受信装置
【課題】衛星から受信した信号の精度を早期に推定する技術を提供する。
【解決手段】アンテナ１０は、少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する。周波数弁別部２８は、受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する。周波数弁別部２８は、ローカル信号によって、受信した信号を周波数変換する。周波数弁別部２８は、周波数変換した信号をエンベロープ検波する。周波数弁別部２８は、エンベロープ検波した信号をしきい値と比較する。ＣＰＵ２０は、比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する。
【解決手段】アンテナ１０は、少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する。周波数弁別部２８は、受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する。周波数弁別部２８は、ローカル信号によって、受信した信号を周波数変換する。周波数弁別部２８は、周波数変換した信号をエンベロープ検波する。周波数弁別部２８は、エンベロープ検波した信号をしきい値と比較する。ＣＰＵ２０は、比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信技術に関し、衛星から送信された信号を受信する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）は、位置情報を即座に取得する「リアルタイムＧＰＳ」に使用されている。また、ＧＰＳは、ＧｅｏＴａｇｇｉｎｇ（ジオタギング）にも使用される。ジオタギングは、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話において、タグによる位置情報を埋め込む技術である。例えば、ユーザが写真を撮影した際、ジオタギングによって、その写真がどこで撮影されたものであるかが記録される。一般的に、ジオタギングの用途であっても、位置情報の測位がリアルタイムになされている。なお、位置情報の取得には、３０秒から最大では数分間の時間が必要とされる。取得のための時間が長くなるほど、ユーザにとっての使い勝手が悪化するとともに、電力消費量が増加してしまう。
【０００３】
これに対応するために、非特許文献１に開示された技術では、ユーザがデジタルカメラで写真を撮影したときに、リアルタイムＧＰＳと同様に、ＧＰＳ受信機によって情報取得がなされる。ただし、このときには、ＧＰＳ衛星のＰＲＮ番号とＧＰＳ衛星からデジタルカメラまでの擬似距離の情報のみが取得される。これら情報と写真データ、撮影した時間の情報が関連付けられて、デジタルカメラに基本データとして蓄積される。ユーザは帰宅したときに、パソコン（ＰＣ）上のクライアント側ソフトウエアを使って、デジタルカメラに格納された基本データを取得する。その上で、インターネット経由でサーバ側ソフトウエアサービスへのアクセスがなされる。その際、各ＧＰＳ衛星の各時間における詳細情報がダウンロード提供される。その詳細情報と基本データとが使用されて、パソコン上のクライアント側ソフトウエアが位置情報を算出する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】飴本 健、「位置情報は後でわかれば十分」、［online］、2009年9月3日、ＥＤＮ ＪＡＰＡＮ、［２０１０年３月１７日検索］、インターネット＜URL：http://ednjapan.rbi-j.com/news/2009/9/5472＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の技術では、撮影時には位置情報が分からず、後にＰＣやサーバでの演算によって位置情報が分かる。そのため、撮影時には、位置情報を後に算出するためのもとになるデータの精度が高いか低いか不明である。そのため、撮影時にデジタルカメラ内に保存したデータが無駄になるおそれがある。例えば、各ＧＰＳ衛星からの信号の視線方向の視界が遮られているような環境下での撮影において、収集したデータの精度が低くなりやすい。しかしながら、ユーザにとっては、各ＧＰＳ衛星の仰角や方位角は不明であるので、利用可能なデータを収集したか否かの判断が困難である。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、衛星から受信した信号の精度を早期に推定する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の受信装置は、少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、受信部において受信した信号を周波数変換させるためのローカル信号であって、かつ受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する発生部と、発生部において発生したローカル信号によって、受信部において受信した信号を周波数変換する変換部と、変換部において周波数変換した信号をエンベロープ検波する検波部と、検波部においてエンベロープ検波した信号をしきい値と比較する比較部と、比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、を備える。
【０００８】
この態様によると、受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号にて周波数変換した信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、衛星の数を早期に推定できる。
【０００９】
受信部において受信した信号を記憶する記憶部をさらに備えてもよい。変換部は、記憶部に記憶した信号を複数回数読み出し、読み出した信号を周波数変換してもよい。この場合、記憶した信号を複数回数読み出すので、処理の期間を短縮できる。
【００１０】
発生部は、複数の部分発生部を含み、受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲を複数の部分範囲に分割した場合に、各部分発生部は、互いに異なった部分範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生しており、変換部は、部分発生部の数と同一の数だけの部分変換部を含み、各部分変換部は、互いに異なった部分発生部において発生したローカル信号によって、受信部において受信した信号を周波数変換し、検波部は、複数の部分変換部のそれぞれにおいて周波数変換した信号を結合した信号のエンベロープ検波結果を出力してもよい。この場合、周波数変換処理が並列に実行されるので、処理の期間を短縮できる。
【００１１】
本発明の別の態様もまた、受信装置である。この装置は、少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、受信部において受信した信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する変換部と、変換部において変換した周波数領域の信号をしきい値と比較する比較部と、比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、を備える。
【００１２】
この態様によると、フーリエ変換した周波数領域の信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、衛星の数を早期に推定できる。
【００１３】
推定部において推定した衛星の数を通知する通知部をさらに備えてもよい。この場合、衛星の数をユーザに知らせることができる。
【００１４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、衛星から受信した信号の精度を早期に推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る受信装置の構成を示す図である。
【図２】図１の逓倍部の構成を示す図である。
【図３】図１の周波数弁別部の構成を示す図である。
【図４】図４（ａ）−（ｄ）は、図２の周波数弁別部において生成される信号の波形を示す図である。
【図５】本発明の変形例に係る周波数弁別部の構成を示す図である。
