JP2011149925A - 測位装置、測位方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 任意のタイミングで測位処理を実行する場合でも、短時間に位置の測定を完了することのできる測位装置、測位方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】 ＧＰＳ衛星から送られてくる信号を受信する受信手段と、計時を行う計時手段と、受信されたエフェメリス情報を記憶する記憶手段と、受信された時刻情報に基づき計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段と、間欠的なタイミングＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３でエフェメリス情報を受信させる第１受信制御手段と、間欠的なタイミングＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ４で時刻情報を受信させる第２受信制御手段とを備え、位置測定タイミングＴ１において計時手段の計時時刻に基づき同期をとりながらＧＰＳ衛星の送信信号を捕捉し、この送信信号と前記記憶手段に記憶されているエフェメリス情報とに基づいて位置の測定を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、測位衛星から信号を受信して位置の測定を行う測位装置、測位方法およびプログラムに関する。

従来、ＧＰＳ（全地球測位システム）機能を搭載した電子機器において、位置の測定を所定期間ごとに間欠的に行うようにしたものや、カメラ撮影など特定の動作に連動させて位置の測定を行うようにしたものがある（例えば特許文献１〜３を参照）。

ＧＰＳ測位装置では、複数のＧＰＳ衛星から受信される測位符号に基づいて各ＧＰＳ衛星までの擬似距離を算出するとともに、エフェメリス情報に基づいて各ＧＰＳ衛星の位置を算出し、これらの算出結果を用いて自己の位置を測定する。

エフェメリス情報は、一度、受信を行えば、１つのＧＰＳ衛星の位置を算出するのに数時間は使用することができる。そのため、位置の測定を間欠的に行う一般的なＧＰＳ測位装置においては、以前の測位処理の際に受信したエフェメリス情報をメモリに保存しておき、その後の測位処理の際、有効なエフェメリス情報がメモリに記憶されていれば、これを使用して短時間に自己の位置測定を遂行するようにしている。

特開２００２−２６７７３４号公報 特開２００６−３３９７２３号公報 特開２００１−１６６３６６号公報

ＧＰＳ衛星から送信される電波は、微弱であり、また、スペクトル拡散されているため、この電波を捕捉して復調するためには、送信側と受信側とで同期をとって受信処理を行う必要がある。

ＧＰＳ衛星は原子時計により正確な時刻情報を有しているが、受信側の機器に搭載される計時回路はそれほどの正確さはない。そのため、計時回路の計時時刻に誤差が生じていると、送信側と受信側とのタイミングの不整合により電波を捕捉して復調するのに時間がかかる。

そのため、従来の測位装置では、有効なエフェメリス情報が保存されていて、短時間に位置の測定を遂行できるはずなのに、計時時刻の誤差により電波の捕捉に時間がかかって位置の測定にかかるトータルの時間が長くなるという課題があった。

この発明の目的は、時間を開けて測位処理を実行する場合でも、短時間に位置測定の処理を完了することのできる測位装置、測位方法およびプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、
計時を行う計時手段と、
前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を受信させる第１受信制御手段と、
受信された前記航路情報を記憶する記憶手段と、
前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻を表わす時刻情報を受信させる第２受信制御手段と、
受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段と、
前記計時手段の計時時刻に基づいて前記測位衛星の送信信号を捕捉し、この送信信号と前記記憶手段に記憶されている航路情報とに基づいて位置の測定を行う測位手段と、
を備え、
前記第１受信制御手段は、
所定の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
前記第２受信制御手段は、
前記測位手段による位置の測定が行われない期間にも、前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴とする測位装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記第１受信制御手段は、
第１の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
前記第２受信制御手段は、
第１の受信間隔よりも短い第２の受信間隔で前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記測位衛星はＧＰＳ衛星であり、
前記航路情報はエフェメリス情報であることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の測位装置において、
前記第１受信制御手段は、１時間以内の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
前記第２受信制御手段は、３０分以内の受信間隔で前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
前記測位手段の電源をオンとオフとに切り換える電源切換手段を備え、
前記第１受信制御手段と前記第２受信制御手段とは前記電源切換手段がオフに切り換えられている期間も前記航路情報と前記時刻情報との間欠的な受信を行わせることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の測位装置において、
動きの有無を検出する動き検出手段を備え、
前記第１受信制御手段と前記第２受信制御手段とは、前記動き検出手段の検出に基づき当該測位装置が静止状態にないと判別される期間に、前記航路情報と前記時刻情報との間欠的な受信を継続させることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、
測位衛星から送られてくる信号を受信する受信手段と、計時を行う計時手段とを用いて位置の測定を行う測位方法において、
前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を受信させる第１受信制御ステップと、
受信された前記航路情報を記憶手段に記憶させる航路情報記憶ステップと、
前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻を表わす時刻情報を受信させる第２受信制御ステップと、
受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正ステップと、
前記計時手段の計時時刻に基づいて前記受信手段により受信される前記測位衛星の送信信号を捕捉し、この送信信号と前記記憶手段に記憶されている航路情報とに基づいて位置の測定を行う測位ステップと、
を含み、
前記第１受信制御ステップでは、
所定の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
前記第２受信制御ステップでは、
前記測位手段による位置の測定が行われない期間にも、前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、
測位衛星から送られてくる信号を受信する受信手段と、計時を行う計時手段とを制御するコンピュータに、
前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を受信させる第１受信制御機能と、
受信された前記航路情報を記憶手段に記憶させる航路情報記憶機能と、
前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻を表わす時刻情報を受信させる第２受信制御機能と、
受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正機能と、
前記計時手段の計時時刻に基づいて前記受信手段に前記測位衛星の送信信号を捕捉させ、この送信信号と前記記憶手段に記憶されている前記航路情報とに基づいて位置の測定を行う測位機能と、
を実現させ、
前記第１受信制御機能では、
所定の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
前記第２受信制御機能では、
前記測位手段による位置の測定が行われない期間にも、前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴とするプログラムである。

