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卫星电波接收装置、电子表、测位控制方法以及记录介质

2021-02-27 10:07:16

卫星电波接收装置、电子表、测位控制方法以及记录介质

  技术领域

  本发明涉及卫星电波接收装置、电子表、测位控制方法以及记录介质。

  背景技术

  有接收来自被称为GPS(Global Positioning System)的全球卫星测位系统的测位卫星的电波,获取电波的接收位置(当前位置)、日期时间的技术。在接收来自测位卫星的电波的卫星电波接收装置中,能够基于来自多个(通常,4颗以上)测位卫星的发送电波中所包含的信号(导航消息)的接收定时和涉及该多个测位卫星的位置的信息来计算当前位置以及准确的日期时间。

  导航消息按每个测位卫星利用固有的伪噪声码(PRN码)来进行扩频,即,通过根据导航消息的比特值被相位反转的PRN码将载波进行相位调制(BPSK)来发送。在将导航消息解调、解读的情况下,确定PRN码的种类和相位(反复使用的PRN码的开头定时),利用被确定的PRN码来将导航消息逆扩频。

  在来自测位卫星的电波的接收环境差,不能得到足够的强度、CN比的情况下,有时难以捕捉、解调信号并获取信息。这样的情况下,有通过将反复的代码接收多次来重叠,从而提高接收灵敏度(CN比)的技术。在民间公开且通常普遍使用的PRN码的一周期比各比特值的持续时间短。专利文献1中,作为在接收电波微弱的情况下修正具有、计数的日期时间的技术,公开了考虑导航消息的各比特值引起的PRN码的相位反转并且将接收的PRN码适当地进行同步相加来提高接收灵敏度,确定PRN码的相位(开头定时)和各比特值的相位(开头定时)。

  另一方面,在日本专利文献特开2010-96672号公报中,公开了获取当前位置时并不从导航消息获取,而是利用另外的通信单元从外部获取测位卫星的临时信息的辅助型测位技术(辅助GPS等)。公开了通过这样预先保持测位卫星的位置信息,在获取来自测位卫星的电波的传播时间后马上迅速地确定当前位置的技术。

  然而,为了可靠地捕捉、跟踪来自测位卫星的发送电波并从最初获取准确的位置信息,准确的日期时间信息是不可缺少的,但是存在随着时间从前次的测位经过,得到的日期时间缓缓偏离的问题。其结果,容易变得无法从最初迅速并且适当地求出位置,或者即使求出,位置精度也会降低。

  发明内容

  本申请公开了卫星电波接收装置、电子表、测位控制方法以及记录介质。

  为了实现上述目的,优选的实施方式为一种卫星电波接收装置,其具备:接收机,其接收从卫星发送的包含由比特数据的数组构成的消息信号的发送电波;以及处理器,上述处理器按照将上述消息信号中的各比特数据的持续时间分别分割为多个而得的划分期间来确定该消息信号的比特值,获取将所确定的比特值按照接收顺序排列而得的确定比特值数组;基于该确定比特值数组中的多个比特值的数组,进行决定所接收的上述发送电波中比特值发生切换的上述比特数据的开头定时的比特边沿检测动作;根据所决定的上述开头定时相对于正在计数的当前日期时间的偏差量来修正不足上述持续时间的当前日期时间的偏差;使用修正后的当前日期时间进行测位。

  附图说明

  图1是表示本发明的实施方式的电子表的功能结构的框图。

  图2是说明GPS卫星中的导航消息的格式的图。

  图3是在进行比特同步的情况下使用的比较比特值数组的图。

  图4是表示第1实施方式的电子表中执行的位置获取处理的控制顺序的流程图。

  图5是表示由第1实施方式的电子表的卫星电波接收处理部执行的测位控制处理的控制顺序的流程图。

  图6是表示测位控制处理中调用的比特同步控制处理的控制顺序的流程图。

  图7是表示第2实施方式的电子表中执行的位置获取处理的控制顺序的流程图。

  图8是表示第2实施方式的电子表的卫星电波接收处理部中执行的测位控制处理的控制顺序的流程图。

  图9是表示在第2实施方式的电子表的测位控制处理中调用的比特同步控制处理的控制顺序的流程图。

  图10是表示在第3实施方式的电子表的测位控制处理中调用的比特同步控制处理的控制顺序的流程图。

  具体实施方式

  以下,基于附图对实施方式进行说明。

  图1是表示本实施方式的电子表1的功能结构的框图。

  该电子表1是能够接收来自测位卫星(卫星)、至少美国的GPS(Global Positioning System)的测位卫星(以下记为GPS卫星)的电波来将信号解调,并获取日期时间信息的表。

  电子表1具备:主CPU41(Central Processing Unit)(显示控制部);ROM42(Read Only Memory);RAM43(Random Access Memory);振荡电路44;分频电路45;计时电路46(外部计时部,计数器);显示器47;显示驱动器48;操作接受部49;电力供给部50;作为卫星电波接收装置的卫星电波接收处理部60;天线AN;通信部70;传感器71等。

  主CPU41进行各种运算处理,统一控制电子表1的整体动作。主CPU41从ROM42读出控制程序,载入RAM43进行日期时间的显示、各种功能所涉及的运算控制、显示等各种动作处理。另外,主CPU41使卫星电波接收处理部60动作来接收来自测位卫星的电波,获取在该卫星电波接收处理部60基于接收内容求出的日期时间信息、位置信息。

  ROM42是掩模ROM、可改写的非易失性存储器等,存储有控制程序、初始设定数据。控制程序中包含用于从测位卫星获取各种信息的各种处理的控制相关的程序421。

  RAM43是SRAM、DRAM等易失性的存储器,对主CPU41提供作业用的存储空间来存储临时数据,并且存储各种设定数据。各种设定数据包含电子表1中的日期时间的计数、显示相关的地方时设定,即时区的家乡城市设定、有无应用夏令时所涉及的设定。另外,在经由通信部70从外部获取到包含测位卫星的精密轨道信息的数据(星历数据)的情况下,该星历数据存储于RAM43,在适当的定时复制或者移动到卫星电波接收处理部60的存储部646。存储在RAM43的各种设定数据的一部分或者全部也可以存储在非易失性存储器。

  振荡电路44生成预先决定的预定的频率信号并输出。该振荡电路44中例如使用石英振子。

  分频电路45将从振荡电路44输入的频率信号分频为计时电路46、主CPU41利用的时钟信号的频率的信号来输出。该输出信号的频率也可以基于主CPU41的设定而变更。

  计时电路46对从分频电路45输入的预定的频率信号(时钟信号)的输入次数进行计数,并与初始值相加,从而对当前的日期时间计数。作为计时电路46,也可以是以软件方式使存储在RAM中的值变化,或者可以具备专用的计数器电路。计时电路46计数的日期时间不特别限定,例如能够使用从预定的定时起的累积时间、UTC时间(世界协调时间)或者预先设定的家乡城市的时间(地方时)等中的任意一个。另外,该计时电路46计数的日期时间本身未必需要以年月日、时分秒的形式保持。从分频电路45输入到计时电路46的时钟信号中可包含与准确的时间经过的微小偏差。计时电路46计数的日期时间的每一天的偏差的大小(差率;偏差的比例)根据动作环境例如温度变化,通常为±0.5秒以内。

  上述的主CPU41、ROM42、RAM43、振荡电路44、分频电路45以及计时电路46能够作为微型计算机形成在单一IC基板上。用于振荡电路44的石英振子也可以安装在外部。

  显示器47例如具备液晶显示器(LCD)、有机EL(Electro-Luminescent)显示器等的显示画面,通过点阵方式以及段方式的任意一个或者它们的组合,以数字方式进行基于计时电路46计数的日期时间的至少时刻的显示、各种功能所涉及的显示。

  显示驱动器48基于来自主CPU41的控制信号,将与显示画面的种类对应的驱动信号输出到显示器47,在显示画面上进行显示。

  或者,在显示器47以及显示驱动器48中,还可以在数字显示画面的基础上或者代替数字显示画面而包含指针以及使该指针旋转动作的步进电机、对该步进电机输出驱动信号的驱动电路等。

  操作接受部49接受来自用户的输入操作,将与该输入操作对应的电信号作为输入信号输出到主CPU41。在该操作接受部49中例如包含按压按钮开关或表冠开关。

  或者,也可以与显示器47的显示画面重叠地设置有触摸传感器,使显示画面作为输出与该触摸传感器进行的用户的接触动作所涉及的接触位置、接触方式的检测对应的操作信号的触摸面板来发挥功能,从而显示器47和操作接受部49可以一体设置。

  通信部70基于主CPU41的控制,执行、控制与外部的电子设备的通信动作。这里,通信部70例如控制利用蓝牙(Bluetooth:注册商标)的无线通信动作。作为蓝牙通信,可以进行版本3的高速通信,另外,也可以进行版本4的省电通信。或者,通信部70也可以进行利用无线LAN等的通信,也可以具备连接端子,能够经由通信电缆以有线方式进行与外部电子设备的通信。