【図６】本発明の別の変形例に係る受信装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、位置情報を測位するＧＰＳの受信装置に関する。特に、受信装置は、受信した信号をＡ／Ｄ変換してから、所定期間にわたって信号を保存する。その後、ＰＣやＧＰＳ演算器を備えた装置は、受信装置に保存した信号をもとに位置演算を実行することによって、位置情報を測位する。本発明の前提として、デジタルカメラにＧＰＳ受信機が搭載されている。その目的は、ユーザによって撮影された写真に対して、撮影場所のファイル管理や地図との照合に利用することである。しかしながら、前述のごとく、リアルタイムで位置情報を測位する場合、最低３０秒程の測位期間が必要になる。そのため、写真撮影が一瞬であっても、位置情報を測位するために、その場所でデジタルカメラを長時間保持しておく不便さがある。また、位置情報を測位するための演算の処理量が多いために、消費電力が大きくなり、電池寿命が短くなってしまう。
【００１８】
一方、リアルタイムに位置情報を演算することとは別に、撮影時には、ＧＰＳ衛星から受信した信号をデータとして収集するだけにとどめることがなされる。その場合、撮影終了後、ＰＣが、インターネット回線を利用して所定のサーバから、ＧＰＳ衛星の軌道データを取得する。また、ＰＣは、軌道データと収集したデータとによって、位置情報を演算にて取得する。この場合、約２００mｓｅｃで１回のデータが収集可能であるので、ユーザの利便性が向上するとともに、消費電力が少なくなる。しかしながら、ユーザによって収集されたデータが位置情報を導出するために利用可能かどうかを、撮影時に判断できない。ここで、データが位置情報を導出するために利用できない場合とは、送信元となるＧＰＳ衛星の数が少ないことによって、データの精度が悪化しているために、位置情報の精度も悪化する場合である。これに対応するために、本実施例に係る受信装置は次の処理を実行する。
【００１９】
本実施例に係る受信装置は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信している場合に、ＧＰＳ衛星ごとにドップラーシフトの量が異なっていることを利用し、データをメモリに記憶する際、データを周波数分析することによって、データの品質を推定する。つまり、ドップラーシフトによって、複数のＧＰＳ衛星のそれぞれからの信号の周波数が異なるので、周波数領域での信号の数を計数することによって、送信元になるＧＰＳ衛星の数が推定される。さらに、推定したＧＰＳ衛星の数が３個以上存在する場合、受信装置は、一定時間にわたってＬＥＤを点灯させることによって、データの品質が高いことを通知する。一方、推定したＧＰＳ衛星の数が３個よりも少ない場合、受信装置は、一定時間にわたって別のＬＥＤを点灯させる。
【００２０】
図１は、本発明の実施例に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、アンテナ１０、ＲＦ増幅部１２、ミキサ１４、ＩＦ増幅部１６、Ａ／Ｄ変換部１８、ＣＰＵ２０、基準発振部２２、局部発振部２４、逓倍部２６、周波数弁別部２８、スイッチ部３０、インターフェイス部３２、フラッシュメモリ３４、ＬＥＤ表示部３６を含む。スイッチ部３０は、ユーザから、起動の指示を受けつける。起動の指示が受けつけられると、図示しないバッテリからの電源が受信装置１００全体に供給される。ここで、受信装置１００は、図示しないデジタルカメラ内に設けられているとし、以下では、図示しないデジタルカメラにおいて撮像機能が実行される場合における受信装置１００の処理を説明する。
【００２１】
アンテナ１０は、図示しないＧＰＳ衛星から送信されたＲＦ信号であって、かつ少なくともひとつのＧＰＳ衛星から送信されたＲＦ信号を受信する。なお、ＧＰＳの代わりに、ガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。アンテナ１０は、受信したＲＦ信号をＲＦ増幅部１２へ出力する。ＲＦ増幅部１２は、アンテナ１０から入力したＲＦ信号を増幅する。ＲＦ増幅部１２は、増幅したＲＦ信号をミキサ１４へ出力する。
【００２２】
基準発振部２２は、水晶発振器であり、例えば、１６．３６８ＭＨｚの信号を局部発振部２４へ出力する。局部発振部２４は、基準発振部２２からの信号に同期した信号、例えば、９６倍の周波数である１５７１．３２８ＭＨｚの信号をミキサ１４へ出力する。ミキサ１４は、ＲＦ増幅部１２からのＲＦ信号を入力するとともに、局部発振部２４からの信号も入力する。ミキサ１４は、局部発振部２４からの信号によって、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換する。ＩＦ信号の周波数は、例えば、４．０９２ＭＨｚである。ミキサ１４は、ＩＦ信号をＩＦ増幅部１６へ出力する。ＩＦ増幅部１６は、ミキサ１４からのＩＦ信号を増幅する。ＩＦ増幅部１６は、ＩＦ信号をＡ／Ｄ変換部１８へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１８は、ＩＦ増幅部１６からのＩＦ信号に対してアナログ／デジタル変換を実行することによって、デジタル信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部１８は、デジタル信号をＣＰＵ２０、逓倍部２６へ出力する。
【００２３】
ＣＰＵ２０は、受信装置１００におけるさまざまな処理を実行する。さまざまな処理のうちのひとつが記憶処理である。ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号を約２００ｍｓの区間にわたってサンプルし、約１Ｍｂｉｔのデジタル信号をフラッシュメモリ３４に記憶させる。その際、ＣＰＵ２０は、図示しないＲＴＣ発信器の時計用の水晶発信器で計測した時刻データやＩＤ番号も、デジタル信号とともにフラッシュメモリ３４に記憶させる。
【００２４】
フラッシュメモリ３４は、ＣＰＵ２０からの指示にしたがってデジタル信号等を記憶する。フラッシュメモリ３４において記憶されるデータには、各ＧＰＳ衛星のＣ／Ａコードやキャリア信号も含まれている。また、フラッシュメモリ３４は、受信装置１００から取り外し可能な形式のメモリであってもよい。撮影後にＰＣで位置情報を演算する場合に、ＣＰＵ２０は、インターフェイス部３２を介して、フラッシュメモリ３４に記憶したデータをＰＣへ供給する。
【００２５】
逓倍部２６は、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号を入力する。逓倍部２６は、デジタル信号に対して逓倍処理を実行する。ここでは、図２をもとに、逓倍部２６における逓倍処理を説明する。図２は、逓倍部２６の構成を示す。逓倍部２６は、遅延部４０、ＥＸ−ＯＲ回路４２を含む。図示しないＡ／Ｄ変換部１８からの出力の一方は、遅延部４０に入力される。デジタル信号の周波数は、４．０９２ＭＨｚであるので、その周期は約２４０ｎｓｅｃである。遅延部４０は、デジタル信号の１／４周期の約６０ｎｓｅｃを抵抗およびキャパシタによって遅延させる。ＥＸ−ＯＲ回路４２は、図示しないＡ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号および遅延部４０からのデジタル信号を入力する。ＥＸ−ＯＲ回路４２は、２逓倍の８．１８４ＭＨｚのデジタル信号（以下、これも単に「デジタル信号」という）を生成する。
【００２６】
２逓倍前のデジタル信号は、ＧＰＳ衛星に固有なＣ／Ａコードの拡散信号によってＢＰＳＫがなされている。２逓倍されたデジタル信号は、各ＧＰＳ衛星のＣ／Ａコードがキャンセルされ、キャリア成分のみが残留する。その結果、各ＧＰＳ衛星と受信装置１００間の相対的なドップラー効果によるドップラーシフトの影響が残存する。そのため、各ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号には、ドップラーシフトによってキャリア周波数が約±５ｋＨｚの範囲でずれることになる。２逓倍されたデジタル信号では、各ＧＰＳ衛星のドップラーシフトも２倍となり、約±１０ｋＨｚの範囲でずれうる。これは、８．１７４〜８．１９４ＭＨｚの周波数ずれに相当する。一方、基準発振部２２の周波数精度によるずれが、上記の周波数ずれに加算される。基準発振部２２の周波数精度を±０．５ｐｐｍとすると、２逓倍前のデジタル信号では、（１６．３６８×１０６）×９６×（±０．５×１０―６）＝±７８５．６６４Ｈｚの周波数ずれになる。その結果、２逓倍のデジタル信号では約±１．５７ｋＨｚの周波数ずれになるが、この周波数ずれは、ドップラーシフトの影響に対して小さいので、以下では、周波数ずれを無視する。図１に戻る。
【００２７】
