專(zhuān)利名稱(chēng)：振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置、特性自動(dòng)補(bǔ)償方法、特性自動(dòng)補(bǔ)償程序以及定位信號(hào)接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于自動(dòng)校正振蕩器的特性變化的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置、特性自動(dòng)補(bǔ)償方法、特性自動(dòng)補(bǔ)償程序，以及定位信號(hào)接收機(jī)。
背景技術(shù)：
作為以往的定位信號(hào)接收機(jī)，公知的是，根據(jù)設(shè)置在溫度補(bǔ)償型石英振蕩器(TCXO)附近的溫度傳感器所檢測(cè)的溫度，推測(cè)TCXO的振蕩頻率漂移量，使搜索來(lái)自衛(wèi)星的定位信號(hào)的頻率范圍的中心頻率偏移該推測(cè)漂移量。
然而，在上述以往的定位信號(hào)接收機(jī)中，在推測(cè)由溫度傳感器所檢測(cè)到的溫度T(Tk＜T＜Tk+1)下TCXO的振蕩頻率漂移量D的情況下，根據(jù)在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的溫度Tk時(shí)的漂移量Dk和溫度Tk+1時(shí)的漂移量Dk+1，如圖18所示，求出連接兩點(diǎn)的直線(xiàn)α，使用該直線(xiàn)α推測(cè)漂移量D，由于將溫度和漂移量的關(guān)系用折線(xiàn)進(jìn)行近似，因而具有未解決的課題是，沒(méi)有合適地表示TCXO的溫度頻率特性，不能高精度地推測(cè)漂移量。
因此，本發(fā)明是著眼于上述以往例的未解決的課題而提出的，本發(fā)明的目的是提供可更高精度地推測(cè)TCXO的振蕩頻率漂移量的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置、特性自動(dòng)補(bǔ)償方法、特性自動(dòng)補(bǔ)償程序以及定位信號(hào)接收機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置的特征在于，具有振蕩單元，其輸出取決于給定振蕩頻率的物理量的振蕩信號(hào)；物理量檢測(cè)單元，其檢測(cè)施加給該振蕩單元的物理量；特性確定單元，其在使物理量變化的同時(shí)，測(cè)定所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值，預(yù)先確定表示所述物理量檢測(cè)單元所檢測(cè)的物理量和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式的系數(shù)；存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)；漂移值推測(cè)單元，其根據(jù)所述物理量檢測(cè)單元所檢測(cè)到的物理量推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及特性更新單元，其根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和所述物理量檢測(cè)單元檢測(cè)到的此時(shí)的物理量來(lái)更新所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)。
這樣，由于根據(jù)實(shí)測(cè)漂移值和此時(shí)的物理量來(lái)更新預(yù)先確定的表示基準(zhǔn)振蕩器的特性的近似式的系數(shù)，因而可準(zhǔn)確跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的特性變化，并總是能高精度地進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)。
并且，本發(fā)明的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置的特征在于，具有振蕩單元，其輸出振蕩頻率取決于溫度的振蕩信號(hào)；溫度檢測(cè)單元，其檢測(cè)該振蕩單元的溫度；特性確定單元，其在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值，預(yù)先確定表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)；漂移值推測(cè)單元，其根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的溫度推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及特性更新單元，其根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和由所述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到的此時(shí)的溫度來(lái)更新所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)。