  传感器71对电子表1(本机)的运动状态所涉及的物理量进行测量,并将测量值输出到主CPU41。在传感器71中例如包含加速度传感器和方位传感器。主CPU41持续获取它们的测量值并累计电子表1(其用户)的移动方向、移动量(自律导航),从而能够算出预定时间内的移动距离和移动方向。对于测量步行时等的特定的加速度变动模式的情况下的移动量的计算方法已知各种技术,能够使用任意一个或者组合多个来使用。另外,也可以在传感器71中包含气压传感器,在ROM42等中保持表示气压和高度的对应关系的表格来测量高度方向的运动(移动方向、移动量)。

  电力供给部50将从电池输出的电力以预定电压供给到各部。作为电力供给部50的电池,这里使用太阳能板和二次电池。太阳能板通过入射的光产生电动势而对主CPU41等各部进行电力供给,并且在产生多余电力的情况下,将该电力蓄电到二次电池中。另一方面,在通过从外部向太阳能板的入射光量能够发电的电力相对于消耗电力不足的情况下,从二次电池向各部供给电力。作为电池,也可以使用能够从外部装卸的纽扣型干电池等一次电池。

  卫星电波接收处理部60经由天线AN与来自测位卫星的发送电波调谐来接收。卫星电波接收处理部60确定将接收的发送电波中包含的导航消息(消息信号)扩频的伪噪声码(C/A码)及其相位,捕捉导航消息的信号。卫星电波接收处理部60将该捕捉到的导航消息解调,确认代码串(各比特)来进行必要的处理,获取所希望的信息。卫星电波接收处理部60具备RF部63、基带部64和振荡电路65等。

  RF部63从所接收的电波(RF信号)选择所希望的频率信号并放大,转换为中间频率带的信号(IF信号)后,将该IF信号以预定采样频率进行数字转换,然后输出给基带部64。

  基带部64对数字离散值化的IF信号数据进行处理来获取、计算所希望的信息。基带部64具备捕捉部641、跟踪部642、C/A码生成部643、分频电路644、模块CPU645(处理器、计算机)、存储部646等。

  模块CPU645是根据来自主CPU41的控制信号、设定数据的输入来控制卫星电波接收处理部60的动作的处理器。模块CPU645从存储部646读取必要的程序、设定数据,使RF部63以及基带部64的各部动作,接收、解调所接收的来自各测位卫星的发送电波(逆扩频以及各比特的确定)来获取日期时间信息、位置信息。该模块CPU645从解调后的信号获取所希望的信息。模块CPU645也可以按照预先设定的导航消息的格式对被解调后的导航消息的信号进行解密来解读所希望的信息,对按照导航消息的格式预先设定的比较对照用的比特数组和被解调后的信号的比特数组进行比较对照来进行一致检测,由此,不直接解读代码串就能够进行接收内容及其定时的确定。

  另外,模块CPU645利用从分频电路644输入的预定的频率的时钟信号来进行日期时间的计数。在模块CPU645不具有当前日期时间的数据的情况下,模块CPU645将从主CPU41输入的计时电路46的计数日期时间、卫星电波接收处理部60所具备的省略图示的RTC(Real Time Clock)计数的日期时间作为初始数据来使用,进行日期时间的计数。

  存储部646具有闪存、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等各种非易失性存储器和RAM。在存储部646的非易失性存储器中存储涉及测位、日期时间信息的获取的各种程序646a、设定数据、测位以及日期时间信息获取的履历。存储在非易失性存储器中的数据包含各测位卫星的精密轨道信息(星历)、预测轨道信息(年历)、前次的测位日期时间以及位置、用于比特值的确定所涉及的检验的BER存储部646b(Bit error rate;比特错误率)、以及包含用于比特边沿的检测的比较比特值数组Rrp的比较比特值数组数据646c。这里,在BER存储部646b中存储有与卫星电波的多个阶段的接收强度分别对应的比特错误率的数据(接收强度和比特错误率的对应关系)。在程序646a中包含本发明的实施方式的程序即执行后述的测位控制处理(包含比特同步控制处理)的程序。另外,RAM对卫星电波接收处理部60中的模块CPU645提供作业用的存储空间,存储各种临时数据。

  捕捉部641对从RF部63输入的IF信号的数字离散值,在与各测位卫星的各相位的C/A码之间分别计算出相关值并检测其峰值,由此确定接收的测位卫星的种类,即C/A码和该C/A码的相位。该捕捉动作中例如使用匹配滤波器,对多个测位卫星的C/A码同时并列地进行相关值的计算。

  跟踪部642维持所确定的测位卫星的C/A码和其相位,持续获取从该测位卫星发送的导航消息的信号。跟踪部642获取跟踪的信号中的C/A码的相位和从C/A码生成部643输入的C/A码的相位的差值信息并进行反馈,对相位偏差进行微调并且对IF信号进行逆扩频、解调来确定各比特值。跟踪部642的各结构根据能够并列处理的测位卫星的数量,并列设置有多个。

  C/A码生成部643预先保持能够成为接收对象的全部测位卫星的C/A码的码片排列信息,依次生成成为接收候补的测位卫星或者所确定的测位卫星的C/A码,以适当的速度选择性地输出到捕捉部641以及跟踪部642的某一个。也可以将已捕捉的测位卫星的C/A码输出给跟踪部642,同时将未捕捉的测位卫星的C/A码输出给捕捉部641。C/A码生成部643能够对捕捉部641以及跟踪部642同时生成多个测位卫星所涉及的C/A码并且并列地输出。另外,输出到跟踪部642的C/A码如后所述,能够根据来自跟踪部642的控制信号变更相位。

  分频电路644将从振荡电路65输入的预定的频率的信号分频,来对基带部64的各部供给预定的时钟信号。分频电路644生成的时钟信号被决定为与例如输入到跟踪部642的IF信号的处理等与数据的输入速度、输出速度对应的处理速度相应的频率。

  基带部64的各部,特别是捕捉部641以及跟踪部642具备专用的硬件结构(处理器),从而高效地进行处理,然而也可以是作为处理器的CPU通过软件控制进行各部的功能动作的一部分或者全部。

  振荡电路65生成预定的频率的信号并输出给RF部63、基带部64。该振荡电路65的输出频率例如是16MHz~32MHz等,使用比振荡电路44精度高的振荡器,不特别限定,例如使用TCXO(温度补偿晶体振荡器)等。

  该卫星电波接收处理部60从电力供给部50直接供给电力,通过主CPU41的控制信号切换其开关以及仅接收动作的停止(睡眠)。即,卫星电波接收处理部60在进行来自测位卫星的电波接收以及日期时间获取、测位所涉及的计算动作的期间以外,与始终动作的主CPU41等独立地被切断电力供给。

  这些中,至少RF部63以及基带部64中的捕捉部641和跟踪部642在本实施方式的电子表1中构成接收包含导航消息的来自测位卫星的发送电波的接收机。

  接下来,对来自测位卫星的发送电波进行说明。

  如上述那样,测位卫星中生成通过以预定的格式排列的多个比特数据(代码串)表现涉及日期时间、测位卫星的位置和状态等的信息的消息信号(导航消息)。形成该导航消息的比特数据的数组,通过与按测位卫星预先决定的C/A码的各码片的异或来进行扩频,载波信号通过该扩频后的信号被相位调制(BPSK)而作为发送电波被输出(出射)、发送。即,来自测位卫星的发送电波包含载波、作为码片的排列的C/A码、由比特数据的数组构成的导航消息。

  图2是对GPS卫星中的导航消息的格式进行说明的图。

  GPS卫星中,导航消息以50bps(1比特的持续时间为20msec(20毫秒))输出。C/A码是1msec(1毫秒)周期,因此,在一个比特数据的长度(时间长)期间重复20周期。该导航消息将30比特0.6秒作为一字(word),将300比特6秒作为一单位(子帧),在各子帧的第2个字中包含以17比特的代码表现的日期时间信息的一部分(TOW;周内经过时间)。另外,在该导航消息中,每30秒(5子帧,1帧)包含该测位卫星的精密轨道信息(星历;子帧2、3)和剩余的日期时间信息(WN:周编号;子帧1)。

  各子帧一定从固定的8比特代码(前导码)开始。另外,在各子帧中包含表示子帧的编号(子帧ID)的代码。在对导航消息进行解密、解读的情况下,首先,检测该前导码并以该前导码的位置为基准。

