測位裝置、測位方法及具有測位裝置的鐘表的製作方法

2023-05-31 07:10:31 1

專利名稱：測位裝置、測位方法及具有測位裝置的鐘表的製作方法
技術領域：
本發明涉及進行自身測位的測位裝置、測位方法及具有測位裝置的 鐘錶。
背景技術：
以往，作為利用人工衛星對位置進行測位的測位系統，使用了 GPS (Global Positioning System,全球定位系統)裝置。GPS測位裝置構成為通過接收來自4個以上的GPS衛星的信號，來 對自身位置進行測位。具體地講，GPS裝置通過從配置於天空中的多個 GPS衛星中選擇4個以上的GPS衛星，接收其信號而進行測位。上述來自GPS衛星的信號中包括表示正在發送該信號的GPS衛星 自身狀態的信息和表示具體軌道的軌道信息，以及與所有GPS衛星的軌 道相關的全衛星概略軌道信息等，利用這些全部信息構成導航電文信息。並且，所有的GPS衛星都在傳播相同信息，由於信息量較大所以上 述全衛星概略軌道信息被分割發送。具體地講，如圖12所示，導航電文 信息利用包括1 5個子幀的1幀來構成表示正在發送該信號的GPS 衛星自身狀態的信息和表示具體軌道的軌道信息例如星曆表(ephemeris) 信息，以及與所有GPS衛星的軌道相關的全衛星概略軌道信息等例如歷 書(almanac)信息，並且，上述曆書信息等的全衛星概略軌道信息被劃 分為1 25頁。並且，按照每個幀順序發送不同頁的內容，從而發送導 航電文信息的整體信息。而且，每隔l毫秒，從該GPS衛星以1574.2Hz 的載波重複發送1023個(1023碼片)由1或0構成的C/A碼，並與上 述導航電文信息疊加發送。該C/A碼被分配給各個GPS衛星，可以利用 該C/A碼來區分來自各個GPS衛星的發送數據。並且，GPS測位裝置產 生與分配給各個GPS衛星的C/A碼相同內容的信號，並與來自GPS衛星
的信號同步地，計測來自各個GPS衛星的傳輸時間，另一方面，可以對來自各個GPS衛星的導航電文信息進行解調，而得到來自GPS衛星的信 自/B、 o但是，該導航電文信息的1幀需要花費30秒發送。因此，為了取得 多達25頁的上述全衛星概略軌道信息，需要花費12.5分鐘的時間。為此， 在經常接收信號時，存在GPS測位裝置的電力消耗增大而電力不持久的 問題。於是，作為其改善對策，在專利文獻l中提出了一種GPS測位裝 置，其每天延遲30秒，設定讀取全衛星概略軌道信息的頁的時間，在若 幹次接收從GPS衛星發送的信息的動作過程中改寫數據，利用這種方法 來減小電力消耗。專利文獻1:日本專利第3744180號公報(第0011段落等) 但是，在專利文獻1的GPS測位裝置中，例如圖13所示，存在GPS 測位裝置的持有者第二天旅行的情況等、在分割取得全衛星概略軌道信 息的過程中按時間單位進行長距離移動的情況等，在這種情況下，存在 前次取得的全衛星概略軌道信息變為無效的問題。因此，難以安裝在有 可能長距離移動等的設備例如鐘錶等上。發明內容本發明的目的在於，提供一種可以連續取得曆書信息等全衛星概略 軌道信息，而不會跨日地分割取得，而且可以減小電力消耗的測位裝置、 測位方法及具有測位裝置的鐘表。通過本發明的測位裝置而達成上述目的，本發明的測位裝置具有用 於接收從繞著地球旋轉的位置信息衛星按照時間序列連續發送的導航電 文信息的接收部，根據通過該接收部接收到的所述導航電文信息對自身 位置進行測位，所述測位裝置的特徵在於，所述導航電文信息構成為-按照多個發送信息區塊被順序發送；在所述多個發送信息區塊的至少一 部分所述發送信息區塊中，包括包含所述位置信息衛星在內的所有位置 信息衛星的全衛星概略軌道信息；包括該全衛星概略軌道信息的所述發 送信息區塊被非連續地發送，所述測位裝置具有信號識別部，該信號識
別部識別包括非連續地發送的所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息 區塊的接收開始時間，並且識別包括所述全衛星概略軌道信息的所述發 送信息區塊的接收結束時間，所述接收部構成為，在所述信號識別部識 別出的、包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收時間， 接收所述導航電文信息，從而間歇接收包括所述全衛星概略軌道信息的 所述發送信息區塊的信號。根據所述結構，從位置信息衛星按照時間序列連續發送的導航電文 信息構成為按照多個發送信息區塊被順序發送，發送信息區塊的至少一 部分的所述發送信息區塊中包含的全衛星概略軌道信息被非連續地發 送，該測位裝置還具有信號識別部，該信號識別部識別包括非連續地發 送的所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收開始時間，並 且識別包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收結束時 間，所述接收部構成為，在所述信號識別部識別出的、包括所述全衛星 概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收時間，接收所述導航電文信息， 從而間歇接收包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的信 號。