Gps接收装置及其位置计算方法

专利名称:Gps接收装置及其位置计算方法
技术领域：
本发明涉及根据从GPS信号中取得的多颗卫星的卫星信息计算当前位置的GPS接收装置、以及其位置计算方法。
背景技术：
目前,关于通过利用GPS (Global Positioning System)接收从多颗卫星发送的电波来测量当前位置的GPS接收装置，一般使用与使用目的对应的各种GPS接收装置。GPS接收装置根据由从GPS卫星等事先取得的历书(almanac)信息表示的每颗卫星的粗略位置，捕捉4颗以上的GPS卫星，利用从各GPS卫星接收到的GPS信号、即导航数据(卫星信息)中包含的星历Gphemeris)信息，高精度地计算使用者的位置信息(例如参照JP特开2004-61336 号公报)。
另一方面，在所述导航数据中包含各卫星具有的高精度的时钟的时刻信息、即作为以每周的星期日的00:00:00为起点的6秒单位的数值的T0W(Time Of Week:周经过时间)，可以根据该时刻信息获取准确的当前时刻(例如参照JP特开2007-263598号公报)。
在根据在上述导航数据中包含的时刻信息来获取准确的当前时刻的情况下，GPS的时刻基准(GPS时)是协调世界时(UTC Coordinated UT)，因此，为了获得正确的当前时亥IJ，需要根据当前位置(使用者所在场所)的地区(国家等)所采用的标准时与UTC的时差，对从时刻信息中得到的时刻进行修正。
但是，GPS接收装置，例如在被组装在腕表那样的便携式电子设备中的情况下，在被建筑物包围的小巷、树木较多的场所或家中、以及使用者携带GPS接收装置运动时，无法捕捉计算当前位置所需要的一定数量的卫星。假定捕捉到卫星，接收灵敏度也低，多数情况下无法从GPS信号中取得星历信息，在这种情况下，尽管取得时刻信息也无法计算当前位置，结果无法获取正确的当前时刻。
另外存在以下问题:为了避免上述情况，为取得星历信息需要反复进行GPS信号的接收动作，但对时所需要的消耗电力因此增大，使装置的连续运转时间缩短，尤其是作为电池使用纽扣型等小型电池时这种现象显著。

发明内容
鉴于上述现有问题而提出本发明，其目的在于提供一种GPS接收装置及其信息取得方法，其可以在节省消耗电力的同时，以较高的概率确定对时所需要的使用场所，并且可以在更多种的使用环境下取得当前时刻。
为了解决所述问题，本发明的GPS接收装置，接收从多颗卫星发送的GPS信号来计算当前位置，其中，具备:接收单元，其接收所述GPS信号，取得卫星信息；判断单元，其判断该接收单元的GPS信号的接收状态是否是预定的接收状态；以及粗略位置计算单元，其以通过该判断单元判断出GPS信号的接收状态是预定的接收状态为条件，根据通过所述接收单元取得的三颗卫星的卫星信息，即从两颗卫星分别取得的至少包含轨道6要素的星历信息、以及与剩余一颗卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书信息，来计算粗略的当前位置。
另外，本发明的位置计算方法，是一种GPS接收装置的位置计算方法，该GPS接收装置接收从多颗卫星发送的GPS信号来计算当前位置，所述位置计算方法包含以下步骤:判断所述GPS信号的接收状态是否是预定的接收状态的步骤；以及以判断出所述接收状态是预定的接收状态为条件，根据通过所述接收单元取得的三颗卫星的卫星信息，即从两颗卫星分别取得的至少包含轨道6要素的星历信息、以及与剩余一颗卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书信息，来计算粗略的当前位置的步骤。
另外，本发明的GPS接收装置，接收从多颗卫星发送的GPS信号来计算当前位置，另一方面，对应于当前位置来修正由GPS信号中包含的时刻信息表不的时刻，由此取得与使用场所对应的当前时刻，其中具备:存储单元，其存储所设定的使用地区；接收单元，其接收所述GPS信号，取得卫星信息；第一判断单元，其判断该接收单元的GPS信号的接收状态是否是预定的接收状态；计算单元，其以通过该第一判断单元判断出GPS信号的接收状态是预定的接收状态为条件，根据GPS信号接收到的两颗卫星的卫星信息，来计算包含当前位置的地球表面上的具有预定宽度的带状的轨迹线；第二判断单元，其根据通过该计算单元计算出的轨迹线是否横穿在所述存储单元中存储的使用地区，来判断使用地区有无变化；以及时刻修正单元，其以通过该判断单元判断出使用地区中没有变化为条件，将由所述时刻信息表示的时刻修正为与在所述存储单元中存储的使用地区对应的当前时刻。
