信回路部２２２およびベースバンド処理回路部３１の動作を制御する。

【0131】

そして、ベースバンド処理制御部３２は、第１信号処理部３２１と、第２信号処理部３２２と、受信状態取得部３２６と、処理能力決定部３２７と、を有している。第１信号処理部３２１は、第１衛星信号の受信処理を行う。受信状態取得部３２６は、第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得する。処理能力決定部３２７は、第１受信状態に応じて、第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定する。第２信号処理部３２２は、処理能力決定部３２７が決定した処理能力で第２衛星信号の受信処理を行う。

【0132】

このような構成によれば、マルチＧＮＳＳに対応し、測位精度の向上や測位可能エリアの拡大といった性能の向上を図りつつ、省電力化を図ることができる。

【0133】

また、本実施形態では、受信状態取得部３２６が取得する第１受信状態が、第１衛星信号の受信処理の処理結果として、第１ＧＮＳＳのトラッキング衛星数、第１衛星信号の受信信号強度指標、第１ＧＮＳＳの受信衛星配置指標、衛星信号受信装置１の移動状態、および、第１衛星信号に基づく測位状態のうちの少なくとも１つを含む。

【0134】

このような構成によれば、第１ＧＮＳＳに関して取得された、第１ＧＮＳＳによる測位の精度に影響を及ぼしやすい要素に基づいて、第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定し、その処理能力で第２衛星信号の受信処理を行うことができる。そして、上記要素を用いることで、第１ＧＮＳＳによる測位精度が十分に高くなると見込めるという状況を精度よく捉えることができ、第２衛星信号の受信処理の処理能力を無駄なく下げることができる。その結果、マルチＧＮＳＳに対応しつつ、衛星信号受信装置１の消費電力をより一層削減することができる。

【0135】

また、本実施形態では、間欠駆動制御部３２３が、受信状態取得部３２６が取得する第１受信状態に応じて、第１ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御、ならびに、第１ＧＮＳＳおよび第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御のうちのいずれかを選択している。換言すれば、ベースバンド処理制御部３２は、第１受信状態に応じて、第１ＲＦ受信回路部２１２に対する間欠駆動、ならびに、第１ＲＦ受信回路部２１２および第２ＲＦ受信回路部２２２の双方に対する間欠駆動のうちのいずれかを選択している。

【0136】

このような構成によれば、マルチＧＮＳＳに対応する装置であっても、第１受信状態に応じて、第１ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御と第２ＧＮＳＳによる測位に対する間欠駆動制御とを的確に切り替えることができる。このため、測位性能を維持しながら、衛星信号受信装置１の消費電力をより一層削減することができる。

【0137】

また、本実施形態では、第２信号処理部３２２によるデコード処理の対象となる第２衛星信号が、衛星航法情報Ｄ１（第１衛星航法情報）と、衛星航法情報Ｄ１よりも航法情報の送信速度が速い衛星航法情報Ｄ２（第２衛星航法情報）と、を含んでいるとき、ベースバンド処理制御部３２が、第１デューティー比の一例である１００％で第２ＲＦ受信回路部２２２を間欠駆動させるように制御する。また、第２衛星信号が、衛星航法情報Ｄ２を含んでいないとき、ベースバンド処理制御部３２は、第１デューティー比よりも低い第２デューティー比の一例である５０％で第２ＲＦ受信回路部２２２を間欠駆動させるように制御する。

【0138】

このような構成によれば、例えば、衛星航法情報Ｄ１を含む信号を受信することができるものの、衛星航法情報Ｄ２を含む信号を受信することができない地域では、第２ＲＦ受信回路部２２２をより低いデューティー比で間欠駆動させることができる。これにより、衛星信号受信装置１の消費電力を効果的に削減することができる。

【0139】

また、本実施形態に係る衛星信号受信装置の制御方法は、第１ＲＦ受信回路部２１２と、第２ＲＦ受信回路部２２２と、ベースバンド処理回路部３１と、を備える装置の制御方法である。

【0140】

この制御方法は、第１ＲＦ受信回路部２１２に第１ＧＮＳＳ衛星からの第１衛星信号を受信させる受信処理を行わせるステップＳ１４と、第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得するステップＳ１８と、第１受信状態に応じて、第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定するステップＳ１９と、この処理能力で、第２ＲＦ受信回路部２２２に第２ＧＮＳＳ衛星からの第２衛星信号を受信させる受信処理を行わせるステップＳ２１、Ｓ２３、Ｓ２７と、を有する。

【0141】

このような制御方法によれば、衛星信号受信装置１をマルチＧＮＳＳに対応させ、測位精度の向上や測位可能エリアの拡大といった性能の向上を図りつつ、省電力化を図ることができる。