本発明に従うと、位置の測定が行われていない期間においても、測位衛星から時刻情報が間欠的に受信されて、この時刻情報により計時手段の計時時刻が修正される。また、測位衛星の航路情報も間欠的に受信された状態にされる。従って、時間を開けて位置の測定を行う場合でも、誤差の少ない計時時刻を用いて短時間に測位衛星の送信信号を捕捉することができ、さらに、間欠的に受信されている航路情報を用いて短時間に位置を算出することができるという効果がある。

本発明の実施形態の電子機器の全体を示すブロック図である。 電子機器により実行される測位制御処理の動作の一例を表わした説明図である。 サブＣＰＵにより実行される測位制御処理の手順を示すフローチャートの第１部である。 同、測位制御処理の手順を示すフローチャートの第２部である。 同、測位制御処理の手順を示すフローチャートの第３部である。 同、測位制御処理の手順を示すフローチャートの第４部である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態である測位装置としての電子機器１の全体を示すブロック図である。

この実施形態の電子機器１は、電気的に撮像を行って撮影画像を画像データとして保存する撮影機能と、ＧＰＳ（全地球測位システム）や自律航法による測位機能とを備え、撮影機能により得られた画像データと測位機能により得られた位置データとを関連づけて記憶することのできる装置である。

この電子機器１は、図１に示すように、撮影機能とユーザインターフェース機能に関する処理を担う第１処理部１０と、測位機能に関する処理を担う第２処理部２０と、各部に電源電圧を供給する電源３５等を備えている。

第１処理部１０は、演算処理を行うメインＣＰＵ（中央演算処理回路）１１と、メインＣＰＵ１１が実行する制御プログラムや制御データが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、メインＣＰＵ１１に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、外部からの指令を入力する操作キー１４と、電源を切り換える操作を入力する電源キー１５と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により撮像を行う撮像部１６と、種々の情報表示を行う液晶ディスプレイなどの表示部１７等を備えている。

第２処理部２０は、演算処理を行うサブＣＰＵ２１と、サブＣＰＵ２１が実行する制御プログラムや制御データが格納されたＲＯＭ２２と、サブＣＰＵ２１に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ２３と、制御データを記憶する不揮発性メモリ２４と、ＧＰＳ衛星から送られてくる電波の受信を行うＧＰＳ受信アンテナ２５と、ＧＰＳ衛星の送信信号を捕捉して復調するＧＰＳ受信回路２６と、エフェメリス情報と時刻情報との間欠受信に関する制御を行う間欠受信制御回路２７と、３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサ２８と、３軸方向の地磁気の大きさを検出する３軸地磁気センサ２９と、３軸加速度センサ２８および３軸地磁気センサ２９の出力に基づき自律航法によって現在位置データを求める自律航法制御処理回路３０と、ＧＰＳによる位置測定が行われた際に自律航法により求められた位置データの補正を行う自律航法誤差補正処理回路３１と、例えば水晶発振器の信号に基づいて計時を行う計時回路３２等を備えている。

この電子機器１においては、電源３５による各部への電源供給に対して３系統の切換制御が行われる。第１処理部１０では、電源キー１５の操作によって電源の供給と遮断が切り換えられ、それにより第１処理部１０が作動状態と停止状態とに切り換えられる。

第２処理部２０においては、常時作動部２０ａには常に電源供給が行われた状態にされる。常時作動部２０ａには、サブＣＰＵ２１、計時回路３２、および３軸加速度センサ２８が含まれる。第２処理部２０のその他の各部については、サブＣＰＵ２１の制御によって電源の供給状態が切り換えられる。すなわち、サブＣＰＵ２１は、第１処理部１０の作動状態と３軸加速度センサ２８の出力とに基づいてスリープ状態となったり起動状態となったり動作モードが切り換えられる。そして、起動状態のときには第２処理部２０全体への電源供給を継続させるが、スリープ状態のときには常時作動部２０ａ以外への電源供給を停止させる。

ＧＰＳ受信回路２６は、複数のＧＰＳ衛星と処理タイミングの同期をとりながら所定の拡散符号を用いて逆拡散の処理を行うことで、スペクトル拡散された各ＧＰＳ衛星の送信電波を捕捉して復調する。受信処理の初期段階において、ＧＰＳ受信回路２６は計時回路３２の計時時刻に従って各ＧＰＳ衛星との処理タイミングの同期を図るが、タイミングがずれていて送信電波の捕捉ができない場合には、処理タイミングを変更しながら受信処理を繰り返すことで、各ＧＰＳ衛星と同期した処理タイミングを見つけてＧＰＳ衛星の送信信号を捕捉および復調する。従って、計時回路３２の計時時刻が正確であればＧＰＳ衛星の送信電波を極短時間に捕捉できるが、計時回路３２の計時時刻に誤差が多く含まれる場合には送信電波の捕捉に時間がかかる。

