r>[0080]標(biāo)號說明
[0081]1:定時信號生成裝置；1A:定時信號生成裝置；1B:定時信號生成裝置；1C:定時信號生成裝置；2:GPS衛(wèi)星；10:GPS接收機；10A:GPS接收機；10B:GPS接收機；10C:GPS接收機；11:SAW濾波器；12:RF處理部；13:基帶處理部；20:處理部；20A:處理部；20B:處理部；21:相位比較器；22:環(huán)路濾波器；23:DSP ；24:分頻器；25:GPS控制部；26:選擇開關(guān)；27:故障判定部；30:原子振蕩器；30C:石英振蕩器；40:溫度傳感器；50:天線；50A:天線；50B:天線；50C:天線；60:電池；122:LNA ；123:混頻器；124:1F放大器；125:1F濾波器；126:ADC ；131:DSP ；132:CPU ；133:SRAM ； 134:RTC ；300:電子設(shè)備；310:定時信號生成裝置；320:CPU ；330:操作部；360:通信部；370:顯示部；400:移動體；410:定時信號生成裝置；420:汽車導(dǎo)航裝置；430:控制器；440:控制器；450:控制器；460:電池；470:備用電池。
【具體實施方式】
[0082]以下，根據(jù)附圖所示的實施方式，對本發(fā)明的位置信息生成裝置、定時信號生成裝置、電子設(shè)備以及移動體進行詳細說明。
[0083]1.定時信號生成裝置(位置信息生成裝置)
[0084]<第I實施方式>
[0085]圖1是示出本發(fā)明第I實施方式的定時信號生成裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0086]圖1所示的定時信號生成裝置I構(gòu)成為包含GPS接收機10、處理部(CPU) 20、原子振蕩器30、溫度傳感器40和GPS天線50。
[0087]另外，定時信號生成裝置I的結(jié)構(gòu)要素的一部分或全部可以在物理上被分離，也可以一體化。例如，GPS接收機10和處理部(CPU) 20可以分別用獨立的IC實現(xiàn)，GPS接收機10和處理部(CPU) 20還可以作為單芯片的IC實現(xiàn)。
[0088]該定時信號生成裝置I接收從GPS衛(wèi)星2 (位置信息衛(wèi)星的一例)發(fā)送的信號并生成高精度的1PPS。
[0089]GPS衛(wèi)星2在地球上空的規(guī)定軌道上環(huán)繞，向地面發(fā)送在作為載波的1.57542GHz的電波(LI波)中重疊導(dǎo)航消息和C/A碼(Coarse/Acquisit1n Code:粗捕獲碼)(對載波進行調(diào)制)后的的衛(wèi)星信號。
[0090]C/A碼用于識別當(dāng)前約存在30個的GPS衛(wèi)星2的衛(wèi)星信號，是由1023chip(lms周期)構(gòu)成的固有模式，各chip是+1或一 I中的任意一個。因此，通過取衛(wèi)星信號和各C/A碼的模式的相關(guān)，能夠檢測重疊在衛(wèi)星信號中的C/A碼。
[0091]各GPS衛(wèi)星2發(fā)送的衛(wèi)星信號(具體而言，為導(dǎo)航消息)中還包含表示各GPS衛(wèi)星2在軌道上的位置的軌道信息。此外，各GPS衛(wèi)星2搭載了原子鐘表，衛(wèi)星信號中包含用原子鐘表計時的極其準(zhǔn)確的時刻信息。因此，能夠通過接收來自4個以上的GPS衛(wèi)星2的衛(wèi)星信號，并使用各衛(wèi)星信號所包含的軌道信息和時刻信息進行定位計算，得到接收點(GPS天線50的設(shè)置場所)的位置和時刻的準(zhǔn)確信息。具體而言，建立以接收點的三維位置(X，1，z)以及時刻t為4個變量的四維方程式并求出其解即可。
[0092]另外，在接收點的位置已知的情況下，接收來自I個以上的GPS衛(wèi)星2的衛(wèi)星信號，能夠使用各衛(wèi)星信號所包含的時刻信息得到接收點的時刻信息。
[0093]此外，能夠使用各衛(wèi)星信號所包含的軌道信息得到各GPS衛(wèi)星2的時刻與接收點的時刻之差的信息。另外，通過地面的控制段來測定搭載在各GPS衛(wèi)星2中的原子鐘表的微小的時刻誤差，在衛(wèi)星信號中還包含用于校正該時刻誤差的時刻校正參數(shù)，能夠通過使用該時刻校正參數(shù)校正接收點的時刻而得到極其準(zhǔn)確的時刻信息。
[0094]圖2是示出從GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航消息的結(jié)構(gòu)的圖。