周波数弁別部２８は、逓倍部２６からのデジタル信号を入力する。周波数弁別部２８は、デジタル信号に含まれている信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する。ここでは、図３をもとに、周波数弁別部２８における推定処理を説明する。図３は、周波数弁別部２８の構成を示す。周波数弁別部２８は、ミキサ５０、ＢＰＦ５２、検波部５４、比較部５６、鋸歯状波発生部５８、ＶＣＯ発振部６０を含む。
【００２８】
鋸歯状波発生部５８は、ＣＰＵ２０から、一定周期Ｔのトリガー信号を受けつけ、トリガー信号に同期した鋸歯状波を生成する。ここで、周波数弁別部２８において生成される信号を説明するために、図４（ａ）−（ｄ）を使用する。図４（ａ）−（ｄ）は、周波数弁別部２８において生成される信号の波形を示す。図４（ａ）は、ＣＰＵ２０からのトリガー信号を示す。トリガー信号には、複数のパルス信号が含まれており、隣接したパルス信号の間隔がＴである。図４（ｂ）は、周波数弁別部２８において生成される鋸歯状波を示す。トリガー信号における所定のパルス信号のタイミングから次のパルス信号のタイミングにわたって、一定の傾斜で値がＬからＨへ変化する。また、パルス信号のタイミングにおいて、値がＨからＬに変化する。ここで、Ｈ＞Ｌであるとする。図４（ｃ）−（ｄ）の説明は後述する。図３に戻る。
【００２９】
ＶＣＯ発振部６０は、鋸歯状波発生部５８からの鋸歯状波を受けつける。ＶＣＯ発振部６０は、鋸歯状波に応じて周波数が変化するローカル信号を出力する。ここで、ＶＣＯ発振部６０から出力されるローカル信号の周波数は、例えば、８．１６４〜８．１８４ＭＨｚの間で変化する。ここで、変化する周波数の幅２０ｋＨｚは、ＧＰＳ衛星と受信装置１００との間で発生しうるドップラーシフトの最大値である。つまり、ＶＣＯ発振部６０は、逓倍部２６からのデジタル信号を周波数変換させるためのローカル信号であって、かつＧＰＳ衛星からのＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する。
【００３０】
ミキサ５０は、ＶＣＯ発振部６０からのローカル信号を受けつけるとともに、逓倍部２６からのデジタル信号を受けつける。ミキサ５０は、ローカル信号によって、デジタル信号を周波数変換する（以下、周波数変換したデジタル信号も「デジタル信号」という）。ローカル信号がとりうる周波数の範囲のうち、デジタル信号に含まれた信号成分に対応した周波数において、デジタル信号の値が大きくなる。ミキサ５０は、デジタル信号をＢＰＦ５２へ出力する。
【００３１】
ＢＰＦ５２は、ミキサ５０からのデジタル信号を受けつけ、低周波数成分を抽出する。ＢＰＦ５２は、低周波数成分を抽出したデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）を検波部５４へ出力する。検波部５４は、ＢＰＦ５２からのデジタル信号を受けつける。検波部５４は、デジタル信号をエンベロープ検波する。ＢＰＦ５２が、中心周波数１０ｋＨｚで、帯域３００Ｈｚであるとすると、検波部５４においてエンベロープ検波されたデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）では、各ＧＰＳ衛星のドップラー周波数が１０〜３０ｋＨｚの範囲の周波数に変換されている。図４（ｃ）は、検波部５４においてエンベロープ検波されたデジタル信号を示す。図４（ｃ）に示されたａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、各ＧＰＳ衛星のドップラー周波数である。それ以外の波形は、背景雑音に相当する。図３に戻る。検波部５４は、デジタル信号を比較部５６へ出力する。
【００３２】
比較部５６は、検波部５４からのデジタル信号を入力する。比較部５６は、デジタル信号をしきい値と比較する。図４（ｃ）には、しきい値も示されており、比較部５６は、しきい値以上になっている信号成分を抽出し、それ以外の信号成分を削除する。図４（ｃ）では、受信電力の弱いｃ、ｅに対応した信号成分を削除する。ここで、しきい値は、例えば、−１４０ｄＢｍに相当する値に設定されている。−１４０ｄＢｍは、ＰＣにおいて位置情報を導出するための演算に必要な受信電力である。図４（ｄ）は、比較部５６での比較結果であり、図４（ｄ）の波形となり、ａ、ｂ、ｄ、ｆの４個分の信号成分が選択されている。図３に戻る。
【００３３】
ＣＰＵ２０は、比較部５６からの比較結果を受けつける。ＣＰＵ２０は、比較結果に含まれた信号成分の数、つまりしきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、ＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する。一般的に、ＧＰＳ衛星の数が３個以上であれば、位置情報の測位が可能になる。そこで、ＧＰＳ衛星の数が３個以上であれば、ＣＰＵ２０は、ＬＥＤ表示部３６を所定の色、例えば緑色に点灯させる。一方、ＧＰＳ衛星の数が３個未満であれば、ＣＰＵ２０は、ＬＥＤ表示部３６を別の色、例えば、赤色に点灯させる。なお、ＧＰＳ衛星の数が３個以上であれば、ＬＥＤ表示部３６は点灯し、ＧＰＳ衛星の数が３個未満であれば、ＬＥＤ表示部３６は点滅してもよい。このように、ＬＥＤ表示部３６は、ＣＰＵ２０において推定したＧＰＳ衛星の数を通知する。
【００３４】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３５】
次に、本発明の変形例を説明する。変形例は、実施例と同様に、受信したＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する受信装置に関する。実施例に係る受信装置での周波数弁別部では、ひとつのＶＣＯ発振部とひとつのミキサが設けられている。しかしながら、変形例に係る受信装置での周波数弁別部は、複数のＶＣＯ発振部が並列に設けられており、各ＶＣＯ発振部に１対１で対応するように、ミキサ５０も複数設けられている。変形例に係る受信装置１００は、図１と同様のタイプである。ここでは、差異を中心に説明する。
【００３６】
図５は、本発明の変形例に係る周波数弁別部２８の構成を示す。周波数弁別部２８は、ミキサ５０と総称される第１ミキサ５０ａ、第２ミキサ５０ｂ、第３ミキサ５０ｃ、第４ミキサ５０ｄ、ＢＰＦ５２と総称される第１ＢＰＦ５２ａ、第２ＢＰＦ５２ｂ、第３ＢＰＦ５２ｃ、第４ＢＰＦ５２ｄ、検波部５４と総称される第１検波部５４ａ、第２検波部５４ｂ、第３検波部５４ｃ、第４検波部５４ｄ、比較部５６と総称される第１比較部５６ａ、第２比較部５６ｂ、第３比較部５６ｃ、第４比較部５６ｄ、合成部７０、鋸歯状波発生部５８、ＶＣＯ発振部６０と総称される第１ＶＣＯ発振部６０ａ、第２ＶＣＯ発振部６０ｂ、第３ＶＣＯ発振部６０ｃ、第４ＶＣＯ発振部６０ｄを含む。
【００３７】
第１ＶＣＯ発振部６０ａから第４ＶＣＯ発振部６０ｄは、互いに異なった範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する。ここで、ＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲を複数の部分範囲、例えば４つの部分範囲に分割することを想定する。前述のごとく、ＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲は、２０ｋＨｚであるので、各部分範囲は、５ｋＨｚになる。そのため、各ＶＣＯ発振部６０から出力されるローカル信号は、互いに異なった５ｋＨｚの部分範囲にわたって周波数が変化する。
【００３８】
第１ミキサ５０ａから第４ミキサ５０ｄは、第１ＶＣＯ発振部６０ａから第４ＶＣＯ発振部６０ｄと１対１で対応するように設けられる。そのため、ミキサ５０の数とＶＣＯ発振部６０の数とは同一である。各ミキサ５０は、互いに異なったＶＣＯ発振部６０において発生したローカル信号によって、デジタル信号を周波数変換する。つまり、各ミキサ５０は、周波数変換を並列に実行する。第１ＢＰＦ５２ａから第４ＢＰＦ５２ｄは、第１ミキサ５０ａから第４ミキサ５０ｄと１対１で対応するように設けられ、第１検波部５４ａから第４検波部５４ｄは、第１ＢＰＦ５２ａから第４ＢＰＦ５２ｄと１対１で対応するように設けられている。第１検波部５４ａから第４検波部５４ｄは、複数のミキサ５０のそれぞれにおいて周波数変換したデジタル信号をエンベロープ検波する。合成部７０は、第１検波部５４ａから第４検波部５４ｄからのエンベロープ検波結果を合成する。合成部７０は、結合したデジタル信号のエンベロープ検波結果を出力する。なお、合成部７０の後段に検波部５４が設けられてもよい。
【００３９】