間欠受信制御回路２７は、ＧＰＳ受信回路２６を介して必要なエフェメリス情報と時刻情報とを受信する制御を行う。受信制御は、サブＣＰＵ２１の指令に基づいて開始し、受信が完了したら終了する。具体的には、サブＣＰＵ２１からエフェメリス情報の間欠受信の開始指令を受けると、ＧＰＳ受信回路２６から送られてくる復調データを入力して、必要なエフェメリス情報が受信されたか監視する。そして、必要数のＧＰＳ衛星のエフェメリス情報が受信されたら、サブＣＰＵ２１に受信完了を知らせる。同様に、サブＣＰＵ２１から時刻情報の間欠受信の開始指令を受けると、ＧＰＳ受信回路２６から送られてくる復調データを入力して、時刻情報が受信されたか監視し、受信されたらサブＣＰＵ２１に受信完了を知らせる。

不揮発性メモリ２４には、測位結果である複数の位置データが記憶されるとともに、サブＣＰＵ２１の指令によって間欠受信された複数のＧＰＳ衛星のエフェメリス情報が記憶される。

サブＣＰＵ２１は、第２処理部２０の統括的な制御処理に加えて、ＧＰＳ受信回路２６を作動させて所定の測位演算を行うことで電子機器１の現在位置を算出する処理も行う。測位演算では、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる測位符号に基づいて各ＧＰＳ衛星までの擬似距離を算出し、且つ、不揮発性メモリ２４に記憶されているエフェメリス情報を用いて各ＧＰＳ衛星の位置を算出し、これらの算出結果に基づいて自己の位置を算出する。

３軸加速度センサ２８は、自律航法による位置測定を行うための自律航法用センサとしての機能と、電子機器１が使用状態にあるか否かを検出する動き検出手段としての機能とを兼ね備えたものである。すなわち、３軸加速度センサ２８は、自律航法用センサの機能として、電子機器１の向き特定のために重力方向の測定を行い、且つ、電子機器１を携帯したユーザの歩行動作（歩数）を求めるために重力方向の加速度変化を計測する。

また、３軸加速度センサ２８は、動き検出手段の機能として、一定以上の加速度変化が一定時間（例えば３０秒や１分など）以上発生していない状態か否かを判別し、この判別に基づく起動制御信号をサブＣＰＵ２１の起動端子へ出力するようになっている。一定以上の加速度変化が有れば起動制御信号を有効レベルとし、一定以上の加速度変化が一定時間以上なければ起動制御信号を無効レベルとする。この３軸加速度センサ２８による起動端子の制御によって、電子機器１の電源がオフにされている状態で、サブＣＰＵ２１が起動状態となったりスリープ状態となったり切り換えられる。

３軸地磁気センサ２９は、自律航法による位置測定の際に電子機器１の向きを特定するために磁北の方向を計測する。

自律航法制御処理回路３０は、サブＣＰＵ２１の演算処理を補助するための演算回路であり、所定のサンプリング周期で３軸地磁気センサ２９と３軸加速度センサ２８の計測データをサブＣＰＵ２１を介して入力し、これらの計測データから電子機器１の移動方向と移動量とを算出していく。詳細には、３軸加速度センサ２８による上下方向の加速度変化の計測結果に基づいて電子機器１を携帯したユーザの歩数を計数し、これに予め設定入力されている歩幅データと乗算することで、相対的な移動量を求める。また、３軸加速度センサ２８の重力方向の計測結果と３軸地磁気センサ２９の磁北方向の計測結果に基づいて電子機器１の向きを求める。

また、自律航法制御処理回路３０は、３軸加速度センサ２８に現れる歩行動作特有の加速度変化から移動方向を作出する。具体的には、ユーザの胴体は左足を踏み出すときに前方やや左側に大きく加速し、右足を踏み出すときに前方やや右側に大きく加速する。このとき、装置がユーザの胴体に装着されていると、装置も同様の加速度運動を行うので、この加速度変化が３軸加速度センサの水平方向の成分に現れる。このようにして、３軸加速度センサ２８による歩行動作の前後方向の揺れや左右方向のローリング動作の検出結果に基づいて電子機器１を携帯したユーザの歩行方向（すなわち移動方向）を求める。

さらに、自律航法制御処理回路３０は、上記のように求められた移動量および移動方向からなるベクトルデータを、サブＣＰＵ２１から供給される基準地点の位置データに積算していくことで、移動経路に沿った各地点の位置データを求めて不揮発性メモリ２４に記憶させていく。

自律航法誤差補正処理回路３１は、サブＣＰＵ２１の演算処理を補助するための演算回路であり、サブＣＰＵ２１の指令に基づいて、自律航法により求められて不揮発性メモリ２４に記憶されている複数の位置データに対して所定の誤差補正を行う。誤差補正は、ＧＰＳの測位により正確な位置データが求められた際に、この正確な位置データに基づいて、その前後で自律航法によって求められている位置データを正確な位置データに合わせるように実行される。

第１処理部１０のＲＯＭ１２には、操作キー１４からの入力に基づいて表示部１７の表示内容を変更したり、撮像部１６を駆動して画像データを取り込むとともに、第２処理部２０から現在位置データを取得して画像データと関連づけて保存したりする制御プログラムが記憶されている。

第２処理部２０のＲＯＭ２２には、ＧＰＳと自律航法による位置測定を行うための測位制御処理のプログラムが記憶されている。この測位制御処理のプログラムは、ＲＯＭ２２に格納するほか、例えば、データ読取装置を介してサブＣＰＵ２１が読み取り可能な、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリに格納しておくことが可能である。また、このようなプログラムがキャリアウェーブ（搬送波）を媒体として通信回線を介して電子機器１にダウンロードされる形態を適用することもできる。

次に、上記構成の電子機器１において実行される測位制御処理について説明する。

図２には、電子機器１の測位制御処理の動作の一例を表わした説明図を示す。

この実施形態の電子機器１においては、図２に示すように、電源キー１５が操作されて電子機器１が起動したタイミングＴ１において、サブＣＰＵ２１の制御によって、短時間でＧＰＳによる位置の測定が行われるようになっている。

