JP2007108030A - Ｇｐｓ装置及び携帯用電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳ受信装置５１を装備する携帯局１２のバッテリ３６の電力を長持ちさせる。
【解決手段】バッテリ３６の電力は、携帯用無線機２１の電源スイッチ３９、電源回路４０及びスイッチ４１を経てＧＰＳ受信装置５１へ供給される。携帯用無線機２１は、ユーザにより電源スイッチ３９を入にされると、以後、切に戻されるまで、給電されて、作動状態を保持するの対し、ＧＰＳ受信装置５１への給電は、ＣＰＵ４２がスイッチ４１をオン、オフをきり変えることにより、間欠的なものとなる。ＧＰＳ受信装置５１は、スイッチ４１のオン期間に限り、給電されて、現在位置の測位を実施する。
【選択図】図２

Description

本発明は、作動を改善されたＧＰＳ装置及びそれを装備する携帯用電子機器に関するものである。

ＧＰＳ受信装置は、カーナビゲーション装置の他に、無線機や、携帯電話機にも装備される。特許文献１は、ＧＰＳ受信装置を装備する携帯型無線機を開示する。

従来のＧＰＳ受信装置は、それを装備する装置の作動中は、常時給電され、現在位置の測位を行っている。
特開平９−１３９６１号公報

ＧＰＳ受信装置の作動中の消費電力は小さくない。カーナビゲーション装置では、自動車の運転中は、発電機が生成した電力がカーナビゲーション装置用に供給されるので、バッテリの保有電力量は問題にならないが、発電機や商用電源からの給電ができずバッテリのみを電源とするＧＰＳ受信装置では、その消費電力を低減して、使用時間を伸ばすことが強く望まれている。

本発明の目的は、長期にわたり測位を支障なく行うことができるＧＰＳ装置及びそれを装備する携帯用電子機器を提供することである。

本発明のＧＰＳ装置は次の要素を含む。
電源、
給電期間にＧＰＳ測位を行うＧＰＳ測位部、及び
電源からＧＰＳ測位部への給電が間欠的になる間欠給電制御を実施する給電制御部。

本発明の携帯用電子機器は、前述のＧＰＳ装置と、自己用の電源であって前記ＧＰＳ装置の電源を兼ねるバッテリとを装備する。

本発明によれば、ＧＰＳ受信装置に適宜、非給電期間を設けることにより、ＧＰＳ装置の消費電力を抑え、測位処理を長期にわたり実行することができる。

図１は無線通信システム１０の構成図である。図１には、携帯局１２及び車載局１３はそれぞれ１個ずつしか図示されていないが、無線通信システム１０は、相当数の携帯局１２及び車載局１３を装備している。無線通信システム１０は、１個の固定局１１、複数個の携帯局１２、及び複数個の車載局１３を装備する。携帯局１２及び車載局１３は、原則的には、固定局１１と無線により通信できる地域内で移動することになっており、携帯局１２及び車載局１３のユーザは、携帯用無線機２１及び車載用無線機２６を介して固定局１１の管理者と通話自在になっているとともに、携帯局１２及び車載局１３の現在位置は、適宜、固定局１１へデータ送信される。固定局１１は、携帯局１２及び車載局１３の現在位置を収集して、管理する。

携帯局１２は、携帯用無線機２１及びＧＰＳスピーカー・マイク２２を装備し、ユーザにより携帯される。ＧＰＳスピーカー・マイク２２はＧＰＳ受信装置２８（図２）を内蔵しており、ＧＰＳ受信装置２８は、天空の所定個数以上のＧＰＳ衛星１７から電波を受信し、受信電波に基づき現在位置の測位を行う。携帯用無線機２１は、内蔵のバッテリ３６（図２）を装備し、バッテリ３６は、ＧＰＳスピーカー・マイク２２のＧＰＳ受信装置５１の電源としても利用される。