次に、本発明の別の変形例を説明する。別の変形例は、実施例と同様に、受信したＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する受信装置に関する。実施例に係る受信装置では、周波数弁別部を使用している。一方、別の変形例に係る受信装置は、周波数弁別部の代わりに、ＦＦＴを使用する。別の変形例に係る受信装置１００は、図１と同様のタイプである。ここでは、差異を中心に説明する。
【００４０】
図６は、本発明の別の変形例に係る受信装置１００の構成を示す。図６では、受信装置１００のうち、逓倍部２６からＣＰＵ２０へ至る構成のみを示す。図１では、逓倍部２６とＣＰＵ２０との間に、周波数弁別部２８が設けられているが、図６では、これらの間に、固定発振部８０、ミキサ８２、ＬＰＦ８４が設けられている。逓倍部２６は、これまでと同様に、２逓倍したデジタル信号を出力する。当該デジタル信号の周波数は８．１８４ＭＨｚである。一方、固定発振部８０は、周波数が固定のローカル信号を出力する。ローカル信号の周波数は、８．１７４ＭＨｚに設定される。
【００４１】
ミキサ８２は、逓倍部２６からのデジタル信号を受けつけるとともに、固定発振部８０からのローカル信号も受けつける。ミキサ８２は、ローカル信号によってデジタル信号を周波数変換する。ミキサ８２は、周波数変換したデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）をＬＰＦ８４へ出力する。その結果、周波数変換前に８．１７４〜８．１９４ＭＨｚの範囲を有したデジタル信号は、周波数変換後に０〜２０ｋＨｚの範囲を有したデジタル信号になる。ＬＰＦ８４は、デジタル信号の低周波数成分を抽出する。ＬＰＦ８４は、低周波数成分を抽出したデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）をＣＰＵ２０へ出力する。
【００４２】
ＣＰＵ２０は、ＬＰＦ８４からのデジタル信号を受けつけ、デジタル信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。ＣＰＵ２０は、周波数領域の信号に対して、比較部５６と同様の処理を実行する。さらに、ＣＰＵ２０は、比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、ＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する。
【００４３】
本発明の実施例によれば、ＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号にて周波数変換した信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、位置情報を導出するための演算に利用可能なＧＰＳ衛星の数を早期に推定できる。また、ＧＰＳ衛星の数が早期に推定されるので、ＧＰＳ衛星の数をユーザに早期に通知できる。また、ＧＰＳ衛星の数がユーザに早期に通知されるので、ユーザの利便性を向上できる。また、ＧＰＳ衛星の数が早期に推定されるので、消費電力を低減できる。また、周波数変換処理が並列に実行されるので、処理の期間を短縮できる。また、フーリエ変換した周波数領域の信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、ＧＰＳ衛星の数を早期に推定できる。
【００４４】
また、ＰＣとの接続前の撮影時に、ＧＰＳ衛星から受信したデータの良否判定が可能になり、ユーザが取得したデータが否の場合であっても、データを再度収集できる。また、データを再度収集できるので、ユーザにとって、安心してデータを収集できる。また、不要なデータを保存しないので、ＲＯＭ容量の制限下の中、有効なデータの収集量を増加できる。また、サンプルデータは約２００ｍｓｅｃのデータ保存の間にサンプルされるので、消費電力を低減できる。また、受信装置がデジタルカメラに組み込まれる場合、ＣＰＵが共通化されるので、回路の簡素化が計れ、小型化や、低コスト化を実現できる。
【００４５】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４６】
本発明の実施例において、逓倍部２６は、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号を入力し、周波数弁別部２８は、逓倍部２６からのデジタル信号を入力する。しかしながらこれに限らず例えば、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号は、逓倍部２６に出力されずに、フラッシュメモリ３４に記憶されてもよい。フラッシュメモリ３４に記憶されたデジタル信号が、逓倍部２６、周波数弁別部２８へ出力されてもよい。その際、デジタル信号は、フラッシュメモリ３４から、複数回数読み出されてもよい。周波数弁別部２８のミキサ５０は、複数回数読み出したデジタル信号を周波数変換する。ここで、図４（ａ）の周期Ｔは、１ｓｅｃ程度に設定されているので、受信装置１００の動作として約１ｓｅｃが必要になる。例えば、フラッシュメモリ３４に記憶されたデジタル信号を５回読み出す場合、受信装置１００の動作が約２００ｍｓｅｃまで短縮される。本変形例によれば、ユーザの利便性をさらに向上できる。また、消費電力をさらに低減できる。
【００４７】
本発明の実施例において、ＣＰＵ２０は、ＬＥＤ表示部３６を介して、ＧＰＳ衛星の数を通知している。しかしながらこれに限らず例えば、ＣＰＵ２０は、図示しないスピーカを介して、ブザー音を出力させてもよい。その際、ＧＰＳ衛星の数に応じてブザーの音色を変えてもよい。また、ブザー音の代わりに、音声を出力してもよい。また、ディスプレイが備えられ、ＣＰＵ２０は、ＧＰＳ衛星の数をディスプレイに表示してもよい。本変形例によれば、ＧＰＳ衛星の数をさまざまな形態で通知できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ アンテナ、 １２ ＲＦ増幅部、 １４ ミキサ、 １６ ＩＦ増幅部、 １８ Ａ／Ｄ変換部、 ２０ ＣＰＵ、 ２２ 基準発振部、 ２４ 局部発振部、 ２６ 逓倍部、 ２８ 周波数弁別部、 ３０ スイッチ部、 ３２ インターフェイス部、 ３４ フラッシュメモリ、 ３６ ＬＥＤ表示部、 ４０ 遅延部、 ４２ ＥＸ−ＯＲ回路、 ５０ ミキサ、 ５２ ＢＰＦ、 ５４ 検波部、 ５６ 比較部、 ５８ 鋸歯状波発生部、 ６０ ＶＣＯ発振部、 １００ 受信装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信技術に関し、衛星から送信された信号を受信する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）は、位置情報を即座に取得する「リアルタイムＧＰＳ」に使用されている。また、ＧＰＳは、ＧｅｏＴａｇｇｉｎｇ（ジオタギング）にも使用される。ジオタギングは、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話において、タグによる位置情報を埋め込む技術である。例えば、ユーザが写真を撮影した際、ジオタギングによって、その写真がどこで撮影されたものであるかが記録される。一般的に、ジオタギングの用途であっても、位置情報の測位がリアルタイムになされている。なお、位置情報の取得には、３０秒から最大では数分間の時間が必要とされる。取得のための時間が長くなるほど、ユーザにとっての使い勝手が悪化するとともに、電力消費量が増加してしまう。
【０００３】