艮口，在所述結構中，接收部間歇接收包括全衛星概略軌道信息的所 述發送信息區塊的信號，所以接收部在接收導航電文信息時不需要一直 處於接收狀態，可以降低測位裝置的電力消耗。並且，本發明是可以按 照多個發送信息區塊分別順序取得從位置信息衛星按照時間序列連續發 送的導航電文信息的測位裝置。優選通過以下的測位裝置來達成上述目的，該測位裝置的特徵在於， 所述信號識別部根據與所述位置信息衛星固有的C/A碼同步而生成的編 碼信號，來檢測所述發送信息區塊的發送時間，在所述發送時間的定時， 按照所述編碼信號識別包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區 塊的接收開始時間、和包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區 塊的接收結束時間。根據所述結構，根據與所述位置信息衛星固有的C/A碼同步而生成 的編碼信號，來檢測發送信息區塊的發送時間，在發送時間的定時，按
照編碼信號識別包括全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收開 始時間、和包括全衛星概略軌道信息的發送信息區塊的接收結束時間。艮口，在所述結構中，可以根據與位置信息衛星固有的C/A碼同步而 生成的編碼信號來正確識別包括全衛星概略軌道信息的所述發送信息區 塊的接收開始時間、和包括全衛星概略軌道信息的發送信息區塊的接收 結束時間，可以取得高精度的信息。優選通過以下的測位裝置來達成上述目的，該測位裝置的特徵在於，所述信號識別部把多個所述發送信息區塊設為5個子幀，所述信號識別部具有輸出控制信號的控制信號部，該控制信號用於得到與所述子幀中包含的前置碼信息數據和TOW信息數據同步的同步信號、以及根據所述 編碼信號非同步地得到包括所述全衛星概略軌道信息的兩個子幀。根據所述結構，所述信號識別部具有輸出控制信號的控制信號部， 該控制信號用於得到與5個子幀中包含的前置碼信息數據和TOW信息數 據同步的同步信號、以及根據所述編碼信號非同步地得到包括所述全衛 星概略軌道信息的兩個子幀。艮口，在所述結構中，可以有效取得包括從位置信息衛星按照時間序 列發送的導航電文信息中包含的全衛星概略軌道信息的兩個子幀。優選通過以下的測位裝置來達成上述目的，該測位裝置的特徵在於， 所述信號識別部把所述5個子幀設為1幀；所述信號識別部具有計數 器，其根據所述編碼信號和所述同步信號，檢測所述幀中包括所述全衛 星概略軌道信息的所述子幀的第5個的末尾，根據所述編碼信號檢測3 個所述子幀和2個所述子幀的定時，在該定時輸出計數器信號；以及信 號生成部，其將從所述控制信號部輸出的所述控制信號反轉並輸出反轉 控制信號，生成比較所述反轉控制信號和所述計數器信號而得到的信號。根據所述結構，信號識別部具有計數器，其檢測幀中包括全衛星 概略軌道信息的子幀的第5個的末尾，根據編碼信號和同步信號檢測3 個子幀和2個子幀的定時，在該定時輸出計數器信號；以及信號生成部， 其將從控制信號部輸出的控制信號反轉並輸出反轉控制信號，生成比較 該反轉控制信號和所述計數器信號而得到的信號。
艮P，在所述結構中，利用生成比較所述反轉控制信號和所述計數器 信號而得到的信號的信號生成部，可以更加準確地獲得接收部的間歇接 收的定時，可以有效實現電力消耗的降低。通過本發明的測位方法而達成上述目的，本發明的測位方法具有用 於接收從繞著地球旋轉的位置信息衛星按照時間序列連續發送的導航電 文信息的接收部，根據通過該接收部接收到的所述導航電文信息對自身 位置進行測位，所述測位方法的特徵在於，所述導航電文信息構成為 按照多個發送信息區塊被順序發送；在所述多個發送信息區塊的至少一 部分所述發送信息區塊中，包括包含所述位置信息衛星在內的所有位置 信息衛星的全衛星概略軌道信息；包括該全衛星概略軌道信息的所述發 送信息區塊被非連續地發送，所述測位方法具有信號識別部，該信號識 別部識別包括非連續地發送的所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息 區塊的接收開始時間，並且識別包括所述全衛星概略軌道信息的所述發 送信息區塊的接收結束時間，所述接收部構成為，在所述信號識別部識 別出的、包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收時間， 接收所述導航電文信息，從而間歇接收包括所述全衛星概略軌道信息的 所述發送信息區塊的信號。通過本發明的具有測位裝置的鐘表而達成上述目的，所述測位裝置 具有接收部，該接收部用於接收從繞著地球旋轉的位置信息衛星按照時 間序列連續發送的導航電文信息，根據通過該接收部接收到的所述導航 電文信息對自身位置迸行測位，所述鐘錶的特徵在於，所述導航電文信 息構成為按照多個發送信息區塊被順序發送；在所述多個發送信息區 塊的至少一部分所述發送信息區塊中，包括包含所述位置信息衛星在內 的所有位置信息衛星的全衛星概略軌道信息；包括該全衛星概略軌道信 息的所述發送信息區塊被非連續地發送，所述測位裝置具有信號識別部， 所述信號識別部識別包括非連續地發送的所述全衛星概略軌道信息的所 述發送信息區塊的接收開始時間，並且識別包括所述全衛星概略軌道信 息的所述發送信息區塊的接收結束時間，所述接收部構成為，在所述信 號識別部識別出的、包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊
的接收時間，接收所述導航電文信息，從而間歇接收包括所述全衛星概 略軌道信息的所述發送信息區塊的信號。根據所述結構，在作為要求低電力、而且有可能按時間單位長距離 移動的小型裝置的鐘表中，可以降低電力消耗，並且可以在初期取得導 航電文信息時連續取得曆書信息等的全衛星概略軌道信息。


圖l是表示具有本發明的測位裝置的鐘表、例如具有GPS測位裝置 的手錶(帶GPS的鐘表)的概略圖。圖2是表示圖1的帶GPS的手錶內部的主要硬體結構等的概略圖。圖3是表示帶GPS的手錶的主要軟體結構等的概略整體圖。圖4是表示圖3的第1收納部的內容的概略圖。圖5是表示圖3的第2收納部的內容的概略圖。圖6是表示圖3的第3收納部的內容的概略圖。圖7是表示本實施方式的帶GPS的手錶的主要動作等的概略流程圖。圖8是表示圖7的ST2的"執行初始化模式"內容的概略流程圖。圖9是表示圖7的ST7的"執行正常處理模式"內容的概略流程圖。圖10是表示圖8的"執行間歇接收定時程序"的內容的概略流程圖。圖11是表示圖10的流程圖的一系列動作的概略說明圖。圖12是表示GPS衛星信號的概略說明圖。圖13是表示帶GPS的手錶的使用狀態的示意圖。
具體實施方式
以下，參照附圖具體說明本發明的優選實施方式。另外，以下敘述的實施方式由於是本發明的優選具體示例，所以在技術上附加了優選的各種限定，但是，本發明的範圍只要在以下說明中沒有特別限定本發明的描述，則不限於這些方式。圖1表示具有本發明的測位裝置的鐘表。例如，圖1是表示具有GPS
測位裝置的手錶10 (以下稱為"帶GPS的手錶")的概略圖，圖2是表示圖1的帶GPS的手錶10內部的硬體結構等的概略圖。如圖1所示，帶GPS的手錶10在其表面上配置有錶盤12、長針和短針等錶針13等，並且形成有由顯示各種消息的LCD等構成的顯示器14，和用戶進行手動操作時使用的操作部27。並且，如圖1所示，帶GPS的手錶10具有天線11，該天線11構成為接收來自以預定軌道繞著地球上空旋轉的GPS衛星15a 15d的信號。 另外，GPS衛星15a 15d為位置信息衛星的一例。 並且，如圖2所示，帶GPS的手錶10在其內部設有鐘錶機構、GPS機構，其構成為也發揮計算機的作用。艮口，本實施方式的鐘表機構是所謂的電子鐘錶。 以下，說明圖2所示的各個結構部分。如圖2所示，帶GPS的手錶10具有總線16，在總線16上連接著 CPU (Central Processing Unit,中央處理單元)17、 RAM (Random Access Memory,隨機存取存儲器)18、 ROM (Read Only Memory，只讀存儲器) 19等。並且，在總線16上也連接著作為測位部的例如GPS機構。艮卩，在 總線16上連接有天線11、濾波器(SAW) 20、 RF21、基帶22等。艮P，構成為從圖1中的GPS衛星15a等接收到的信號從天線11經 由濾波器20和RF 21被基帶22作為信號取出。關於從GPS衛星15a等接收的信號的具體情況將在後面敘述。並且，在總線16上也連接著鐘錶機構。即，在總線16上連接有實 時時鐘(RTC) 23、和帶溫度補償電路的石英振蕩電路(TCXO) 24等。另外，在總線16上也連接有圖1所示的顯示器14等。這樣，總線16具有連接所有器件的功能，是具有地址和數據路徑的 內部總線。RAM 18除進行預定程序的處理外，還控制與總線16連接的 ROM 19等。ROM 19存儲著各種程序和各種信息等。另外，GPS機構是接收從位置信息衛星(GPS衛星15a等)發送的 導航電文的接收部的一例。並且，總線16也連接著操作部27，接受來自用戶的指示。圖3 圖6是表示帶GPS的手錶10的主要軟體結構等的概略說明圖，圖3是總圖。如圖3所示，帶GPS的手錶10具有用於進行整體控制的控制部26。 在控制部26上連接著電源部25、天線11、顯示器14、操作部27、 RTC 23 等及其他圖2中的各個裝置等。並且，雖然在圖2中沒有圖示，但生成 用於控制電源部25的輸出電源的信號的信號識別部28也與控制部26連 接。該信號識別部28安裝在圖2所示的基帶22上，例如是PLL電路或 計數器等。並且，控制部26構成為處理第1收納部30、第2收納部40、 第3收納部50內的各種程序、各種數據。圖3 圖6表示為將各種程序、預先存儲的信息存儲部、根據各種 程序處理後的各種數據收納部等，分別分開收納在第1收納部30、第2 收納部40、第3收納部50中，但實際上不會這樣分開收納，並且各種程 序、預先存儲的信息存儲部、根據各種程序處理後的各種數據收納部等 實際上也不會這樣分開收納，只是為了便於說明而分幵描述。另外，圖4是表示圖3的第1收納部30的內部的概略圖，在圖3所 示的初期模式程序收納部31和初期模式測位數據收納部32中，分別收 納有初期模式選擇程序311、初期模式執行程序312和間歇接收程序313， 在初期模式測位數據收納部32中收容有通過初期模式執行程序312和間 歇接收程序313得到的第1個1幀數據322、和全衛星概略軌道信息數據 323。第1個1幀數據322將各個子幀數據收容在區塊a e中。並且，除作為導航電文信息的第1個1幀數據322的全衛星概略軌 道信息數據的例如曆書數據之外，圖4的全衛星概略軌道信息數據323 收容著導航電文信息的所有全衛星概略軌道信息數據。收容在該初期模 式測位數據收納部32中的各個數據322、 323在下一次執行初期模式程 序收納部31的程序時，在取得初期模式測位數據後被改寫。因此，初期 模式測位數據收納部32的各個數據322、 323被保存，直到下一次執行 初期模式程序收納部31的程序並取得初期模式測位數據。在此，所說執 行初期模式程序收納部31的程序的情況是指例如購買帶GPS的手錶10