車載局１３は、車載用無線機２６、カーバッテリ２７及びＧＰＳ受信装置２８を装備し、自動車に搭載される。カーバッテリ２７は、自動車の点火プラグ等の電装品用のバッテリが車載局１３の電源を兼ねているものである。ＧＰＳ受信装置２８は、携帯局１２のＧＰＳ受信装置５１（図２）と同様に、天空の所定個数以上のＧＰＳ衛星１７から電波を受信し、受信電波に基づき現在位置測位を行う。

固定局１１は、パソコン３１及び施設用無線機３２を装備する。施設用無線機３２は、携帯局１２の携帯用無線機２１、及び車載局１３の車載用無線機２６と通話自在であるとともに、携帯用無線機２１及び車載用無線機２６から携帯局１２及び車載局１３の現在位置情報を受信するようになっている。パソコン３１は、施設用無線機３２を介して受信した各携帯局１２及び車載局１３の現在位置情報を収集、把握して、各種の処理に利用する。

図２は携帯局１２の詳細な構成図である。携帯局１２は、携帯用無線機２１、ＧＰＳスピーカー・マイク２２及びバッテリ３６を装備している。携帯用無線機２１は、電源スイッチ３９、電源回路４０、スイッチ４１、ＣＰＵ４２、制御回路４３、ＲＦ回路４４及びＡＦ（Audio Frequency）回路４５を装備している。ＧＰＳスピーカー・マイク２２は、アンテナ５０、ＧＰＳ受信装置５１、マイクロフォン５２及びスピーカー５３を装備している。

携帯用無線機２１において、電源スイッチ３９は、ユーザによりオン位置及びオフ位置を操作され、オン位置ではバッテリ３６の電力を電源回路４０へ送る。電源回路４０は、スイッチ４１、ＣＰＵ４２、制御回路４３、ＲＦ回路４４、ＡＦ回路４５へ接続されて、それらへ所定電圧の電力を送る。

スイッチ４１は、ＣＰＵ４２によりオン位置及びオフ位置を操作され、オン位置では、電源回路４０をＧＰＳスピーカー・マイク２２のＧＰＳ受信装置５１へ接続して、ＧＰＳ受信装置５１へ給電する。ＣＰＵ４２は、スイッチ４１の他に、制御回路４３を制御する。ＲＦ回路４４は、制御回路４３により変調及び復調を制御され、アンテナ（図示せず）を介してＲＦ信号を送受信する。

ＡＦ回路４５は、マイクロフォン５２からＡＦ信号を入力され、それをＲＦ回路４４へ出力する。ＡＦ回路４５は、また、ＲＦ回路４４から復調されたＡＦ信号を受けて、それを適当に増幅し、スピーカー５３へ出力する。

ＧＰＳスピーカー・マイク２２において、ＧＰＳ受信装置５１は、スイッチ４１のオン位置期間では、電源回路４０からの電力を供給されて、作動状態になり、スイッチ４１のオフ位置期間では、電源回路４０からの電力供給を停止されて、非作動状態になる。ＧＰＳ受信装置５１は、作動期間において、アンテナ５０において受信した複数個のＧＰＳ衛星１７からの各ＧＰＳ電波に基づき現在位置を測位して、測位結果をＣＰＵ４２へ送る。ＣＰＵ４２は、ＧＰＳ受信装置５１からの現在位置の測位結果を制御回路４３を介してＲＦ回路４４へ送り、現在位置情報は、ＲＦ回路４４から携帯用無線機２１のアンテナを介して固定局１１へ送信される。

携帯局１２の移動速度は、携帯局１２を携帯する人の歩行速度を考えると、車載局１３の移動速度に比して、大変小さい。例えば、１分当たりの移動速度は、６０ｋｍ／ｈの自動車に搭載される車載局１３では、１ｋｍであるのに対し、４．８ｋｍ／ｈの歩行者に携帯される携帯局１２では、わずか８０ｍ程度である。したがって、携帯局１２の現在位置情報を収集する固定局１１にとっては、携帯局１２からその現在位置を頻繁に収集する必要はない。携帯局１２は、自己発呼するタイミング等に合わせて間欠に電源を投入し、ホットスタートから測位して、固定局１１へ発呼することにしても、固定局１１における携帯局１２の現在位置情報は、所定の精度を維持できる。このような考えに基づき、ＧＰＳスピーカー・マイク２２のＧＰＳ受信装置５１は、従来の常時給電を廃止して、間欠給電とされる。これにより、バッテリ３６の残り電力量の低下速度を小さくすることがてぎる。