另外，本发明的位置计算方法，是一种GPS接收装置中的当前时刻取得方法，该GPS接收装置接收从多颗卫星发送的GPS信号来计算当前位置，另一方面，对应于当前位置来修正由GPS信号中包含的时刻信息表示的时刻，由此取得与使用场所对应的当前时刻，所述当前时刻取得方法包含以下步骤:判断所述GPS信号的接收状态是否是预定的接收状态的步骤；以判断出所述接收状态是预定的接收状态为条件，根据GPS信号接收到的两颗卫星的卫星信息，来计算包含当前位置的地球表面上的具有预定宽度的带状的轨迹线的步骤；根据计算出的轨迹线是否横穿在所述存储单元中存储的使用地区，来判断使用地区有无变化的步骤；以及以判断出使用地区中没有变化为条件，将由所述时刻信息表示的时刻修正为与在存储单元中存储的使用地区对应的当前时刻的步骤。


图1是表示本发明的GPS接收装置的框图。
图2是表示接收部的细节的框图。
图3是表示对时动作的内容的流程图。
图4是接续图3的流程图。
图5是接续图4的流程图。
图6是表示多颗卫星中的导航数据的发送定时的区别的时序图。[0019]图7是表示导航数据的要部的数据结构图。
图8是表示对时动作时的GPS接收部中的动作的一例的时序图。
图9是表示根据两颗卫星的定时信息和各卫星的星历信息计算的地球表面的轨迹线的示意图。
具体实施方式
以下，参照
本发明的一个实施方式。图1是表示本发明的GPS接收装置的结构的框图。如图所示，GPS接收装置具有天线1、RF部2、GPS接收部3、时钟部4、电源部5。
RF部2包含放大从天线I输入的接收信号、即GPS信号的高频放大电路；将放大后的高频信号变换为中间频率信号的频率变换电路；以及将变换后的中间频率信号变换为数字信号的A/D变换电路，将所输入的GPS信号变换成数字的中间频率信号(IF)信号，然后输出到GPS接收部3。
GPS接收部3由以下各部构成:用于同时接收从GPS卫星(以下简称为卫星)发送的电波、即准确的位置测量所需要的4颗卫星的电波的4信道的接收部31 (在图中为接收部(I) (4))、计算处理部32、控制部33、时钟发生部34。
图2是表示各个接收部31的细节的框图。各个接收部31作为本发明的接收单元，分别由反扩频处理部31a和数据解调部31b构成。从RF部2输入的中间频率信号，通过反扩频处理部31a以每颗卫星不同的扩频码被实施反扩频处理，作为反扩频信号被发送到数据解调部31b，通过数据解调部31b进行BPSK解调，作为解调数据被输出到计算处理部32。上述反扩频信号，无论是模拟的、数字的、还是软件的都可以，但在此假定其具有与所输入的GPS信号的强度对应的振幅，在一定的水平(level)以下，误差增大，无法解调。
计算处理部32是本发明的粗略位置计算单元，根据从各个接收部31输入的解调数据、即在GPS信号上叠加的导航数据，基于由时钟发生部34生成的基准脉冲来取得各卫星中的导航数据的发送定时作为定时信息，根据各解调数据计算卫星的轨道位置，根据上述定时信息和上述轨道位置计算接收位置(当前位置)，作为位置信息，与定时信息一起发送到控制部33。另外，将从解调数据中取得的卫星的时刻信息发送到控制部33。而且将取得信息也发送到控制部33，该取得信息表示是否取得了计算接收位置所需的信息。
控制部33根据来自时钟部4的请求，控制GPS接收部3的全体，控制GPS接收部3的各部的动作以及计算处理部32的动作，此时，作为本发明的判断单元、接收控制单元、第二接收控制单元而工作。另外，控制部33也作为本发明的时刻取得单元而工作，根据当前位置修正通过从计算处理部32发送的卫星的时刻信息表示的时刻，将修正后的当前时刻作为当前时刻信息发送到时钟部4，并且把包含由上述位置信息表示的接收位置的都市的名称作为粗略位置区域信息，发送到时钟部4。
另外，在控制部33中设置了存储程序数据或地区信息的存储器33a，所述程序数据用于控制GPS接收部3或计算处理部32的动作，所述地区信息由表示与协调世界时(UTC)的时差相同的多个地区(时区)的时区信息(用于确定时差相同的地区的纬度、经度等)、表示特定的地区区域的粗略位置区域信息、以及表示与该特定的地区区域相关的地图上的区域的区域信息、以及与各区域对应的时区构成。[0029]在此，上述粗略位置区域信息，例如是世界各地的都市的名称(如果是日本，则为市町村单位的都市名)或车站名、地标等。在后述的对时动作中，把存储器33a中存储的、表示接收位置所对应的特定的地区区域的粗略位置区域信息(都市名等)发送到时钟部4。