  在电子表1保持大致日期时间,不接收、解读WN也能够确定WN(日期)的情况下,通过仅接收任意子帧中的TOW并解读,能够获取完整的日期时间信息。另外,在对大致日期时间设想的偏差足够小,能够确定是哪个子帧的情况下,即大致日期时间的误差小于6秒(若偏差方向没有限制,则小于±3秒)的情况下,只要确定前导码就能够确定日期时间。并且,在电子表1保持大致准确的日期时间,能够确定是导航消息中的哪个比特数据的情况下,即,日期时间的误差小于20msec(若偏差方向没有限制,则小于±10msec),并且接收的测位卫星和当前位置的大致距离,即电波的传播时间与20msec相比充分小的误差范围内已知的情况下,不需要确定以前导码为代表的比特数组或者解读代码串,就确定出比特的开头定时,则能够根据该开头定时的偏差量来进行日期时间的偏差的修正。通过像这样减少需要接收、获取的信息的量,能够缩短日期时间的计算所需的信息的接收时间,减少处理量。

  振荡电路65使用TCXO,在温度变化等处于通常使用范围内的情况下,日期时间的计数误差(偏差的比例)为1ppm以下。因此,产生±10msec的偏差为止的时间最短也有104sec(2小时46分)左右。在测位的开始前、再开始前,对卫星电波接收处理部60(模块CPU645)的电力供给被切断的情况下,在此期间模块CPU645的动作停止(中断)而不对日期时间信息进行计数,所以,如上述那样,从主CPU41或者RTC获取日期时间信息(初始值)来开始日期时间的计数。该情况下,与模块CPU645进行的日期时间的计数独立地对日期时间计数的计时电路46、RTC的日期时间的计数误差(偏差的比例)为10ppm以下左右(即,使用TCXO的日期时间的计数误差比计时电路46进行的日期时间的计数误差小),所以到产生±10msec的偏差为止的时间最短为103sec(16分40秒)左右。在模块CPU645对日期时间计数的时间(模块CPU645的动作的持续期间)和不计数的时间(模块CPU645的动作的中断期间)并存的情况下,根据它们的组合,产生±10msec的偏差为止的最短时间为103sec到104sec之间。涉及卫星电波接收处理部60的动作期间、接收期间的信息作为接收履历存储于RAM43。

  接下来,对本实施方式的电子表1中的电波接收动作进行说明。

  电子表1中,能够进行连续地进行测位的连续测位、以预定的时间间隔间歇地进行测位来获取移动履历的间歇测位、仅进行一次测位而结束的单独测位。连续测位、测位间的时间间隔短的间歇测位以及单独测位(例如数秒~数分钟程度的间隔)中,能够将一次获取的星历在多次测位中持续利用。另外,在能够经由通信部70访问预定的数据服务器的情况下,即使不从测位卫星接收星历,也能够使用从该外部的数据服务器获取的星历。

  在进行测位的情况下,基于4颗以上的测位卫星的位置坐标以及信号的接收定时的偏差时间、当前日期时间,求出当前位置的位置坐标3分量以及当前日期时间的偏差的4分量。通常是通过使得从预定的初始值在数值上收敛(例如,利用牛顿-拉夫森法等)来进行这些计算,因此,初始值的设定越接近收敛值,越容易在短时间并且更可靠地得到正确结果。另外,求出的位置的精度取决于来自多个测位卫星的发送电波的接收定时的决定精度。电子表1中,通常采用C/A码的相位同步,由此能够以1码片稍短于1μsec的精度决定来自多个卫星的电波接收定时的偏差。

  作为日期时间的偏差量的初始值,通常设定为零。在离前次的测位以及模块CPU645进行的计数日期时间的修正的经过时间充分小,例如10秒到数分钟程度的情况下,各测位卫星的位置坐标、电子表1的当前位置以及计数日期时间的偏差的都不会较大地变化,因此,来自测位卫星的发送电波的接收定时(传播时间)的偏差的变化也微小,即,仅变化C/A码的发送周期(1msec)以下的程度。因此,在进行这样的频度的间歇测位的情况下,不进行导航消息的代码串的解读或进一步进行比特数据的边界定时(比特边沿)的决定(比特同步、比特边沿检测动作),只要决定C/A码周期的相位,则基于前次的来自测位卫星的发送电波的接收定时的偏差时间,就能够准确地确定其微小变化,能够更容易并且短时间内确定当前位置以及计数日期时间的偏差。

  另一方面,基于上述的日期时间的计数误差可产生的计数日期时间的偏差,根据从进行日期时间修正起的经过时间而变大,而且根据从前次进行测位以及计数日期时间的偏差的修正起的经过时间,测位卫星和当前位置的位置关系的变化也可能变大。其结果,来自测位卫星的电波接收定时的偏差时间与前次的偏差时间相比,大于C/A码的发送周期的长度(1msec)而不同,或者进一步,实际接收、确定的比特数据与由计数日期时间假定的比特数据不同。

  本实施方式的电子表1中,基于前次的测位以及计数日期时间的修正后的经过时间以及卫星电波接收处理部60的动作状况等来估计计数日期时间的最大误差。而且,根据该最大误差,判断仅获取C/A码周期内的同步定时,还是需要决定比特数据的边界定时(进行比特同步),还是需要进一步确定前导码等的代码位置。

  此外,如果计数日期时间的修正后的经过时间变长,则即使计数日期时间的偏差仍然小,也有测位卫星移动而电波接收定时的偏差时间(传播时间)变化1msec以上的情况,所以关于是否进行比特同步,也可以不仅考虑计数日期时间的最大误差也考虑单纯的经过时间。另外,也可以基于测位时得到的准确的日期时间来重新计算来自各测位卫星的发送电波的传播时间,每次或者以预定的间隔判别1msec以上的位的值是否变化。

  接下来,对涉及比特同步的动作进行说明。

  图3是表示进行比特同步的情况下使用的比较比特值数组Rrp的图。

  电子表1中,若进行与C/A码的相位同步,则按C/A码的一周期量的长度(1msec长;划分期间)与各周期同步地分别确定导航消息的信号的比特值,获取(生成)将这些按接收顺序排列而得的确定比特值数组。如上述那样,1比特的长度为C/A码20周期量,即,C/A码的一周期量(划分期间)的长度为将1比特的持续时间(20msec长)分割为多个的长度。由此,确定的比特值可每20个变化。因此,确定比特值数组的各比特值中将开头位置每次1个地(即,每次1msec)挪动最大19个(20msec,即,遍及与1比特的持续时间对应的数)所得到的20组的连续的20个(2以上的预定数,这里与1比特的持续时间内的C/A码的周期数相等)构成的比特值的数组(数组部分)中的任意一个,将比特值的第10个和第11个之间作为边界(边界位置),在第10个以前和第11个以后比特值不同。即,该数组部分如图3的比较比特值数组Rrp(对照比特值数组)那样,成为与在预先决定的边界位置的前后相互不同(即,“0”和“1”)的比特值的数组模式完全一致(比特值0→1)或者完全不一致(比特值1→0)的任意一个。另外,每当数组部分的开头位置从该完全一致或者完全不一致的开头位置每次1个地(从开头定时每次1msec)前后挪动,不一致(不成为不一致)的比特值的数每次增加一个。

  此外,导航消息中持续发送相同比特值的期间中得到的确定比特值数组中存在确定的比特值在中途不切换的(1→1,0→0)情况,此时,在20组的数组部分之间,一致个数、不一致个数不产生变化。通过比较比特值数组Rrp和各数组部分之间一致的比特值的个数分别成为整体的一半(20个中10个)来判别这样的状况。此时,在所获取的确定比特值数组的期间的20msec或者40msec后的期间重新进行相同的处理。

  然而,随着来自测位卫星的发送电波的接收强度降低,弄错比特值的确定(误确定)的频度缓缓增高。本实施方式的电子表1中,分别进行将从确定比特值数组得到的20组的数组部分中的20个比特值分别与比较比特值数组Rrp的20个比特值比较(对照)的处理,将获取到与概率上以预定的精度认为与比较比特值数组Rrp的一致的程度以及不一致的程度最大的一方对应的数组部分的第11个比特值的数据的开头的定时(与比较比特值数组Rrp的边界位置对应的位置)决定为比特数据的边界定时(比特边沿)。20组的数组部分也可以分别并列准备而与比较比特值数组Rrp比较。这里,该比较比特值数组Rrp包含于比较比特值数组数据646c并存储保存在存储部646,根据需要被读出并利用。或者,基带部64也可以具有能够进行等同于与比较比特值数组Rrp的对照的处理的硬件结构(例如,保持原样输出比较对象的数组部分的前一半10比特,将后一半10比特反转输出并进行加法运算等)。

  这里,提取出20组的数组部分和比较比特值数组Rrp的一致个数以及不一致个数中最大的个数和第二大的个数,根据将与该最大的个数对应的数组部分(第一数组部分)和与第二大的个数对应的数组部分(第二数组部分,即其他的数组部分)弄错而误认定的概率是否充分低(是否以预定概率以上产生误认定)来判断可否决定比特数据的边界定时。误确定N个比特值中的任意m个的概率P,使用比特错误率ε表示为P=(1-ε)N-m·εm·NCm。比特错误率ε基于接收强度(CN比等)而变化,然而这里作为一个例子简单地设ε=0.5,求出P=NCm/2N。这些运算结果可以预先与N、m对应地存储保持,根据需要来参照获取,或者也可以使用近似式来简便地计算。另外,2N的值在比率的计算时抵消,所以也可以从最初就不计算。