這樣，由于根據(jù)實(shí)測(cè)漂移值和溫度數(shù)據(jù)來(lái)更新預(yù)先確定的表示基準(zhǔn)振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)，因而可準(zhǔn)確跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，并總是能高精度地進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)。
并且，其特征在于，所述溫度檢測(cè)單元由溫度補(bǔ)償型振蕩器構(gòu)成。
這樣，由于可通過(guò)測(cè)定溫度補(bǔ)償型振蕩器的頻率變化來(lái)判定溫度變化，因而可容易地檢測(cè)配設(shè)在附近的基準(zhǔn)振蕩器的溫度變化。
并且，其特征在于，所述特性確定單元對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用多項(xiàng)式來(lái)進(jìn)行表示。
這樣，由于可對(duì)振蕩器的溫度頻率特性曲線(xiàn)高精度地進(jìn)行近似，因而可提高頻率漂移值的推測(cè)精度。
并且，其特征在于，所述特性確定單元對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用次數(shù)大于等于5次的多項(xiàng)式來(lái)進(jìn)行表示。
這樣，由于能夠以殘差±0.1ppm以?xún)?nèi)的高精度對(duì)振蕩器的溫度頻率特性曲線(xiàn)進(jìn)行近似，因而可提高頻率漂移值的推測(cè)精度。
并且，其特征在于，所述特性確定單元采用最小二乘法和遞推最小二乘法中的任何一種，對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用多項(xiàng)式進(jìn)行表示。
這樣，可根據(jù)溫度數(shù)據(jù)和頻率漂移值的測(cè)定數(shù)據(jù)的組，容易地求出表示振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)。
并且，其特征在于，所述特性確定單元采用卡爾曼濾波器，對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用多項(xiàng)式來(lái)進(jìn)行表示。
這樣，可根據(jù)溫度數(shù)據(jù)和頻率漂移值的測(cè)定數(shù)據(jù)的組，容易地求出表示振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)。
并且，其特征在于，所述特性更新單元更新所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
這樣，由于可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的振蕩器的溫度頻率特性變化，因而總是能以±0.1ppm以?xún)?nèi)的推測(cè)精度進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)。
并且，其特征在于，所述特性更新單元針對(duì)所述溫度檢測(cè)單元未檢測(cè)的溫度范圍，以一定間隔對(duì)溫度范圍進(jìn)行分割，針對(duì)所分割的溫度，根據(jù)所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的系數(shù)算出漂移值，作成溫度和漂移值的數(shù)據(jù)組，使用所得到的數(shù)據(jù)組、以及所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的此時(shí)的溫度的數(shù)據(jù)組，采用最小二乘法和遞推最小二乘法中的任何一種，更新所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
這樣，對(duì)于所檢測(cè)的溫度范圍外，由于根據(jù)更新前的多項(xiàng)式曲線(xiàn)計(jì)算漂移值，使用該計(jì)算值更新多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)，因而與僅使用檢測(cè)溫度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的情況相比，可抑制檢測(cè)溫度范圍外的推測(cè)精度的劣化，并可大幅削減存儲(chǔ)量，沒(méi)有溢出的問(wèn)題。
并且，其特征在于，所述特性更新單元針對(duì)所述溫度檢測(cè)單元未檢測(cè)的溫度范圍，以一定間隔對(duì)溫度范圍進(jìn)行分割，針對(duì)所分割的溫度，根據(jù)所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的系數(shù)算出漂移值，作成溫度和漂移值的數(shù)據(jù)組，使用所得到的數(shù)據(jù)組、以及所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和由所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的此時(shí)的溫度的數(shù)據(jù)組，采用卡爾曼濾波器，更新所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