図３はＧＰＳ受信装置５１の常時動作（上側）の場合と間欠動作（下側）の場合とを対比して携帯局１２の各部の作動状態を時間軸に沿って示している。従来のＧＰＳ受信装置５１は、常時動作であったのに対し、本発明が適用される携帯局１２のＧＰＳ受信装置５１は間欠動作とされる。各矩形波形において、高い方のレベルがオン（作動）状態、低い方のレベルがオフ（停止）状態をそれぞれ示している。

常時動作及び間欠動作の場合共、位置データ送信（携帯局１２から固定局１１への現在位置情報の送信）は、一定周期で実施される。携帯局１２の電源スイッチ３９は、携帯局１２の使用中、オン位置に維持される。したがって、無線機電源（携帯局１２の電源）は、携帯局１２の使用中、連続的に給電状態にある。

常時動作の場合では、ＧＰＳ電源（ＧＰＳ受信装置５１の給電）は、無線機電源（携帯局１２の電源）がオン状態にある期間、継続的にオン状態にされる。ＧＰＳ測位（現在位置の測位）は、無線機電源がオン状態にある期間、継続的に実行される。結果、ＧＰＳ受信装置５１の消費電力、したがって、携帯局１２全体の消費電力は大となり、バッテリ３６（図２）の残り電力量の低下速度は大きい。

これに対して、間欠動作の場合には、ＧＰＳ電源は、無線機電源（携帯局１２の電源）がオン状態にある期間、スイッチ４１は、第１及び第２の長さを固定して、第１の長さのオン位置期間と第２の長さのオフ位置期間とを１サイクルとして、無線機電源のオン状態期間、該サイクルを一定の周期で繰り返す。

なお、図２の間欠動作の場合の各ＧＰＳ測位は、１個前のＧＰＳ測位に基づくホットスタートにより実施されるものである。また、例えば、携帯局１２を携帯するユーザの歩行速度が４．８ｋｍ／ｈであつて、該ユーザの位置を１ｋｍ以内の精度で検出したい場合には、１サイクルの周期（＝第１の長さのオン位置期間＋第２の長さのオフ位置期間）は１２．５分（＝６０分／４．８）となる。各移動局の現在位置について必要とする精度（間欠動作の場合に最新のＧＰＳ測位による現在位置に対する実際の現在位置の差）に応じて、１サイクルの周期を適宜、変更することができる。

ＧＰＳ測位は、ＧＰＳ電源がオン状態になって直ちには開始されず、暫く経ってから、開始される。すなわち、ＧＰＳ受信装置５１は、ＧＰＳ電源がオン状態になると、ＧＰＳ測位開始に先立ち、マイコンを初期化する必要があり、この初期化に要する時間分（例：約７秒＝リセット回路動作時間の約５秒＋データ出力に要する時間約２秒）だけ、ＧＰＳ測位は、ＧＰＳ電源のオン状態開始から、遅れることになる。しかし、ＧＰＳ測位は、ＧＰＳ電源がオフ状態になると、直ちにオフ状態になる。

位置データの送信（携帯局１２から固定局１１への現在位置データの送信）は、ＧＰＳ測位開始から少し経ってから開始される。すなわち、ＧＰＳ測位は、複数個のＧＰＳ衛星１７から電波を捕捉する処理と、捕捉電波に基づく現在地の計算処理とを含み、また、無線機の送信立ち上がり時間が存在するため、それらに要する時間分（例：約８．１秒＝ホットスタートによる測位時間の約８秒＋送信立ち上がり時間の約０．１秒）、位置データの送信の各開始時刻は、各ＧＰＳ測位開始時刻より遅れることになる。位置データの送信が終了すると、それに合わせて、ＧＰＳ電源がオン状態からオフ状態へ切替わる。