  电子表1中,各数组部分的比较对照所涉及的20个比特值中的一致个数(20-m)(一致的程度)和不一致个数m(不一致的程度)中,较大的一方被决定为一致个数,较小的一方被决定为不一致个数(不一致的程度)。即,一致个数F=|20-2×m|,与此对应地求出不一致个数E=(20-F)/2。

  如上述那样,对于比较比特值数组Rrp和比特值的切换边界的位置一致的数组部分的不一致个数E成为0,该不一致个数E为直接被误确定的比特值的数。因此,如果误确定最小的m1个的概率P1(误确定m1个的数组部分的检测概率)相对于误确定第二小的m2个的概率P2(误确定m2个的数组部分的检测概率)的比率Pd=P1/P2为预定的基准比率以下,例如10-7以下,则判别为误确定了最小的m1个的数组部分与比较比特值数组Rrp以充分的精度最一致(或者不一致),决定比特数据的边界定时。在接收强度(CN比)低而误确定增加,不能一次得到充分的精度的情况(不是基准比率以下的情况)下,直到比率Pd成为基准比率以下为止累计多个周期而能够提高精度。如上述那样,一致个数以及不一致个数中较大的一方被机械地处理为一致个数F,所以通过累计该一致个数F,不需要考虑比特值在“0”、“1”间向哪个方向变化。此外,也可以不个别计算概率P1、P2后计算比率Pd,而是使用近似式等来直接简便地计算比率Pd。

  在导航消息中持续发送相同比特值的期间,即使混入一些误确定,一致个数以及不一致个数中最大的该一致个数和不一致个数之差也不大,所以在该差为预定的基准差以下,例如10以下(即,一致个数以及不一致个数的双方为5以上并且15以下)的情况下,判断为持续发送相同比特值,不进行比特数据的边界定时的决定所涉及的以后的处理(不进行比特边沿的决定),能够放弃比较结果(对照的结果)。另外,由此,排除了接收灵敏度暂时降低(CN比恶化)到难以确定代码的程度的期间的数据,能够高精度地进行比特边沿的检测。

  图4是表示本实施方式的电子表1中执行的位置获取处理的主CPU41的控制顺序的流程图。该位置获取处理基于用户操作来开始,或者基于用户的设定操作等,以预定的时间间隔周期性地被调用来执行。

  若开始位置获取处理,则主CPU41判别向卫星电波接收处理部60的电力供给是否停止(OFF)(步骤S401)。在判别为没有停止的情况下(步骤S401中“否”),主CPU41的处理移到步骤S404。

  在判别为停止的情况下(步骤S401中“是”),主CPU41从电力供给部50向卫星电波接收处理部60供给电力而使其启动(步骤S402)。主CPU41将计数的日期时间的信息发送给卫星电波接收处理部60(步骤S403)。之后,主CPU41的处理移到步骤S404。

  若从步骤S401、S403的处理移到步骤S404的处理,则主CPU41判别是否从卫星电波接收处理部60有星历数据的请求(步骤S404)。判别为有请求的情况下(步骤S404中“是”),主CPU41将星历数据发送给卫星电波接收处理部60(步骤S405)。成为发送对象的星历数据可以是全部测位卫星的数据,也可以仅是由卫星电波接收处理部60指定的一部分的(根据最近的测量位置和当前日期时间假定为可视状态)测位卫星的数据。之后,主CPU41的处理移到步骤S406。在判别为没有星历数据的请求的情况下(步骤S404中“否”),主CPU41的处理移到步骤S406。

  若移到步骤S406的处理,则主CPU41判别是否检测出位置信息获取的结束命令(步骤S406)。该结束命令中包含与操作接受部49接受的用户操作对应的命令和在主CPU41设定的间歇测位时的测位的中断期间自动地设定输出的命令。在判别为没有检测出结束命令的情况下(步骤S406中“否”),主CPU41等待从卫星电波接收处理部60接收测位结果的输入,获取输入的测位结果且将基于该获取的测位结果的对显示器47的显示控制信号输出到显示驱动器48(步骤S407)。另外,主CPU41能够基于与测位结果一起获取的当前日期时间的数据来修正计时电路46计数的日期时间。之后,主CPU41的处理返回步骤S406。

  在判别为检测出结束命令的情况下(步骤S406中“是”),主CPU41对卫星电波接收处理部60输出测位结束命令(步骤S408)。主CPU41在间歇测位中的测位的中断期间等中判别是否有今后执行再次测位的预定(步骤S409)。判别为有预定的情况下(步骤S409中“是”),主CPU41的处理移到步骤S411。在判别为没有预定的情况下(步骤S409中“否”),主CPU41使卫星电波接收处理部60关闭,使来自电力供给部50的电力供给中止(步骤S410)。之后,主CPU41的处理移到步骤S411。

  若移到步骤S411的处理,则主CPU41更新接收履历信息并使其存储到RAM43(步骤S411)。然后,主CPU41结束位置获取处理。

  图5是表示由卫星电波接收处理部60执行的测位控制处理的模块CPU645的控制顺序的流程图。

  该测位控制处理包含本发明的日期时间修正处理的实施方式,按照来自主CPU41的启动命令或者执行命令而开始。

  若开始测位控制处理,则模块CPU645判别是否启动卫星电波接收处理部60而开始了本处理的控制(步骤S601)。在判别为没有被启动而开始(卫星电波接收处理部60自身已经被启动)的情况下(步骤S601中“否”),模块CPU645的处理移到步骤S604。在判别为卫星电波接收处理部60被启动而开始(即,伴随着前次的测位结束而中断不固定期间后再开始)的情况下(步骤S601中“是”),模块CPU645进行卫星电波接收处理部60的初始设定以及启动时的初始检查(步骤S602)。模块CPU645获取从主CPU41发送的日期时间信息(涉及当前日期时间的信息),更新计数日期时间来开始日期时间的计数(步骤S603)。之后,模块CPU645的处理移到步骤S604。

  若移到步骤S604的处理,则模块CPU645判别是否保持有在当前日期时间(计数日期时间)假定为可视状态的测位卫星的有效期间内的星历(步骤S604)。可视状态的判定,例如根据从当前位置来看测位卫星的仰角是否为预定的基准角度以上等来进行,可以不考虑实际的地形的起伏、建筑构造物等。在判别为保持的情况下(步骤S604中“是”),模块CPU645的处理移到步骤S606。在判别为未保持有效的星历的情况下(步骤S604中“否”),模块CPU645对主CPU41请求星历数据,使获取的星历数据存储于存储部646(步骤S605)。之后,模块CPU645的处理移到步骤S606。

  若移到步骤S606的处理,则模块CPU645使RF部63、基带部64的捕捉部641等的动作开始,开始来自测位卫星的电波接收动作(步骤S606)。模块CPU645使捕捉部641进行接收的电波的信号(数字采样的IF信号)和C/A码的对照,另外,通过取得同步来捕捉来自测位卫星的发送电波(步骤S607)。此时,模块CPU645能够基于保持的星历和前次的测位结果(当前位置)设定捕捉动作的顺序,使得优先将设想为捕捉到的测位卫星作为捕捉对象。

  模块CPU645判别是否从主CPU41输入测位动作的结束命令(步骤S608)。在判别为输入的情况下(步骤S608中“是”),模块CPU645使RF部63、跟踪部642的动作停止,结束来自测位卫星的电波接收动作(步骤S630)。然后,模块CPU645结束测位控制处理。

  在判别为未从主CPU41输入测位动作的结束命令的情况下(步骤S608中“否”),模块CPU645进行所捕捉的测位卫星的跟踪动作,而且,基于来自跟踪的测位卫星的信号的接收定时的偏差(伪距离)和正在计数的当前日期时间(计数日期时间)来进行当前位置以及准确的当前日期时间的计算(步骤S609)。

  模块CPU645基于前次的测位后的经过时间、日期时间的计数状况,判别作为计数日期时间(当前日期时间)的偏差的最大估计值的假定误差dTe是否为基准时间dTc以上(步骤S610)。这里,预先保持TCXO的偏差的比例(1ppm)、计时电路46的偏差的比例(10ppm)的信息,例如,模块CPU645判别利用进行前次的测位以及计数日期时间的修正后的卫星电波接收处理部60为开启(ON)状态下的经过时间Tn(sec)和关闭(OFF)状态下的经过时间Tf(sec)(模块CPU645的动作的中断期间的长度)求出的假定误差dTe=10-6Tn+10-5Tf是否为基准时间dTc=10-2(sec)以上。

  在判别为假定误差dTe不是基准时间dTc以上(不足)的情况下(步骤S610中“否”),模块CPU645判别是否在这次的测位控制处理中已经进行了比特同步(步骤S611)。关于是否进行了比特同步,能够通过设定在初始状态被复位(未置位的状态),在后述的比特同步控制处理成功的情况下成为置位状态的标志等来判别。