後首次接通電源的情況、或首次取得測位數據後經過幾個月的情況、關 閉電源狀態下放置幾個月的情況等。圖5是表示圖3的第2收納部40的內部的概略圖。該概略圖表示在 圖3所示的正常模式程序收納部41和正常模式測位數據收納部42中， 分別收容著正常模式選擇程序411、正常模式執行程序412和非全衛星概 略軌道信息數據422。在此，收容在非全衛星概略軌道信息數據422中的 數據是指從GPS衛星發送的導航電文信息中、除去了包括全衛星概略軌 道信息(曆書信息)的子幀之外的子幀的數據。即，導航電文信息中還 包括表示正在發送該信息的GPS衛星自身狀態的信息(以下稱為"衛星 校正數據等")和表示具體軌道的軌道信息等(以下稱為"星曆表")，收 容在非全衛星概略軌道信息數據422中的數據是包括這些信息的子幀(子 幀1到子幀3，以下稱為"子幀1 3")的數據(參照圖12 (a))。收容在非全衛星概略軌道信息數據422中的子幀的數據因GPS衛星 而異。因此，例如每隔一定時間，執行正常模式程序收納部41的各個程 序，取得包括衛星校正數據等和星曆表的子幀的數據，正常模式測位數 據收納部42的非全衛星概略軌道信息數據422被改寫。圖6是表示圖3的第3收納部50的內部的概略圖。該概略圖表示在 圖3所示的其他程序收容部51、其他數據存儲部52和其他數據收容部 53中分別收容著以下數據。在其他程序收容部51中收納著執行初期模式程序收納部31和正 常模式程序收納部41時的捕捉程序;和使用來自GPS衛星的導航電文信 息的時間信息，對帶GPS的手錶10的時間進行時間校正用的程序等。並且，在其他數據存儲部52中存儲著執行初期模式程序收納部31 和正常模式程序收納部41時所需的數據，這些存儲在其他數據存儲部52 中的數據是指預先存儲的數據(C/A碼信息數據存儲部521、初始化模式 選擇條件數據存儲部522)、和用戶可以改寫的數據(閾值時間設定信息 數據存儲部523)。並且，在其他數據收容部53中收納著執行初期模式程序收納部31、 正常模式程序收納部41和其他程序收容部51時的數據等。
圖7 圖10是表示本實施方式的帶GPS的手錶10的主要動作等的概略流程圖。以下，按照圖7 圖10的流程圖，說明本實施方式的帶GPS的手錶 10的動作，並且說明與其相關聯的圖3 圖6中的各種程序和各種數據。帶GPS的手錶10的購買者等想要進行鐘錶機構、即實時時鐘23的 時間校正時，首先接通帶GPS的手錶10的電源。這樣，帶GPS的手錶 10首先進行圖7的ST1所示的初始化動作，然後圖4所示的初期模式程 序收納部31內的初期模式選擇程序311動作，選擇圖6所示的其他數據 存儲部52內的初始化模式選擇條件數據存儲部522內的初始化模式選擇 條件522a。在此，初始化模式選擇條件522a是指處於帶GPS的手錶10的初期 模式測位數據收納部32中還沒有收納數據的狀態的情況，例如在購買 帶GPS的手錶後首次接通電源時；或者即使初期模式測位數據收納部32 中收容了數據，但是例如首次取得初始化模式測位數據後經過了幾個月， 或在關閉電源狀態下放置幾個月的情況下等；ST7的正常處理模式不結 束，不能進行時間校正的情況；或者用戶按照ST9指示了初始化的情況 等。接著，轉入圖7的ST2。圖8是表示圖7的ST2的"執行初始化模 式"的內容的概略流程圖。並且，圖10是表示圖8的ST15的間歇接收 程序的內容的概略流程圖。圖11是表示圖10的流程圖的一系列動作的 概略說明圖。圖11 (a)是C/A碼的概念圖，圖11 (b)是來自GPS衛星 的導航電文信息的概念圖，圖11 (c)表示利用相位比較器控制來自PLL 電路的輸出信號即TLM、 HOW字數據(前置碼、TOW的同步脈衝)， 使1 3的子幀部分鎖定(同步)後的輸出信號，圖11 (d)表示計數器 的輸出脈衝，圖11 (e)表示使圖11 (c)的輸出信號反轉後的信號；圖 11 (f)表示從與圖3的電源部25連動的信號識別部產生的電源波形，按 照相同時間軸對它們進行對比。以下，使用圖8、圖10和圖11，主要說明在"執行初始化模式"時 執行的全衛星概略軌道信息的間歇接收。