另外，存储器33a可以改写存储数据，并且还存储:在GPS接收装置的使用开始最初或任意时刻取得的最新的历书信息、或在后述的对时动作中确定的使用场所的都市名、或由用户作为使用场所而预先设定(选择)的都市名。
所述时钟部4由以下各部构成:未图示的对当前时刻进行计时的时钟电路部；存储年月日的寄存器；存储当前设定的与时区相关的信息等、根据需要而被变更的各种设定信息的设定存储器；显示当前时刻或年月日、用于确认时区等的都市名等的由小型LCD构成的显示部；负责所述各部以及GPS接收部3的动作的控制(0N/0FF(启动/关闭))的控制部；以及多个操作按钮。
所述电源部5由纽扣型电池或太阳能电池、充电电池等小型电池以及DC/DC转换器等构成，向RF部2、GPS接收部3、时钟部4各部供给工作所需的电力。
并且，在由上述结构构成的GPS接收装置中，当用户在任意时刻按下预定的操作按钮时，GPS接收部3将基于卫星的时刻信息的准确的当前时刻、或所述粗略位置区域信息发送到时钟部4，同时，与之相伴，时钟部4进行更新时刻或表示使用场所的地区区域的都市名等的对时动作。
以下，参照图3 图5的流程图说明对时动作中的GPS接收装置的具体的动作内容。在以下的说明中，假定在所述存储器33a中存储了在取得后预定期间内(几个月以内)有效的历书息。
图3 图5是主要表示上述对时动作时的GPS接收部3中的控制部33的处理步骤的流程图，如图3所示，根据用户的按钮操作，时钟部4开始向GPS接收部3的电力供给，由此控制部33开始工作，立刻在预定的定时把4信道(channel)全部的接收部31的电源设为0N(启动)，开始GPS信号的接收动作(步骤SI)。把接收部31的电源设为ON的定时，根据从时钟部4发送的当前时刻信息和在存储器33a中存储的历书信息来判断。以后，控制部33如后所述，进行与从卫星发送的电波的接收环境、即捕捉到的卫星的数量或从接收信号中实际取得的卫星信息的内容相对应的处理。
在此，所谓卫星的捕捉，是确立与从卫星发送的导航数据的发送定时的同步，来取得每颗卫星的定时信息的动作。图6是表示从各卫星发送的GPS信号间的导航数据的发送定时的区别的时序图，尤其表示在导航数据中与6秒周期的5个子帧中的第一子帧相当的部分。所谓上述定时信息，是相对于在所述时钟发生部34中生成的基准脉冲的、各接收信道中的导航数据的接收定时的延迟时间、即图6所示的第一子帧的头码(preamble)数据(先头8比特的同步用的数据)的接收定时的延迟时间ATa ATd。在所述延迟时间中存在误差，一般把在该延迟时间上乘以光速后的结果称为模拟距离。
并且，在接收动作的开始后，控制部33确认是否取得了 4颗卫星的定时信息和各卫星的全部星历信息，当取得了这些信息时(步骤S 1:是)，在该时刻将全部接收部31的电源设为OFF (关闭)，使计算处理部32使用4颗卫星的定时信息和全部星历信息进行准确的位置计算(步骤S3)。
此后，根据基于在计算处理部32中计算出的准确的位置的时区，计算当前时刻，向时钟部4通知该当前的时刻信息和表示使用场所的粗略位置区域信息(都市名等)(步骤S4)。即，根据计算出的位置，首先确定包含使用场所的地区的时区，根据所确定的时区的时差，修正由导航数据中包含的时刻信息(具体来说是TOW)表示的GPS时刻，把修正后的时刻作为当前时刻信息通知给时钟部4。另外，从存储器33a中检索包含计算出的位置的地区区域的都市名等，通知给时钟部4。
与之相伴，时钟部4更新向使用者通知(显示)的当前时刻和粗略位置区域信息(都市名等)(图4的步骤S13)。时钟部4在该时刻停止向GPS接收部3的电力供给，由此结束一次的对时动作。
另一方面，与上述情况不同，在GPS信号的接收环境差，无法进行基于4颗卫星的定时信息以及各卫星的全部星历信息的准确的位置计算的情况下，控制部33使计算处理部32按照与各个时刻的接收环境对应的以下步骤来进行粗略的位置计算。
S卩，当取得了 4颗卫星的定时信息，但未能取得各卫星的全部星历信息时(步骤S2:否)，确认在各卫星的星历信息中是否至少取得了一般被称为轨道6要素的基本信息(步骤S5)。图7是表示导航数据的要部的数据结构图。众所周知，导航数据中在第一子帧中记载了卫星时刻，在第二以及第三子帧中记载了星历，而且在第四以及第五子帧中记载了历书，在各个子帧中在由字号码表示的位置记载了数据。该图中以带圈的数字(I 6)表示的数据，是在星历以及历书中分别包含的轨道6要素。