這樣，對(duì)于所檢測(cè)的溫度范圍外，由于根據(jù)更新前的多項(xiàng)式曲線(xiàn)計(jì)算漂移值，使用該計(jì)算值更新多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)，因而與僅使用檢測(cè)溫度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的情況相比，可抑制檢測(cè)溫度范圍外的推測(cè)精度的劣化，并可大幅削減存儲(chǔ)量。
并且，其特征在于，所述振蕩單元由陀螺傳感器的振動(dòng)器構(gòu)成。
這樣，可更新表示陀螺傳感器的振蕩頻率特性曲線(xiàn)的近似多項(xiàng)式的系數(shù)，校正陀螺傳感器的振蕩頻率漂移量，可提高陀螺傳感器的檢測(cè)精度。
并且，其特征在于，所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值是根據(jù)全球定位系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率來(lái)測(cè)定的。
這樣，由于把全球定位系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率和陀螺傳感器的振蕩頻率進(jìn)行比較來(lái)測(cè)定陀螺傳感器的振蕩頻率漂移值，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的振蕩器的溫度頻率特性變化，總是能高精度地推測(cè)漂移值。
并且，其特征在于，所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值是根據(jù)便攜式電話(huà)的基站的載頻來(lái)測(cè)定的。
這樣，由于對(duì)便攜電話(huà)的基站的載頻和陀螺傳感器的振蕩頻率進(jìn)行比較來(lái)測(cè)定陀螺傳感器的振蕩頻率漂移值，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的振蕩器的溫度頻率特性變化，總是能高精度地推測(cè)漂移值。
并且，本發(fā)明的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償方法的特征在于，具有以下步驟在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定從振蕩單元輸出的振蕩信號(hào)的頻率的漂移值，并利用溫度檢測(cè)單元測(cè)定所述振蕩單元的溫度，確定表示所述振蕩單元的頻率漂移值和所述溫度檢測(cè)單元所測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；把所確定的近似式的系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)，根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)和所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)，推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和此時(shí)的溫度來(lái)更新所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)。
這樣，由于根據(jù)實(shí)測(cè)漂移值和溫度數(shù)據(jù)來(lái)更新預(yù)先確定的表示振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，并總是能高精度地進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)。
并且，本發(fā)明的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償程序自動(dòng)補(bǔ)償振蕩器的特性，其特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定從振蕩單元輸出的振蕩信號(hào)的頻率的漂移值，并利用溫度檢測(cè)單元測(cè)定所述振蕩單元的溫度，確定表示所述振蕩單元的頻率漂移值和所述溫度檢測(cè)單元所測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；把所確定的近似式的系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)，根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元所測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)和所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)，推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和此時(shí)的溫度來(lái)更新所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)。
