JP5740961B2 - 衛星信号捕捉適否判定方法及び衛星信号捕捉適否判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、衛星信号の捕捉適否を判定するための方法等に関する。

測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された受信装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から受信装置までの擬似距離等の情報に基づいて受信装置の位置座標及び時計誤差を求める位置算出計算を行う。

ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号は、Ｃ／Ａ（Coarse and Acquisition）コードと呼ばれるＧＰＳ衛星毎に異なる拡散符号で変調されている。Ｃ／Ａコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。受信装置は、微弱な受信信号の中からＧＰＳ衛星信号を捕捉するために、受信信号と、受信装置内部で発生させた擬似的なＣ／ＡコードであるレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行い、その結果として得られる相関値に基づいてＧＰＳ衛星信号を捕捉する。

Ｃ／Ａコードはいわゆるゴールド符号であるため、正しいＧＰＳ衛星信号のレプリカＣ／Ａコードとの相関演算でない限り高い相関値が得られることはない。しかし、得られる相関値の総体的な大きさは、ＧＰＳ衛星信号の受信状況によって変動し得る。そのため、例えば、受信信号の信号強度が強い場合などには、誤った衛星のレプリカＣ／Ａコードとの相関演算であっても、一定以上の相関値が得られ、相関がとれたと判断してしまう場合がある。この場合が誤相関である。

本明細書では、ＧＰＳ受信装置が想定している衛星と実際の衛星とが一致している場合の相関のことを「正相関」と定義する。それに対して、ＧＰＳ受信装置が想定している衛星と実際の衛星とが異なる場合の相関のことを「誤相関」と定義する。誤相関が発生したということは、ＧＰＳ受信装置が想定している衛星とは異なる別の衛星からの衛星信号を捕捉したということである。これは、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が適切に行われなかったことを意味する。誤相関が発生すると位置算出の正確性が低下するという問題がある。そこで、誤相関を判定するための種々の技術が考案されている（例えば、特許文献１。）。

特開２００３−８４０５５号公報

特許文献１の技術では、相関演算で得られた相関値に対して閾値判定を段階的に行うことで誤相関を判定している。この特許文献１の技術では、誤相関判定を実現するために、段階的な閾値それぞれを適切に設定する必要がある。一方、受信装置がＧＰＳ衛星信号を受信した際の信号強度や受信環境といった受信状況はその都度変化する。そのため、画一的な判定基準に従って誤相関判定を行ったのでは、判定の確実性が担保されないという問題がある。誤相関を正しく検出できないということは、衛星信号の捕捉適否を正しく判定することができないということである。

本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、衛星信号の捕捉適否を判定するための新たな手法を提案することにある。

以上の課題を解決するための第１の形態は、衛星からの衛星信号の捕捉を試行して第１の衛星軌道データを復号することと、前記第１の衛星軌道データと、前記衛星について取得済みの第２の衛星軌道データとを用いて、前記衛星信号の捕捉適否を判定することと、を含む衛星信号捕捉適否判定方法である。

また、他の形態として、衛星からの衛星信号の捕捉を試行して第１の衛星軌道データを復号する復号部と、前記第１の衛星軌道データと、前記衛星について取得済みの第２の衛星軌道データとを用いて、前記衛星信号の捕捉適否を判定する判定部と、を備えた衛星信号捕捉適否判定装置を構成してもよい。

この第１の形態等によれば、衛星からの衛星信号の捕捉を試行して復号した第１の衛星軌道データと、当該衛星について取得済みの第２の衛星軌道データとを用いて、衛星信号の捕捉適否を判定する。第２の衛星軌道データは、第１の衛星軌道データを復号した衛星について取得済みの衛星軌道データであるため、第１の衛星軌道データが第２の衛星軌道データと同一の意味内容あるいは差分が小さいデータであるならば、衛星信号の捕捉が適切に行われたと判断できる。

また、第２の形態として、第１の形態の衛星信号捕捉適否判定方法であって、前記判定することは、前記第１の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値と前記第２の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値との差分に基づいて前記衛星信号の捕捉適否を判定することを含む、衛星信号捕捉適否判定方法を構成してもよい。

この第２の形態によれば、第１の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値と第２の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値との差分に基づいて衛星信号の捕捉適否を判定する。衛星信号の捕捉が適切に行われたならば、衛星軌道パラメーターの値の差分は小さくなるはずである。従って、衛星軌道パラメーターの値の差分を指標とすれば、衛星信号の捕捉適否が判定できる。

また、第３の形態として、第２の形態の衛星信号捕捉適否判定方法であって、前記判定することは、少なくとも、前記第１の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターに含まれる衛星位置指定値と前記第２の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターに含まれる衛星位置指定値との差分に基づいて前記衛星信号の捕捉適否を判定することを含む、衛星信号捕捉適否判定方法を構成してもよい。

この第３の形態によれば、少なくとも、第１の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターに含まれる衛星位置指定値と第２の衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターに含まれる衛星位置指定値との差分に基づいて衛星信号の捕捉適否を判定する。衛星位置指定値は衛星毎に固有の値であるため、衛星信号の捕捉適否を判定するのに好適である。

また、第４の形態として、第１の形態の衛星信号捕捉適否判定方法であって、前記判定することは、前記第１の衛星軌道データを用いて前記衛星の第１の衛星位置を算出することと、前記第２の衛星軌道データを用いて前記衛星の第２の衛星位置を算出することと、前記第１の衛星位置と前記第２の衛星位置との差分に基づいて前記衛星信号の捕捉適否を判定することと、を含む、衛星信号捕捉適否判定方法を構成してもよい。

この第４の形態によれば、第１の衛星軌道データを用いて算出した衛星の第１の衛星位置と第２の衛星軌道データを用いて算出した当該衛星の第２の衛星位置との差分に基づいて衛星信号の捕捉適否を判定する。衛星信号の捕捉が適切に行われたならば、第１の衛星位置と第２の衛星位置との差分（２つの衛星位置間の距離）は小さくなるはずである。従って、衛星位置の差分を指標とすれば、衛星信号の捕捉適否が判定できる。

また、第５の形態として、第１〜第４の何れかの形態の衛星信号捕捉適否判定方法であって、前記第１の衛星軌道データはエフェメリスであり、前記第２の衛星軌道データはアルマナック、エフェメリス及び長期エフェメリスの何れかのデータである、衛星信号捕捉適否判定方法を構成してもよい。

この第５の形態によれば、第１の衛星軌道データをエフェメリスとし、第２の衛星軌道データをアルマナック、エフェメリス及び長期エフェメリスの何れかのデータとして、衛星信号の捕捉適否を判定することができる。

また、第１の衛星軌道データは、衛星信号の捕捉を試行して復号したデータである。衛星信号を復号するためにはある程度の時間が必要である。その点、第５の形態では、衛星信号を復号して得られる衛星軌道データのうちエフェメリスを第１の衛星軌道データとするため、例えばアルマナックを復号せずとも捕捉適否の判定が可能であり、衛星信号の捕捉適否の判定に要する時間を比較的短くすることができる。

また、第６の形態として、第５の形態の衛星信号捕捉適否判定方法であって、前記第２の衛星軌道データがアルマナック、エフェメリス及び長期エフェメリスの何れであるかに基づいて前記捕捉適否の判定条件を変更することを更に含む、衛星信号捕捉適否判定方法を構成してもよい。