携帯局１２が固定局１１へ携帯局１２の現在位置データを送信するタイミングは、常時ではなく、適当な時間間隔を開けられるので、また、現在位置の測位は所定時間があれば十分であるので、ＧＰＳ受信装置５１の間欠動作にもかかわらず、位置データ送信には支障がない。こうして、一定周期の位置データ送信に支障を生じることなく、ＧＰＳ受信装置５１を間欠動作にして、ＧＰＳ受信装置５１の消費電力を節約し、バッテリ３６の残り電力量の低下速度を抑制することができる。

図４は固定局１１から位置情報要求を受けると現在位置情報を固定局１１へ送信する車載局１３の各部の作動状態を時間軸に沿って示している。図３と同様に、図４では、各波形において、高い方のレベルがオン（作動）状態、低い方のレベルがオフ（停止）状態を示している。

図４において、無線機電源（車載用無線機２６の給電）は、車載用無線機２６の使用中、継続的にオン状態に保持される。固定局からの位置情報要求がオン状態になると、すなわち車載用無線機２６が固定局１１から位置情報要求を受けると、ＧＰＳ受信装置２８は車載用無線機２６を介してカーバッテリ２７からの給電を開始され、ＧＰＳ電源（ＧＰＳ受信装置２８の給電）はオン状態に切り替わる。

ＧＰＳ測位（ＧＰＳ受信装置２８における現在位置の測位処理）は、ＧＰＳ電源がオン状態になってから暫く経ってから開始される。位置データ送信（車載局１３から固定局１１への現在位置情報の送信）は、さらに、ＧＰＳ測位開始からし少し経ってから開始される。位置データ送信が終了すると、ＧＰＳ電源がオフ状態に切り替わり、ＧＰＳ測位も終了する。

こうして、車載局１３は、固定局１１からの位置情報要求に対して現在位置の測位結果を支障なく報告するとともに、ＧＰＳ受信装置２８の間欠動作は、ＧＰＳ受信装置２８の消費電力を節約する。

図５はＧＰＳ装置６０の構成図である。ＧＰＳ装置６０の一例は、携帯局１２におけるＧＰＳ受信装置５１、バッテリ３６及びスイッチ４１を含む携帯局部分、並びに車載局１３におけるＧＰＳ受信装置２８及びカーバッテリ２７を含む車載局部分である。ＧＰＳ装置６０は、例えば、無線機やカーナビゲーション装置等の電子機器に装備される。ＧＰＳ装置６０は、特に、携帯型無線機やＰＤＡ（Private Digital Assistant）や携帯電話機等の携帯用電子機器に装備される。典型的には、それら携帯用電子機器では、携帯用電子機器のバッテリ（充電式バッテリ又は乾電池）がＧＰＳ装置６０の電源を兼ねている。

ＧＰＳ測位部６３は、給電期間にＧＰＳ測位を行う。給電制御部６２は、電源６１からＧＰＳ測位部６３への給電が間欠的になる間欠給電制御を実施する。

電源６１、ＧＰＳ測位部６３及び給電制御部６２の一例は、それぞれ携帯局１２におけるバッテリ３６、ＧＰＳ受信装置５１及びスイッチ４１である。電源６１及びＧＰＳ測位部６３の他の一例は、それぞれ車載局１３におけるカーバッテリ２７及びＧＰＳ受信装置２８である。

給電制御部６２は、給電期間と非給電期間とのサイクルを一定の周期で繰り返してもよいし、サイクルの周期を状況に応じて適宜、変更したりしてもよいし、さらには、各サイクルの給電期間と非給電期間との比を状況に応じて適宜、変更したりしてもよい。

電源６１は、携帯局１２の携帯用無線機２１の内蔵バッテリ３６のように、携帯局１２の移動中、電力の補給が困難であるものであってもよいし、車載局１３のカーバッテリ２７のように、車載局１３の移動中、発電機（図示せず）から適宜、充電されるものであってもよい。