這樣，由于根據(jù)實(shí)測(cè)漂移值和溫度數(shù)據(jù)來(lái)更新預(yù)先確定的表示振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化引起的溫度頻率特性變化，并總是能高精度地進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)。
并且，本發(fā)明的定位信號(hào)接收機(jī)的特征在于，具有振蕩單元，其輸出振蕩頻率取決于溫度的振蕩信號(hào)；溫度檢測(cè)單元，其檢測(cè)該振蕩單元的溫度；特性確定單元，其在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值，預(yù)先確定表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)；漂移值推測(cè)單元，其根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值；以及特性更新單元，其根據(jù)通過(guò)定位而得到的所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和由所述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到的定位時(shí)的溫度來(lái)更新所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)。
這樣，由于根據(jù)通過(guò)定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值以及溫度數(shù)據(jù)來(lái)更新預(yù)先確定的表示振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，并總是能高精度地進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示第1實(shí)施方式中的圖1的溫度補(bǔ)償控制器15的溫度頻率特性確定處理的流程圖。
圖3是TCO的頻率和基準(zhǔn)振蕩器的漂移值的頻率特性。
圖4是近似多項(xiàng)式的次數(shù)和殘差的關(guān)系圖。
圖5是表示圖1的溫度補(bǔ)償控制器15中的頻率搜索處理的流程圖。
圖6是表示第1實(shí)施方式中的圖1的溫度補(bǔ)償控制器15的溫度頻率特性更新處理的流程圖。
圖7是TCO的頻率和基準(zhǔn)振蕩器的漂移值的溫度頻率特性變化的說(shuō)明圖。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式中的近似多項(xiàng)式的系數(shù)更新的說(shuō)明圖。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式中的不同溫度范圍內(nèi)的近似多項(xiàng)式的系數(shù)更新的說(shuō)明圖。
圖10是表示第2實(shí)施方式中的圖1的溫度補(bǔ)償控制器15的溫度頻率特性確定處理的流程圖。
圖11是表示第2實(shí)施方式中的圖1的溫度補(bǔ)償控制器15的溫度頻率特性更新處理的流程圖。
圖12是卡爾曼濾波器的計(jì)算步驟的說(shuō)明圖。
圖13是表示第3實(shí)施方式中的圖1的溫度補(bǔ)償控制器15的溫度頻率特性確定處理的流程圖。
圖14是第3實(shí)施方式中的近似多項(xiàng)式的系數(shù)更新的說(shuō)明圖，圖14(a)是表示預(yù)特性曲線(xiàn)和實(shí)際特性曲線(xiàn)的圖，圖14(b)是表示校正后的預(yù)特性曲線(xiàn)和實(shí)際特性曲線(xiàn)的圖。
圖15是表示第3實(shí)施方式中的圖1的溫度補(bǔ)償控制器15的溫度頻率特性更新處理的流程圖。
圖16是表示第4實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖17是表示圖16的CDMA終端機(jī)的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是表示以往技術(shù)中的溫度和漂移量的關(guān)系的特性圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示把本發(fā)明應(yīng)用于使用人造衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)(以下稱(chēng)為GPS)的接收機(jī)時(shí)的實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖，圖中1是GPS接收機(jī)，該GPS接收機(jī)1具有用于接收由來(lái)自人造衛(wèi)星的擴(kuò)頻信號(hào)構(gòu)成的GPS信號(hào)的天線(xiàn)2。