衛星軌道の予測精度は、衛星軌道データの種類によって異なるものである。そのため、第６の形態のように、第２の衛星軌道データがアルマナック、エフェメリス及び長期エフェメリスの何れであるかに基づいて捕捉適否の判定条件を変更して、衛星信号の捕捉適否の判定を適正化することが適切である。

また、第７の形態として、第１〜第６の何れかの形態の衛星信号捕捉適否判定方法であって、前記第２の衛星軌道データはサーバーアシストにより取得されたアシストデータである、衛星信号捕捉適否判定方法を構成してもよい。

この第７の形態によれば、サーバーアシストにより取得されたアシストデータである第２の衛星軌道データを用いて、衛星信号の捕捉適否を判定することができる。

衛星信号の捕捉適否をより正しく判定するためには、第２の衛星軌道データが信頼できるデータである必要がある。その点、第７の形態によれば、第２の衛星軌道データはサーバーアシストにより取得されたアシストデータである。アシストデータは、例えば、受信信号が強電界の信号となる環境の元で衛星信号を捕捉して復号されたアルマナックやエフェメリスであったり、未来の衛星位置の予測結果に基づいて算出した長期エフェメリス（衛星が発信しているエフェメリスよりも長期間分の衛星軌道データ）であったりする。かかるアシストデータは、良好な受信環境の元で復号したデータや、精密な予測に基づくデータであるため、衛星軌道データとしての信頼性が高い。従って、衛星信号の捕捉適否を判定する際にアシストデータを用いることによって、衛星信号の捕捉適否をより正しく判定することができる。

衛星信号捕捉適否判定方法の説明図。 近似条件を定めたテーブルの一例を示す図。 第１の捕捉適否判定処理の流れを示すフローチャート。 携帯型電話機の機能構成の一例を示すブロック図。 ベースバンド処理回路部の回路構成の一例を示す図。 ベースバンド処理の流れを示すフローチャート。 捕捉処理の流れを示すフローチャート。 第２の捕捉適否判定処理の流れを示すフローチャート。 第３の捕捉適否判定処理の流れを示すフローチャート。 近似条件を定めたテーブルの変形例を示す図。 近似条件閾値テーブルのテーブル構成の一例を示す図。 ベースバンド処理回路部の記憶部のデータ構成の変形例を示す図。

以下、本発明を適用した好適な実施形態の一例について説明する。但し、本発明を適用可能な形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。

１．原理
最初に、本実施形態における衛星信号捕捉適否判定方法について説明する。本実施形態では、衛星測位システムの一種であるＧＰＳ（Global Positioning System）を例に挙げて、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ衛星信号を受信して捕捉した際のＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する場合について説明する。

ＧＰＳを利用した衛星測位システムにおいて、測位用衛星の一種であるＧＰＳ衛星は、エフェメリスやアルマナックといった衛星軌道データを含む航法メッセージを、測位用の衛星信号の一種であるＧＰＳ衛星信号に乗せて発信している。ＧＰＳ衛星信号は、拡散符号の一種であるＣ／Ａ（Coarse and Acquisition）コードによって、スペクトラム拡散方式として知られるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式によって変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。Ｃ／Ａコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号であり、各ＧＰＳ衛星に固有のコードである。

ＧＰＳ衛星がＧＰＳ衛星信号を発信する際の周波数は、１．５７５４２［ＧＨｚ］（以下、「規定搬送波周波数」と称する。）と予め規定されている。しかし、ＧＰＳ衛星及びＧＰＳ受信装置の移動により生ずるドップラー等の影響により、ＧＰＳ受信装置がＧＰＳ衛星信号を受信する際の周波数は、必ずしも規定搬送波周波数とは一致しない。そのため、ＧＰＳ受信装置は、ＧＰＳ衛星信号を受信した信号に対して、装置内部で発生させた擬似的なＣ／ＡコードであるレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を、周波数方向及び位相方向それぞれについて行って、ＧＰＳ衛星信号を捕捉する手法が用いられる。

周波数方向の相関演算は、受信した搬送波（キャリア）の信号である「受信キャリア信号」の周波数（以下、「受信周波数」と称す。）を特定するための演算（いわゆる周波数サーチ）である。また、位相方向の相関演算は、受信信号のＣ／Ａコードである「受信Ｃ／Ａコード」の位相（以下、「コード位相」と称す。）を特定するための演算（いわゆる位相サーチ）である。

具体的な処理手順としては、例えば、受信キャリア信号からキャリアを除去する際、及び、受信Ｃ／ＡコードとレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う際に、キャリア除去用信号の周波数及びレプリカＣ／Ａコードの位相を変化させながら、相関演算を実行する。そして、相関演算で得られる相関値が最大となるキャリア除去用信号の周波数及びレプリカＣ／Ａコードの位相を特定する。

各ＧＰＳ衛星には固有のＣ／Ａコードが割り当てられている。ＧＰＳ受信装置は、捕捉対象とするＧＰＳ衛星（以下、「捕捉対象衛星」と称す。）に対して、当該捕捉対象衛星のＣ／ＡコードのレプリカであるレプリカＣ／Ａコードを用いて、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行する。捕捉対象衛星は、ＧＰＳ受信装置がＧＰＳ衛星信号の捕捉を希望する衛星（捕捉希望衛星）であるとも言える。

Ｃ／Ａコードはいわゆるゴールド符号であるため、正しいＧＰＳ衛星信号との相関演算でない限り高い相関値が得られることはない。しかし、得られる相関値の総体的な大きさは、ＧＰＳ衛星信号の受信状況によって変動し得る。つまり、受信した信号が強電界の信号となる環境（以下、「強電界環境」と称す。）では、受信した信号が弱電界の信号となる環境（以下、「弱電界環境」と称す。）と比べて、相関値は相対的に大きくなる傾向がある。

その結果、特に強電界環境においては、捕捉対象として想定しているＧＰＳ衛星が、実際のＧＰＳ衛星と異なる場合であっても、相関値がある程度大きな値となる場合がある。この場合、相関値のうちのピークの値（以下、「ピーク相関値」と称す。）が所定の閾値を超えたことを以て相関がとれた（捕捉成功）と判定するならば、誤った相関（誤相関）となり得る。誤相関が発生した場合は、ＧＰＳ受信装置が本来想定している衛星ではない別の衛星からのＧＰＳ衛星信号を捕捉することとなる。この場合は、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が適切に行われなかったことになり、位置算出の正確性を低下させる要因となる。

かかる問題に鑑み、本願発明者は、ＧＰＳ衛星信号に搬送されている衛星軌道データに着目し、捕捉したＧＰＳ衛星信号を復号することで得られた衛星軌道データを利用してＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する手法を考案した。ＧＰＳ衛星信号に搬送されている衛星軌道データとは、エフェメリス及びアルマナックのことを意味する。

本願発明者は、捕捉したＧＰＳ衛星信号を復号することで取得した衛星軌道データと、捕捉希望衛星（捕捉対象衛星）について取得済みの衛星軌道データとを用いれば、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否が判定できるのではないかと考えた。つまり、誤相関が発生すると、捕捉希望衛星の衛星軌道データではなく、他の衛星の衛星軌道データが復号されることになる。従って、復号された衛星軌道データと捕捉希望衛星について取得済みの衛星軌道データとを照合する。そして、その結果、復号した衛星軌道データ（第１の衛星軌道データ）と、捕捉希望衛星について取得済みの衛星軌道データ（第２の衛星軌道データ）とが所定の近似条件を満たす関係にあるならば、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が適切に行われたと判定できる。