首先，按照圖8中的ST11所示掃描GPS衛星15a等。具體地講， 圖2中的GPS機構動作，從天線ll接收GPS衛星15a等，搜尋可以捕 捉到的GPS衛星15a等。接著，在ST12中，在可以捕捉4個以上的GPS衛星15a等時，轉 入ST15，在不能捕捉時轉入ST13，判斷為處於室內等不能接收的環境， 在ST14中，在圖1和圖2中的顯示器14上顯示表示應該進行手動操作 的信息，並通知用戶將GPS衛星15a等的接收模式設為關閉。在ST15中，接收來自捕捉到的GPS衛星15a等的信號，執行圖4 所示的間歇接收程序313。圖4所示的間歇接收程序313的一系列動作按 照圖IO所示的概略流程圖進行。並且，該間歇接收程序313通過圖3的 控制部26與信號識別部28相關並動作。首先，使用圖12的表示GPS衛星信號的概略示意圖，說明從各個 GPS衛星15a等發送的信號。如圖12 (a)所示，信號從各個GPS衛星15a等以l幀(30秒)單 位被發送過來。該1幀具有5個子幀(1子幀為6秒)。各個子幀具有10 個字(1個字0.6秒)。並且，各個子幀的開頭的字為存儲有TLM(Telemetry word,遙測字) 數據的TLM字，在該TLM字內，如圖12 (b)所示，在其開頭存儲有 前置碼(preamble)數據。並且，TLM之後的字是存儲有HOW (Hand Over word，轉換字)數 據的HOW字，在其開頭存儲有被稱為TOW (Time of week,周時)的 GPS衛星的GPS時間信息。GPS時間利用秒來表示從每周星期日的0時起的經過時間，在下一 周星期日的0時返回0。並且，構成為對於該一周期間賦予了 GPS的周 序號，所以通過取得周序號和經過時間(秒)的數據，接收方可以取得 GPS時間。作為該GPS時間的起點的是UTC(世界標準時間，Coordinated Universal Time)。並且，為了取得這種GPS衛星15a等的幀數據等，需要使接收側與 GPS衛星15a等的信號同步，特別是在取得1ms單位的同步時，需要使 用C/A碼(1023碼片(chip) (lms))。來自GPS衛星15a等的信號是按照上面所述發送過來的。因此，在 本實施方式中，如圖10的ST71所示，使與來自各個GPS衛星15a等的 C/A碼相位同步，生成時鐘信號(編碼信號)。此時，為了使接收機與來 自各個GPS衛星15a等的C/A碼相位同步，使用圖6的C/A碼信息數據 存儲部521的數據，使其與GPS衛星15a等的信號同步。然後，轉入ST72，使與圖12 (b)所示的TLM字的前置碼和HOW 字的TOW同步。並且，如圖12 (a)所示，取得各個子幀的數據例如星 歷表(每個GPS衛星15a等的具體軌道信息)、曆書(所有GPS衛星15a 等的全衛星概略軌道信息)、UTC數據(世界標準時間)的第1個1幀信 息。該時間最長約30秒。在此，圖12中的幀和子幀是每個特定單位的衛星信號的一例，TOW 是位置信息衛星(GPS衛星15a等)的時間關聯信息的一例，TLM和HOW 是時間關聯信息區塊的一例。並且，存儲有星曆表和曆書等數據的部分 名稱是除時間關聯信息之外的其他發送信息區塊的一例。接著，轉入ST73，將在ST72中取得的數據按照每個子幀信息順序 收容在圖4所示的初期模式測位數據收納部32的第1個1幀數據322的 區塊a e中。接著，轉入ST74。在此，如圖12 (b)所示，子幀的數據 中含有TLM字的前置碼和HOW字的TOW。如果通過這些各個子幀中 公共的數據進行各個子幀的數據比較，則可以從在ST73中得到的被收容 在第1個1幀數據322的區塊a e中的子幀的數據中，檢測出包括幀數 據的曆書的子幀5的結束。當第一次檢測出子幀5的結束時，N被初始 化為N二O，接著進行一系列的接收，同時進行N二N+1的計數，當N ^25時，如後面所述轉入ST83。接著，轉入ST75，從以18秒和12秒的間隔設置在圖2所示的基帶 22上的計數器(未圖示)輸出計數器脈衝。該18秒和12秒相當於從GPS 衛星15a等發送的導航電文的子幀1 3及子幀4和子幀5的發送時間的 量。計數器脈衝按照圖11 (d)所示，例如把計數器脈衝的基值部分設為 0、把附圖中的上側設為1時，把從子幀5的結束時起的18秒設為0、把 之後的12秒設為1，反覆於此而形成矩形波並輸出。並且，在ST76中，根據在ST72中取得的子幀的數據信息，在使各 個前置碼同步後，使TOW同步，產生它們的同步脈衝。如圖ll (c)中 的實線所示，例如在作為各個子幀的數據的發送時間的6秒期間輸出以 下矩形波，即把相當於包括前置碼和TOW的數據的TLM和HOW字的 發送時間的子幀開始後的時間(1.2秒期間)設為1，把相當於剩餘的子 幀數據的發送時間的時間(4.8秒期間)設為0。接著在ST77中，將在 ST76中輸出的信號輸入安裝在圖2中的基帶22上的PLL電路的相位比 較器。並且，通過該相位比較器進行鎖定(使同步)和解除(使不同步) 的控制，從PLL電路輸出鎖定/解除控制後的信號。圖11 (c)表示這一 系列的波形，實線部分表示解除部分，與子幀4和子幀5的發送時間一 致，虛線部分表示鎖定部分，與子幀1 3的發送時間一致。該鎖定/解除 控制時間通過在使其與之前的C/A碼同步時得到的時鐘信號(編碼信號) 而得到。接著，轉入ST78，使在ST77中得到的來自PLL電路的輸出信號的 編碼反轉。此處所說使編碼反轉，如圖ll (e)示意性示出的那樣，是指 通過把在上述圖11 (c)的說明中使用的1、 0變為一l和0，而得到圖11 (c)所示的信號(矩形波)的複製品那樣的信號。然後，轉入ST79，比較前面說明的ST75的計數器脈衝的信號和上 述ST78的來自PLL電路的輸出信號反轉後的信號，取得圖11 (f)所示 的接收模式/停止模式的電源波形，得到間歇接收定時。該圖11 (f)表示 以下電源波形，即在除子幀4和子幀5的TLM和HOW字部分之外的數 據的發送時間的定時變為接收模式，而把子幀1 3的發送時間、以及子 幀4和子幀5的TLM和HOW字部分的發送時間設為停止模式。利用該 波形，可以控制圖2和圖3所示的電源部25，使通過天線ll只接收來自 GPS衛星15a等的導航電文信息的必要部分。因此，雖然為了獲得導航 電文信息的所有曆書，必須持續接收多達25頁的數據，但是根據本發明， 可以高精度地接收除子幀4和子幀5的TLM和HOW字部分之外的曆書， 並控制接收模式/停止模式，所以能夠抑制電力消耗。