由天線(xiàn)2所接收的GPS信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器3放大后，通過(guò)帶通濾波器(BPF)4輸入到混頻器5，在該混頻器5中與PLL電路(鎖相環(huán)電路)18輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行混頻，把預(yù)定頻率(1.5GHz頻帶)的接收信號(hào)下變頻(頻率變換)成第1中頻信號(hào)。
在此情況下，PLL電路18輸出的頻率信號(hào)是把作為振蕩單元的基準(zhǔn)振蕩器17輸出的大致恒定的頻率信號(hào)在PLL電路18內(nèi)的分頻電路中進(jìn)行分頻而形成的信號(hào)。另外，通過(guò)控制分頻比等，可改變PLL電路18輸出的信號(hào)的頻率，PLL電路18的振蕩頻率由溫度補(bǔ)償控制器15控制。
基準(zhǔn)振蕩器17使用無(wú)溫度校正的被稱(chēng)為SPXO的類(lèi)型的石英振蕩器、或者內(nèi)置溫度校正的被稱(chēng)為T(mén)CXO的類(lèi)型的石英振蕩器。
然后，混頻器5輸出的第1中頻信號(hào)由AGC(自動(dòng)增益控制)放大器6放大到預(yù)定振幅。該情況下的放大率根據(jù)解調(diào)部11的狀況，由溫度補(bǔ)償控制器15控制。
從AGC放大器6所輸出的信號(hào)通過(guò)帶通濾波器7被輸入到混頻器8。該混頻器8把PLL電路18輸出的(比輸入到混頻器5的頻率更低)恒定的頻率信號(hào)與第1中頻信號(hào)進(jìn)行混頻，下變頻成第2中頻信號(hào)。
然后，把該混頻器8輸出的第2中頻信號(hào)通過(guò)低通濾波器(LPF)9后，通過(guò)A/D變換器10進(jìn)行A/D變換，輸入到解調(diào)部11，進(jìn)行GPS信號(hào)的解調(diào)處理。在該解調(diào)部11中，進(jìn)行通過(guò)把A/D變換后的第2中頻信號(hào)與PN碼(偽隨機(jī)碼)相乘而實(shí)現(xiàn)的解擴(kuò)處理，以及通過(guò)該解擴(kuò)頻處理后的信號(hào)的BPSK解調(diào)等而實(shí)現(xiàn)的傳送數(shù)據(jù)的解調(diào)處理，獲得從衛(wèi)星傳送的數(shù)據(jù)(星歷表(ephemeris)數(shù)據(jù)、年歷(almanac)數(shù)據(jù)、GPS時(shí)間數(shù)據(jù)等)。在此情況下，在解擴(kuò)處理中使用的PN碼是針對(duì)各衛(wèi)星確定的值，通過(guò)選擇該P(yáng)N碼，可選擇接收的衛(wèi)星。該接收衛(wèi)星的選擇可通過(guò)溫度補(bǔ)償控制器15的控制來(lái)進(jìn)行。并且，解調(diào)部11可從8信道到最大16信道同時(shí)進(jìn)行解調(diào)處理。因此，可同時(shí)接收多個(gè)衛(wèi)星的定位信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
然后，把在解調(diào)部11中解調(diào)所獲得的來(lái)自各衛(wèi)星的傳送數(shù)據(jù)輸入到運(yùn)算處理部12，根據(jù)該傳送數(shù)據(jù)，計(jì)算來(lái)自各衛(wèi)星的信號(hào)的傳播時(shí)間，獲得與為計(jì)算各衛(wèi)星的位置以及衛(wèi)星和接收機(jī)之間的距離所需要的校正值(對(duì)流圈校正值、電離層校正值、GPS時(shí)間校正值)有關(guān)的信息。根據(jù)所獲得的信息，求出接收機(jī)的位置和接收機(jī)的GPS時(shí)間的校正時(shí)間。
在此情況下，由于接收機(jī)的位置有(x、y、z)的3個(gè)未知數(shù)，因而加上接收機(jī)的GPS時(shí)間的校正時(shí)間t需要求出4個(gè)未知數(shù)。因此，通常需要4個(gè)或4個(gè)以上的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。
在衛(wèi)星數(shù)是4個(gè)的情況下，根據(jù)校正后的各衛(wèi)星和接收機(jī)間的距離數(shù)據(jù)以及各衛(wèi)星的位置數(shù)據(jù)生成4個(gè)聯(lián)立方程式，求解該4個(gè)聯(lián)立方程式，可求出接收機(jī)的位置和接收機(jī)的GPS時(shí)間校正值(相對(duì)于GPS時(shí)間的偏移值)。并且，在運(yùn)算處理部12中，當(dāng)可以捕捉到來(lái)自各衛(wèi)星的信號(hào)從而進(jìn)行當(dāng)前位置的定位時(shí)，測(cè)定基準(zhǔn)振蕩器17的振蕩頻率漂移量。
并且，在基準(zhǔn)振蕩器17的附近配設(shè)有作為溫度檢測(cè)單元的溫度補(bǔ)償型振蕩器(以下稱(chēng)為T(mén)CO(Temperature complemented oscillator))16。