詳細には、タイミングＴ１に電子機器１が起動すると、メインＣＰＵ１１からサブＣＰＵ２１へ電子機器１の起動が通知され、サブＣＰＵ２１の制御によってＧＰＳの測位処理が開始される。このＧＰＳ測位処理では、ＧＰＳ受信回路２６が計時回路３２の計時時刻に基づいて受信処理の同期をとることで、速やかにＧＰＳ衛星の送信電波を捕捉する。さらに、サブＣＰＵ２１が不揮発性メモリ２４に記憶されたエフェメリス情報を用いて測位演算を行うことで、速やかに電子機器１の現在位置のデータを算出する。

このように任意のタイミングで開始されるＧＰＳの測位処理を短時間で遂行させるために、この実施形態の電子機器１では、図２のタイミングＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３に示すように、測位処理の必要のない期間においても、間欠的に、複数のＧＰＳ衛星から航路情報としてのエフェメリス情報を受信して不揮発性メモリ２４へ記憶しておく処理を行っている。

さらに、この実施形態の電子機器１では、図２のタイミングＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ４に示すように、測位処理が行われない期間においても、エフェメリス情報の受信間隔よりも短い間隔で、ＧＰＳ衛星から時刻情報を受信して計時回路３２の計時時刻の誤差を補正する時刻合わせの処理を行っている。

エフェメリス情報の受信間隔は、例えば一定時間の３０分に設定されている。１つのＧＰＳ衛星が電波受信可能な範囲に入ってからこの範囲を出るまでの時間は４時間程度であり、また、エフェメリス情報は２時間ごとに更新される。従って、３０分間隔で電波が届く複数のＧＰＳ衛星のエフェメリス情報を取得して記憶しておくことで、任意のタイミングでＧＰＳの測位を実行する場合でも、常に必要なエフェメリス情報が保持された状態にすることができる。

なお、エフェメリス情報の受信間隔は、３０分に限られず、例えば、１時間以内の間隔としておけば、測位を行うのに必要なエフェメリス情報を常に保持した状態にしておくことができる。また、一定時間とせずに、例えば有効なエフェメリス情報（電波が届く範囲にあるＧＰＳ衛星のエフェメリス情報で最新のもの）が多数保持されていれば受信間隔を長くしたり、有効なエフェメリス情報が少なくなってきたら受信間隔を短くするなど、所定条件で長短に変動される所定の受信間隔としても良い。

時刻情報の受信間隔は、例えば一定時間の１０分に設定されている。水晶発振器を用いた計時回路３２においては、ＧＰＳ衛星の計時時刻と比較して大きな誤差が発生するが、１０分ごとにＧＰＳ衛星の時刻情報と同期させる処理を行って誤差を少なくしておくことで、計時回路３２の計時データに基づきＧＰＳ衛星側との同期を速やかに行って、ＧＰＳ受信回路２６による電波の捕捉を短時間に行わせることが可能となる。なお、時刻情報の受信間隔は、１０分に限られず、計時回路３２の誤差が少なければもっと長い時間に設定したり、誤差が大きければもっと短い時間に設定するようにしても良い。また、一定時間とせずに所定の条件で長短に変動される所定の受信間隔とすることもできる。

また、この電子機器１では、上記のエフェメリス情報の間欠受信の際（ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３）、この受信処理に伴って時刻情報も同時に受信できることから、時刻情報の受信および計時回路３２の時刻合わせの処理も併せて行っている。また、エフェメリス情報の受信に伴って測位演算に必要な測位符号も取得されることから、測位演算により現在位置データを求める処理も併せて行っている。

上記のエフェメリス情報と時刻情報の間欠受信の処理は、電子機器１の電源がオンのときもオフのときも共に実行される。但し、電源がオフに切り換えられ、且つ、３軸加速度センサ２８からサブＣＰＵ２１へ出力される起動制御信号が無効レベルにされている期間は、電子機器１が全く使用されていない状態と判断できる。従って、この間は、上記の間欠受信の処理は停止され、常時作動部２０ａ以外の第２処理部２０の各部への電源供給も停止されるようになっている。

さらに、この実施形態の電子機器１では、電源がオフで３軸加速度センサ２８の起動制御信号が無効レベルになっている期間を除いて、常に、自律航法制御処理回路３０により自律航法の位置測定（図２に「自律測位」と記す）が実行される。さらに、図２のタイミングＴ１，ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３において、ＧＰＳによる測位が行われたら、自律航法誤差補正処理回路３１によって、過去に自律航法の測位により求められた位置データが、ＧＰＳの位置データに基づき補正されて、より正確な位置データに修正されるようになっている。

なお、この実施形態の電子機器１では、上記のように自律航法の測位によって移動経路の情報を残すように構成され、且つ、自律航法の測位にはＧＰＳの位置データが必要となるため、エフェメリス情報の間欠受信時にもＧＰＳの測位演算を行って位置データの算出も行っている。しかしながら、電子機器１の起動タイミング或いは任意の操作時にＧＰＳの測位を短時間に行えればよいのであれば、エフェメリス情報の間欠受信時にＧＰＳの測位演算を行って位置データを求める必要はない。

上述のような測位制御処理によれば、常に、電子機器１の内部に有効なエフェメリス情報が保持され、且つ、計時回路３２の計時時刻が正確な値に補正された状態となるので、任意のタイミングでＧＰＳの測位処理の要求がなされた場合でも、短時間にＧＰＳ衛星の送信電波を捕捉することができ、且つ、短時間で測位演算を行うことができる。その結果、例えば数秒程度の短い時間で正確な現在位置データを求めることが可能となる。