並且，與導航電文信息的C/A碼同步而生成時鐘信號(編碼信號)， 在該信號的定時控制圖11 (b) (f)的信號，所以能夠獲得精度更高 的曆書。並且，即使不跨日接收也能夠實現降低電力消耗，尤其在手錶等小 型設備上也能夠安裝該測位裝置。接著，在ST80、 ST81和ST82，在通過ST79得到的圖11 (f)所示 的電源波形的間歇接收定時，取得除子幀4和子幀5的TLM和HOW字 部分之外的部分的數據，將所得到的數據收納在圖4所示的全衛星概略 軌道信息數據323中。通過這樣重複ST80 ST82的循環，可以取得從 GPS衛星15a等發送的導航電文信息的所有曆書數據。並且，在全部取 得後，通過ST83結束間歇接收程序。然後，轉入圖8的ST16，間歇接收取得UTC數據。然後，轉入ST17， 根據上述得到的各個衛星數據的信息，帶GPS的手錶10對距各個衛星的 虛擬衛星距離進行測位。圖6的虛擬衛星距離計算程序513使用自身的 RTC23等，計測來自4個GPS衛星15a等的、取得了星曆表的這些GPS 衛星15a等的信號的傳輸延遲時間(從GPS衛星到達帶GPS的手錶10 的時間)，根據光速數據(電磁波的傳播速度c)，計算GPS衛星15a等 與帶GPS的手錶10之間的虛擬衛星距離。所計算出的數據被收容在圖6 的虛擬衛星距離計算值數據收納部531中。該數據可以改寫，在執行後 述的正常處理模式時計算虛擬衛星距離，此時計算出的數據也被收容在 圖6的虛擬衛星距離計算值數據收納部531中，所以在經過一定時間後 被改寫。接著轉入ST18,執行圖6的接收機信息計測程序514，根據距4個 GPS衛星15a等的虛擬衛星距離，利用4聯立方程式計算帶GPS的手錶 IO的位置、高度和真正的傳輸延遲時間，計算出帶GPS的手錶10的位 置和高度信息及真正的傳輸延遲時間。由此，可以取得真正的傳輸延遲 時間和實際利用RTC23等計測出的傳輸延遲時間。並且，這些計測數據 被收容在圖6的接收機信息計測數據收納部532中。收容在該接收機信 息計測數據收納部532中的數據在執行後述的正常處理模式時也進行計
測，並在經過一定時間後被改寫。並且，圖6的接收機信息計測程序514對於直到從4個GPS衛星15a 等發送的信號被接收的時間，生成以實際測定的傳輸延遲時間為基準， 通過計算求出的帶GPS的手錶10的位置信息和真正的傳輸延遲時間、以 及作為RTC 23計測出的測定值的傳輸延遲時間，並收容在接收機信息計 測數據收納部532中。並且，測位位置作為測位數據被收容在圖6的接收機信息計測數據 收納部532中。此外，在ST18中通過計算求出的真正的傳輸延遲時間與 RTC23實際計測出的傳輸延遲時間之間的差分數據(以下稱為"偏差時 間")，也被收容在接收機信息計測數據收納部532中。然後，在ST19中，圖6所示，時間校正程序515動作，根據收容在 接收機信息計測數據收納部532中的偏差時間，補償(校正)收容在RTC 時間數據收納部533中的RTC時間數據。偏差時間如上所述為真正的傳 輸延遲時間與作為RTC 23的測定值的傳輸延遲時間之間的差分信息。這 樣，利用來自各個GPS衛星15a的導航電文信息，使用各個虛擬衛星距 離，根據當前的帶GPS的手錶的接收測位位置和偏差時間，RTC的時間 校正程序515根據上述偏差時間來校正RTC時間數據。在圖6的RTC時 間數據收納部533中，除上述的RTC時間數據外，也包含UTC數據等。接著，如ST20所示，錶盤12上的顯示根據包括從GPS衛星15a等 取得的UTC數據等的、圖6的RTC時間數據收納部533而被校正。因 此，錶盤12上的顯示例如顯示為考慮了時差的日本時間。接著，返回圖7的整體概略流程，在ST3中判斷上述初始化模式是 否已正常結束，在沒有正常結束時，轉入ST4，執行圖6的手動顯示程 序512，在圖2和圖3所示的顯示器14上進行表示應該將動作模式設為 手動的顯示，並通知用戶，由用戶選擇。轉入ST9，在用戶選擇了初始 化模式時，返回圖7的ST2。在沒有選擇初始化模式時，轉入後述的ST7 的正常處理模式。這種初始化模式選擇條件是存儲在圖6的初始化模式 選擇條件數據存儲部522中的初始化模式選擇條件522a中的一個。如上所述，在圖7的ST3中，當初始化模式已正常結束時，轉入ST5，
取出作為正常模式選擇條件閾值時間的圖6的閾值時間設定信息數據存儲部523的閾值時間設定信息(例如24小時後)，利用閾值時間定時器 執行程序511計時並進行測定，在ST6中確認是否已經過24小時，然後 在已經過24小時時，轉入ST7的正常處理模式。在沒有經過24小時時， 利用上述的閾值時間定時器執行程序511進行計時， 一直計時到經過24 小時。圖5的正常模式選擇程序411在閾值時間定時器執行程序511的 計時時間經過了 24小時時動作，執行正常模式執行程序412。