以下の説明では、捕捉したＧＰＳ衛星信号を復号することで取得した衛星軌道データのことを「復号衛星軌道データ」と称する。また、復号衛星軌道データの照合に用いる衛星軌道データのことを「照合用衛星軌道データ」と称する。本実施形態では、復号衛星軌道データをエフェメリスとし、照合用衛星軌道データをアルマナック、長期エフェメリス（ＬＴＥ；Long Term Ephemeris）及びエフェメリスの何れかとして、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する。

長期エフェメリス（ＬＴＥ）は、衛星軌道データの一種であり、ＧＰＳ衛星が発信しているエフェメリスと比べて長期間分の衛星軌道の予測データである。例えば、予測対象とする期間を１週間といった長期的な期間とし、当該１週間の期間を４時間、６時間、８時間といった所定の単位期間毎に区切った各期間におけるＧＰＳ衛星の予測軌道のデータが格納されている。長期間分の衛星軌道を予測したデータであるため「長期予測エフェメリス」と呼ぶこともできる。長期エフェメリスは、精密な予測に基づくデータであるため、衛星軌道データとしての信頼性は高いと言える。

照合用衛星軌道データは、例えば、サーバーアシストにより取得されたアシストデータとすることができる。この場合は、ＧＰＳを搭載した電子機器が所定のサーバーにアクセスし、照合用衛星軌道データをアシストデータとして取得することが考えられる。そして、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行して復号した復号衛星軌道データと、当該ＧＰＳ衛星について取得済みの照合用衛星軌道データとを用いて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する。

１−１．第１の判定方法
第１の判定方法は、復号衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値と、照合用衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値との差分に基づいて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する方法である。

図１は、第１の判定方法の説明図である。復号衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値を図１（１）に模式的に示し、照合用衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値を図１（２）に模式的に示す。復号衛星軌道データはエフェメリスであるため、図１（１）はエフェメリスに格納されている衛星軌道パラメーターの値に相当する。また、照合用衛星軌道データはアルマナック、長期エフェメリス及びエフェメリスの何れかであるが、例えばアルマナックを照合用衛星軌道データとする場合には、図１（２）はアルマナックに格納されている衛星軌道パラメーターの値に相当する。

図１には各種の衛星軌道パラメーターを示しているが、このうちの主要な衛星軌道パラメーターとしては、ケプラーの軌道要素として知られる軌道長半径“Ａ^1/2”と、離心率“ｅ”と、昇交点赤経“Ω₀”と、軌道傾斜角“ｉ₀”と、近地点引数“ω”と、平均近点角“Ｍ₀”とが挙げられる。

軌道長半径“Ａ^1/2”は、衛星軌道の長半径であり、航法メッセージの第２サブフレームに格納されている。離心率“ｅ”は、衛星軌道の楕円の膨らみ具合を示す値であり、航法メッセージの第２サブフレームに格納されている。昇交点赤経“Ω₀”は、春分点を指す基準方向と昇交点とのなす角度であり、航法メッセージの第３サブフレームに格納されている。軌道傾斜角“ｉ₀”は、衛星軌道面と地球赤道面とのなす角度であり、航法メッセージの第３サブフレームに格納されている。近地点引数“ω”は、昇交点と近地点とのなす角度であり、航法メッセージの第３サブフレームに格納されている。また、平均近点角“Ｍ₀”は、ある時刻における衛星の衛星軌道上の位置を指定するために便宜的に用いられる値である。平均近点角“Ｍ₀”は衛星位置指定値に相当し、航法メッセージの第２サブフレームに格納されている。

例えば、アルマナックを照合用衛星軌道データとする場合を考える。エフェメリスとアルマナックとでは、衛星軌道の予測精度が異なる。エフェメリスはＧＰＳ衛星の詳細な衛星軌道についてのデータであり、その予測精度は極めて高いと言える。しかし、アルマナックはＧＰＳ衛星の概略の衛星軌道についてのデータであり、その予測精度はエフェメリスと比べると低い。従って、復号衛星軌道データ（エフェメリス）の衛星軌道パラメーターと、照合用衛星軌道データ（アルマナック）の衛星軌道パラメーターとでは、その値に差が見られる。

しかし、同一のＧＰＳ衛星についての衛星軌道データであれば、上記の２つの衛星軌道データの衛星軌道パラメーターの値は、似通った値となっているはずである。そこで、第１の判定方法では、復号衛星軌道データの衛星軌道パラメーターの値と、照合用衛星軌道データの衛星軌道パラメーターの値との差分を算出する。そして、算出した差分に基づく近似条件判定を行って、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する。つまり、近似条件が成立すれば、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が適切に行われたと判定し、近似条件が成立しなければ、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が適切に行われなかったと判定する。

図２は、近似条件を定めたテーブルの一例を示す図である。図２のテーブルには、近似条件として考えられる幾つかの種類の条件を例示している。具体的には、近似条件の番号と対応付けて、各近似条件の内容が定められている。

近似条件Ａは、値が近似する衛星軌道パラメーターの割合が所定の閾値“θ_p［％］”を超えることとして定められている。値が近似するというのは、例えば、各衛星軌道パラメーターそれぞれについて算出した差分が、衛星軌道パラメーター毎に規定された所定の閾値未満（或いは閾値以下）となることである。照合対象とする全衛星軌道パラメーターの数に対して、復号衛星軌道データと照合用衛星軌道データとで値が近似する衛星軌道パラメーターの数の占める割合が“θ_p［％］”を超えていれば、近似条件Ａが成立する。

近似条件Ｂは、衛星軌道パラメーターの値の差分の総和が所定の閾値“θ_total”未満となることとして定められている。各衛星軌道パラメーターについて算出した差分を合算した値がある程度小さな値となっていれば、近似条件Ｂが成立する。なお、各衛星軌道パラメーターは単位が異なるため、例えば各衛星軌道パラメーターについて正規化を行った後に差分の総和を算出するなどする必要がある。

近似条件Ｃは、平均近点角“Ｍ₀”の差分が所定の閾値“θ_M”未満となることとして定められている。平均近点角“Ｍ₀”は、ケプラーの衛星軌道要素の１つであり、ある時刻におけるＧＰＳ衛星の衛星軌道上の位置を指定するために用いられる値である。

平均近点角“Ｍ₀”に着目して近似条件を定めたのには理由がある。各衛星に共通する衛星軌道パラメーターや、共通ではないにしても衛星間で値が似通った衛星軌道パラメーターを対象として近似条件を判定しても、誤相関の有無を判定することはできない。誤相関が発生すると、ＧＰＳ受信装置が想定している衛星ではない他の衛星の衛星軌道データが復号される。この場合、複数の衛星間で値の変化のない（或いは値の変化の少ない）衛星軌道パラメーターに着目したならば、正相関の場合も誤相関の場合も同じような値が得られることになるため、相関の正誤を判定することができない。

それに対して、衛星毎に固有の衛星軌道パラメーターに着目したならば、正相関の場合と誤相関の場合とで得られる値に明確な差が現れるため、相関の正誤を判定することができる。平均近点角“Ｍ₀”は衛星毎に固有の値とされるため、照合に好適な衛星軌道パラメーターであると言える。