これに対応するために、非特許文献１に開示された技術では、ユーザがデジタルカメラで写真を撮影したときに、リアルタイムＧＰＳと同様に、ＧＰＳ受信機によって情報取得がなされる。ただし、このときには、ＧＰＳ衛星のＰＲＮ番号とＧＰＳ衛星からデジタルカメラまでの擬似距離の情報のみが取得される。これら情報と写真データ、撮影した時間の情報が関連付けられて、デジタルカメラに基本データとして蓄積される。ユーザは帰宅したときに、パソコン（ＰＣ）上のクライアント側ソフトウエアを使って、デジタルカメラに格納された基本データを取得する。その上で、インターネット経由でサーバ側ソフトウエアサービスへのアクセスがなされる。その際、各ＧＰＳ衛星の各時間における詳細情報がダウンロード提供される。その詳細情報と基本データとが使用されて、パソコン上のクライアント側ソフトウエアが位置情報を算出する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】飴本 健、「位置情報は後でわかれば十分」、［online］、2009年9月3日、ＥＤＮ ＪＡＰＡＮ、［２０１０年３月１７日検索］、インターネット＜URL：http://ednjapan.rbi-j.com/news/2009/9/5472＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の技術では、撮影時には位置情報が分からず、後にＰＣやサーバでの演算によって位置情報が分かる。そのため、撮影時には、位置情報を後に算出するためのもとになるデータの精度が高いか低いか不明である。そのため、撮影時にデジタルカメラ内に保存したデータが無駄になるおそれがある。例えば、各ＧＰＳ衛星からの信号の視線方向の視界が遮られているような環境下での撮影において、収集したデータの精度が低くなりやすい。しかしながら、ユーザにとっては、各ＧＰＳ衛星の仰角や方位角は不明であるので、利用可能なデータを収集したか否かの判断が困難である。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、衛星から受信した信号の精度を早期に推定する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の受信装置は、少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、受信部において受信した信号を周波数変換させるためのローカル信号であって、かつ受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する発生部と、発生部において発生したローカル信号によって、受信部において受信した信号を周波数変換する変換部と、変換部において周波数変換した信号をエンベロープ検波する検波部と、検波部においてエンベロープ検波した信号をしきい値と比較する比較部と、比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、を備える。
【０００８】
この態様によると、受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号にて周波数変換した信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、衛星の数を早期に推定できる。
【０００９】
受信部において受信した信号を記憶する記憶部をさらに備えてもよい。変換部は、記憶部に記憶した信号を複数回数読み出し、読み出した信号を周波数変換してもよい。この場合、記憶した信号を複数回数読み出すので、処理の期間を短縮できる。
【００１０】
発生部は、複数の部分発生部を含み、受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲を複数の部分範囲に分割した場合に、各部分発生部は、互いに異なった部分範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生しており、変換部は、部分発生部の数と同一の数だけの部分変換部を含み、各部分変換部は、互いに異なった部分発生部において発生したローカル信号によって、受信部において受信した信号を周波数変換し、検波部は、複数の部分変換部のそれぞれにおいて周波数変換した信号を結合した信号のエンベロープ検波結果を出力してもよい。この場合、周波数変換処理が並列に実行されるので、処理の期間を短縮できる。
【００１１】
本発明の別の態様もまた、受信装置である。この装置は、少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、受信部において受信した信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する変換部と、変換部において変換した周波数領域の信号をしきい値と比較する比較部と、比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、を備える。
【００１２】
この態様によると、フーリエ変換した周波数領域の信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、衛星の数を早期に推定できる。
【００１３】
推定部において推定した衛星の数を通知する通知部をさらに備えてもよい。この場合、衛星の数をユーザに知らせることができる。
【００１４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、衛星から受信した信号の精度を早期に推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る受信装置の構成を示す図である。
【図２】図１の逓倍部の構成を示す図である。
【図３】図１の周波数弁別部の構成を示す図である。
【図４】図４（ａ）−（ｄ）は、図２の周波数弁別部において生成される信号の波形を示す図である。
【図５】本発明の変形例に係る周波数弁別部の構成を示す図である。
【図６】本発明の別の変形例に係る受信装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、位置情報を測位するＧＰＳの受信装置に関する。特に、受信装置は、受信した信号をＡ／Ｄ変換してから、所定期間にわたって信号を保存する。その後、ＰＣやＧＰＳ演算器を備えた装置は、受信装置に保存した信号をもとに位置演算を実行することによって、位置情報を測位する。本発明の前提として、デジタルカメラにＧＰＳ受信機が搭載されている。その目的は、ユーザによって撮影された写真に対して、撮影場所のファイル管理や地図との照合に利用することである。しかしながら、前述のごとく、リアルタイムで位置情報を測位する場合、最低３０秒程の測位期間が必要になる。そのため、写真撮影が一瞬であっても、位置情報を測位するために、その場所でデジタルカメラを長時間保持しておく不便さがある。また、位置情報を測位するための演算の処理量が多いために、消費電力が大きくなり、電池寿命が短くなってしまう。
【００１８】
一方、リアルタイムに位置情報を演算することとは別に、撮影時には、ＧＰＳ衛星から受信した信号をデータとして収集するだけにとどめることがなされる。その場合、撮影終了後、ＰＣが、インターネット回線を利用して所定のサーバから、ＧＰＳ衛星の軌道データを取得する。また、ＰＣは、軌道データと収集したデータとによって、位置情報を演算にて取得する。この場合、約２００mｓｅｃで１回のデータが収集可能であるので、ユーザの利便性が向上するとともに、消費電力が少なくなる。しかしながら、ユーザによって収集されたデータが位置情報を導出するために利用可能かどうかを、撮影時に判断できない。ここで、データが位置情報を導出するために利用できない場合とは、送信元となるＧＰＳ衛星の数が少ないことによって、データの精度が悪化しているために、位置情報の精度も悪化する場合である。これに対応するために、本実施例に係る受信装置は次の処理を実行する。
【００１９】
本実施例に係る受信装置は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信している場合に、ＧＰＳ衛星ごとにドップラーシフトの量が異なっていることを利用し、データをメモリに記憶する際、データを周波数分析することによって、データの品質を推定する。つまり、ドップラーシフトによって、複数のＧＰＳ衛星のそれぞれからの信号の周波数が異なるので、周波数領域での信号の数を計数することによって、送信元になるＧＰＳ衛星の数が推定される。さらに、推定したＧＰＳ衛星の数が３個以上存在する場合、受信装置は、一定時間にわたってＬＥＤを点灯させることによって、データの品質が高いことを通知する。一方、推定したＧＰＳ衛星の数が３個よりも少ない場合、受信装置は、一定時間にわたって別のＬＥＤを点灯させる。
【００２０】
図１は、本発明の実施例に係る受信装置１００の構成を示す。受信装置１００は、アンテナ１０、ＲＦ増幅部１２、ミキサ１４、ＩＦ増幅部１６、Ａ／Ｄ変換部１８、ＣＰＵ２０、基準発振部２２、局部発振部２４、逓倍部２６、周波数弁別部２８、スイッチ部３０、インターフェイス部３２、フラッシュメモリ３４、ＬＥＤ表示部３６を含む。スイッチ部３０は、ユーザから、起動の指示を受けつける。起動の指示が受けつけられると、図示しないバッテリからの電源が受信装置１００全体に供給される。ここで、受信装置１００は、図示しないデジタルカメラ内に設けられているとし、以下では、図示しないデジタルカメラにおいて撮像機能が実行される場合における受信装置１００の処理を説明する。
【００２１】
アンテナ１０は、図示しないＧＰＳ衛星から送信されたＲＦ信号であって、かつ少なくともひとつのＧＰＳ衛星から送信されたＲＦ信号を受信する。なお、ＧＰＳの代わりに、ガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。アンテナ１０は、受信したＲＦ信号をＲＦ増幅部１２へ出力する。ＲＦ増幅部１２は、アンテナ１０から入力したＲＦ信号を増幅する。ＲＦ増幅部１２は、増幅したＲＦ信号をミキサ１４へ出力する。