然后，在取得了轨道6要素的情况下(步骤S5:是)，在该时刻将全部接收部31的电源设为0FF，使计算处理部32进行仅使用4颗卫星的定时信息、和各卫星的轨道6要素的粗略的位置计算(步骤S6)。这种情况下的测位精度为±300m左右。此后，根据计算出的粗略位置确定使用场所的时区，并且根据所确定的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示使用场所的粗略位置区域信息(步骤S7)。
与之相伴，时钟部4更新向使用者通知(显示)的当前时刻和都市名等(图4的步骤S13)。时钟部4在该时刻停止向GPS接收部3的电力供给，由此结束一次的对时动作。
另外，在与上述情况相比GPS信号的接收环境不好，但取得了 3颗卫星的定时信息和各卫星的全部星历信息的情况下(步骤S5:否，步骤S8:是)，在该时刻将全部接收部31的电源设为0FF，使计算处理部32进行使用3颗卫星的定时信息以及星历信息的粗略的位置计算(步骤S9)。即以GPS接收装置存在于地球表面上作为前提，进行粗略的位置计算。
在所述情况下，也根据计算出的粗略位置确定使用场所的时区，并且根据所确定的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示使用场所的粗略位置区域信息(步骤S7)。
而且，当取得了 3颗卫星的定时信息，但针对各卫星未能取得全部星历信息时(步骤S8:否)，若在各卫星的星历信息中至少取得了轨道6要素(步骤SlO:是)，则在该时刻将全部接收部31的电源设为0FF，使计算处理部32进行仅使用3颗卫星的定时信息和各卫星的轨道6要素的粗略的位置计算(步骤Sll)。即，与所述的步骤S9同样地，以GPS接收装置存在于地球表面上为前提来进行粗略的位置计算。此外，这种情况下的测位精度为±500m左右。
在所述情况下，也根据计算出的粗略位置确定使用场所的时区，并且根据所确定的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示使用场所的粗略位置区域信息(步骤S7)。
另一方面，在由于电波的接收环境更不好等原因，未能取得3颗卫星的定时信息以及这些卫星的轨道6要素的情况下，即不相当于上述任意一个接收条件的情况下(步骤SlO:否)，在该时刻将全部接收部31的电源设为OFF后(步骤S12)前进到图4的步骤S14，进行以下的处理。
S卩，当取得了 3颗卫星以上的定时信息(步骤S14:是)，并且尚未进行GPS信号的再接收动作时(步骤S15:否)，如图5所示，首先在取得了定时信息的3颗卫星以上的卫星中，关于任意两颗卫星确认在各卫星的星历信息中是否至少取得了轨道6要素，若未取得(步骤S16:否)则立即进入图4的步骤S33的处理，判断为位置不可计算，向时钟部4通知表示不明确有无时区有无变化的测位结果信息。与之相伴，时钟部4显示催促使用者移动到别的场所后再执行对时的消息等(步骤S35)。由此，结束一次的对时动作。
另一方面，与上述不同，在所述步骤S16的判别结果为“是”，针对某两颗卫星取得了轨道6要素的情况下，在与取得了定时信息、但星历信息不足的卫星(I颗或2颗卫星)的信息不足之处对应的定时，仅将与该卫星对应的接收信道的接收部31设为0N，开始第2次的接收动作，进行取得不足部分的星历信息所需要的预定期间的接收等待(步骤S17)。
并且，在上述预定期间内取得了 4颗卫星的定时信息和各卫星的全部星历信息的情况下，即取得了星历信息不足的全部卫星的星历信息的情况下(步骤S18:是)，返回所述图3的步骤S3的处理。然后，在使计算处理部32进行准确的位置计算后，根据基于计算出的准确的位置的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示使用场所的粗略位置区域信息(步骤S4)。
另外，在不满足上述接收条件但取得了 4颗卫星的定时信息和各卫星的星历信息中至少轨道6要素的情况下(步骤S18:否，步骤S19:是)，返回所述图3的步骤S6的处理。然后，在使计算处理部32进行粗略的位置计算后，根据基于计算出的粗略位置的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示使用场所的粗略位置区域信息(步骤 S7)。
另外，在不满足上述接收条件但取得了 3颗卫星的定时信息和各卫星的全部星历信息的情况下(步骤S19:否，步骤S20:是)，返回所述图3的步骤S9的处理。然后，进行粗略的位置计算，根据基于计算出的粗略位置的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示与粗略位置对应的使用场所的粗略位置区域信息(步骤S7)。