近似条件Ｄ及びＥは、複数種類の衛星軌道パラメーターの差分を組み合わせた近似条件である。上記の理由から、平均近点角“Ｍ₀”は必須のパラメーターとしている。例えば、近似条件Ｄは、平均近点角“Ｍ₀”の差分が所定の閾値“θ_M”未満となることに加えて、衛星軌道パラメーターの一種である昇交点赤経“Ω₀”の差分が所定の閾値“θ_Ω”未満となることとして定められている。

同様に、近似条件Ｅは、平均近点角“Ｍ₀”の差分が所定の閾値“θ_M”未満となることに加えて、衛星軌道パラメーターの一種である近地点引数“Ω_ω”の差分が所定の閾値“θ_ω”未満となることとして定められている。

上記に例示した近似条件のうち、近似条件Ｃを用いれば最も簡単に捕捉適否を判定することができる。１つの衛星軌道パラメーターについてのみ差分を算出して閾値判定を行えば済むためである。しかし、捕捉したＧＰＳ衛星信号から衛星軌道データを復号する際には、ＧＰＳ衛星信号の受信状況によっては、デコードエラーやビット値の欠落などの事象が発生することが想定される。そのため、平均近点角“Ｍ₀”の値が正しく復号されなかった場合には、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否が正しく判定されなくなる。

上記の問題は、他の近似条件についても同様のことが言える。そこで、２以上の近似条件をＡＮＤ条件又はＯＲ条件として組み合わせて使用すると効果的である。

図３は、第１の判定方法を適用してＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する処理の一例である第１の捕捉適否判定処理の流れを示すフローチャートである。この処理では、各捕捉対象衛星それぞれについてループＡの処理を実行する（ステップＣ１〜Ｃ１５）。

ループＡの処理では、最初に第１の近似条件判定処理を行う（ステップＣ３）。具体的には、復号衛星軌道データと照合用衛星軌道データとを照合し、図２に定められた近似条件のうちから選択した一の近似条件が成立するか否かを判定する。この判定処理で近似条件が成立すると判定された場合には（ステップＣ５；Ｙｅｓ）、捕捉適切と判定される（ステップＣ１３）。従って、この第１の近似条件判定処理は、できるだけデータ量の小さいデータを判定対象とすれば、信号の捕捉時間を短縮することができ好適である。例えば、近似条件Ｃが好適である。

次いで、第１の近似条件判定処理において近似条件が成立したか否かを判定し（ステップＣ５）、成立しなかったと判定した場合は（ステップＣ５；Ｎｏ）、第２の近似条件判定処理を行う（ステップＣ７）。具体的には、第１の近似条件判定処理で用いた近似条件以外の一の近似条件が成立するか否かを判定する。この第２の近似条件判定処理は、第１の近似条件判定処理で判定に失敗する場合を想定した処理であるため、第１の近似条件判定処理で用いた近似条件とは性質の異なる近似条件を用いると効果的である。例えば、近似条件Ａが好適である。

そして、第２の近似条件判定処理において近似条件が成立したか否かを判定し（ステップＣ９）、成立しなかったと判定した場合は（ステップＣ９；Ｎｏ）、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が不適であったと判定して（ステップＣ１１）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。

それに対して、ステップＣ５又はＣ９の何れかにおいて近似条件が成立したと判定した場合は（ステップＣ５；Ｙｅｓ又はステップＣ９；Ｙｅｓ）、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が適切に行われたと判定して（ステップＣ１３）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。

全ての捕捉対象衛星についてステップＣ３〜Ｃ１３の処理を行った後、ループＡの処理を終了して（ステップＣ１５）、第１の捕捉適否判定処理を終了する。

１−２．第２の判定方法
第２の判定方法は、復号衛星軌道データを用いて算出した捕捉希望衛星（捕捉対象衛星）の位置（以下、「第１の衛星位置」と称す。）と、照合用衛星軌道データを用いて算出した同じ捕捉希望衛星の位置（以下、「第２の衛星位置」と称す。）との差分に基づいて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する方法である。

復号衛星軌道データと照合用衛星軌道データとが、何れも同じＧＰＳ衛星の衛星軌道についてのデータであれば、第１の衛星位置と第２の衛星位置とは近接した位置となって然るべきである。しかし、誤相関が発生すると捕捉希望衛星ではない他の衛星の衛星軌道データが復号されるため、第１の衛星位置と第２の衛星位置とは乖離した位置となる。

そこで、第１の衛星位置と第２の衛星位置との差、つまり、第１の衛星位置と第２の衛星位置との間の距離を算出する。そして、算出した距離が所定の閾値距離未満（或いは閾値距離以下）となっているのであれば、ＧＰＳ衛星信号が適切に捕捉されたと判定する。

２．実施例
次に、上記の原理に従って衛星信号捕捉適否判定を行う衛星信号捕捉適否判定装置の実施例について説明する。ここでは、衛星信号捕捉適否判定装置を備えた電子機器の一例として、携帯型電話機に本発明を適用した場合の実施例について説明する。但し、本発明を適用可能な実施例が以下説明する実施例に限定されるわけではないことは勿論である。

２−１．機能構成
図４は、本実施例における携帯型電話機１の機能構成の一例を示すブロック図である。携帯型電話機１は、ＧＰＳアンテナ５と、ＧＰＳ受信部１０と、ホスト処理部３０と、操作部４０と、表示部５０と、携帯電話用アンテナ６０と、携帯電話用無線通信回路部７０と、記憶部８０と、時計部９０とを備えて構成される。

ＧＰＳアンテナ５は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信信号をＧＰＳ受信部１０に出力する。

ＧＰＳ受信部１０は、ＧＰＳアンテナ５から出力された信号に基づいて携帯型電話機１の位置を計測する位置算出回路或いは位置算出装置であり、いわゆるＧＰＳ受信装置に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部１０は、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とを備えて構成される。なお、ＲＦ受信回路部１１と、ベースバンド処理回路部２０とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。

ＲＦ受信回路部１１は、ＲＦ信号の受信回路である。回路構成としては、例えば、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、デジタル信号を処理する受信回路を構成してもよい。また、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号をアナログ信号のまま信号処理し、最終的にＡ／Ｄ変換することでデジタル信号をベースバンド処理回路部２０に出力する構成としてもよい。

後者の場合には、例えば、次のようにＲＦ受信回路部１１を構成することができる。すなわち、所定の発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部２０に出力する。

ベースバンド処理回路部２０は、ＲＦ受信回路部１１から出力された受信キャリア信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉し、ＧＰＳ衛星信号から取り出した衛星軌道データや時刻データ等に基づいて、所定の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置（位置座標）を算出する処理回路ブロックである。

本実施例において、ベースバンド処理回路部２０は、衛星信号捕捉適否判定装置として機能する。より具体的には、捕捉希望衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行して衛星軌道データを復号する復号部として機能するとともに、復号衛星軌道データ（第１の衛星軌道データ）と、捕捉希望衛星について取得済みの照合用衛星軌道データ（第２の衛星軌道データ）とを用いてＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する判定部として機能する。

ホスト処理部３０は、記憶部８０に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機１の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホスト処理部３０は、ベースバンド処理回路部２０から取得した位置座標をもとに、表示部５０に現在位置を指し示した地図を表示させたり、その位置座標を各種のアプリケーション処理に利用する。

操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたキーやボタンの信号をホスト処理部３０に出力する。この操作部４０の操作により、通話要求やメール送受信要求、位置算出要求等の各種指示入力がなされる。