  在判别为未进行比特同步的情况下(步骤S611中“否”),模块CPU645从已捕捉的测位卫星中选择一颗(来自用于测位的多个测位卫星的发送电波的任意一个)(步骤S612),对于该一颗的测位卫星,调用后述的比特同步控制处理来执行(步骤S613)。模块CPU645根据所决定的比特数据的边界定时(根据需要,修正来自该测位卫星的传播时间)进行使计数日期时间在±10msec的范围内前后移动的更新(步骤S614;日期时间偏差修正步骤,日期时间偏差修正单元)。之后,模块CPU645的处理移到步骤S626。在判别为进行了比特同步的情况下(步骤S611中“是”),模块CPU645的处理移到步骤S628。

  在步骤S610的判别处理中判别为假定误差dTe为基准时间dTc以上的情况下(步骤S610中“是”),模块CPU645将所捕捉的全部测位卫星选择为比特同步控制处理的对象(步骤S621),分别执行比特同步控制处理(步骤S622)。模块CPU645进行将从比特数据的边界定时被决定的各测位卫星接收、解调的导航消息中的各比特值依次确定的动作(步骤S623)。模块CPU645从所确定的比特值的数组中检测前导码,进一步获取TOW。模块CPU645判别是否获取到TOW(步骤S624),在判别为未获取到的情况下(步骤S624中“否”),将处理返回步骤S608。

  在判别为获取到TOW的情况下(步骤S624中“是”),模块CPU645基于该TOW的获取定时以及TOW的解读内容(日期时间)来更新计数日期时间(步骤S625)。在这种情况下得到的日期时间,因为未求出来自测位卫星的发送电波的准确的传播时间,所以会包含一些(最大±10~15msec程度)偏差。之后,模块CPU645的处理移到步骤S626。

  若从步骤S614、S625的处理移到步骤S626的处理,则模块CPU645使用更新后的计数日期时间来进行当前位置的计算(步骤S626;测位执行步骤,测位执行单元)。模块CPU645判别当前位置的计算是否成功(步骤S627)。在判别为未成功的情况下(步骤S627中“否”),模块CPU645的处理返回步骤S608。判别为成功的情况下(步骤S627中“是”),模块CPU645的处理移到步骤S628。

  若从步骤S611、S627的处理移到步骤S628的处理,则模块CPU645更新计数日期时间(步骤S628)。模块CPU645将测位结果输出到主CPU41(步骤S629)。之后,模块CPU645的处理返回步骤S608。此外,回到步骤S608的处理后,进行测位动作的间隔被适当地设定。

  图6是表示测位控制处理中调用的比特同步控制处理的模块CPU645的控制顺序的流程图。

  若比特同步控制处理被调用,则模块CPU645将获取的输入信号与C/A码周期同步地按1msec分割,确定该1msec间的比特值,作为确定比特值数组p中的第i个比特值p(i)。模块CPU645将该处理持续进行40msec(i=0~39)(步骤S651;比特值确定步骤,比特值确定单元)。

  模块CPU645将变量n设定为初始值“0”,而且,将20个不一致个数E(j)(数组编号j;0≤j≤19)分别作为初始值设定为“0”(步骤S652)。模块CPU645取比特值p(j+n)和比较比特值数组的第j个比特值Rrp(j)的异或后加到E(j)。模块CPU645对变量n加1,而且,对计数数N加1(步骤S653)。

  模块CPU645判别变量n是否为20(步骤S654)。在判别为变量n不是20的情况下(步骤S654中“否”),模块CPU645的处理返回步骤S653。在判别为变量n为20的情况下(步骤S654中“是”),模块CPU645判别得到的20个不一致个数E(j)中是否最小值为5以下或者最大值为15以上(步骤S655)。在判别为都不是的情况下(步骤S655中“否”),模块CPU645结束比特同步控制处理而将处理返回测位控制处理。此时,模块CPU645不将比特同步控制处理中设定的各值消除、初始化。

  在判别为不一致个数E(j)中最小值为5以下或者最大值为15以上的情况下(步骤S655中“是”),模块CPU645在不一致个数为“10”以上的情况下使不一致个数和一致个数反转,加到累计一致个数F(j)(步骤S656)。即,模块CPU645将一致个数设为|20-2×E(j)|,加到原来设定的累计一致个数F(j)。

  模块CPU645将累计一致个数F(j)中最大值max1(F(j))作为最大累计一致个数Fm1,而且,将第二大的值max2(F(j))作为第二累计一致个数Fm2(步骤S657)。在最大的值有2个以上的情况下,最大累计一致个数Fm1以及第二累计一致个数Fm2成为相同的值。模块CPU645将最大累计一致个数Fm1换算为最小累计不一致个数Em1=(N-Fm1)/2,而且,将第二累计一致个数Fm2换算为第二累计不一致个数Em2=(N-Fm2)/2(步骤S658)。

  模块CPU645作为分别产生最小累计不一致个数Em1、第二累计不一致个数Em2的不一致位置的数组模式的产生概率,求出Pmax=NCEm1/2N,Pmax2=NCEm2/2N(步骤S659)。模块CPU645计算各产生概率的比率Pd=Pmax/Pmax2(步骤S660)。模块CPU645判别比率Pd是否为预定的基准值以下(步骤S661)。在判别为是基准值以下的情况下(步骤S661中“是”),模块CPU645将对应于最小累计不一致个数Em1的不一致个数E(j)的数组编号j的数组部分中的第11个比特值的获取定时开头决定为比特数据的边界定时(比特边沿)(步骤S662)。然后,模块CPU645结束比特同步控制处理,将处理返回测位控制处理。此时,模块CPU645能够将上述的比特同步实施所涉及的标志置位。在判别为不是基准值以下的情况下(步骤S661中“否”),模块CPU645结束比特同步控制处理,将处理返回测位控制处理。

  由上述的步骤S653、S656~S662的各处理构成本实施方式的测位控制方法中的比特边沿检测步骤,构成日期时间修正的程序中的比特边沿检测单元。

  此外,如上述那样,比特同步控制处理中的计数数N以及累计一致个数F(j)不被复位,而根据需要被累计。因此,在测位控制处理中调用比特同步控制处理的情况下,需要与最初设定的20msec周期同步进行该比特同步控制处理。

  如以上所述,第1实施方式的卫星电波接收处理部60具备:包含接收从测位卫星发送的包含由比特数据的数组构成的导航消息的发送电波的RF部63、捕捉部641以及跟踪部642的接收机;模块CPU645,模块CPU645在每个将导航消息中的各比特数据的持续时间(20msec)分别按C/A周期(1msec)分割为20个而得的划分期间确定该导航消息的比特值,获取将确定的比特值按接收顺序排列的确定比特值数组,基于该确定比特值数组中的多个比特值的数组,进行在接收的发送电波中决定比特值发生切换的开头定时的比特边沿检测动作,根据所决定的开头定时相对于正在计数的当前日期时间的偏差量来修正不足20msec的当前日期时间的偏差,使用修正后的当前日期时间来进行测位。

  这样,检测导航消息的各比特数据的边界来检测微小的日期时间的偏差,从而能够容易并且迅速地修正日期时间的微小的偏差。而且,基于该修正后的日期时间来进行测位,从而能够更迅速并且简便地执行准确的测位。特别是,按照惯例进行了与C/A码的同步后,将各比特数据的持续时间分割为多个划分期间来进行比特值的切换的检测,所以关于比特边沿的检测不需要以C/A码的码片单位保持较多的数据来高速处理。

  另外,模块CPU645对来自用于测位的多个测位卫星的发送电波中至少任意一个进行比特边沿检测动作,使用根据所决定的开头定时来修正后的当前日期时间来进行测位。这样,进行测位之前迅速并且简便地进行当前日期时间的修正,所以通过使用该当前日期时间来进行测位运算,能够更可靠地并且迅速地收敛于当前位置。由此,卫星电波接收处理部60中,能够高精度地获取准确的当前位置。

  另外,模块CPU645从外部获取多个测位卫星的星历,使用该星历和修正后的当前日期时间来进行测位。

  由此,在来自测位卫星的发送电波的接收再开始后,获取到伪距离,随后迅速进行测位。而且,涉及该测位的最初的运算时,与通常进行最初的测位运算的情况相比,能够使用准确的当前日期时间,所以能够更可靠地并且迅速地收敛于准确的当前位置而结束测位运算。

  另外,划分期间是将导航消息扩频的C/A码的一周期的长度(1msec),与各周期分别同步地设定。首先,为了捕捉来自测位卫星的发送电波需要C/A码的相位同步,而且,比特边沿与C/A码同步,所以通过像这样设定与C/A码周期同步的划分期间,能够迅速且容易地进行比特边沿的检测。