続いて、上述した測位制御処理を実現する制御手順の一例をフローチャートに基づいて説明する。

図３〜図６には、サブＣＰＵ２１により実行される測位制御処理のフローチャートを示す。

この測位制御処理は、サブＣＰＵ２１の電源投入とともに開始されて常時に実行されるものである。また、このフローチャートにおいて、ステップＳ１〜Ｓ３の処理は、サブＣＰＵ２１のソフトウェア処理ではなく、サブＣＰＵ２１の起動状態を制御するステータスレジスタの機器オンフラグと、３軸加速度センサ２８からサブＣＰＵ２１へ出力される起動制御信号とに基づくハードウェア処理を表わしている。

すなわち、サブＣＰＵ２１では、電子機器１の電源の切換え状態を示す機器オンフラグが電源オンを示す値“１”であれば起動状態にされ、電源オフを示す値“０”であればスリープ状態に移行可能な状態にされる。さらに、機器オンフラグが“０”の状態において、３軸加速度センサ２８の起動制御信号が無効レベルであればスリープ状態へ移行し、有効レベルになればスリープ状態が解除される。

従って、先ず、機器オンフラグの判別（ステップＳ１）によって電子機器１の電源がオンであれば、サブＣＰＵ２１は起動状態にあるので、サブＣＰＵ２１はステップＳ６の処理から実行する。一方、電子機器１の電源がオフであれば、３軸加速度センサ２８の起動制御信号による制御（ステップＳ２）によって、電子機器１が移動状態にあるか静止状態にあるか判別される（ステップＳ３）。そして、起動制御信号が無効レベルであれば（ステップＳ３で“Ｎｏ”）、サブＣＰＵ２１はスリープ状態のままとなり、３軸加速度センサ２８の起動制御信号が有効レベルとなれば（ステップＳ３で“Ｙｅｓ”）、サブＣＰＵ２１は起動して、ステップＳ４の処理から実行する。

その結果、ステップＳ４から処理が開始されたら、サブＣＰＵ２１は、先ず、自己の起動処理を行い（ステップＳ４）、続いて、３軸加速度センサ２８や３軸地磁気センサ２９など第２処理部２０の電源をオンする処理を行う（ステップＳ５）。そして、ステップＳ６へ移行する。

ステップＳ６へ移行したら、サブＣＰＵ２１は、まず、自律航法による測位の処理（Ｓ６〜Ｓ８）を実行する。すなわち、３軸加速度センサ２８と３軸地磁気センサ２９により加速度と方位の検出を行わせ（ステップＳ６）、その検出データを自律航法制御処理回路３０へ送って基準地点の位置データに移動ベクトルを積算して現在位置データを算出させる（ステップＳ７）。ここで、基準地点の位置データとは、前回のＧＰＳの測位により得られた位置データのことである。サブＣＰＵ２１がスリープ状態から起動したばかりで基準地点の位置データがない場合には、仮の位置データが代用される。そして、自律航法制御処理回路３０により位置データが求められたら、この位置データを補正前の移動軌跡データとして不揮発性メモリ２４へ記憶させる（ステップＳ８）。

つまり、上記のステップＳ６〜Ｓ８の処理が、ステップＳ６〜Ｓ１２のループ処理により繰り返し行われることで、サブＣＰＵ２１が起動している期間に常に自律航法の測位処理が背後で継続される。

自律航法の測位処理を行ったら、次に、サブＣＰＵ２１は、電子機器１の電源状態に応じた分岐処理を行う（ステップＳ９）。そして、電源の切り換わりがなければステップＳ１０へ、オフからオンへの切り換わりがあれば電源オン時の処理（図５のステップＳ２８〜Ｓ３３）へ、オンからオフへの切り換わりがあれば電源オフ時の処理（図６のステップＳ３４〜Ｓ４６）へ、それぞれ移行する。

その結果、切り換わりがなくてステップＳ１０へ移行したら、先ず、サブＣＰＵ２１は、ＧＰＳ受信回路２６が作動中でＧＰＳ衛星からの何らかの信号受信中であるか否かを判別し（ステップＳ１０）、受信中でなければ前回のエフェメリス情報の受信から一定時間（例えば３０分）が経過したか判別し（ステップＳ１１）、経過していなければ前回の時刻同期から一定時間（例えば１０分）が経過したか判別し（ステップＳ１２）、この時間の経過もなければ、そのままステップＳ６へと戻る。

一方、ステップＳ１０の判別処理で受信中と判別されれば、信号受信に係る制御ステップ（図４のステップＳ１６〜Ｓ２６）へ移行する。

また、ステップＳ１１で時間経過と判別されれば、順次、間欠受信制御回路２７へエフェメリス情報の受信開始指令の発行（ステップＳ１３：第１受信制御ステップ）、サブＣＰＵ２１自らの位置演算（ＧＰＳ測位演算）の開始（ステップＳ１４）、間欠受信制御回路２７へ時刻情報の受信開始指令の発行および時刻同期の開始（ステップＳ１５：第２受信制御ステップ）を行った後に、信号受信に係る制御ステップ（ステップＳ１６〜Ｓ２６）へ移行する。

また、ステップＳ１２の判別処理で前回時刻同期から一定時間経過したと判別されれは、間欠受信制御回路２７へ時刻情報の受信開始指令の発行および時刻同期を開始させる処理（ステップＳ１５）のみを行った後、信号受信に係る制御ステップ（ステップＳ１６〜Ｓ２６）へ移行する。