另外，当不满足上述接收条件但取得了 3颗卫星的定时信息和各卫星的星历信息中至少轨道6要素的情况下(步骤S20:否，步骤S21:是)，返回所述图3的步骤Sll的处理。然后，在使计算处理部32进行粗略的位置计算后，根据基于计算出的粗略位置的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示与粗略位置对应的使用场所的粗略位置区域信息(步骤S7)。
另一方面，当步骤S18 S21的判别结果全部为“否”，不满足上述任意条件时，即虽然在步骤S17中进行了尝试的第2次的接收动作，也仅取得3颗卫星的定时信息和关于该3颗卫星中的2颗卫星的全部星历信息(或轨道6要素)的情况下，接着，根据剩余的一颗卫星的卫星识别信息，判断是否在预定时间内(例如3分钟以内)存在与在该时刻取得了定时信息但未取得星历信息(轨道6要素)的剩余的一颗卫星相关的部分的历书信息，即判断与剩余的一颗卫星相关的历书信息的特定部分的发送定时是否在预定时间内。然后，若上述发送定时未在预定时间内到来(步骤S22:否)，则立即转移到后述的图4的步骤S28的处理。
与此相对，当上述发送定时在预定时间内时(步骤S22:是)，在进行所述再接收以前的阶段中取得了星历信息的卫星的捕捉中所使用的接收信道中，仅把接收灵敏度良好的接收信道设为0N，使接收部31开始用于取得与剩余一颗卫星相关的部分的历书信息的接收动作(第二接收动作)(步骤S23)。然后，在经过必要的历书信息的取得期间后，将上述接收部31设为OFF (步骤S24)。
图8是表示上述处理中的GPS接收部3的动作的一例的时序图。该图表示以下情况:在对时动作的开始最初的接收动作中，取得3颗卫星(卫星A、卫星B、卫星C)的定时信息，并且关于2颗卫星(卫星A、卫星B)取得了全部星历信息，关于剩余的一颗卫星(卫星C)未取得星历信息的轨道6要素，因此，进行了仅以该卫星(卫星C)的不足信息的取得为目的的接收动作(再接收)，但在上述不足信息的取得也失败的情况下，在预定时间内存在该卫星(卫星C)的历书信息，因此，从最初全部星历信息的取得中成功的卫星(卫星A)取得该历书息。
然后，通过在步骤S23中开始的接收动作接收到历书信息时(步骤S25:是)，使计算处理部32进行使用3颗卫星的定时信息、和其中2颗卫星的星历信息(或轨道6要素)、和剩余I颗卫星的历书信息的粗略的位置计算(步骤S26)。此时的位置计算也与所述的步骤S9、Sll相同，是以GPS接收装置存在于地球表面上为前提的位置计算。另外，这种情况下的测位精度为± 3km左右。
此后，根据计算出的粗略位置确定使用场所的时区，并且根据所确定的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息和表示使用场所的粗略位置区域信息(步骤S27)。与之相伴，时钟部4更新向使用者通知(显示)的当前时刻和都市名等(图4的步骤S13)。由此结束一次的对时动作。
通过在步骤S23中开始的接收动作未接收到历书信息的情况下(步骤S25:否)，立即转移到后述的图4的步骤S28的处理。
而且，与以上的处理不同，在所述图4的步骤S14的判别结果为“否”，在对时动作的开始最初的接收动作中未取得3颗卫星以上的定时信息的情况下，或者在步骤S15为“是”，即使进行所述步骤S17的接收动作也未取得3颗卫星的定时信息和这些卫星的轨道6要素的情况下，进而在图5的步骤S22或者步骤S25的判别结果为“否”，在预定时间内不存在必要的历书信息或者无法取得必要的历书信息的情况下，进行步骤S28以后的处理。
在这种情况下，此时首先确认是否取得了某两颗卫星的定时信息和至少各卫星的轨道6要素，当未取得时(步骤S28:否)，如上所述，判断为位置不可计算，向时钟部4通知表示不明确有无时区变化的测位结果信息(步骤S33)。与之相伴，时钟部4对使用者显示用于催促在移动到别的场所后再执行对时的消息等(步骤S35)。由此，结束一次的对时动作。
而且，与上述情况不同，在取得某两颗卫星的时刻信息和至少各卫星的轨道6要素的情况下(步骤S28:是)，使计算处理部32仅根据这两颗卫星的信息计算认为包含当前位置(接收位置)的区域、即地球表面上的具有预定的宽度的轨迹线(步骤S29)。S卩，使计算处理部32计算到两颗卫星的距离的差，并且计算以由该距离差一定的无数个点构成的以两颗卫星为焦点的旋转双曲面和地球表面相交的线作为中心，并且具有与到两颗卫星的距离的计算误差对应的一定宽度(±10km左右)的带状区域。