  另外,在比特边沿检测动作中,模块CPU645对于由20个比特值的数组构成,且该20个比特值在预先决定的边界位置(第10个和第11个之间)的前后以“0”和“1”相互不同的比较比特值数组Rrp、和由构成获取到的确定比特值数组的各比特值中连续的20个构成的数组部分,将该数组部分的开头位置遍及与导航消息中的一个比特值的持续时间对应的数(即,与20msec对应的20个)逐个相对于比较比特值数组Rrp挪动并且分别比较对照,比较对照的结果,基于数组部分中与比较比特值数组Rrp的一致个数以及不一致个数中与最大的一方对应的第一数组部分相对于其他的数组部分不以预定的概率以上产生误认定的该第一数组部分中的与上述边界位置对应的位置,决定接收的发送电波中的比特数据的开头定时。

  这样,在比特边沿的检测时将多个划分期间中的比特值数组的开头位置挪动并且与单一的比较比特值数组Rrp比较,将一致个数和不一致个数中少的一方作为不一致个数,所以不考虑对应于比特值的相位反转的方向也能够以统一的处理容易地确定比特边沿。另外,较低地抑制比较比特值数组Rrp以及确定比特值数组的存储容量,并且按数组部分仅存储一致个数、不一致个数即可,所以不需要大容量的存储器。

  另外,将比较比特值数组Rrp的数组数(预定数)与各比特数据的持续时间(20msec)内的划分期间(1msec)的数相等地设定,由此能够在不将处理冗长化的范围内比较对照足够的比特数,由此,能够适当地减少未检测出比特边沿自身,或者检测出的比特边沿的概率精度不足反而处理时间拖长的可能性。

  另外,模块CPU645基于相对于数组部分中与比较比特值数组Rrp之间的一致的程度以及不一致的程度中第二大的一方所对应的第二数组部分而言,最大的一方所对应的第一数组部分不以预定的概率以上产生误认定的该第一数组部分中的与比特值的切换边界位置对应的位置,决定接收的发送电波中的比特数据的开头定时。

  这样,如果与不一致第二小的数组部分之间误认定的概率足够低,则误认定为其他数组部分的概率更低,所以不需要考虑,通过简单的2个候补的比较就能够容易地判断是否能够得到充分的精度。

  另外,模块CPU645对于数组部分的各个,将通过比较对照而得到的一致个数以及不一致个数中小的一方设定为不一致个数,使用该不一致个数最小的和第二小的进行比特边沿检测动作。

  这样,通过简单地将一致个数和不一致个数中小的一方作为不一致个数,以容易的处理不用意识到代码的反转的方向就能够容易地进行处理。另外,像本实施方式那样将比特错误率ε设为0.5,一致个数和不一致个数的混淆不会导致问题。另外,即使另设定比特错误率ε,在比特值的误确定多到一致个数和不一致个数的大小反转的程度的情况下,不能进行精度充分高的比特边沿的决定,结果不产生问题。因此,通过这样的处理大幅减少考虑了代码的反转的处理,能够容易并且迅速地决定比特边沿。

  另外,模块CPU645在不一致个数最小的数组部分的检测的概率P1相对于不一致个数第二小的数组部分的检测的概率P2的比率Pd成为预定的基准比率以下的情况下决定开头定时。这样,基于检测概率的概率比来设定可否决定比特边沿,所以定量地以充分的精度来设定比特边沿。另外,只要算出概率的比率Pd即可,在将检测概率P1、P2按照二项分布求出等情况下,能够将运算处理简化。

  另外,模块CPU645在一致个数和不一致个数之差为预定的基准差(10个)以下的情况下,不进行开头定时的决定而放弃比较对照的结果。由此,在电波接收强度(CN比)低的情况下,从一开始就不进行比特边沿的检测处理,由此能够减少不必要的处理量。

  另外,在差比基准差大并且比率Pd不是预定的基准比率以下的情况下,累计多个周期的比较对照的结果,重复进行直到得到预定的基准比率以下的比率Pd为止。如上述那样,进行不用意识到一致个数和不一致个数的处理,所以在电波接收强度(CN比)低,不能以充分的精度决定比特边沿的情况下,也能够在短时间内容易地累计多个周期的比较对照结果而进行提高精度的比特边沿的决定。

  另外,模块CPU645在基于从前次进行测位起的经过时间和预先保持的涉及在正在计数的当前日期时间中产生的偏差的比例(差率)的信息,判别为当前日期时间的偏差不足比特数据的持续时间(20msec)以下的基准时间的情况下,进行基于比特边沿检测动作的不足持续时间的当前日期时间的修正。

  计数时间的偏差的比例由振荡电路65的振荡器决定,根据从前次的测位起的经过时间和该差率容易假定计数日期时间的最大偏差量。因此,在对计数日期时间假定的最大偏差量在仅以比特边沿的检测就能够修正的范围内,即,能够唯一地确定是哪个比特间的比特边沿的情况下,通过进行容易的时间修正处理,就能够防止反而变更为不准确的时间,并且在适当的范围内减少处理来迅速地修正为准确的日期时间。

  另外,模块CPU645在修正了计数的当前日期时间的情况下,将用于修正独立地对当前日期时间进行计数的计时电路46所计数的当前日期时间的日期时间信息输出到主CPU41,在模块CPU645的动作中断后再开始的情况下,从计时电路46经由主CPU41获取涉及当前日期时间的信息,开始当前日期时间的计数,根据计时电路46计数的日期时间中可能产生的偏差的比例(差率)所涉及的信息和模块CPU645的动作的中断期间的长度来判别当前日期时间的偏差是否不足基准时间,进行基于比特边沿检测动作的不足持续时间(20msec)的当前日期时间的修正。

  如卫星电波接收处理部60那样根据测位动作间歇地切换动作和停止的情况下,模块CPU645计数的日期时间在动作再开始时需要从外部获取,然而通过适当地识别该获取源的外部的计时电路46的计时误差,而且,根据卫星电波接收处理部60的动作来适当地修正为正确的日期时间,能够在与计时电路46的差率对应的范围内有效、容易地进行基于比特边沿检测动作的当前日期时间的偏差的修正。

  另外,在模块CPU645的动作时计数的当前日期时间的偏差的比例,比计时电路46计数的当前日期时间的偏差的比例小。因此,在不进行涉及测位动作的来自测位卫星的电波接收时模块CPU645也动作的情况下,考虑该期间内计数的当前日期时间的差率,能够更长的时间进行容易的当前日期时间的修正。特别是在以短间隔间歇地进行测位等情况下,通过仅将接收机的电力供给关闭,反倒能够将测位时的处理效率化。

  另外,本实施方式的电子表1具备:卫星电波接收处理部60;对当前日期时间计数的计时电路46;基于计时电路46计数的当前日期时间至少进行时刻的显示的显示器47。而且,模块CPU645在日期时间信息被修正的情况下输出用于修正计时电路46计数的日期时间的日期时间信息,在该模块CPU645的动作中断后再开始的情况下,获取计时电路46计数的日期时间来开始当前日期时间的计数。

  这样,电子表1中,基于来自测位卫星的电波接收,准确地保持显示日期时间,并且在不需要的情况下将对卫星电波接收处理部60的电力供给关闭,且在动作的再开始时从计时电路46获取日期时间,从而特别是在以短期间的间隔反复测位的情况下,能够可靠且迅速地进行准确的测位。由此,抑制电力消耗的增大,而且,不需要追加特殊的结构和复杂的处理,就能够进行高效的日期时间、位置的获取动作。

  另外,电子表1具备使显示器47进行卫星电波接收处理部60的测位结果的主CPU41。即,该电子表1中,用户不仅得知当前日期时间,还能够通过显示器47的显示得知当前位置所涉及的信息。

  另外,本实施方式的卫星电波接收处理部60的测位控制方法是具备接收从卫星发送的包含由比特数据的数组构成的导航消息的发送电波的接收机(RF部63、捕捉部641以及跟踪部642)的卫星电波接收处理部60的测位控制方法,包含:按照每个将导航消息中的各比特数据的持续时间(20msec)分别分割为多个而得的划分期间(1msec)确定该导航消息的比特值,获取将所确定的比特值按接收顺序排列的确定比特值数组的比特值确定步骤(比特同步控制处理中的步骤S651);基于该确定比特值数组中的多个比特值的数组,进行决定在所接收的发送电波中比特值发生切换的开头定时的比特边沿检测动作的比特边沿检测步骤(比特同步控制处理中的步骤S653、S656~S662);根据所决定的开头定时相对于计数的当前日期时间的偏差量来修正不足持续时间(20msec)的当前日期时间的偏差的日期时间偏差修正步骤(测位控制处理中的步骤S614);使用修正后的当前日期时间来进行测位的测位执行步骤(测位控制处理中的步骤S626)。