TCO 16是使用了電阻值隨溫度變化的被稱(chēng)為熱敏電阻的電阻的RC振蕩電路，頻率隨溫度而變化。通過(guò)利用溫度補(bǔ)償控制器15判定輸入到頻率計(jì)數(shù)器14的頻率信號(hào)，檢測(cè)與基準(zhǔn)振蕩器17的溫度變化相當(dāng)?shù)念l率變化。溫度補(bǔ)償控制器15使用從運(yùn)算處理部12輸入的通過(guò)GPS定位而測(cè)定的基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移量、以及定位時(shí)的TCO 16的頻率，求出表示TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值的溫度頻率特性的m次多項(xiàng)式。通過(guò)把所求出的多項(xiàng)式的m+1個(gè)系數(shù)記錄在作為存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器13內(nèi)，更新預(yù)先存儲(chǔ)的多項(xiàng)式的系數(shù)。
圖2是表示第1實(shí)施方式中的由溫度補(bǔ)償控制器15執(zhí)行的溫度頻率特性確定處理的流程圖。在該溫度頻率特性確定處理中，確定表示預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)的TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移的溫度頻率特性的近似式(m次多項(xiàng)式)的系數(shù)。
首先，把測(cè)試用的GPS接收機(jī)1放入可接收GPS信號(hào)的作為溫度可變裝置的恒溫槽內(nèi)，在步驟S1中使恒溫槽內(nèi)的溫度變化，然后轉(zhuǎn)到步驟S2，測(cè)定TCO 16的頻率fT和基準(zhǔn)振蕩器17的漂移值。
然后轉(zhuǎn)到步驟S3，使計(jì)量所取得的數(shù)據(jù)數(shù)的數(shù)據(jù)取得數(shù)計(jì)數(shù)值N遞增，轉(zhuǎn)到步驟S4，判定計(jì)數(shù)值N是否大于等于數(shù)據(jù)取得數(shù)設(shè)定值Ns。數(shù)據(jù)取得數(shù)設(shè)定值Ns被設(shè)定成可確定更準(zhǔn)確的溫度頻率特性的數(shù)據(jù)數(shù)(例如，5000左右)。
當(dāng)步驟S4的判定結(jié)果是N＜Ns時(shí)，判斷為未達(dá)到確定更準(zhǔn)確的溫度頻率特性的數(shù)據(jù)數(shù)，轉(zhuǎn)到前述步驟S1。另一方面，當(dāng)N≥Ns時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟S5，根據(jù)所獲得的TCO 16的頻率fT和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值的N個(gè)數(shù)據(jù)組，算出溫度頻率特性曲線(xiàn)的系數(shù)。
這里，當(dāng)該GPS接收機(jī)1的可使用的溫度范圍是-25℃～60℃時(shí)，與該溫度對(duì)應(yīng)的TCO 16的頻率fT為200kHz～1800kHz。圖3所示的實(shí)線(xiàn)表示在-25℃～60℃時(shí)TCO 16的頻率fT和基準(zhǔn)振蕩器17的漂移值實(shí)測(cè)值之間的關(guān)系。
在把該頻率和漂移值的關(guān)系用m次多項(xiàng)式進(jìn)行近似的情況下，漂移值的實(shí)測(cè)值和基于多項(xiàng)式的近似值之間的殘差，如圖4所示，當(dāng)多項(xiàng)式的次數(shù)大于等于5次時(shí)，可控制在±0.1ppm以?xún)?nèi)，然而在小于等于4次的情況下，不能控制在±0.1ppm以?xún)?nèi)，多項(xiàng)式的近似精度不良。并且，即使把多項(xiàng)式的次數(shù)提高到大于等于11次，殘差也不能改善。另外，在圖4中，點(diǎn)劃線(xiàn)所示的min是最小殘差，雙點(diǎn)劃線(xiàn)所示的max是最大殘差，虛線(xiàn)所示的std是標(biāo)準(zhǔn)偏差，實(shí)線(xiàn)所示的mean是平均值。
因此，在把TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值的溫度頻率特性曲線(xiàn)用9次多項(xiàng)式進(jìn)行近似的情況下，如圖4所示，可把漂移的實(shí)測(cè)值和基于多項(xiàng)式的近似值之間的殘差控制在±0.05ppm以?xún)?nèi)，而且可以在存儲(chǔ)器13內(nèi)僅存儲(chǔ)10個(gè)多項(xiàng)式系數(shù)。
因此，對(duì)利用例如9次多項(xiàng)式近似頻率和漂移值的溫度頻率特性曲線(xiàn)的情況進(jìn)行說(shuō)明。
在把TCO 16的頻率設(shè)為x，把基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值設(shè)為y的情況下，當(dāng)把頻率和漂移值的測(cè)定值的組設(shè)為(xi，yi)時(shí)，假定溫度頻率特性曲線(xiàn)可用下式的9次多項(xiàng)式進(jìn)行近似。
f(a，x)＝a0+a1x+a2x2+…+a9x9…(1)在求出上述(1)式的系數(shù)的情況下，把某個(gè)定位點(diǎn)(xi，yi)和近似式之間的殘差設(shè)為εi(＝y(tǒng)i-f(a，xi))，可以求出使利用近似多項(xiàng)式的各系數(shù)ak(k＝0，…，9)對(duì)殘差εi的平方和進(jìn)行偏微分的結(jié)果為最小(＝0)的a。這是使用最小二乘法的解法。