图9是简化地表示通过计算处理部32计算出的轨迹线100的图，如图所示，轨迹线100成为:在同一地点暂时取得了任意三颗卫星(A、B、C)的定时信息和各卫星的轨道6要素时，横穿根据它们计算出的地球表面上的粗略位置区域(土数km的粗略位置)200。
以此为前提，在接下来的步骤S30中，判断在先通过计算处理部32计算出的轨迹线是否横穿在控制部33的存储器33a中作为粗略位置区域信息而存储的特定的地区区域、即在前次的对时动作时作为当前位置而计算出的接收位置对应的地区区域(地图上的特定的区域)、或与用户设定使用场所时选择的都市名等对应的地区区域、即已设定的粗略位置区域(步骤S31)。
然后，当上述轨迹线横穿已设定的粗略位置区域时(步骤S31:是)，时区中没有变化，根据与已设定的粗略位置区域对应的时区计算当前时刻，向时钟部4通知该当前时刻信息(步骤S31)。与之相伴，时钟部4更新向使用者通知(显示)的当前时刻(步骤S32)。由此结束一次的对时动作。
另外，当上述轨迹线未横穿已设定的粗略位置区域时(步骤S31:否)，判断为位置不可计算，向时钟部4通知表示粗略位置区域中有变化的测位结果信息(步骤S34)。与之相伴，时钟部4对使用者显示用于催促在移动到别的场所后再执行对时的消息等(步骤S35)。由此，结束一次的对时动作。
如上所述，在本实施方式的GPS接收装置中，即使在GPS信号的接收环境差，无法根据4颗卫星的定时信息以及各卫星的全部星历信息来进行准确的位置计算的情况下，也根据各个时刻的接收环境进行粗略的位置计算。此时，即使进行GPS信号的连接两次的接收动作(步骤S1、步骤S17的接收动作)，也无法取得3颗卫星的定时信息以及与全部各卫星相关的星历信息(至少轨道6要素)的情况下，以取得了 3颗卫星以上的定时信息和某两颗卫星的星历信息(至少轨道6要素)作为条件，进行代替剩余一颗卫星、即取得了定时信息的特定的卫星的星历信息，从取得了星历信息(至少轨道6要素)的其他卫星取得与该卫星的粗略轨道相关的部分的历书信息的接收动作(步骤S23的接收动作)，根据所取得的历书信息和3颗卫星以上的定时信息和两颗卫星的星历信息(至少轨道6要素)，进行粗略的位置计算。
因此，即使在GPS信号的接收环境差的情况下也可以取得粗略的当前位置，可以不徒劳地增加GPS信号的接收动作次数地实现省电化，同时可以以较高的概率确定对时所需要的使用场所。
在此，在本实施方式中，以该历书信息的发送定时在预定时间内为条件来进行:用于取得与在第二次的接收动作中也未能取得星历信息的特定的卫星的粗略轨道相关的部分的历书信息的接收动作。由此，通过避免用于取得历书信息的长时间的接收动作，可以实现进一步的省电化。
另外，在本实施方式中，在第一次的接收动作取得了 3颗卫星以上的定时信息，但仅取得两颗卫星的星历信息时，进行用于取得暂时不足的星历信息的接收动作，在仍然未取得星历信息的情况下，进行用于取得代替该星历信息而使用的历书信息的接收动作，但也可以像下面这样。
例如，当在第一次的接收动作中取得了 3颗卫星以上的定时信息，但仅取得两颗卫星的星历信息时，在进行用于取得不足的星历信息的接收动作以前，代替星历信息而使用的历书信息的发送定时在预定时间内到来的情况下，在该定时进行用于取得历书信息的接收动作。然后，在取得历书信息后，可以仅在未取得星历信息的情况下，进行使用在先取得的历书信息的位置计算。
另外，在本实施方式中，为了取得至少3颗卫星的星历信息，为此而进行的GPS信号的接收动作以两次为上限来进行，但若使准确的位置计算优先于省电化，则也可以将该上限设为3次以上。在这种情况下，在最终仅取得了两颗卫星的星历信息时，通过代替星历信息而使用历书信息进行位置计算，能够以较高的概率确定对时所需要的使用场所。
另外，在本实施方式中，成为当仅取得了两颗卫星的星历信息时，始终通过新的接收动作(第二接收动作)来取得代替不足的星历信息而使用的历书信息的结构，但例如在存储器33a中存储的历书信息比较新时，也可以成为不新接收历书信息而使用所存储的历书信息中包含的信息的结构。
另外，在本实施方式的GPS接收装置中，根据GPS信号的接收环境，通过准确的位置计算或粗略的位置计算来计算当前位置，并且根据计算出的当前位置首先确定包含使用场所的地区的时区，根据所确定的时区的时差来修正GPS时刻，把修正后的时刻作为当前时刻信息通知给时钟部4。