圖9是表示圖7中的ST7的"執行正常處理模式"的內容的概略流 程圖。圖9中的ST21 ST24與上述圖8中的ST11 ST14的動作說明相 同，所以省略。即，如果表示對應關係，則圖9的ST21對應於圖8的 ST11的處理，圖9的ST22對應於圖8的ST12的處理，圖9的ST23對 應於圖8的ST13的處理，圖9的ST24對應於圖8的ST14的處理。
在ST22中當捕捉到4個以上的GPS衛星15a等時，轉入ST25。在 此，在ST25中取得在之前的ST2的初始化模式下取得的數據之外的數據。 在該情況時，首先從帶GPS的手錶10內部的圖6所示C/A碼信息數據 存儲部521的數據中，獲得各個GPS衛星15a等固有的C/A碼和同步信 號。然後，使其與包含在來自各個GPS衛星15a等的導航電文信息中的 各個TLM字的前置碼和各個HOW字的TOW同步。並且，如圖12 (a) 所示，取得各個子幀的除曆書之外的數據，例如星曆表、UTC數據，並 存儲在圖5所示的正常模式測位數據收納部42的非全衛星概略軌道信息 數據422中。在ST2的初始化模式下已預先取得曆書的數據，並收納在 初期模式測位數據收納部32中，所以在此不需要取得。因此，此處只要 接收取得來自各個GPS衛星15a等的導航電文信息中、圖12 (a)所示 的子幀1 3的數據即可。即，在使其與C/A碼同步後，使其與各個TLM 字的前置碼和各個HOW字的TOW同步，僅在子幀1 3的數據的取得 時間(18秒期間)將帶GPS的手錶10設為接收模式即可，所以能夠實 現降低電力消耗。
然後，在ST26中，根據上述得到的收納在非全衛星概略軌道信息數 據422中的數據、和在之前的ST2的初始化模式下取得的初期模式測位數據收納部32的各個數據，利用圖6的虛擬衛星距離計算程序513計算 各個衛星的虛擬衛星距離，改寫虛擬衛星距離計算值數據收納部531的 數據並進行收容。在此，關於虛擬衛星距離計算程序513的虛擬衛星距 離的計算方法，採用與圖8的ST17相同的方法。然後，轉入ST27，執 行圖6的接收機信息計測程序514，計算帶GPS的手錶10的位置及高度 信息和真正的傳輸延遲時間。此處的計算方法與上述圖8的ST18相同。 取得真正的傳輸延遲時間和實際利用RTC 23等計測出的傳輸延遲時間， 這些計測數據被收容在圖6的接收機信息計測數據收納部532中，並改 寫更新在ST2的初始化模式下得到的數據。然後，圖6的接收機信息計測程序514對於直到從4個GPS衛星15a 等發送的信號被接收的時間，生成以實際測定出的傳輸延遲時間為基準， 通過計算而求出的帶GPS的手錶10的位置信息和真正的傳輸延遲時間、 以及作為RTC23計測出的測定值的傳輸延遲時間，並收容在接收機信息 計測數據收納部532中，並改寫更新在ST2的初始化模式下得到的數據。 並且，測位位置作為測位數據被收容在圖6的接收機信息計測數據收納 部532中，改寫更新在ST2的初始化模式下得到的數據。並且，在ST18 中通過計算求出的真正的傳輸延遲時間與RTC 23實際計測出的傳輸延 遲時間之間的差分數據(以下稱為"偏差時間")，也被收容在接收機信 息計測數據收納部532中，改寫更新在ST2的初始化模式下得到的數據。接著，在ST28中，如圖6所示，時間校正程序515動作，根據收容 在接收機信息計測數據收納部532中的偏差時間，補償(校正)收容在 RTC時間數據收納部533中的RTC時間數據。偏差時間如上所述成為真 正的傳輸延遲時間與作為RTC 23的測定值的傳輸延遲時間之間的差分 信息。這樣，禾'」用來自各個GPS衛星15a等的導航電文信息，使用各個 虛擬衛星距離，根據當前的帶GPS的手錶的接收測位位置和偏差時間， RTC的時間校正程序515根據上述偏差時間校正RTC時間數據。在圖6 所示的RTC時間數據收納部533中，除上述的RTC時間數據外，也包含 UTC數據等。接著，如ST29所示，錶盤12上的顯示根據包括從GPS衛星15a等
取得的UTC參考數據等的圖6的RTC時間數據收納部533而被校正。 因此，錶盤12上的顯示例如顯示為考慮了時差的日本時間。然後，在正常處理模式已正常結束時，從圖7中的ST8，轉入ST5 的正常模式選擇條件閾值時間的測定，進行閾值時間的計時，每隔24小 時更新數據。在此，在正常處理模式沒有正常結束時，返回ST2，執行 初始化模式，重新取得曆書。在此，以帶GPS的手錶10為例進行了說明，但是，本發明中有關 這一系列的初始化模式中的曆書數據取得，也可以安裝在其他小型設備 上。本發明不限於上述實施方式。
權利要求
1.一種測位裝置，其具有用於接收從繞著地球旋轉的位置信息衛星按照時間序列連續發送的導航電文信息的接收部，根據通過該接收部接收到的所述導航電文信息對自身位置進行測位，所述測位裝置的特徵在於，所述導航電文信息構成為按照多個發送信息區塊被順序發送；在所述多個發送信息區塊的至少一部分所述發送信息區塊中，包括包含所述位置信息衛星在內的所有位置信息衛星的全衛星概略軌道信息；包括該全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊被非連續地發送，所述測位裝置具有信號識別部，該信號識別部識別包括非連續地發送的所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收開始時間，並且識別包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收結束時間，所述接收部構成為，在所述信號識別部識別出的、包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收時間，接收所述導航電文信息，從而間歇接收包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的信號。