【００２２】
基準発振部２２は、水晶発振器であり、例えば、１６．３６８ＭＨｚの信号を局部発振部２４へ出力する。局部発振部２４は、基準発振部２２からの信号に同期した信号、例えば、９６倍の周波数である１５７１．３２８ＭＨｚの信号をミキサ１４へ出力する。ミキサ１４は、ＲＦ増幅部１２からのＲＦ信号を入力するとともに、局部発振部２４からの信号も入力する。ミキサ１４は、局部発振部２４からの信号によって、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換する。ＩＦ信号の周波数は、例えば、４．０９２ＭＨｚである。ミキサ１４は、ＩＦ信号をＩＦ増幅部１６へ出力する。ＩＦ増幅部１６は、ミキサ１４からのＩＦ信号を増幅する。ＩＦ増幅部１６は、ＩＦ信号をＡ／Ｄ変換部１８へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１８は、ＩＦ増幅部１６からのＩＦ信号に対してアナログ／デジタル変換を実行することによって、デジタル信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部１８は、デジタル信号をＣＰＵ２０、逓倍部２６へ出力する。
【００２３】
ＣＰＵ２０は、受信装置１００におけるさまざまな処理を実行する。さまざまな処理のうちのひとつが記憶処理である。ＣＰＵ２０は、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号を約２００ｍｓの区間にわたってサンプルし、約１Ｍｂｉｔのデジタル信号をフラッシュメモリ３４に記憶させる。その際、ＣＰＵ２０は、図示しないＲＴＣ発信器の時計用の水晶発信器で計測した時刻データやＩＤ番号も、デジタル信号とともにフラッシュメモリ３４に記憶させる。
【００２４】
フラッシュメモリ３４は、ＣＰＵ２０からの指示にしたがってデジタル信号等を記憶する。フラッシュメモリ３４において記憶されるデータには、各ＧＰＳ衛星のＣ／Ａコードやキャリア信号も含まれている。また、フラッシュメモリ３４は、受信装置１００から取り外し可能な形式のメモリであってもよい。撮影後にＰＣで位置情報を演算する場合に、ＣＰＵ２０は、インターフェイス部３２を介して、フラッシュメモリ３４に記憶したデータをＰＣへ供給する。
【００２５】
逓倍部２６は、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号を入力する。逓倍部２６は、デジタル信号に対して逓倍処理を実行する。ここでは、図２をもとに、逓倍部２６における逓倍処理を説明する。図２は、逓倍部２６の構成を示す。逓倍部２６は、遅延部４０、ＥＸ−ＯＲ回路４２を含む。図示しないＡ／Ｄ変換部１８からの出力の一方は、遅延部４０に入力される。デジタル信号の周波数は、４．０９２ＭＨｚであるので、その周期は約２４０ｎｓｅｃである。遅延部４０は、デジタル信号の１／４周期の約６０ｎｓｅｃを抵抗およびキャパシタによって遅延させる。ＥＸ−ＯＲ回路４２は、図示しないＡ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号および遅延部４０からのデジタル信号を入力する。ＥＸ−ＯＲ回路４２は、２逓倍の８．１８４ＭＨｚのデジタル信号（以下、これも単に「デジタル信号」という）を生成する。
【００２６】
２逓倍前のデジタル信号は、ＧＰＳ衛星に固有なＣ／Ａコードの拡散信号によってＢＰＳＫがなされている。２逓倍されたデジタル信号は、各ＧＰＳ衛星のＣ／Ａコードがキャンセルされ、キャリア成分のみが残留する。その結果、各ＧＰＳ衛星と受信装置１００間の相対的なドップラー効果によるドップラーシフトの影響が残存する。そのため、各ＧＰＳ衛星からのＲＦ信号には、ドップラーシフトによってキャリア周波数が約±５ｋＨｚの範囲でずれることになる。２逓倍されたデジタル信号では、各ＧＰＳ衛星のドップラーシフトも２倍となり、約±１０ｋＨｚの範囲でずれうる。これは、８．１７４〜８．１９４ＭＨｚの周波数ずれに相当する。一方、基準発振部２２の周波数精度によるずれが、上記の周波数ずれに加算される。基準発振部２２の周波数精度を±０．５ｐｐｍとすると、２逓倍前のデジタル信号では、（１６．３６８×１０６）×９６×（±０．５×１０―６）＝±７８５．６６４Ｈｚの周波数ずれになる。その結果、２逓倍のデジタル信号では約±１．５７ｋＨｚの周波数ずれになるが、この周波数ずれは、ドップラーシフトの影響に対して小さいので、以下では、周波数ずれを無視する。図１に戻る。
【００２７】
周波数弁別部２８は、逓倍部２６からのデジタル信号を入力する。周波数弁別部２８は、デジタル信号に含まれている信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する。ここでは、図３をもとに、周波数弁別部２８における推定処理を説明する。図３は、周波数弁別部２８の構成を示す。周波数弁別部２８は、ミキサ５０、ＢＰＦ５２、検波部５４、比較部５６、鋸歯状波発生部５８、ＶＣＯ発振部６０を含む。
【００２８】
鋸歯状波発生部５８は、ＣＰＵ２０から、一定周期Ｔのトリガー信号を受けつけ、トリガー信号に同期した鋸歯状波を生成する。ここで、周波数弁別部２８において生成される信号を説明するために、図４（ａ）−（ｄ）を使用する。図４（ａ）−（ｄ）は、周波数弁別部２８において生成される信号の波形を示す。図４（ａ）は、ＣＰＵ２０からのトリガー信号を示す。トリガー信号には、複数のパルス信号が含まれており、隣接したパルス信号の間隔がＴである。図４（ｂ）は、周波数弁別部２８において生成される鋸歯状波を示す。トリガー信号における所定のパルス信号のタイミングから次のパルス信号のタイミングにわたって、一定の傾斜で値がＬからＨへ変化する。また、パルス信号のタイミングにおいて、値がＨからＬに変化する。ここで、Ｈ＞Ｌであるとする。図４（ｃ）−（ｄ）の説明は後述する。図３に戻る。
【００２９】
ＶＣＯ発振部６０は、鋸歯状波発生部５８からの鋸歯状波を受けつける。ＶＣＯ発振部６０は、鋸歯状波に応じて周波数が変化するローカル信号を出力する。ここで、ＶＣＯ発振部６０から出力されるローカル信号の周波数は、例えば、８．１６４〜８．１８４ＭＨｚの間で変化する。ここで、変化する周波数の幅２０ｋＨｚは、ＧＰＳ衛星と受信装置１００との間で発生しうるドップラーシフトの最大値である。つまり、ＶＣＯ発振部６０は、逓倍部２６からのデジタル信号を周波数変換させるためのローカル信号であって、かつＧＰＳ衛星からのＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する。
【００３０】
ミキサ５０は、ＶＣＯ発振部６０からのローカル信号を受けつけるとともに、逓倍部２６からのデジタル信号を受けつける。ミキサ５０は、ローカル信号によって、デジタル信号を周波数変換する（以下、周波数変換したデジタル信号も「デジタル信号」という）。ローカル信号がとりうる周波数の範囲のうち、デジタル信号に含まれた信号成分に対応した周波数において、デジタル信号の値が大きくなる。ミキサ５０は、デジタル信号をＢＰＦ５２へ出力する。
【００３１】
ＢＰＦ５２は、ミキサ５０からのデジタル信号を受けつけ、低周波数成分を抽出する。ＢＰＦ５２は、低周波数成分を抽出したデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）を検波部５４へ出力する。検波部５４は、ＢＰＦ５２からのデジタル信号を受けつける。検波部５４は、デジタル信号をエンベロープ検波する。ＢＰＦ５２が、中心周波数１０ｋＨｚで、帯域３００Ｈｚであるとすると、検波部５４においてエンベロープ検波されたデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）では、各ＧＰＳ衛星のドップラー周波数が１０〜３０ｋＨｚの範囲の周波数に変換されている。図４（ｃ）は、検波部５４においてエンベロープ検波されたデジタル信号を示す。図４（ｃ）に示されたａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、各ＧＰＳ衛星のドップラー周波数である。それ以外の波形は、背景雑音に相当する。図３に戻る。検波部５４は、デジタル信号を比較部５６へ出力する。
【００３２】