  通过进行这样的日期时间修正,能够抑制结构的扩大、处理的增加并且迅速且简便地修正日期时间的微小的偏差。

  另外,本实施方式的程序646a使具备接收从卫星发送的包含由比特数据的数组构成的导航消息的发送电波的接收机(RF部63、捕捉部641以及跟踪部642)的卫星电波接收处理部60的计算机(模块CPU645)作为以下单元发挥功能,即:按照每个将导航消息中的各比特数据的持续时间(20msec)分别分割为多个而得的划分期间(各C/A码周期)确定该导航消息的比特值,获取将所确定的比特值按接收顺序排列而得的确定比特值数组的比特值确定单元(比特同步控制处理中的步骤S651);基于该确定比特值数组中的多个比特值的数组,进行决定在所接收的发送电波中比特值发生切换的开头定时的比特边沿检测动作的比特边沿检测单元(比特同步控制处理中的步骤S653、S656~S662);根据所决定的开头定时相对于计数的当前日期时间的偏差量来修正不足持续时间(20msec)的当前日期时间的偏差的日期时间偏差修正单元(测位控制处理中的步骤S614);使用修正后的当前日期时间来进行测位的测位执行单元(测位控制处理中的步骤S626)。

  通过安装这样的程序646a而以软件方式进行控制处理,能够抑制结构的扩大、处理的增加并且迅速且简便地修正日期时间的微小的偏差。

  [第2实施方式]

  接下来,对本发明的第2实施方式的电子表进行说明。

  第2实施方式的电子表1为与第1实施方式的电子表1相同的结构,所以省略说明来使用相同的符号。

  接下来,对第2实施方式的电子表1中的测位动作进行说明。

  本实施方式的电子表1中,间歇地进行基于来自测位卫星的电波接收的测位动作的情况下,在该测位动作停止的期间,基于传感器71的测量值来计算移动量。该移动量所涉及的信息(移动信息)也可以用于显示器47的显示。这里,在移动量成为预先决定的基准距离以上的情况下,确定导航消息的比特数组,获取当前日期时间信息来重新获取伪距离(发送电波的传播时间)。作为基准距离,在伪距离不变化C/A周期以上(或者代码周期以上)的范围内适当地设定。此外,基于传感器71的测量值的移动量不用于显示等的情况下,也可以在移动量超过基准距离的时间点中止以后的移动量的计算。

  另外,本实施方式的电子表1中,在进行比特同步的情况下,使比特错误率ε基于接收状况来变动。

  图7是表示本实施方式的电子表1中执行的位置获取处理的主CPU41的控制顺序的流程图。

  该位置获取处理与第1实施方式的电子表中执行的位置获取处理相比,除了追加了步骤S421这点以外相同,对相同的处理内容赋予相同的符号而省略说明。

  在步骤S401的处理中判别为卫星电波接收处理部60不是关闭的情况下(步骤S401中“否”)以及步骤S403的处理中发送日期时间信息后,主CPU41将基于传感器71的测量结果而得到的从前次的测位起的移动信息发送给卫星电波接收处理部60(步骤S421)。之后,主CPU41的处理移到步骤S404。

  图8是表示本实施方式的电子表1的卫星电波接收处理部60中执行的测位控制处理的模块CPU645的控制顺序的流程图。

  该测位控制处理与在第1实施方式的电子表1中的位置获取处理中调用的测位控制处理相比,追加了步骤S641的处理,而且,步骤S610、S624的处理分别被置换为步骤S610a、S624a的处理。其他处理在第1实施方式的电子表1和第2实施方式的电子表1中相同,对相同的处理内容赋予相同的符号而省略说明。

  在步骤S601的处理中判别为卫星电波接收处理部60没有伴随着测位控制处理被启动的情况下(步骤S601中“否”)以及步骤S603的处理中获取日期时间信息而更新计时日期时间后,模块CPU645从主CPU41获取移动信息(步骤S641)。之后,模块CPU645的处理移到步骤S604。

  另外,接着步骤S609的处理,模块CPU645判别计数日期时间的前次的测位后的假定误差是否为基准值以上,或者本机(当前位置)是否从实施前次的测位或比特同步的定时起移动了预定的基准距离以上(步骤S610a)。这里,除了步骤S641的处理中获取的移动信息以外,也能够将实施了基于来自测位卫星的发送电波的连续测位的情况下的该测位期间中的移动距离作为考虑对象。在判别为是任一种的情况下(步骤S610a中“是”),模块CPU645的处理移到步骤S621,在判别为都不是(假定误差不足基准值并且移动量不足预定的基准距离)的情况下(步骤S610a中“否”),模块CPU645的处理移到步骤S611。

  步骤S623中进行将接收、解调的导航消息的各比特值依次确定的处理,模块CPU645判别是否从比特数组获取到日期时间(步骤S624a)。该日期时间的获取除了像第1实施方式那样直接解读TOW的情况以外,还包含计数日期时间的误差在±3秒以内等,仅确定前导码就能够唯一确定是哪个子帧的前导码,即,唯一确定前导码的接收日期时间的情况等。在判别为获取到日期时间的情况下(步骤S624a中“是”),模块CPU645的处理移到步骤S625,判别为未获取到日期时间的情况下(步骤S624a中“否”),模块CPU645的处理返回步骤S608。

  图9是表示本实施方式的电子表1的测位控制处理中被调用的比特同步控制处理的模块CPU645的控制顺序的流程图。

  该比特同步控制处理与第1实施方式的电子表1的测位控制处理中被调用的比特同步控制处理相比,追加了步骤S671的处理,而且,步骤S659的处理被置换为步骤S659a的处理这点不同。其他的处理在第1实施方式的电子表1和第2实施方式的电子表1中相同,对相同的处理内容使用相同的符号而省略说明。

  步骤S658的处理后,模块CPU645获取根据接收状况的比特错误率ε(步骤S671)。该比特错误率ε不限于精确的实测值,例如也可以将接收的电波的接收强度(CN比)和比特错误率ε的平均的对应关系预先作为表格数据存储保持在存储部646中,基于实际的CN比来获取比特错误率ε。另外,可以未必反映实时的接收状况,例如也可以基于前次的间歇测位的接收时的接收强度(CN比)来决定比特错误率ε。另外,作为比特错误率ε,也可以设定为比与CN比对应的本来的值高的值,从而将急剧并且临时的接收状况的恶化等考虑在内。

  模块CPU645基于该比特错误率ε计算出计数数N的比特值中,最小累计不一致个数Em1的比特值被误确定的概率Pmax和第二累计不一致个数Em2的比特值被误确定的概率Pmax2(步骤S659a)。即,步骤S660中计算出的比率Pd是与比较比特值数组Rrp完全一致的期间的20个比特值的数组和其他的期间的20个比特值的数组被误认定的概率的下限值,在步骤661中判别该误认定的概率是否充分小。

  如以上所述,第2实施方式的电子表1具备测量本机的运动状态的传感器71,模块CPU645在通过前次的测位得到的离当前位置(电子表1的位置)的移动量小于预定的基准距离的情况下,进行基于比特边沿检测动作的不足导航消息的1比特长持续时间(20msec)的当前日期时间的修正。

  这样,不仅考虑计数日期时间的偏差,还考虑与测位卫星和当前位置之间的距离变化对应的传播时间的变化,仅以比特边沿检测动作来判断是否能够进行日期时间的修正,所以能够更适当地简便且短时间内进行日期时间的修正。

  [第3实施方式]

  接下来,对第3实施方式的电子表进行说明。

  该第3实施方式的电子表1的结构与第1实施方式的电子表1的结构相同,使用相同的符号而省略说明。

  接下来,对第3实施方式的电子表1的测位动作进行说明。

  本实施方式的电子表1中的测位动作,除了模块CPU645控制的测位控制处理中被调用的比特同步控制处理的控制内容不同以外,与第1实施方式的电子表1中的测位动作相同。比特同步控制处理中,该电子表1中,将在确定比特值数组的各定时(位置)开始的20msec(20个)的比特值的数组部分、和相对于这些数组部分定时分别相差±1msec(开头位置±1个)的20msec的比特值的数组部分(前后数组部分)分别配合考虑来决定比特边沿。在全部的比特值被准确地确定的情况下,在与比较比特值数组Rrp完全一致(或者完全不一致)的任意一个数组部分的前后数组部分中,一致个数为“1”(或者不一致个数为“1”)。另外,一致个数(或者不一致个数)为m(1≤m≤19)的数组部分的前后数组部分中,一致个数分别为“m±1”。

  这里,作为累计误确定数Em1n、Em1p,分别使用离相对于在累计一致个数F(j)成为最大的开始位置(j=jm1)确定的数组部分(累计误确定数Em1c=最小累计不一致个数Em1)每次前后移动1个的(偏离预定数)开始位置(j=jm1±1)确定的前后数组部分中的累计一致个数F(jm1±1)的“N-1”的偏差(即,误确定数离“1”的偏差)|(N-F(jm1±1))/2-1|。即,对于这3个数组部分,误确定的产生概率以下面的式(式1)表示。

  Pmax=(1-ε)(N-Em1c+N-Em1n+N-Em1p)·ε(Em1c+Em1n+Em1p)·NCEm1c·NCEm1n·NCEm1p…(式1)