【0142】

また、本実施形態に係るプログラムは、第１ＲＦ受信回路部２１２と、第２ＲＦ受信回路部２２２と、ベースバンド処理回路部３１と、に接続されているプロセッサー７１の動作を制御するプログラムである。このプログラムは、第１ＲＦ受信回路部２１２に第１ＧＮＳＳ衛星からの第１衛星信号を受信させる受信処理を行わせ、第１衛星信号の受信処理の処理結果を含む第１受信状態を取得させ、第１受信状態に応じて第２衛星信号の受信処理の処理能力を決定させ、この処理能力で、第２ＲＦ受信回路部２２２に第２ＧＮＳＳからの第２衛星信号を受信させる受信処理を行わせる。

【0143】

このようなプログラムをプロセッサー７１に実行させることにより、衛星信号受信装置１をマルチＧＮＳＳに対応させ、測位精度の向上や測位可能エリアの拡大といった性能の向上を図りつつ、省電力化を図ることができる。

【0144】

４．電子機器
次に、実施形態に係る電子機器として、電子時計について説明する。

【0145】

図１３は、実施形態に係る電子機器である電子時計の回路構成を示すブロック図である。

【0146】

図１３に示す電子時計１００は、前述した衛星信号受信装置１と、電子時計制御回路８０と、ＧＮＳＳアンテナ９０と、計時装置９１と、記憶装置９２と、入力装置９３と、駆動機構９７と、表示装置９８と、を備えている。

【0147】

衛星信号受信装置１は、ＧＮＳＳアンテナ９０に接続され、ＧＮＳＳアンテナ９０を介して受信した衛星信号を処理して、時刻情報および位置情報を取得する。

【0148】

電子時計制御回路８０は、電子時計１００の動作を制御するプロセッサーで構成されている。電子時計制御回路８０は、記憶装置９２に格納された各種プログラムを実行することで、受信制御部８１、タイムゾーン設定部８２、時刻修正部８３および表示制御部８４として機能する。

【0149】

受信制御部８１は、衛星信号受信装置１の動作を制御する。タイムゾーン設定部８２は、衛星信号受信装置１が取得した位置情報に基づいてタイムゾーンデータを設定する。時刻修正部８３は、衛星信号受信装置１が取得した時刻情報、および、タイムゾーン設定部８２が設定したタイムゾーンデータに基づいて、時刻データを修正する。表示制御部８４は、駆動機構９７の動作を制御し、表示装置９８の表示内容を制御する。

【0150】

計時装置９１は、例えば水晶振動子等を備え、水晶振動子の発振信号に基づく基準信号を用いて時刻データを更新する。

【0151】

入力装置９３は、例えばボタン、リューズ等で構成され、それらの操作信号を電子時計制御回路８０に出力する。

【0152】

以上、電子機器の一例として電子時計を説明したが、本発明の電子機器としては、これ以外に、ウェアラブル端末、スマートフォン、タブレット端末、携帯型ナビゲーション装置、カーナビゲーション装置、パソコン等が挙げられる。

【0153】

以上、本発明の衛星信号受信装置、衛星信号受信装置の制御方法、プログラムおよび電子機器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

【符号の説明】

【0154】

１…衛星信号受信装置、２…ＲＦ受信部、３…ベースバンド処理部、２１…第１受信チャネル、２２…第２受信チャネル、３１…ベースバンド処理回路部、３２…ベースバンド処理制御部、４１…アンテナ、４２…アンテナ、７１…プロセッサー、７２…メモリー、７３…外部インターフェース、８０…電子時計制御回路、８１…受信制御部、８２…タイムゾーン設定部、８３…時刻修正部、８４…表示制御部、９０…ＧＮＳＳアンテナ、９１…計時装置、９２…記憶装置、９３…入力装置、９７…駆動機構、９８…表示装置、１００…電子時計、２１２…第１ＲＦ受信回路部、２１４…サンプリング部、２２２…第２ＲＦ受信回路部、２２４…サンプリング部、３１２…サンプリングメモリー部、３１４…相関処理部、３２０…受信処理制御部、３２１…第１信号処理部、３２２…第２信号処理部、３２３…間欠駆動制御部、３２４…衛星航法情報復号部、３２５…位置時刻情報演算部、３２６…受信状態取得部、３２７…処理能力決定部、３２８…記憶部、３３０…制御プログラム、３３２…衛星軌道データ、３３４…メジャメントデータ、３３６…指標算出テーブル、３２１２…信号検出部、３２１４…信号追尾部、３２２２…信号検出部、３２２４…信号追尾部、Ｓ１１～Ｓ１９…ステップ、Ｓ２１～Ｓ２９…ステップ、Ｓ３１～Ｓ３５…ステップ、Ｓ４１、Ｓ４２…ステップ、Ｓ５１～Ｓ５９…ステップ、Ｓ６１～Ｓ６３…ステップ、Ｓ７１～Ｓ７９…ステップ、Ｓ８１～Ｓ８９…ステップ、Ｓ９１～Ｓ９４…ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】