[0095]如圖2的㈧所示，導(dǎo)航消息構(gòu)成為以全部比特數(shù)1500比特的主幀為I單位的數(shù)據(jù)。主幀被分割為分別為300比特的5個子幀I?5。I個子幀數(shù)據(jù)以6秒從各GPS衛(wèi)星2發(fā)送。因此，I個主幀數(shù)據(jù)以30秒從各GPS衛(wèi)星2發(fā)送。
[0096]在子幀I中包含星期編號數(shù)據(jù)(WN)等衛(wèi)星校正數(shù)據(jù)。星期編號數(shù)據(jù)是表示包含GPS衛(wèi)星2的時刻的星期的信息。GPS衛(wèi)星2的時刻起點是UTC (世界標(biāo)準(zhǔn)時間)中的1980年I月6日00:00:00，在這一天開始的星期的星期編號為O。星期編號數(shù)據(jù)以I周單位進行更新。
[0097]在子幀2、3中包含星歷參數(shù)(各GPS衛(wèi)星2的詳細的軌道信息)。并且，在子幀4、5中包含年歷參數(shù)(所有GPS衛(wèi)星2的概略軌道信息)。
[0098]進而，在子幀I?5的各起始處，包含存儲了 30比特的TLM(Telemetry word:遙測字)數(shù)據(jù)的TLM(Telemetry)字和存儲了 30比特的HOW (hand over word:轉(zhuǎn)換字)數(shù)據(jù)的HOW字。
[0099]因此，TLM字和HOW字以6秒間隔從GPS衛(wèi)星2發(fā)送，與此相對，星期編號數(shù)據(jù)等衛(wèi)星校正數(shù)據(jù)、星歷參數(shù)、年歷參數(shù)以30秒間隔發(fā)送。
[0100]如圖2的⑶所示，在TLM字中包含前導(dǎo)碼數(shù)據(jù)、TLM消息、保留比特、奇偶校驗位數(shù)據(jù)。
[0101]如圖2的(C)所示，在HOW字中包含TOW (Time of week:星期時間)(以下也稱為“Z計數(shù)”)這樣的時刻信息。Z計數(shù)數(shù)據(jù)用秒來表示從每周星期日的O點起的經(jīng)過時間，在下周星期日的O點返回為O。即，Z計數(shù)數(shù)據(jù)是從一周的開始起按照每一周所表示的秒單位的信息，是以1.5秒為單位表示經(jīng)過時間的數(shù)。這里，Z計數(shù)數(shù)據(jù)表示發(fā)送下一子幀數(shù)據(jù)的起始比特的時刻信息。例如，子幀I的Z計數(shù)數(shù)據(jù)表示發(fā)送子幀2的起始比特的時刻信息。并且，在HOW字中還包含表示子幀ID的3比特的數(shù)據(jù)(ID碼)。即，在圖2的㈧所示的子幀 I ?5 的 HOW 字中，分別包含“001”、“010”、“011”、“100”、“101” 的 ID 碼。
[0102]能夠通過取得子幀I所包含的星期編號數(shù)據(jù)和子幀I?5所包含的HOW字(Z計數(shù)數(shù)據(jù))，計算GPS衛(wèi)星2的時刻。但是，如果在以前取得星期編號數(shù)據(jù)、并在內(nèi)部預(yù)先對取得了星期編號數(shù)據(jù)的時期起的經(jīng)過時間進行計數(shù)，則即使不是每次取得星期編號數(shù)據(jù)，也能夠得到GPS衛(wèi)星2當(dāng)前的星期編號數(shù)據(jù)。因此，只要僅取得Z計數(shù)數(shù)據(jù)，就能夠大概知曉GPS衛(wèi)星2當(dāng)前的時刻。
[0103]以上所說明的衛(wèi)星信號經(jīng)由圖1所示的GPS天線50，被GPS接收機10接收。
[0104]GPS天線50是接收包含衛(wèi)星信號的各種電波的天線，與GPS接收機10連接。
[0105]GPS接收機10 (衛(wèi)星信號接收部的一例)根據(jù)經(jīng)由GPS天線50接收到的衛(wèi)星信號，進行各種處理。
[0106]具體說明的話，GPS接收機10具有通常定位模式(第I模式的一例)和位置固定模式(第2模式的一例)，根據(jù)來自處理部(CPU) 20的控制命令(模式設(shè)定用的控制命令)被設(shè)定為通常定位模式和位置固定模式中的任意一個。
[0107]GPS接收機10在通常定位模式下作為“定位計算部”發(fā)揮功能，接收從多個(優(yōu)選為4個以上的)GPS衛(wèi)星2發(fā)送的衛(wèi)星信號，并根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號所包含的軌道信息(具體而言，為上述星歷數(shù)據(jù)和年歷數(shù)據(jù)等)以及時刻信息(具體而言，為上述星期編號數(shù)據(jù)和Z計數(shù)數(shù)據(jù)等)進行定位計算。