  与第1实施方式相同,若ε=0.5,则成为以下的式(式2)。

  Pmax=(1/2)3N·NCEm1c·NCEm1n·NCEm1p…(式2)

  对于累计一致个数F(j)第二大的数组部分的开始位置(j=jm2)也相同地使用累计误确定数Em2c、Em2n、Em2p来求出误确定的产生概率,则成为下面的式(式3)。

  Pmax2=(1/2)3N·NCEm2c·NCEm2n·NCEm2p…(式3)

  此外,作为j=0的数组部分(即,确定比特值数组的最初的20比特)的1msec前的数组部分,利用j=19的数组部分(即,确定比特值数组的最后的20比特),在j=19的数组部分的1msec后的数组部分,利用j=0的数组部分即可。

  因此,如果这些误确定产生概率Pmax、Pmax2的比率Pd充分小,则开始位置(j=jm1)的数组部分的第11个比特值的数据接收开始定时(开头的定时)被决定为比特边沿。

  图10是表示本实施方式的电子表1中执行的测位控制处理中被调用的比特同步控制处理的模块CPU645的控制顺序的流程图。

  该比特同步控制处理与第1实施方式的电子表1中执行的比特同步控制处理相比,除了步骤S657~S659的处理分别被置换为步骤S657a~S659a以外相同。相同的处理内容使用相同的符号而省略说明。

  比特同步控制处理中若步骤S656的处理结束,则模块CPU645确定最大累计一致个数Fm1和第二累计一致个数Fm2,而且将表示这些得到的数组部分的确定比特值数组中的开头位置的数组编号j分别设为第1编号jm1、第2编号jm2(步骤S657a)。

  模块CPU645将最大累计一致个数Fm1、第二累计一致个数Fm2分别换算为最小累计不一致个数Em1、第二累计不一致个数Em2,将它们分别设为累计误确定数Em1c、Em2c。另外,模块CPU645分别求出第1编号jm1、第2编号jm2的分别前后的定时的数组部分中的累计误确定数Em1n、Em1p、Em2n、Em2p(步骤S658a)。

  模块CPU645使用累计误确定数Em1c、Em1n、Em1p求出误确定产生概率Pmax,而且,使用累计误确定数Em2c、Em2n、Em2p求出误确定产生概率Pmax2(步骤S659a)。之后,模块CPU645的处理移到步骤S660。

  如以上所述,第3实施方式的电子表1中,模块CPU645考虑将从不一致个数最少的第一数组部分以及不一致个数第二少的第二数组部分分别前后偏离1比特的位置作为开头位置的数组部分与比较比特值数组Rrp的不一致的程度来计算出误认定的概率,进行比特边沿检测动作。

  与比较比特值数组Rrp完全一致(或者完全不一致)的数组部分和开头位置偏离±1比特的数组部分中,与比较比特值数组Rrp的不一致(或者一致)一定是1比特,所以利用该特性来增加对照比特数,从而能够更可靠地进行比特边沿的准确的决定。特别是在完全一致(或者完全不一致)的数组部分产生1比特的误确定等情况下,也能够以短时间适当地进行比特边沿的决定。

  此外,本发明不限于上述实施方式,能够进行各种变更。

  例如,上述实施方式中,在确定40比特的比特值而完全获取到确定比特值数组后,将开头从该确定比特值数组每次挪动20比特并且与比较比特值数组Rrp进行比较对照,然而也可以从开头确定20比特的比特值后,将确定比特值数组进一步延长且并行地进行与比较比特值数组Rrp的比较对照。另外,确定比特值数组中开头附近的比特值中已经不能作为数组部分使用的比特值,可以在全部的数组部分和比较比特值数组Rrp的比较对照结束前消除。

  另外,20组的数组部分的生成顺序不特别限定,也可以从后面依次与比较比特值数组Rrp比较。

  另外,上述实施方式中,相对于一个比较比特值数组Rrp,将数组部分从确定比特值数组挪动来进行比较对照,然而对于比特边界位置不同的多个比较比特值数组,通过与单一的20比特确定比特值数组进行比较对照,也能够相同地决定比特的切换位置。或者,也可以不进行概率处理,而是简单地仅确定切换位置(有误确定的情况下,多个周期中切换次数最多的位置等)。

  另外,比特值分别被确定的划分期间也可以不以C/A码一周期单位,而是以半周期单位(0.5msec)确定比特值。该情况下,也可以以在C/A码的前半侧和后半侧之间不出现比特边沿的方式限定处理。

  另外,根据比特数据的长度(20msec)来将20个比特值与比较比特值数组Rrp进行比较对照,然而即使与此相比要比较的比特数少,也能够适当地检测比特边沿。但是,需要设为与概率上除去误认定的精度对应的最低比特数以上,而且,优选接近20比特(比特数多)。另外,比较比特值数组Rrp中的比特值的切换位置不限于中央。即使有一些偏差也能够检测出一致的数组部分。另外,任意侧的比特值都可以为“0”。

  另外,获取40比特的确定比特值数组,将开头位置每次挪动1个而获得20组的数组部分,然而也可以将20比特的确定比特值数组的最后尾和开头相连,将最后尾的比特的下一个比特作为开头的比特而得到数组部分。

  另外,上述实施方式中,说明了能够简单地选择累计一致个数F(j)最大的和第二大的两个数组部分,然而在第二大的数组部分有多个的情况下,也可以考虑最大的和第二大的数组部分的位置关系等。另外,也可以是最初如第1实施方式、第2实施方式所示分别使用对各数组部分的比较对照结果,在不能得到充分的精度的情况下,如第3实施方式所示追加前后的数组部分来考虑的方式。

  另外,上述实施方式中,间歇测位的情况下,不使模块CPU645的动作中断,然而也可以使其中断,也可以根据测位间隔来切换中断有无。

  另外,上述实施方式中,进行比特同步的情况下选择任意一颗测位卫星,然而伴随着测位卫星的移动而存在有移动1msec以上的可能性的测位卫星的情况下,也可以对该测位卫星也同时进行比特同步。能够基于对任意一颗测位卫星进行的比特同步来进行计数日期时间的修正。

  另外,上述实施方式中,能够从外部设备获取星历,然而即使不能获取但以短时间间隔反复测位的情况下,也能够适合使用本发明。

  另外,上述实施方式中所示的流程图中,如果一旦决定比特边沿,则连续进行测位的期间,直到时间经过或者当前位置移动而需要TOW的获取为止,仅在C/A码的周期内进行日期时间的微修正以及伪距离的修正,然而在持续这样的连续的测位的情况下,伴随着当前位置、测位卫星的移动等,伪距离跨过C/A码的周期而变化的情况下,能够对该测位卫星进行比特边沿的再确定。

  另外,上述实施方式中,举例说明了接收来自GPS以及对其补充的准天顶等的测位卫星的发送电波的情况下的导航消息的发送格式,然而也能够对俄罗斯的GLONASS等应用本发明。GLONASS中,L1段的标准精度信号(SP)中,以100bps(10msec长)生成的导航消息通过511Kbps的PRN码(1μsec长的511码片)以1msec周期被扩频。因此,此时,通过比较对照与PRN码同步地按1msec排列10个比特值而得的确定比特值数组、和前一半5个和后一半5个比特值不同的10比特长的比较比特值数组,与上述实施方式相同地检测比特边沿。在比较数不足的情况下,能够累计2周期量,或者如第3实施方式考虑前后的数组部分来提高精度。

  另外,上述实施方式中,作为卫星电波接收装置的一个例子举例说明了电子表1具备的卫星电波接收处理部60,然而卫星电波接收装置不限于内置在电子表1中。也可以安装在不以表功能为主的各种电子设备,例如测位设备、导航设备等中。

  另外,测位的结果未必能够在电子表1中显示,也可以作为用于设定地方时的信息使用,或者仅保持履历而详细的显示仅能够在外部设备进行。

  另外,以上的说明中,作为包含本发明的模块控制部52的处理动作的比特同步控制处理的测位控制处理的动作处理的程序646a的计算机可读取的介质,举例说明了具有闪存、EEPROM等各种非易失性存储器的存储部646,但不限于此。作为其他计算机可读取的介质,也能够使用HDD(Hard Disk Drive)、CD-ROM、DVD盘等便携式记录介质。另外,作为经由通信线路提供本发明的程序的数据的介质,载波(Carrier wave)也适用于本发明。

  另外,各实施方式中所示的各种处理的内容,只要不相互矛盾或者抵消效果,则能够任意地组合来实施。

  此外,上述实施方式中所示的结构、控制内容、顺序等的具体的详细内容,能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当地变更。

  说明了本发明的几个实施方式,然而本发明的范围不限于上述的实施方式,包含请求专利保护的范围中所记载的发明范围及其等同的范围。

《卫星电波接收装置、电子表、测位控制方法以及记录介质.doc》
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