表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホスト処理部３０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、位置表示画面や時刻情報等が表示される。

携帯電話用アンテナ６０は、携帯型電話機１の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。

携帯電話用無線通信回路部７０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。

記憶部８０は、ホスト処理部３０が携帯型電話機１を制御するためのシステムプログラムや、各種アプリケーション処理を実行するための各種プログラムやデータ等を記憶する記憶装置である。

時計部９０は、携帯型電話機１の内部時計であり、水晶発振器等の発振回路を備えて構成される。時計部９０の計時時刻は、ベースバンド処理回路部２０及びホスト処理部３０に随時出力される。

２−２．ベースバンド処理回路部の回路構成
図５は、ベースバンド処理回路部２０の回路構成の一例を示す図であり、本実施例に係わる回路ブロックを中心に記載した図である。ベースバンド処理回路部２０は、例えば、乗算部２１と、キャリア除去用信号発生部２２と、相関演算部２３と、レプリカコード発生部２４と、処理部２５と、記憶部２７とを備えて構成される。

乗算部２１は、キャリア除去用信号発生部２２により生成されたキャリア除去用信号を、Ｉ相及びＱ相の受信信号である受信キャリア信号に乗算することで、受信キャリア信号からキャリア（搬送波）を除去する回路部であり、乗算器等を有して構成される。キャリア除去用信号発生部２２は、処理部２５から指示されたサーチ周波数に応じたキャリア除去用信号を生成・発生させて、乗算部２１に出力する。

なお、受信信号のＩＱ成分の分離（ＩＱ分離）を行う回路ブロックについては図示を省略するが、例えば、ＲＦ受信回路部１１において受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンする際に、位相が９０度異なる局部発振信号を受信信号に乗算することでＩＱ分離を行うこととすればよい。また、ＲＦ受信回路部１１から出力される信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数のキャリア除去用信号を生成すればよい。このように、ＲＦ受信回路部１１が受信信号をＩＦ信号にダウンコンバージョンする場合も、本実施形態を実質的に同一に適用可能である。

キャリア除去用信号発生部２２は、ＧＰＳ衛星信号のキャリア信号の周波数と同一の周波数のキャリア除去用信号を生成する回路であり、キャリアＮＣＯ（Numerical Controlled Oscillator）等の発振器を有して構成される。受信キャリア信号がＩＦ信号である場合には、ＩＦ周波数の信号を生成する。キャリア除去用信号発生部２２は、Ｉ相の受信信号に対するＩ相キャリア除去用信号と、Ｑ相の受信信号に対するＱ相キャリア除去用信号とを生成して、乗算部２１にそれぞれ出力する。Ｑ相キャリア除去用信号は、Ｉ相キャリア除去用信号と位相が９０度異なる信号である。

キャリア除去用信号発生部２２により発生されたキャリア除去用信号が乗算部２１において受信キャリア信号に乗算されることで、復調（検波）が行われ、キャリアが除去された受信コード信号が生成・出力される。すなわち、乗算部２１において、Ｉ相の受信信号にＩ相のキャリア除去用信号が乗算されることでＩ相の受信コード信号が復調されるとともに、Ｑ相の受信信号にＱ相のキャリア除去用信号が乗算されることでＱ相の受信コード信号が復調される。乗算部２１及びキャリア除去用信号発生部２２は、復調部（検波部）であるとも言える。

相関演算部２３は、乗算部２１から出力されたＩ相及びＱ相の受信コード信号と、レプリカコード発生部２４により生成・発生されたレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う回路部であり、複数の相関器（コリレーター）等を有して構成される。

レプリカコード発生部２４は、Ｃ／Ａコードを模擬したレプリカであるレプリカＣ／Ａコードを生成・発生する回路部であり、コードＮＣＯ等の発振器を有して構成される。レプリカコード発生部２４は、処理部２５から指示された衛星番号及び位相遅延量に応じたレプリカＣ／Ａコードを生成・発生させて、相関演算部２３に出力する。相関演算部２３は、Ｉ相及びＱ相の受信コード信号それぞれに対して、レプリカコード発生部２４により生成されたレプリカＣ／Ａコードとの相関演算を行う。

処理部２５は、ベースバンド処理回路部２０の各機能部を統括的に制御する制御装置及び演算装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーを有して構成される。処理部２５は、主要な機能部として、衛星信号捕捉部２５１と、位置算出部２５３とを有する。

衛星信号捕捉部２５１は、相関演算部２３から出力される周波数方向及び位相方向の相関演算結果（相関値）に対するピーク判定を行って、受信キャリア信号の周波数（受信周波数）及び受信Ｃ／Ａコードの位相（コード位相）を検出する。そして、検出した受信周波数及びコード位相をメジャメント情報として記憶部２７に記憶させて、位置算出等に利用する。また、衛星信号捕捉部２５１は、相関演算部２３から出力される相関値に基づいて衛星軌道データを復号して記憶部２７に記憶させ、衛星信号捕捉適否判定や位置算出等に利用する。

受信キャリア信号の位相（キャリア位相）と、受信Ｃ／Ａコードの位相（コード位相）とが検出され、相関がとれた状態になると、相関値の時間変化をもとに、航法メッセージを構成する各ビットの値を得ることができる。この位相同期は、例えば位相ロックループとして知られるＰＬＬ（Phase Locked Loop）により実現され、Ｉ相の受信コード信号に対する相関値の時間変化から、航法メッセージのデータビットが復号される。

位置算出部２５３は、衛星信号捕捉部２５１により各捕捉衛星について取得されたメジャメント情報と、各捕捉衛星について復号された航法メッセージとを用いて、公知の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置を算出する。算出した位置は、ホスト処理部３０に出力され、各種のアプリケーションに利用される。

記憶部２７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置（メモリー）によって構成され、ベースバンド処理回路部２０のシステムプログラムや、衛星信号捕捉機能、位置算出機能等の各種機能を実現するための各種プログラム、データ等を記憶している。また、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを有する。

図５に示すように、記憶部２７には、プログラムとして、処理部２５により読み出され、ベースバンド処理（図６参照）として実行されるベースバンド処理プログラム２７１が記憶されている。また、ベースバンド処理プログラム２７１は、捕捉処理（図７参照）として実行される捕捉プログラム２７１１と、各種の捕捉適否判定処理（図３，図８及び図９参照）として実行される衛星信号捕捉適否判定プログラム２７１３とをサブルーチンとして含む。

ベースバンド処理とは、処理部２５が、ＧＰＳ衛星から送出されるＧＰＳ衛星信号を捕捉する処理を行い、捕捉したＧＰＳ衛星信号を利用した所定の位置算出計算を行って、携帯型電話機１の位置を算出する処理である。

また、捕捉適否判定処理とは、衛星信号捕捉部２５１が、上記の原理で説明した各種の判定方法を利用してＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する処理である。これらの処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。

記憶部２７には、データとして、衛星別照合用衛星軌道データ２７２と、衛星別復号衛星軌道データ２７４と、衛星別メジャメント情報２７６とが記憶される。

衛星別照合用衛星軌道データ２７２は、照合用衛星軌道データが衛星別に記憶されたデータである。本実施例では、ホスト処理部３０を介して携帯型電話機１の基地局と通信を行い、サーバーアシストによって各衛星に係る照合用衛星軌道データをアシストデータとして外部取得する。