比較部５６は、検波部５４からのデジタル信号を入力する。比較部５６は、デジタル信号をしきい値と比較する。図４（ｃ）には、しきい値も示されており、比較部５６は、しきい値以上になっている信号成分を抽出し、それ以外の信号成分を削除する。図４（ｃ）では、受信電力の弱いｃ、ｅに対応した信号成分を削除する。ここで、しきい値は、例えば、−１４０ｄＢｍに相当する値に設定されている。−１４０ｄＢｍは、ＰＣにおいて位置情報を導出するための演算に必要な受信電力である。図４（ｄ）は、比較部５６での比較結果であり、図４（ｄ）の波形となり、ａ、ｂ、ｄ、ｆの４個分の信号成分が選択されている。図３に戻る。
【００３３】
ＣＰＵ２０は、比較部５６からの比較結果を受けつける。ＣＰＵ２０は、比較結果に含まれた信号成分の数、つまりしきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、ＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する。一般的に、ＧＰＳ衛星の数が３個以上であれば、位置情報の測位が可能になる。そこで、ＧＰＳ衛星の数が３個以上であれば、ＣＰＵ２０は、ＬＥＤ表示部３６を所定の色、例えば緑色に点灯させる。一方、ＧＰＳ衛星の数が３個未満であれば、ＣＰＵ２０は、ＬＥＤ表示部３６を別の色、例えば、赤色に点灯させる。なお、ＧＰＳ衛星の数が３個以上であれば、ＬＥＤ表示部３６は点灯し、ＧＰＳ衛星の数が３個未満であれば、ＬＥＤ表示部３６は点滅してもよい。このように、ＬＥＤ表示部３６は、ＣＰＵ２０において推定したＧＰＳ衛星の数を通知する。
【００３４】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３５】
次に、本発明の変形例を説明する。変形例は、実施例と同様に、受信したＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する受信装置に関する。実施例に係る受信装置での周波数弁別部では、ひとつのＶＣＯ発振部とひとつのミキサが設けられている。しかしながら、変形例に係る受信装置での周波数弁別部は、複数のＶＣＯ発振部が並列に設けられており、各ＶＣＯ発振部に１対１で対応するように、ミキサ５０も複数設けられている。変形例に係る受信装置１００は、図１と同様のタイプである。ここでは、差異を中心に説明する。
【００３６】
図５は、本発明の変形例に係る周波数弁別部２８の構成を示す。周波数弁別部２８は、ミキサ５０と総称される第１ミキサ５０ａ、第２ミキサ５０ｂ、第３ミキサ５０ｃ、第４ミキサ５０ｄ、ＢＰＦ５２と総称される第１ＢＰＦ５２ａ、第２ＢＰＦ５２ｂ、第３ＢＰＦ５２ｃ、第４ＢＰＦ５２ｄ、検波部５４と総称される第１検波部５４ａ、第２検波部５４ｂ、第３検波部５４ｃ、第４検波部５４ｄ、比較部５６と総称される第１比較部５６ａ、第２比較部５６ｂ、第３比較部５６ｃ、第４比較部５６ｄ、合成部７０、鋸歯状波発生部５８、ＶＣＯ発振部６０と総称される第１ＶＣＯ発振部６０ａ、第２ＶＣＯ発振部６０ｂ、第３ＶＣＯ発振部６０ｃ、第４ＶＣＯ発振部６０ｄを含む。
【００３７】
第１ＶＣＯ発振部６０ａから第４ＶＣＯ発振部６０ｄは、互いに異なった範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する。ここで、ＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲を複数の部分範囲、例えば４つの部分範囲に分割することを想定する。前述のごとく、ＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲は、２０ｋＨｚであるので、各部分範囲は、５ｋＨｚになる。そのため、各ＶＣＯ発振部６０から出力されるローカル信号は、互いに異なった５ｋＨｚの部分範囲にわたって周波数が変化する。
【００３８】
第１ミキサ５０ａから第４ミキサ５０ｄは、第１ＶＣＯ発振部６０ａから第４ＶＣＯ発振部６０ｄと１対１で対応するように設けられる。そのため、ミキサ５０の数とＶＣＯ発振部６０の数とは同一である。各ミキサ５０は、互いに異なったＶＣＯ発振部６０において発生したローカル信号によって、デジタル信号を周波数変換する。つまり、各ミキサ５０は、周波数変換を並列に実行する。第１ＢＰＦ５２ａから第４ＢＰＦ５２ｄは、第１ミキサ５０ａから第４ミキサ５０ｄと１対１で対応するように設けられ、第１検波部５４ａから第４検波部５４ｄは、第１ＢＰＦ５２ａから第４ＢＰＦ５２ｄと１対１で対応するように設けられている。第１検波部５４ａから第４検波部５４ｄは、複数のミキサ５０のそれぞれにおいて周波数変換したデジタル信号をエンベロープ検波する。合成部７０は、第１検波部５４ａから第４検波部５４ｄからのエンベロープ検波結果を合成する。合成部７０は、結合したデジタル信号のエンベロープ検波結果を出力する。なお、合成部７０の後段に検波部５４が設けられてもよい。
【００３９】
次に、本発明の別の変形例を説明する。別の変形例は、実施例と同様に、受信したＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する受信装置に関する。実施例に係る受信装置では、周波数弁別部を使用している。一方、別の変形例に係る受信装置は、周波数弁別部の代わりに、ＦＦＴを使用する。別の変形例に係る受信装置１００は、図１と同様のタイプである。ここでは、差異を中心に説明する。
【００４０】
図６は、本発明の別の変形例に係る受信装置１００の構成を示す。図６では、受信装置１００のうち、逓倍部２６からＣＰＵ２０へ至る構成のみを示す。図１では、逓倍部２６とＣＰＵ２０との間に、周波数弁別部２８が設けられているが、図６では、これらの間に、固定発振部８０、ミキサ８２、ＬＰＦ８４が設けられている。逓倍部２６は、これまでと同様に、２逓倍したデジタル信号を出力する。当該デジタル信号の周波数は８．１８４ＭＨｚである。一方、固定発振部８０は、周波数が固定のローカル信号を出力する。ローカル信号の周波数は、８．１７４ＭＨｚに設定される。
【００４１】
ミキサ８２は、逓倍部２６からのデジタル信号を受けつけるとともに、固定発振部８０からのローカル信号も受けつける。ミキサ８２は、ローカル信号によってデジタル信号を周波数変換する。ミキサ８２は、周波数変換したデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）をＬＰＦ８４へ出力する。その結果、周波数変換前に８．１７４〜８．１９４ＭＨｚの範囲を有したデジタル信号は、周波数変換後に０〜２０ｋＨｚの範囲を有したデジタル信号になる。ＬＰＦ８４は、デジタル信号の低周波数成分を抽出する。ＬＰＦ８４は、低周波数成分を抽出したデジタル信号（以下、「デジタル信号」という）をＣＰＵ２０へ出力する。
【００４２】
ＣＰＵ２０は、ＬＰＦ８４からのデジタル信号を受けつけ、デジタル信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。ＣＰＵ２０は、周波数領域の信号に対して、比較部５６と同様の処理を実行する。さらに、ＣＰＵ２０は、比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、ＲＦ信号の送信元になるＧＰＳ衛星の数を推定する。
【００４３】
本発明の実施例によれば、ＲＦ信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号にて周波数変換した信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、位置情報を導出するための演算に利用可能なＧＰＳ衛星の数を早期に推定できる。また、ＧＰＳ衛星の数が早期に推定されるので、ＧＰＳ衛星の数をユーザに早期に通知できる。また、ＧＰＳ衛星の数がユーザに早期に通知されるので、ユーザの利便性を向上できる。また、ＧＰＳ衛星の数が早期に推定されるので、消費電力を低減できる。また、周波数変換処理が並列に実行されるので、処理の期間を短縮できる。また、フーリエ変換した周波数領域の信号において、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数するので、ＧＰＳ衛星の数を早期に推定できる。
【００４４】
また、ＰＣとの接続前の撮影時に、ＧＰＳ衛星から受信したデータの良否判定が可能になり、ユーザが取得したデータが否の場合であっても、データを再度収集できる。また、データを再度収集できるので、ユーザにとって、安心してデータを収集できる。また、不要なデータを保存しないので、ＲＯＭ容量の制限下の中、有効なデータの収集量を増加できる。また、サンプルデータは約２００ｍｓｅｃのデータ保存の間にサンプルされるので、消費電力を低減できる。また、受信装置がデジタルカメラに組み込まれる場合、ＣＰＵが共通化されるので、回路の簡素化が計れ、小型化や、低コスト化を実現できる。