ＧＰＳ測位部６３への給電を常時給電に代えて間欠給電とすることにより、非給電期間のＧＰＳ測位部６３の電力消費が節約され、給電期間及び非給電期間全体で消費されるＧＰＳ測位部６３の電力量を低減できる。

例えば、給電制御部６２は、間欠給電制御における各非給電期間の長さを、ＧＰＳ測位部６３が次の給電開始時にホットスタートによる測位を実行できる長さ内に留める。

ホットスタートとは、エフェメリスデータに基づき現在位置を測位する方法である。コールドスタートによる測位に比してホットスタートによる測位では、測位結果を算出するまでに要する時間は短い。間欠給電制御における各非給電期間の長さを、ＧＰＳ測位部６３が次の給電開始時にホットスタートによる測位を実行できる長さ内に制限することにより、ＧＰＳ測位部６３は、ホットスタートにより現在位置の測位を実施でき、間欠的な給電にもかかわらず、速やかに現在位置の測位結果を出力し、突然の現在位置情報要求に対して応答できる。

図６は図５のＧＰＳ装置６０の具体的態様の構成図である。図５の要素と同一のものは同一符号で指示し、説明は省略して、相違点について説明する。ＧＰＳ装置６０は、さらに、送信手段６５を装備する。

図６のＧＰＳ装置６０では、給電制御部６２は、給電期間と非給電期間とのサイクルを一定の周期で繰り返す給電制御を実施する。送信手段６５は、給電期間におけるＧＰＳ測位部６３による現在位置の測位結果を収集局へ送信する。

図６のＧＰＳ装置６０の一例は、携帯局１２におけるＧＰＳ受信装置５１、バッテリ３６及びスイッチ４１を含む装置部分である。収集局の一例は固定局１１である。携帯局１２では、図３の間欠動作の場合に示されているように、位置データ送信が一定周期で行われているとともに、ＧＰＳ電源は、オン状態とオフ状態とをサイクルとして、一定の周期で繰り返している。これにより、携帯局１２は、固定局１１へ支障なく現在位置情報を送信しつつ、消費電力を節約する。

図７は図５のＧＰＳ装置６０の別の具体的態様の構成図である。図５の要素と同一のものは同一符号で指示し、説明は省略して、相違点について説明する。

図７の給電制御部６２は、現在位置の出力要求があるとＧＰＳ測位部６３への給電を開始する。ＧＰＳ測位部６３は、給電開始後に現在位置を測位開始し測位した現在位置を現在位置の出力要求に対して応答する。給電制御部６２は、ＧＰＳ測位部６３が現在位置の出力要求に対して現在位置を応答すると、ＧＰＳ測位部６３への給電を停止する。

図７のＧＰＳ装置６０の一例は、車載局１３におけるＧＰＳ受信装置２８及びカーバッテリ２７を含む装置部分である。出力要求は、ＧＰＳ装置６０を装備する機器の外部の機器（例：固定局１１）だけでなく、ＧＰＳ装置６０を装備する自身（例：車載局１３）から発生されるものであってもよいとする。車載局１３では、図４に示されているように、車載局１３が、固定局１１から位置情報要求を受けると、ＧＰＳ電源がオン状態になって、ＧＰＳ測位が実施されて、測位結果が固定局１１へ送信されるようになっている。そして、送信後、ＧＰＳ電源は直ちにオフ状態になる。車載局１３のＧＰＳ受信装置２８は、固定局１１から位置情報要求を受けて、該要求に対して現在位置を測位して、応答するまでの限られた時間のみ、給電状態とされ、他の期間は給電停止されるので、ＧＰＳ受信装置２８の消費電力が低減される。

図８は図５のＧＰＳ装置６０のさらに別の具体的態様の構成図である。図５の要素と同一のものは同一符号で指示し、説明は省略して、相違点について説明する。図８のＧＰＳ装置６０は、さらに、記憶手段６７及び処理手段６８を装備する。