衛星別復号衛星軌道データ２７４は、捕捉したＧＰＳ衛星信号を復号することで取得した衛星軌道データが衛星別に記憶されたデータである。

衛星別メジャメント情報２７６は、捕捉したＧＰＳ衛星信号に関するメジャメント情報が衛星別に記憶されたデータである。すなわち、各捕捉対象衛星について、受信周波数及びコード位相の情報がメジャメント情報として記憶される。

２−３．処理の流れ
図６は、記憶部２７に記憶されたベースバンド処理プログラム２７１が処理部２５により読み出されることで、ベースバンド処理回路部２０において実行されるベースバンド処理の流れを示すフローチャートである。

最初に、衛星信号捕捉部２５１は、電源投入後初回測位であるか否かを判定し（ステップＡ１）、初回測位であると判定した場合は（ステップＡ１；Ｙｅｓ）、基地局と通信を行い、サーバーアシストによって衛星別照合用衛星軌道データ２７２をアシストデータとして外部取得して、記憶部２７に記憶させる（ステップＡ３）。

ステップＡ３の後、又は、ステップＡ１において電源投入後初回測位ではないと判定した場合は（ステップＡ１；Ｎｏ）、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７に記憶された捕捉プログラム２７１１に従って捕捉処理を行う（ステップＡ５）。

図７は、捕捉処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、衛星信号捕捉部２５１は、初期設定を行う（ステップＢ１）。具体的には、衛星信号捕捉部２５１は、ＧＰＳ衛星信号の周波数サーチ範囲を設定する。詳細には、あるサーチ中心周波数（例えば、中間周波数変換後の規定搬送波周波数）を中心として、所定幅（例えば±１０ｋＨｚ）の範囲を周波数サーチ範囲として設定する。

次いで、衛星信号捕捉部２５１は、捕捉対象衛星選定処理を行う（ステップＢ３）。具体的には、時計部９０の計時時刻（現在時刻）において、所与の基準位置の天空に位置するＧＰＳ衛星を、例えば記憶部２７に記憶された衛星別照合用衛星軌道データ２７２を用いて判定して、捕捉対象衛星に選定する。基準位置は、例えば、電源投入後の初回の位置算出の場合は、いわゆるサーバーアシストによってアシストサーバーから取得した位置とし、２回目以降の位置算出の場合は、最新の算出位置とする等の方法で設定できる。

その後、衛星信号捕捉部２５１は、各捕捉対象衛星それぞれについてループＢの処理を行う（ステップＢ５〜Ｂ１５）。ループＢの処理では、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星に対応するレプリカＣ／Ａコードを用いてＧＰＳ衛星信号を捕捉する（ステップＢ７）。

具体的には、衛星信号捕捉部２５１は、ステップＢ１で設定した周波数サーチ範囲内でサーチ周波数を変化させながら、キャリア除去用信号発生部２２にキャリア除去用信号を発生させ、乗算部２１において受信キャリア信号からキャリアを除去させる。また、当該捕捉対象衛星のレプリカＣ／Ａコードをレプリカコード発生部２４に発生させ、位相遅延量を変化させながら相関演算部２３に相関演算を行わせる。

次いで、衛星信号捕捉部２５１は、相関がとれたか否かを判定する（ステップＢ９）。すなわち、相関演算部２３から出力される各位相遅延量での相関値のうちの最大の相関値であるピーク相関値が、所定の閾値を超えている（或いは閾値以上）場合に、相関がとれたと判定する。相関がとれなかったと判定した場合は（ステップＢ９；Ｎｏ）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。

また、相関がとれたと判定したならば（ステップＢ９；Ｙｅｓ）、衛星信号捕捉部２５１は、ピーク相関値に対応するキャリア除去用信号の周波数（受信周波数）及びレプリカＣ／Ａコードの位相（コード位相）を、メジャメント情報として記憶部２７の衛星別メジャメント情報２７６に記憶させる（ステップＢ１１）。

次いで、衛星信号捕捉部２５１は、相関演算部２３から出力される相関値に基づいて、航法メッセージを復号する（ステップＢ１３）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。

全ての捕捉対象衛星についてステップＢ７〜Ｂ１３の処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、ループＢの処理を終了する（ステップＢ１５）。次いで、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７に記憶された捕捉適否判定プログラム２７１３に従って捕捉適否判定処理を行う（ステップＢ１７）。例えば、衛星信号捕捉部２５１は、図３の第１の捕捉適否判定処理を行って、各捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する。

次いで、衛星信号捕捉部２５１は、記憶部２７に記憶された衛星別メジャメント情報２７６のうち、捕捉適否判定処理において捕捉不適と判定された捕捉対象衛星のメジャメント情報を削除する（ステップＢ１９）。捕捉不適と判定された衛星のメジャメント情報を位置算出に使用しないようにするためである。

次いで、衛星信号捕捉部２５１は、衛星の再サーチを行う（ステップＢ２１）。具体的には、捕捉不適と判定された衛星について、周波数のサーチ範囲を変えて、再度ＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行する。これは、捕捉不適と判定された衛星について再サーチを行うことで正しく捕捉されれば、位置算出に利用可能な衛星数が増えるため、位置算出の性能を改善することができるためである。これらの処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、捕捉処理を終了する。

なお、ステップＢ２１において衛星の再サーチを行う前に、位置算出が可能な衛星数（以下、「位置算出可能衛星数」と称す。）以上の数のメジャメント情報が衛星別メジャメント情報２７６に記憶されているか否かを判定することとしてもよい。そして、位置算出可能衛星数に達していない場合に限り、ステップＢ２１の衛星の再サーチを行うこととしてもよい。位置算出可能衛星数は、例えば、２次元測位の場合は「３個」、３次元測位の場合は「４個」と定めることができる。

図６のベースバンド処理に戻って、捕捉処理を行った後、位置算出部２５３は、衛星別メジャメント情報２７６に記憶された各捕捉衛星のメジャメント情報と、各捕捉衛星について復号された航法メッセージとを用いて、位置算出処理を行う（ステップＡ７）。位置算出処理では、携帯型電話機１と各捕捉衛星間の擬似距離を利用して、例えば最小二乗法やカルマンフィルターを用いた公知の位置算出計算を行って携帯型電話機１の位置を算出する。

擬似距離は、次のようにして算出することができる。すなわち、航法メッセージから求まる各捕捉衛星の衛星位置と、携帯型電話機１の初期位置とを用いて、各捕捉衛星と携帯型電話機１間の擬似距離の整数部分を算出する。また、メジャメント情報に含まれるコード位相を用いて、各捕捉衛星と携帯型電話機１間の擬似距離の端数部分を算出する。このようにして算出した整数部分と端数部分とを合算することで擬似距離が求まる。

次いで、位置算出部２５３は、位置算出処理で算出した位置（位置座標）をホスト処理部３０に出力する（ステップＡ９）。そして、処理部２５は、処理を終了するか否かを判定し（ステップＡ１１）、まだ終了しないと判定した場合は（ステップＡ１１；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、処理を終了すると判定した場合は（ステップＡ１１；Ｙｅｓ）、ベースバンド処理を終了する。