【００４５】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４６】
本発明の実施例において、逓倍部２６は、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号を入力し、周波数弁別部２８は、逓倍部２６からのデジタル信号を入力する。しかしながらこれに限らず例えば、Ａ／Ｄ変換部１８からのデジタル信号は、逓倍部２６に出力されずに、フラッシュメモリ３４に記憶されてもよい。フラッシュメモリ３４に記憶されたデジタル信号が、逓倍部２６、周波数弁別部２８へ出力されてもよい。その際、デジタル信号は、フラッシュメモリ３４から、複数回数読み出されてもよい。周波数弁別部２８のミキサ５０は、複数回数読み出したデジタル信号を周波数変換する。ここで、図４（ａ）の周期Ｔは、１ｓｅｃ程度に設定されているので、受信装置１００の動作として約１ｓｅｃが必要になる。例えば、フラッシュメモリ３４に記憶されたデジタル信号を５回読み出す場合、受信装置１００の動作が約２００ｍｓｅｃまで短縮される。本変形例によれば、ユーザの利便性をさらに向上できる。また、消費電力をさらに低減できる。
【００４７】
本発明の実施例において、ＣＰＵ２０は、ＬＥＤ表示部３６を介して、ＧＰＳ衛星の数を通知している。しかしながらこれに限らず例えば、ＣＰＵ２０は、図示しないスピーカを介して、ブザー音を出力させてもよい。その際、ＧＰＳ衛星の数に応じてブザーの音色を変えてもよい。また、ブザー音の代わりに、音声を出力してもよい。また、ディスプレイが備えられ、ＣＰＵ２０は、ＧＰＳ衛星の数をディスプレイに表示してもよい。本変形例によれば、ＧＰＳ衛星の数をさまざまな形態で通知できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ アンテナ、 １２ ＲＦ増幅部、 １４ ミキサ、 １６ ＩＦ増幅部、 １８ Ａ／Ｄ変換部、 ２０ ＣＰＵ、 ２２ 基準発振部、 ２４ 局部発振部、 ２６ 逓倍部、 ２８ 周波数弁別部、 ３０ スイッチ部、 ３２ インターフェイス部、 ３４ フラッシュメモリ、 ３６ ＬＥＤ表示部、 ４０ 遅延部、 ４２ ＥＸ−ＯＲ回路、 ５０ ミキサ、 ５２ ＢＰＦ、 ５４ 検波部、 ５６ 比較部、 ５８ 鋸歯状波発生部、 ６０ ＶＣＯ発振部、 １００ 受信装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部において受信した信号を周波数変換させるためのローカル信号であって、かつ前記受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する発生部と、
前記発生部において発生したローカル信号によって、前記受信部において受信した信号を周波数変換する変換部と、
前記変換部において周波数変換した信号をエンベロープ検波する検波部と、
前記検波部においてエンベロープ検波した信号をしきい値と比較する比較部と、
前記比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、前記受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記受信部において受信した信号を記憶する記憶部をさらに備え、
前記変換部は、前記記憶部に記憶した信号を複数回数読み出し、読み出した信号を周波数変換することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記発生部は、複数の部分発生部を含み、前記受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲を複数の部分範囲に分割した場合に、各部分発生部は、互いに異なった部分範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生しており、
前記変換部は、部分発生部の数と同一の数だけの部分変換部を含み、各部分変換部は、互いに異なった部分発生部において発生したローカル信号によって、前記受信部において受信した信号を周波数変換し、
前記検波部は、複数の部分変換部のそれぞれにおいて周波数変換した信号を結合した信号のエンベロープ検波結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項４】
少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部において受信した信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する変換部と、
前記変換部において変換した周波数領域の信号をしきい値と比較する比較部と、
前記比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、前記受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項５】
前記推定部において推定した衛星の数を通知する通知部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の受信装置。
【請求項１】
少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部において受信した信号を周波数変換させるためのローカル信号であって、かつ前記受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生する発生部と、
前記発生部において発生したローカル信号によって、前記受信部において受信した信号を周波数変換する変換部と、
前記変換部において周波数変換した信号をエンベロープ検波する検波部と、
前記検波部においてエンベロープ検波した信号をしきい値と比較する比較部と、
前記比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、前記受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記受信部において受信した信号を記憶する記憶部をさらに備え、
前記変換部は、前記記憶部に記憶した信号を複数回数読み出し、読み出した信号を周波数変換することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記発生部は、複数の部分発生部を含み、前記受信部において受信した信号において発生しうるドップラーシフトの範囲を複数の部分範囲に分割した場合に、各部分発生部は、互いに異なった部分範囲にわたって周波数が変化するローカル信号を発生しており、
前記変換部は、部分発生部の数と同一の数だけの部分変換部を含み、各部分変換部は、互いに異なった部分発生部において発生したローカル信号によって、前記受信部において受信した信号を周波数変換し、
前記検波部は、複数の部分変換部のそれぞれにおいて周波数変換した信号を結合した信号のエンベロープ検波結果を出力することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項４】
少なくともひとつの衛星から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部において受信した信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する変換部と、
前記変換部において変換した周波数領域の信号をしきい値と比較する比較部と、
前記比較部における比較の結果、しきい値以上の値になっている信号成分の数を計数することによって、前記受信部において受信した信号の送信元になる衛星の数を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項５】
前記推定部において推定した衛星の数を通知する通知部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２０８５４（Ｐ２０１１−２２０８５４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０７１０（Ｐ２０１０−９０７１０）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００１１７７）株式会社光電製作所 (32)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００１１７７）株式会社光電製作所 (32)
【Ｆターム（参考）】
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