此时，在GPS信号的接收环境差，即使进行GPS信号的连续两次的接收动作(步骤S1、步骤S17的接收动作)也仅取得某两颗卫星的定时信息和它们的星历信息(全部星历信息、或轨道6要素)的情况下(步骤S28:是)，如前所述，根据两颗卫星的星历信息计算轨迹线，根据该轨迹线判断使用地区有无变化后，若使用地区未变化，则根据与已设定的粗略位置区域对应的时区的时差修正GPS时刻，取得当前时刻。
由此，在使用场所未大变化的情况下，即使在对时动作时GPS信号的接收环境差，不用说准确的当前位置，就连粗略的当前位置都无法计算的环境下，只要最低限度可以取得两颗卫星的定时信息和它们的星历信息(至少轨道6要素)，就可以取得与使用场所对应的当前时刻。因此，可以在更多种的使用环境下取得当前时刻。
在此，在本实施方式中成为，即使取得了两颗卫星的定时信息，关于各卫星未至少取得轨道6要素的情况下(步骤S28:否)，立即进行当前时刻的取得的结构，但例如在存储器33a中存储的历书信息比较新时，也可以使用该历书信息中包含的与上述两颗卫星的粗略轨道相关的信息计算轨迹线，在根据该轨迹线判断使用地区有无变化后，如果使用地区未变化，则根据与已经设定的粗略位置区域对应的时区的时差修正GPS时刻，由此取得当前时刻。
另外，在本实施方式中说明了即使在GPS信号的接收环境差，无法根据4颗卫星的定时信息以及各卫星的全部星历信息进行准确的位置计算的情况下，也根据各个时刻的接收环境进行粗略的位置计算的结构的GPS接收装置，但不限于此，本发明的当前时刻取得方法也可以应用于在对时动作时始终仅进行准确的位置计算的GPS接收装置。
权利要求
1.一种GPS接收装置，接收从多颗卫星发送的GPS信号来计算当前位置，其特征在于，具备:接收单元，其接收所述GPS信号，取得卫星信息；接收控制单元，其为了取得 三颗以上卫星的星历信息，以预定次数为上限使所述接收单元重复进行接收动作；判断单元，其判断通过所述接收控制单元进行的基于所述接收单元的接收动作的GPS信号的接收状态是否是即使进行了 GPS信号的连续的所述预定次数的接收动作，也仅取得了三颗卫星的定时信息和某两颗卫星的至少包含轨道6要素的星历信息，并且所述三颗卫星中的缺少至少包含轨道6要素的星历信息的剩余一颗卫星的历书信息的特定部分的发送定时在预定时间内的接收状态；第二接收控制单元，其以通过所述判断单元判断出即使进行了 GPS信号的连续的所述预定次数的接收动作，也仅取得了三颗卫星的定时信息和某两颗卫星的至少包含轨道6要素的星历信息，并且所述三颗卫星中的缺少至少包含轨道6要素的星历信息的剩余一颗卫星的所述历书信息的特定部分的发送定时在预定时间内为条件，使所述接收单元进行第二接收动作，该第二接收动作用于从所述两颗卫星的某一方取得与所述剩余一颗卫星、即在所述接收动作中捕捉到的特定的卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书/[目息；以及粗略位置计算单元，其在所述接收单元的所述第二接收动作中从所述两颗卫星的某一方取得与所述剩余一颗卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书信息的情况下，根据通过所述接收单元取得的三颗卫星的卫星信息，即从三颗卫星分别取得的定时信息、从两颗卫星分别取得的至少包含轨道6要素的星历信息、以及与剩余一颗卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书信息，来计算粗略的当前位置。
2.根据权利要求
1所述的GPS接收装置，其特征在于，具备:时刻取得单元，其根据通过所述粗略位置计算单元计算出的粗略的当前位置，来修正由通过所述接收单元接收到的GPS信号中包含的时刻信息表示的时刻，由此取得与使用场所对应的当前时刻。