２−４．作用効果
ベースバンド処理回路部２０において、処理部２５は、捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試行して復号した復号衛星軌道データ（第１の衛星軌道データ）と、捕捉対象衛星についてアシストデータとして外部取得した照合用衛星軌道データ（第２の衛星軌道データ）とを用いて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する。照合用衛星軌道データは捕捉希望衛星についての衛星軌道データであるため、ＧＰＳ衛星信号を捕捉して復号した衛星軌道データが照合用衛星軌道データと同内容のデータであれば、ＧＰＳ衛星信号の捕捉が適切に行われたと判断できる。

第１の判定方法では、復号衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値と、照合用衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値との差に基づいて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する。詳細には、衛星軌道パラメーターの値の差分に基づく複数の近似条件が定められており、衛星軌道パラメーターの値の差分がこれらの近似条件を満たすか否かに基づいて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定する。少なくとも衛星軌道パラメーターに含まれる平均近点角“Ｍ₀”の差分に基づく近似条件が定められている。この場合、少なくとも平均近点角“Ｍ₀”の差分に対して閾値判定を行えば誤相関の有無がわかるため、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を簡易に判定することができる。また、複数の近似条件を組み合わせて判定を行うことで、デコードエラーやビット値の欠落等の事象に対して頑健な判定方法を実現することができる。

３．変形例
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明するが、上記の実施例と同一の構成要素や、フローチャート中の同一の処理ステップについては同一の符号を付して説明を省略し、上記の実施例とは異なる部分を中心に説明する。

３−１．捕捉適否判定処理
図８は、図３の第１の捕捉適否判定処理に代わる第２の捕捉適否判定処理の流れを示すフローチャートである。第２の捕捉適否判定処理は、「１−２．第２の判定方法」を単体で用いた処理である。

衛星信号捕捉部２５１は、各捕捉対象衛星それぞれについてループＣの処理を行う（ステップＤ１〜Ｄ１７）。ループＣの処理では、衛星信号捕捉部２５１は、当該捕捉対象衛星の復号衛星軌道データと、時計部９０の計時時刻とを用いて、当該捕捉対象衛星の第１の衛星位置を算出する（ステップＤ３）。また、当該捕捉対象衛星の照合用衛星軌道データと、時計部９０の計時時刻とを用いて、当該捕捉対象衛星の第２の衛星位置を算出する（ステップＤ５）。

次いで、衛星信号捕捉部２５１は、第１の衛星位置と第２の衛星位置との間の距離を算出する（ステップＤ７）。そして、衛星信号捕捉部２５１は、算出した距離に対する閾値判定を行う（ステップＤ９）。算出した距離が所定の閾値距離を超えているならば（ステップＤ１１；Ｙｅｓ）、衛星信号捕捉部２５１は、捕捉不適と判定して（ステップＤ１３）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。また、算出した距離が所定の閾値距離以下であるならば（ステップＤ１１；Ｎｏ）、衛星信号捕捉部２５１は、捕捉適切と判定して（ステップＤ１５）、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。

全ての捕捉対象衛星についてステップＤ３〜Ｄ１５の処理を行った後、衛星信号捕捉部２５１は、ループＣの処理を終了して（ステップＤ１７）、第２の捕捉適否判定処理を終了する。

３−２．判定方法のバリエーション
上記の実施形態で説明した２つの判定方法の他に、例えば復号衛星軌道データのデータ列と照合用衛星軌道データのデータ列とをビット単位で照合して、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否判定を行うことも可能である。

衛星軌道データの種類が同じであり、同一衛星についての衛星軌道データであれば、原理的には、復号衛星軌道データのデータ列と照合用衛星軌道データのデータ列とは同じとなる。従って、データ列同士をビット単位で照合すると、その一致率は高くなるはずである。ここで言う一致率とは、照合対象とする全ビット数に対して、照合により値が一致したビットの数の割合のことを指す。

また、衛星軌道データの種類が異なる場合であっても、同一衛星についての衛星軌道データであれば、衛星軌道パラメーターの値は似通った値となるはずである。そのため、衛星軌道パラメーターの値を示すデータ部分において、下位のビット値は異なるとしても、上位のビット値は同じになるはずである。そこで、例えば、衛星軌道パラメーターの値を示すデータ部分のうちの上位所定数のビット値同士を照合し、その照合結果に基づいて、ＧＰＳ衛星信号の捕捉適否を判定することとしてもよい。

他には、第２の判定方法として説明した第１の衛星位置と第２の衛星位置との差分に基づく判定方法や、上記のようにビット値の一致率に基づく判定方法は、復号衛星軌道データ（第１の衛星軌道データ）と、照合用衛星軌道データ（第２の衛星軌道データ）とが近似条件を満たす関係にあるかどうかを判定する方法であるとも言える。そのため、これらの判定方法を第１の判定方法に包含させることも勿論可能である。

具体的には、例えば図１０に示すように、近似条件を定めたテーブルにおいて、近似条件Ｆとして、第１の衛星位置と第２の衛星位置との差分（衛星位置間の距離）が所定の閾値距離“θ_d”未満となることを定めておく。また、近似条件Ｇとして、復号衛星軌道データと照合用衛星軌道データとをビット単位で照合した場合のビット値の一致率が所定の閾値“θ_b［％］”を超えることを定めておく。

そして、図３の第１の捕捉適否判定処理において、第１の近似条件判定処理（ステップＣ３）及び第２の近似条件判定処理（ステップＣ７）では、近似条件Ｆ及び近似条件Ｇも含めた複数の近似条件の中から選択した近似条件を用いて判定を行う。例えば、第１の近似条件判定処理では近似条件Ｆを用いた判定を行い、第２の近似条件判定処理では近似条件Ｇを用いた判定を行う。

３−３．照合用衛星軌道データの取得方法
照合用衛星軌道データは、携帯型電話機の基地局から取得する方法以外にも、適宜の方法で取得することとしてよい。例えば、照合用衛星軌道データの提供サービスを行う事業者が運営するサーバーにアクセスして照合用衛星軌道データをダウンロードする構成としてもよい。また、携帯型電話機の通信サービスを提供する携帯電話キャリアが運営する携帯電話ショップに照合用衛星軌道データを提供するための提供マシンを設置するなどして、当該提供マシンから照合用衛星軌道データを取得する構成してもよい。また、電源投入後の２回目以降の測位の場合は、過去にＧＰＳ衛星信号を復号して取得した衛星軌道データが既に存在するため、当該復号衛星軌道データを照合用衛星軌道データとして用いてもよい。

３−４．照合用衛星軌道データに基づく判定条件の変更
上記の照合用衛星軌道データの取得方法如何によっては、照合用衛星軌道データがアルマナック、長期エフェメリス及びエフェメリスの何れにもなり得る。具体的には、携帯型電話機の基地局から照合用衛星軌道データを取得する場合には、アルマナックやエフェメリスが照合用衛星軌道データとして提供されることが想定される。また、照合用衛星軌道データの提供サービスを行う事業者や携帯電話キャリアから照合用衛星軌道データを取得する場合には、事業者側で生成された長期エフェメリスが照合用衛星軌道データとして提供されることが想定される。また、過去に取得した復号衛星軌道データを照合用衛星軌道データとする場合には、アルマナックを照合用衛星軌道データとすることが考えられる。

アルマナックと長期エフェメリスとエフェメリスとでは、衛星軌道の予測精度が異なる。一般的には、エフェメリスの予測精度が最も高く、その次に長期エフェメリスの予測精度が高く、アルマナックの予測精度が最も低くなる傾向がある。アルマナックは全てのＧＰＳ衛星についての概略の衛星軌道のデータであるため、エフェメリスや長期エフェメリスと比べて予測精度は低くなる傾向がある。また、長期エフェメリスはエフェメリスよりも長期間に亘って衛星軌道を予測したデータであるため、エフェメリスと比較すると予測精度は低くなることが想定される。