2. 根據權利要求1所述的測位裝置，其特徵在於，所述信號識別部 根據與所述位置信息衛星固有的C/A碼同步而生成的編碼信號，來檢測 所述發送信息區塊的發送時間，在所述發送時間的定時，按照所述編碼信號識別包括所述全衛星概 略軌道信息的所述發送信息區塊的接收開始時間、和包括所述全衛星概 略軌道信息的所述發送信息區塊的接收結束時間。
3. 根據權利要求2所述的測位裝置，其特徵在於，所述信號識別部 把多個所述發送信息區塊設為5個子幀，所述信號識別部具有輸出控制 信號的控制信號部，該控制信號用於得到與所述子幀中包含的前置碼信 息數據和TOW信息數據同步的同步信號、以及根據所述編碼信號非同步 地得到包括所述全衛星概略軌道信息的兩個所述子幀。
4. 根據權利要求3所述的測位裝置，其特徵在於， 所述信號識別部把所述5個子幀設為1幀； 所述信號識別部具有計數器，其根據所述編碼信號和所述同步信號，檢測所述幀中包括 所述全衛星概略軌道信息的所述子幀的第5個的末尾，根據所述編碼信 號檢測3個所述子幀和2個所述子幀的定時，在該定時輸出計數器信號； 以及信號生成部，其將從所述控制信號部輸出的所述控制信號反轉並輸 出反轉控制信號，生成比較所述反轉控制信號和所述計數器信號而得到 的信號。
5. —種測位方法，其具有用於接收從繞著地球旋轉的位置信息衛星 按照時間序列連續發送的導航電文信息的接收部，根據通過該接收部接 收到的所述導航電文信息對自身位置進行測位，所述測位方法的特徵在 於，所述導航電文信息構成為按照多個發送信息區塊被順序發送；在 所述多個發送信息區塊的至少一部分所述發送信息區塊中，包括包含所 述位置信息衛星在內的所有位置信息衛星的全衛星概略軌道信息；包括該全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊被非連續地發送，所述測位方法具有信號識別部，該信號識別部識別包括非連續地發 送的所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收開始時間，並 且識別包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收結束時 間，所述接收部構成為，在所述信號識別部識別出的、包括所述全衛星 概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收時間，接收所述導航電文信息， 從而間歇接收包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的信 號。
6. —種具有測位裝置的鐘表，所述測位裝置具有接收部，該接收部 用於接收從繞著地球旋轉的位置信息衛星按照時間序列連續發送的導航 電文信息，根據通過該接收部接收到的所述導航電文信息對自身位置進 行測位，所述鐘錶的特徵在於，所述導航電文信息構成為按照多個發送信息區塊被順序發送；在 所述多個發送信息區塊的至少一部分所述發送信息區塊中，包括包含所 述位置信息衛星在內的所有位置信息衛星的全衛星概略軌道信息^包括 該全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊被非連續地發送，所述測位裝置具有信號識別部，所述信號識別部識別包括非連續地 發送的所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收開始時間， 並且識別包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收結束 時間，所述接收部構成為，在所述信號識別部識別出的、包括所述全衛星 概略軌道信息的所述發送信息區塊的接收時間，接收所述導航電文信息， 從而間歇接收包括所述全衛星概略軌道信息的所述發送信息區塊的信 號。
全文摘要
本發明提供一種測位裝置、測位方法及具有測位裝置的鐘表。其課題在於，提供可以連續取得全衛星概略軌道信息，而不會跨日地分割取得，而且可以減小電力消耗的測位裝置、測位方法及具有測位裝置的鐘表。作為解決手段，本發明的測位裝置(10)，根據從位置信息衛星按照時間序列連續發送的導航電文信息對自身位置進行測位，具有識別包括全衛星概略軌道信息的發送信息區塊的接收開始時間和接收結束時間的信號識別部(28)，具有在信號識別部(28)識別出的包括全衛星概略軌道信息的發送信息區塊的接收時間，間歇接收所述導航電文信息的接收部(11)。
文檔編號G04G5/00GK101118416SQ200710139768
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者本田克行, 松崎淳, 浦野治, 藤沢照彥 申請人:精工愛普生株式會社