つまり、上記のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理によって、一定時間ごとにエフェメリス情報の間欠受信が開始され、より短い一定時間ごとに時間合わせのために時刻情報の間欠受信が開始される。また、エフェメリス情報の間欠受信が開始される際には、位置の測定と時間合わせも一緒に開始されるようになっている。

信号受信に係る制御ステップ（ステップＳ１６〜Ｓ２６）へ移行すると、先ず、サブＣＰＵ２１は現在の処理ステータスが時刻同期処理中か確認し（ステップＳ１６）、処理中であれば間欠受信制御回路２７に問い合わせて時刻情報の受信が終了したか確認する（ステップＳ１７）。そして、受信終了していればこの時刻情報に基づき計時回路３２の計時データを修正して（ステップＳ１８：時刻修正ステップ）、次の処理ステップ（ステップＳ１９〜Ｓ２３）へ移行する。一方、ステップＳ１６で時刻同期処理中でないと判別されたら、そのまま次の処理ステップ（ステップＳ１９〜Ｓ２３）へ移行し、ステップＳ１７で受信終了でないと判別されたらステップＳ６へ戻る。

次の処理ステップへ移行したら、先ず、サブＣＰＵ２１は現在の処理ステータスが位置演算処理中であるか確認し（ステップＳ１９）、処理中であれば位置演算が終了したか確認する（ステップＳ２０）。そして、位置演算が終了していれば、順次、算出結果に基づいて現在の位置データを確定し（ステップＳ２１）、自律航法測位の基準ポイントをこの位置データで更新し（ステップＳ２２）、この位置データを自律航法誤差補正処理回路３１へ送って自律航法測位で過去に求められた位置データの補正処理を実行させる（ステップＳ２３）。そして、次の処理ステップ（ステップＳ２４〜Ｓ２６）へ移行する。一方、ステップＳ１９で位置演算処理中でないと判別されたら、そのまま次の処理ステップ（ステップＳ２４〜Ｓ２６）へ移行し、ステップＳ２０で位置演算終了でないと判別されたらステップＳ６へ戻る。

次の処理ステップへ移行したら、先ず、サブＣＰＵ２１は現在の処理ステータスがエフェメリス情報の受信処理中か確認し（ステップＳ２４）、処理中であれば間欠受信制御回路２７に問い合わせてエフェメリス情報の受信が終了したか確認する（ステップＳ２５）。そして、受信が終了していれば、このエフェメリス情報を不揮発性メモリ２４へ記憶させて（ステップＳ２６：航路情報記憶ステップ）、次のステップＳ２７へ移行する。一方、ステップＳ２４でエフェメリス情報の受信中でないと判別されたら、そのまま次のステップＳ２７へ移行し、ステップＳ２５の判別処理で受信が終了していないと判別されたらステップＳ６へ戻る。

つまり、エフェメリス情報および時刻情報の受信処理ならびに位置演算処理の何れかが開始された後、電源の切換え状態に変更がなければ、ステップＳ６〜Ｓ１０，Ｓ１６以降のループ処理が繰り返されて、その間に情報受信が終了したか或いは位置演算が終了したか確認が行われる。さらに、受信が終了していれば時刻同期（ステップＳ１８）やエフェメリス情報の記憶処理（ステップＳ２６）など必要な処理がなされ、また位置演算が終了されれば基準ポイントの設定（ステップＳ２２）や自律航法の位置データの補正（ステップＳ２３）など必要な処理が実行されるようになっている。

そして、エフェメリス情報および時刻情報の受信処理ならびに位置演算処理の何れかが開始された後、これらの処理が全て終了したら、上記のループ処理を抜けて、サブＣＰＵ２１が自らスリープ状態に移行する処理を行う（ステップＳ２７）。ここで、電子機器１の電源がオフで３軸加速度センサ２８の起動制御信号が無効レベルであれば、サブＣＰＵ２１はスリープ状態へ移行して、第２処理部２０の電源もオフにされる。そして、ステップＳ２，Ｓ３の起動待ちの処理状態へ移行する。一方、電子機器１の電源がオンであるか、或いは、３軸加速度センサ２８の起動制御信号が有効レベルであれば、サブＣＰＵ２１はスリープ状態へ移行せずに、ステップＳ６からの処理を続行する。

次に電源オン時の処理について説明する。電子機器１の電源がオフからオンに切り換えられて、ステップＳ９の判別処理で電源オン時の処理（図５のステップＳ２８〜Ｓ３３）へ分岐したら、先ず、サブＣＰＵ２１は、電子機器１の電源状態を示す機器オンフラグを“１”にセットし（ステップＳ２８）、次いで、メインＣＰＵ１１との間で指令や情報のやり取りが可能なように電子機器１（「情報機器」と記す）の起動に対応する処理（ステップＳ２９）を行う。

さらに、サブＣＰＵ２１は、ＧＰＳ受信回路２６の電源が既にオンになっているか確認し（ステップＳ３０）、オフであれば電源オンにする（ステップＳ３１）。続いて、サブＣＰＵ２１は、間欠受信制御回路２７へエフェメリス情報の受信開始指令を発行し（ステップＳ３２）、また、サブＣＰＵ２１自ら位置演算（ＧＰＳ測位演算）を開始する（ステップＳ３３：測位ステップ）。このステップＳ３３の測位演算では、不揮発性メモリ２４に記憶されているエフェメリス情報を用いて位置の演算を行う。そして、これらの処理を開始したら、ステップＳ６に戻る。

つまり、上記のステップＳ３２，Ｓ３３の処理により、電子機器１の電源キー１５がオフからオンへ切り換えられた際に、ＧＰＳによる位置の測定と、それに付随させたエフェメリス情報の受信処理とが開始されるようになっている。