このように照合用衛星軌道データの種類によって衛星軌道の予測精度が異なり得るため、近似条件の閾値を固定的にするのではなく、取得した衛星軌道データの種類によって近似条件の閾値を変更することにすれば、より効果的である。

図９は、この場合に衛星信号捕捉部２５１が図３の第１の捕捉適否判定処理に代えて実行する第３の捕捉適否判定処理の流れを示すフローチャートである。なお、第１の捕捉適否判定処理と同一の処理ステップについては同一の符号を付して、その説明を省略する。

第３の捕捉適否判定処理では、衛星信号捕捉部２５１は、各捕捉対象衛星について行うループＡの処理において（ステップＣ１〜Ｃ１５）、記憶部２７に記憶されている当該捕捉対象衛星の照合用衛星軌道データの種類に基づいて、近似条件の閾値を設定する（ステップＥ２）。

図１１は、近似条件の閾値設定用のテーブルである近似条件閾値テーブル２７８のテーブル構成の一例を示す図である。近似条件閾値テーブル２７８には、照合用衛星軌道データがアルマナック、長期エフェメリス及びエフェメリスの何れであるかに応じて、近似条件毎に異なる閾値が定められている。

例えば近似条件Ａについては、値が近似する衛星軌道パラメーターの割合に対する閾値“θ_p［％］”として、アルマナックには“θ_p１［％］”が、長期エフェメリスには“θ_p２［％］”が、エフェメリスには“θ_p３［％］”がそれぞれ定められている。照合用衛星軌道データの予測精度が高いほど、値が近似する衛星軌道パラメーターの割合は高くなると考えられる。そのため、閾値の大小関係は“θ_p１＜θ_p２＜θ_p３”として定められている。

同様に、例えば近似条件Ｃについては、平均近点角“Ｍ₀”の差分に対する閾値“θ_M”として、アルマナックには“θ_M１”が、長期エフェメリスには“θ_M２”が、エフェメリスには“θ_M３”がそれぞれ定められている。照合用衛星軌道データの予測精度が高いほど、平均近点角“Ｍ₀”の差分は小さくなると考えられる。そのため、閾値の大小関係は“θ_M１＞θ_M２＞θ_M３”として定められている。

同様に、例えば近似条件Ｆについては、第１の衛星位置と第２の衛星位置との差分に対する閾値“θ_d”として、アルマナックには“θ_d１”が、長期エフェメリスには“θ_d２”が、エフェメリスには“θ_d３”がそれぞれ定められている。照合用衛星軌道データの予測精度が高いほど、第１の衛星位置と第２の衛星位置との差分は小さくなると考えられる。そのため、閾値の大小関係は“θ_d１＞θ_d２＞θ_d３”として定められている。

この場合は、例えば図１２に示すように、ベースバンド処理回路部２０の記憶部２７に上記の近似条件閾値テーブル２７８を記憶させておけばよい。そして、衛星信号捕捉部２５１は、図９の第３の捕捉適否判定処理のステップＥ２において、記憶部２７に記憶された近似条件閾値テーブル２７８を参照して、第１及び第２の近似条件判定処理それぞれにおいて判定に用いる近似条件の閾値を設定する。そして、設定した閾値を用いて、第１の近似条件判定処理（ステップＣ３）及び第２の近似条件判定処理（ステップＣ７）を行う。

３−５．電子機器
上記の実施例では、電子機器の一種である携帯型電話機に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な電子機器はこれに限られるわけではない。例えば、カーナビゲーション装置や携帯型ナビゲーション装置、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、腕時計といった他の電子機器についても同様に適用することが可能である。

３−６．処理の主体
上記の実施例では、衛星信号捕捉適否判定をベースバンド処理回路部の処理部が実行するものとして説明したが、これを電子機器のホスト処理部が実行することとしてもよい。また、ＧＰＳ衛星信号の捕捉及び衛星信号捕捉適否判定はベースバンド処理回路部の処理部が実行し、位置算出は電子機器のホスト処理部が行うといったように処理を分担することとしてもよい。

３−７．衛星測位システム
また、上記の実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。

１ 携帯型電話機、 １０ ＧＰＳ受信部、 １１ ＲＦ受信回路部、 ２０ ベースバンド処理回路部、 ２１ 乗算部、 ２２ キャリア除去用信号発生部、 ２３ 相関演算部、 ２４ レプリカコード発生部、 ２５ 処理部、 ２７ 記憶部、 ３０ ホスト処理部、 ４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ６０ 携帯電話用アンテナ、 ７０ 携帯電話用無線通信回路部、 ８０ 記憶部、 ９０ 時計部

Claims (8)

1. 衛星からの衛星信号の捕捉を試行してエフェメリスを復号することと、
   前記エフェメリスと、前記衛星について取得済みの衛星軌道データとを用いて、前記衛星信号の捕捉が適切に行われたか否かを判定することと、
   前記衛星軌道データがアルマナック、長期エフェメリス及びエフェメリスの何れであるかに基づいて前記捕捉が適切に行われたか否かの判定に用いる閾値を変更すること、
   を含む衛星信号捕捉適否判定方法。
2. 前記判定することは、前記エフェメリスに格納されている衛星軌道パラメーターの値と前記衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターの値との差分に基づいて前記衛星信号の捕捉適否を判定することを含む、
   請求項１に記載の衛星信号捕捉適否判定方法。
3. 前記判定することは、少なくとも、前記エフェメリスに格納されている衛星軌道パラメーターに含まれる衛星位置指定値と前記衛星軌道データに格納されている衛星軌道パラメーターに含まれる衛星位置指定値との差分に基づいて前記衛星信号の捕捉適否を判定することを含む、
   請求項２に記載の衛星信号捕捉適否判定方法。
4. 前記判定することは、
   前記エフェメリスを用いて前記衛星の第１の衛星位置を算出することと、
   前記衛星軌道データを用いて前記衛星の第２の衛星位置を算出することと、
   前記第１の衛星位置と前記第２の衛星位置との差分に基づいて前記衛星信号の捕捉適否を判定することと、
   を含む、
   請求項１に記載の衛星信号捕捉適否判定方法。
5. 前記変更することは、前記衛星軌道データがエフェメリスである場合の閾値を前記衛星軌道データがアルマナックまたは長期エフェメリスである場合の閾値よりも小さく設定することを含む、
   請求項１〜４に記載の衛星信号捕捉適否判定方法。
6. 前記衛星軌道データは過去に衛星信号を復号して得られた衛星軌道データである、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の衛星信号捕捉適否判定方法。
7. 前記衛星軌道データはサーバーアシストにより取得されたアシストデータである、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の衛星信号捕捉適否判定方法。
8. 衛星からの衛星信号の捕捉を試行してエフェメリスを復号する復号部と、
   前記エフェメリスと、前記衛星について取得済みの第２の衛星軌道データとを用いて、前記衛星信号の捕捉が適切に行われたか否かを判定し、前記衛星軌道データがアルマナック、長期エフェメリス及びエフェメリスの何れであるかに基づいて前記捕捉が適切に行われたか否かの判定に用いる閾値を変更する判定部と、
   を備えた衛星信号捕捉適否判定装置。

Images