[0108]此外，GPS接收機10在位置固定模式下，作為“定時信號生成部”發(fā)揮功能，接收從至少I個GPS衛(wèi)星2發(fā)送的衛(wèi)星信號，并根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號所包含的軌道信息和時刻信息以及所設(shè)定的接收點的位置信息，生成lPPS(lPulse Per Second:1脈沖每秒)。IPPS(與基準(zhǔn)時刻同步的定時信號的一例)是與UTC(世界標(biāo)準(zhǔn)時間)完全同步的脈沖信號，每I秒內(nèi)包含I脈沖。這樣，用于GPS接收機10生成定時信號的衛(wèi)星信號包含軌道信息和時刻信息，由此能夠生成與基準(zhǔn)時刻準(zhǔn)確同步的定時信號。
[0109]以下，詳細敘述GPS接收機10的結(jié)構(gòu)。
[0110]圖3是示出圖1所示的定時信號生成裝置所具有的GPS接收機的結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0111]圖3所示的GPS接收機10構(gòu)成為包含SAW (Surface Acoustic Wave:表面聲波)濾波器11、RF處理部12、基帶處理部13和溫度補償型石英振蕩器(TCX0:TemperatureCompensated Crystal Oscillator)14。
[0112]SAW濾波器11進行從GPS天線50接收到的電波中提取衛(wèi)星信號的處理。該SAW濾波器11構(gòu)成為使1.5GHZ頻帶的信號通過的帶通濾波器。
[0113]RF 處理部 12 構(gòu)成為包含 PLL (Phase Locked Loop:鎖相環(huán))121、LNA (Low NoiseAmplifier:低噪放大器)122、混頻器 123、IF 放大器 124、IF (Intermediate Frequency:中間頻率)濾波器125和ADC (A/D轉(zhuǎn)換器)126。
[0114]PLL 121生成將以幾十MHz左右進行振蕩的TCXO 14的振蕩信號倍增為1.5GHz頻帶的頻率后的時鐘信號。
[0115]SAW濾波器11提取出的衛(wèi)星信號由LNA 122進行放大。由LNA 122放大后的衛(wèi)星信號在混頻器123中與PLL 121輸出的時鐘信號進行混頻，降頻為中間頻帶(例如幾MHz)的信號(IF信號)。由混頻器123進行混頻后的信號由IF放大器124放大。
[0116]通過混頻器123的混頻，與IF信號一起，還生成GHz級的高頻信號，因此IF放大器124與IF信號一起，還對該高頻信號進行放大。IF濾波器125使IF信號通過，并且去除該高頻信號(準(zhǔn)確地說，使其衰減到規(guī)定的電平以下)。通過IF濾波器125后的IF信號由ADC (A/D轉(zhuǎn)換器)126轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0117]基帶處理部13構(gòu)成為包含:DSP(Digital Signal Processor:數(shù)字信號處理器)131、CPU(Central Processing Unit:中央處理單元)132、SRAM(Static Random AccessMemory:靜態(tài)隨機存取存儲器)133和RTC(實時時鐘)134，將TCXO 14的振蕩信號作為時鐘信號進行各種處理。
[0118]DSP 131和CPU 132在協(xié)同工作的同時根據(jù)IF信號對基帶信號進行解調(diào)，取得導(dǎo)航消息所包含的軌道信息和時刻信息，進行通常定位模式的處理或位置固定模式的處理。
[0119]SRAM 133用于對所取得的時刻信息和軌道信息、根據(jù)規(guī)定的控制命令(位置設(shè)定用的控制命令)設(shè)定的接收點的位置信息、在位置固定模式等中使用的仰角掩碼等進行存儲。RTC 134生成用于進行基帶處理的定時。該RTC 134利用來自TCXO 14的時鐘信號來遞增計數(shù)。
[0120]具體而言，基帶處理部13進行如下處理(衛(wèi)星搜索):產(chǎn)生與各C/A碼相同模式的本地碼，取得基帶信號所包含的各C/A碼和本地碼的相關(guān)。然后，基帶處