記憶手段６７は、最新の給電期間におけるＧＰＳ測位部６３による現在位置の測位結果を記憶する。処理手段６８は、非給電期間に現在位置情報が所定の処理のために必要となった場合には、記憶している現在位置の測位結果を所定の処理に使用する。

処理手段６８の処理には、例えば、ＧＰＳ装置６０を装備する装置から外部の装置への送信処理や、ＧＰＳ装置６０を装備する装置自身内の処理である。ＧＰＳ装置６０を装備する装置が例えば携帯電話機である場合、携帯電話機内の処理とは、例えば、現在位置を携帯電話のディスプレイにおける地図上に表示する処理である。

処理手段６８は、現在が、給電制御部６２の給電期間になっているか非給電期間になっているかを例えば給電制御部６２の出力信号から検出することができる。好ましくは、処理手段６８は、給電期間に現在位置の出力要求があった場合には、ＧＰＳ測位部６３の出力をそのまま、現在位置の出力要求に対して応答する。

ＧＰＳ装置６０を携帯している人が歩行している場合には、ＧＰＳ装置６０の移動速度が比較的小さい。また、非給電期間の時間が短く設定されている場合にも、ＧＰＳ測位部６３への最新の給電の期間終了時から現在までのＧＰＳ装置６０の移動量は小さい。このような場合には、現在位置は、最新の給電期間におけるＧＰＳ測位部６３による現在位置の測位結果に、十分な精度で代替可能である。

本発明を最良の形態について説明したが、本発明は、これに限定されず、要旨の範囲内で種々の形態により実施可能であることは言うまでもない。

無線通信システムの構成図である。 携帯局の詳細な構成図である。 ＧＰＳ受信装置の常時動作の場合と間欠動作の場合とを対比して携帯局の各部の作動状態を時間軸に沿って示す図である。 固定局から位置情報要求を受けると現在位置情報を固定局へ送信する車載局の各部の作動状態を時間軸に沿って示す図である。 ＧＰＳ装置の構成図である。 図５のＧＰＳ装置の具体的態様の構成図である。 図５のＧＰＳ装置の別の具体的態様の構成図である。 図５のＧＰＳ装置のさらに別の具体的態様の構成図である。

符号の説明

６０：ＧＰＳ装置、６１：電源、６２：給電制御部、６３：ＧＰＳ測位部、６５：送信手段、６７：記憶手段、６８：処理手段。

Claims (6)

1. 電源、
   給電期間にＧＰＳ測位を行うＧＰＳ測位部、及び
   前記電源から前記ＧＰＳ測位部への給電が間欠的になる間欠給電制御を実施する給電制御部、
   を有していることを特徴とするＧＰＳ装置。
2. 給電期間と非給電期間とのサイクルを一定の周期で繰り返す前記給電制御部、及び
   給電期間における前記ＧＰＳ測位部による現在位置の測位結果を収集局へ送信する送信手段、
   を有していることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ装置。
3. 現在位置の出力要求があると前記ＧＰＳ測位部への給電を開始する前記給電制御部、
   給電開始後に現在位置を測位開始し測位した現在位置を現在位置の前記出力要求に対して応答する前記ＧＰＳ測位部、
   前記ＧＰＳ測位部が現在位置の前記出力要求に対して現在位置を応答すると前記ＧＰＳ測位部への給電を停止する前記給電制御部、
   を有していることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ装置。
4. 最新の給電期間における前記ＧＰＳ測位部による現在位置の測位結果を記憶する記憶手段、及び
   非給電期間に現在位置情報が所定の処理のために必要となった場合には、記憶している現在位置の測位結果を前記所定の処理に使用する処理手段、
   を有していることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ装置。
5. 前記給電制御部は、間欠給電制御における各非給電期間の長さを、前記ＧＰＳ測位部が次の給電開始時にホットスタートによる測位を実行できる長さ内に留めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＧＰＳ装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のＧＰＳ装置と、自己用の電源であって前記ＧＰＳ装置の電源を兼ねるバッテリとを装備することを特徴とする携帯用電子機器。

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