次に電源オフ時の処理について説明する。電子機器１の電源がオンからオフに切り換えられて、ステップＳ９の判別処理で電源オフ時の処理（図６のステップＳ３４〜Ｓ４６）へ分岐したら、先ず、サブＣＰＵ２１は、現在の処理ステータスがエフェメリス情報の受信処理中か確認し（ステップＳ３４）、処理中であれば間欠受信制御回路２７に問い合わせてエフェメリス情報の受信が終了したか確認する（ステップＳ３５）。そして、受信が終了していれば、このエフェメリス情報を不揮発性メモリ２４へ記憶させて（ステップＳ３６）、次のステップＳ３７へ移行する。一方、ステップＳ３４でエフェメリス情報の受信中でないと判別されたら、そのまま次のステップＳ３７へ移行する。

次に移行したら、サブＣＰＵ２１は、位置演算の処理中か確認し（ステップＳ３７）、処理中であれば位置演算が終了したか確認する（ステップＳ３８）。そして、位置演算が終了していれば、順次、算出結果に基づいて現在の位置データを確定し（ステップＳ３９）、自律航法の測位の基準ポイントをこの位置データで更新し（ステップＳ４０）、この位置データを自律航法誤差補正処理回路３１へ送って自律航法測位で過去に求められた位置データの補正処理を実行させる（ステップＳ４１）。そして、次のステップＳ４２へ移行する。一方、ステップＳ３７で位置演算処理中でないと判別されたら、そのまま次のステップＳ４２へ移行する。

次のステップに移行したら、サブＣＰＵ２１は、電子機器１の電源状態を示す機器オンフラグを“０”にセットし（ステップＳ４２）、次いで、メインＣＰＵ１１との通信状態を終了するなど電子機器１（「情報機器」と記す）の電源オフに対応する処理（ステップＳ４３）を行って、サブＣＰＵ２１が自らスリープ状態に移行する処理を行う（ステップＳ４４）。ここで、電子機器１が静止状態にあって３軸加速度センサ２８の起動制御信号が無効レベルになっていれば、サブＣＰＵ２１はスリープ状態へ移行して、第２処理部２０の電源もオフにされる。そして、ステップＳ２，Ｓ３の起動待ちの処理状態へ移行する。一方、３軸加速度センサ２８が加速度変化を検出していて起動制御信号が有効レベルであれば、サブＣＰＵ２１はスリープ状態へ移行せずに、ステップＳ６からの処理を続行する。

また、ステップＳ３５の判別処理でエフェメリス情報の受信が未終了と判別されるか、或いは、ステップＳ３８の判別処理で位置演算が未終了と判別されたら、電子機器１の電源状態を示す機器オンフラグを“０”にセットし（ステップＳ４５）、次いで、メインＣＰＵ１１との通信状態を終了するなど電子機器１の電源オフに対応する処理（ステップＳ４６）を行って、ステップＳ６へ戻る。

つまり、上記のステップＳ３４〜Ｓ４６の処理によって、電子機器１の電源がオフされた場合でも、エフェメリス情報の受信処理と位置演算の処理が開始されている場合には、それが終了するのを待って、電源オフの処理がなされるようになっている。

そして、上述した図３〜図６の測位制御処理によって、図２の説明図に示したようなエフェメリス情報と時刻情報の間欠受信が実現され、さらに、任意のタイミングで電子機器１の電源がオンされた際に短時間での位置の測定が実現されるようになっている。

以上のように、この実施形態の電子機器１によれば、エフェメリス情報の間欠受信によってＧＰＳの測位演算に必要なエフェメリス情報が多くの期間で保持された状態にされ、また、時刻情報の間欠受信によって計時回路３２の計時時刻が多くの期間で誤差の少ない状態にされる。従って、任意のタイミングでＧＰＳの位置測定を行う場合でも、正確な計時時刻を使用することでＧＰＳ衛星の送信電波を短時間に捕捉することができ、さらに、保持されているエフェメリス情報を使用することが短時間のうちに測位演算を行って現在位置を求めることができる。

また、この実施形態の電子機器１によれば、エフェメリス情報の受信間隔よりも短い間隔で時刻情報の間欠受信を行うようにしているので、エフェメリス情報については必要なエフェメリス情報を保持するために最適化された受信間隔で間欠受信を行い、時刻情報については送信電波を捕捉するのに必要な正確な計時時刻を保てるように最適化された受信間隔で間欠受信を行うことができる。従って、無駄のない間欠受信によって、必要なエフェメリス情報の保持と、必要な計時時刻の修正処理とを実現することができる。

また、この実施形態の電子機器１によれば、エフェメリス情報の受信間隔を３０分間隔とし、時刻情報の受信間隔を１０分間隔としているので、必要なエフェメリス情報の保持と、必要な計時時刻の修正処理とを実現する最適な間欠受信が実現されている。なお、エフェメリス情報の受信間隔を１時間以内で適宜設定し、時刻情報の受信間隔を３０分以内で適宜設定してもほぼ同様に最適な間欠受信が実現される。

また、この実施形態の電子機器１では、電子機器１の電源がオフされても、バックグラウンドでエフェメリス情報と時刻情報の間欠受信が行われるようになっているので、電子機器１の電源をオンして直ぐに短時間での位置測定が可能になっている。

さらに、この実施形態の電子機器１では、３軸加速度センサ２８の制御によって、電子機器１が完全に使用されていない状態と判別できる期間には、エフェメリス情報と時刻情報の間欠受信も停止されるようになっているので、不使用時に無駄に電力が消費されるのを回避できるようになっている。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、エフェメリス情報を間欠的に受信する所定の受信間隔は、上述したように、所定条件で長さが変化する受信間隔としても良い。また、時刻情報を間欠的に受信する所定の受信間隔も、所定条件で長さが変化する受信間隔としても良い。