3.—种GPS接收装置的位置计算方法，该GPS接收装置根据来自接收从多颗卫星发送的GPS信号并取得卫星信息的接收单元的信息来计算当前位置，所述位置计算方法的特征在于，包含以下步骤:为了取得三颗以上卫星的星历信息，以预定次数为上限使所述接收单元重复进行取得所述卫星信息的动作的步骤；判断所述GPS信号的接收状态是否是即使进行了 GPS信号的连续的所述预定次数的接收动作，也仅取得了三个卫星的定时信息和某两颗卫星的至少包含轨道6要素的星历信息，并且所述三颗卫星中的缺少至少包含轨道6要素的星历信息的剩余一颗卫星的历书信息的特定部分的发送定时在预定时间内的接收状态的步骤；以判断出是即使进行了 GPS信号的连续的所述预定次数的接收动作，也仅取得了三颗卫星的定时信息和某两颗卫星的至少包含轨道6要素的星历信息，并且所述三颗卫星中的缺少至少包含轨道6要素的星历信息的剩余一颗卫星的所述历书信息的特定部分的发送定时在预定时间内的所述接收状态为条件，使所述接收单元进行第二接收动作的步骤，该第二接收动作用于从所述两颗卫星的某一方取得与所述剩余一颗卫星、即在所述接收动作中捕捉到的特定的卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书信息；以及在所述接收单元的所述第二接收动作中从所述两颗卫星的某一方取得与所述剩余一颗卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书信息的情况下，根据通过所述接收单元取得的三颗卫星的卫星信息，即从三颗卫星分别取得的定时信息、从两颗卫星分别取得的至少包含轨道6要素的星历信息、以及与剩余一颗卫星的粗略轨道相关的部分的至少包含轨道6要素的历书信息，来计算粗略的当前位置的步骤。
4.一种GPS接收装置，其接收从多颗卫星发送的GPS信号来计算当前位置，另一方面，对应于当前位置来修正由GPS信号中包含的时刻信息表示的时刻，由此取得与使用场所对应的当前时刻，其特征在于，具备:存储单元，其存储所设定的使用地区；接收单元，其接收所述GPS信号，取得卫星信息；第一判断单元，其判断该接收单元的GPS信号的接收状态是否是即使进行GPS信号的连续两次的接收动作，也仅取得某两颗卫星的定时信息和它们的至少包含轨道6要素的星历信息的接收状态；计算单元，其以通过该第一判断单元判断出GPS信号的接收状态是即使进行了 GPS信号的连续两次的接收动作，也仅取得某两颗卫星的定时信息和它们的至少包含轨道6要素的星历信息的接收状态为条件，根 据GPS信号接收到的两颗卫星的定时信息和该两颗卫星的至少包含轨道6要素的星历信息，来计算包含当前位置的地球表面上的具有预定宽度的带状的轨迹线；第二判断单元，其根据通过该计算单元计算出的轨迹线是否横穿在所述存储单元中存储的使用地区，来判断使用地区有无变化；以及时刻修正单元，其以通过该第二判断单元判断出使用地区没有变化为条件，将由所述时刻信息表示的时刻修正为与在所述存储单元中存储的使用地区对应的当前时刻。
5.—种GPS接收装置中的当前时刻取得方法，该GPS接收装置根据来自接收从多颗卫星发送的GPS信号并取得卫星信息的接收单元的信息来计算当前位置，另一方面，对应于当前位置来修正由GPS信号中包含的时刻信息表示的时刻，由此取得与使用场所对应的当前时刻，所述当前时刻取得方法的特征在于，包含以下步骤:将所设定的使用区域存储在存储单元的步骤；判断所述GPS信号的接收状态是否是即使进行GPS信号的连续两次的接收动作，也仅取得某两颗卫星的定时信息和它们的至少包含轨道6要素的星历信息的接收状态的步骤；以判断出所述接收状态是即使进行了 GPS信号的连续两次的接收动作，也仅取得某两颗卫星的定时信息和它们的至少包含轨道6要素的星历信息的接收状态为条件，根据GPS信号接收到的两颗卫星的定时信息和该两颗卫星的至少包含轨道6要素的星历信息，来计算包含当前位置的地球表面上的具有预定宽度的带状的轨迹线的步骤；根据计算出的轨迹线是否横穿在所述存储单元中存储的使用地区，来判断使用地区有无变化的步骤；以及以判断出使用地区没有变化为条件，将由所述时刻信息表示的时刻修正为与在存储单元中存储的使用地区对应的当前时刻的步骤。`
专利摘要
本发明涉及GPS接收装置及其位置计算方法。控制部根据从计算处理部发送的卫星信息的取得信息，判断GPS接收部中GPS信号的接收状态是否为预定的接收状态。以判断出接收状态为预定的接收状态为条件，使计算处理部根据接收单元取得的三颗卫星的卫星信息，即从两颗卫星分别取得的星历信息及与剩余一颗卫星的粗略轨道相关的部分历书信息计算粗略的当前位置。根据两颗卫星A、B中GPS信号的定时信息和两颗卫星A、B的星历信息或历书信息，计算认为包含当前位置的地球表面上具有预定宽度的轨迹线，根据计算出的轨迹线是否横穿所设定的使用地区判断使用地区有无变化，当判断出使用地区无变化时把由GPS信号的时刻信息表示的时刻修正为与使用地区对应的当前时刻。
文档编号G01S19/42GKCN101839983SQ201010129414
公开日2013年6月12日 申请日期2010年3月5日
发明者英敏夫 申请人:卡西欧计算机株式会社专利引用 (4),