また、上記実施形態では、ＧＰＳを利用した位置の測定を行い、航路情報としてエフェメリス情報が適用された例を示したが、別の測位衛星による測位システムを利用して位置測定を行う場合には、航路情報として当該測位システムで測位演算に必要なＧＰＳ衛星の航路の情報が適用されることになる。

また、上記実施形態では、電子機器１の電源がオフされ、且つ、電子機器１が所定の静止状態にある場合にのみ、エフェメリス情報と時刻情報の間欠受信が停止されるようにしているが、例えば、第１電源スイッチと、第２電源スイッチと、２系統の電源スイッチを設けて、第１電源スイッチのみがオフされたときは間欠受信を継続し、第２電源スイッチがオフされたら間欠受信を停止するようにしても良い。また、電源状態に関わらずに、電子機器１が所定の静止状態にあるか否かの判別のみによって、間欠受信を継続又は停止させるようにしても良い。

また、測位衛星による位置の測定を開始するタイミングは電源オン時に限られない。また、エフェメリス情報の間欠受信時に位置の測定は行わないようにしても良いし、自律航法による測位も行わないようにしても良い。その他、実施形態で示した細部構成および細部方法は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 電子機器
１０ 第１処理部
１５ 電源キー（電源切換手段）
２０ 第２処理部
２１ サブＣＰＵ（コンピュータ、第１受信制御手段、第２受信制御手段）
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ 不揮発性メモリ（記憶手段）
２５ ＧＰＳ受信アンテナ（受信手段）
２６ ＧＰＳ受信回路（受信手段）
２７ 間欠受信制御回路
２８ ３軸加速度センサ（動き検出手段）
３２ 計時回路（計時手段）
３５ 電源

Claims (8)

1. 測位衛星から送られてくる信号の受信を行う受信手段と、
   計時を行う計時手段と、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を受信させる第１受信制御手段と、
   受信された前記航路情報を記憶する記憶手段と、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻を表わす時刻情報を受信させる第２受信制御手段と、
   受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正手段と、
   前記計時手段の計時時刻に基づいて前記測位衛星の送信信号を捕捉し、この送信信号と前記記憶手段に記憶されている航路情報とに基づいて位置の測定を行う測位手段と、
   を備え、
   前記第１受信制御手段は、
   所定の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
   前記第２受信制御手段は、
   前記測位手段による位置の測定が行われない期間にも、前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴とする測位装置。
2. 前記第１受信制御手段は、
   第１の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
   前記第２受信制御手段は、
   第１の受信間隔よりも短い第２の受信間隔で前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴とする請求項１記載の測位装置。
3. 前記測位衛星はＧＰＳ衛星であり、
   前記航路情報はエフェメリス情報であることを特徴とする請求項１記載の測位装置。
4. 前記第１受信制御手段は、１時間以内の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
   前記第２受信制御手段は、３０分以内の受信間隔で前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴とする請求項３記載の測位装置。
5. 前記測位手段の電源をオンとオフとに切り換える電源切換手段を備え、
   前記第１受信制御手段と前記第２受信制御手段とは前記電源切換手段がオフに切り換えられている期間も前記航路情報と前記時刻情報との間欠的な受信を行わせることを特徴とする請求項１記載の測位装置。
6. 動きの有無を検出する動き検出手段を備え、
   前記第１受信制御手段と前記第２受信制御手段とは、前記動き検出手段の検出に基づき当該測位装置が静止状態にないと判別される期間に、前記航路情報と前記時刻情報との間欠的な受信を継続させることを特徴とする請求項１記載の測位装置。
7. 測位衛星から送られてくる信号を受信する受信手段と、計時を行う計時手段とを用いて位置の測定を行う測位方法において、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を受信させる第１受信制御ステップと、
   受信された前記航路情報を記憶手段に記憶させる航路情報記憶ステップと、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻を表わす時刻情報を受信させる第２受信制御ステップと、
   受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正ステップと、
   前記計時手段の計時時刻に基づいて前記受信手段により受信される前記測位衛星の送信信号を捕捉し、この送信信号と前記記憶手段に記憶されている航路情報とに基づいて位置の測定を行う測位ステップと、
   を含み、
   前記第１受信制御ステップでは、
   所定の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
   前記第２受信制御ステップでは、
   前記測位手段による位置の測定が行われない期間にも、前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴とする測位方法。
8. 測位衛星から送られてくる信号を受信する受信手段と、計時を行う計時手段とを制御するコンピュータに、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から位置の測定に必要な航路情報を受信させる第１受信制御機能と、
   受信された前記航路情報を記憶手段に記憶させる航路情報記憶機能と、
   前記受信手段を介して前記測位衛星から時刻を表わす時刻情報を受信させる第２受信制御機能と、
   受信された前記時刻情報に基づき前記計時手段の計時時刻を修正する時刻修正機能と、
   前記計時手段の計時時刻に基づいて前記受信手段に前記測位衛星の送信信号を捕捉させ、この送信信号と前記記憶手段に記憶されている前記航路情報とに基づいて位置の測定を行う測位機能と、
   を実現させ、
   前記第１受信制御機能では、
   所定の受信間隔で前記航路情報を間欠的に受信させ、
   前記第２受信制御機能では、
   前記測位手段による位置の測定が行われない期間にも、前記時刻情報を間欠的に受信させることを特徴とするプログラム。

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