-2Σi=1N{yi-f(a,xi)}∂f(a,xi)∂ak=0,(k=0,...,9)]]>∴Σi=1N{yi-f(a,xi)}xik=0,(k=0,...,9)---(2)]]>因此，通過(guò)求解對(duì)(2)式進(jìn)行整理而得到的下述(3)式，算出ai(N)(i＝O，…，9)，可求出近似多項(xiàng)式y(tǒng)＝f(a，x)。
即，把頻率和漂移值的測(cè)定值的組設(shè)為(xi，yi)，把GPS接收機(jī)1放入恒溫槽內(nèi)，在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)組應(yīng)用最小二乘法，可求出溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)。
然后，轉(zhuǎn)到步驟S6，把算出的9次多項(xiàng)式的由62比特表示的10個(gè)系數(shù)a0(N)～a9(N)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)，結(jié)束溫度頻率特性確定處理。
在圖2中，步驟S5的處理與特性確定單元對(duì)應(yīng)。
這樣使用最小二乘法所求出的9次近似多項(xiàng)式由圖3的虛線(xiàn)表示，可把與測(cè)定值的殘差控制在±0.05ppm以?xún)?nèi)。
并且，當(dāng)捕捉到來(lái)自各衛(wèi)星的定位信號(hào)時(shí)，在溫度補(bǔ)償控制器15中，執(zhí)行圖5所示的頻率搜索處理。
在該頻率搜索處理中，首先，在步驟S21中把GPS接收機(jī)1的電源開(kāi)關(guān)設(shè)定為接通狀態(tài)，轉(zhuǎn)到步驟S22，讀入預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)的近似多項(xiàng)式的系數(shù)a0～a9。然后轉(zhuǎn)到步驟S23，讀入TCO 16的頻率，檢測(cè)與當(dāng)前溫度相當(dāng)?shù)念l率。
然后，轉(zhuǎn)到步驟S24，通過(guò)把近似多項(xiàng)式的系數(shù)(a0，…，a9)和當(dāng)前的TCO 16的頻率代入前述(1)式，推測(cè)基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值。根據(jù)這樣所推測(cè)的頻率漂移值，在步驟S25中搜索來(lái)自GPS衛(wèi)星的定位信號(hào)。
在圖5中，步驟S24的處理與漂移值推測(cè)單元對(duì)應(yīng)。
另外，由于構(gòu)成基準(zhǔn)振蕩器17的石英振蕩器SPXO或TCXO通常具有溫度和頻率的特性隨經(jīng)時(shí)變化等而變化的傾向，因而有必要更新預(yù)先確定的溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)，對(duì)溫度頻率特性曲線(xiàn)的變化進(jìn)行校正。溫度頻率特性曲線(xiàn)變化的校正是為了把頻率漂移值的推測(cè)精度控制在±0.1ppm以?xún)?nèi)，僅使用偏移值(多項(xiàng)式的0次系數(shù))的更新不能應(yīng)對(duì)，還需要高次系數(shù)的更新。
圖6是表示溫度補(bǔ)償控制器15所執(zhí)行的溫度頻率特性更新處理步驟的流程圖。在該溫度頻率特性更新處理中，在使用GPS接收機(jī)的同時(shí)，更新表示溫度頻率特性的多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
首先，在步驟S31中把GPS接收機(jī)1的電源開(kāi)關(guān)設(shè)定成接通狀態(tài)，開(kāi)始GPS定位，讀入通過(guò)在圖5的頻率搜索處理中捕捉GPS定位信號(hào)所獲得的實(shí)測(cè)漂移值。然后轉(zhuǎn)到步驟S32，測(cè)定GPS定位時(shí)的TCO 16的頻率，轉(zhuǎn)到步驟S33。
在該步驟S33中，根據(jù)通過(guò)GPS定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值的可靠度，判斷是否采用該漂移值。定位可靠度根據(jù)DOP值(Dilution of Precision(精度稀釋)作為GPS定位精度指標(biāo)的數(shù)值)等來(lái)判斷，在DOP值D大于預(yù)定值DSET(例如，5.0左右)的情況下，判斷為GPS定位精度不良，不進(jìn)行更新而結(jié)束溫度頻率特性更新處理。另一方面，在D≤DSET的情況下，判斷為GPS定位精度良好，轉(zhuǎn)到步驟S34，算出溫度頻率特性曲線(xiàn)的系數(shù)。這樣，可保持所更新的校正數(shù)據(jù)的可靠性。
現(xiàn)在，假定在溫度為一25℃～60℃之間，TCO 16的頻率從200kHz變化到1800kHz，其間的頻率漂移值預(yù)先由圖7所示的9次多項(xiàng)式曲線(xiàn)表示。因此，假定在與溫度33℃～37℃相當(dāng)?shù)?00kHz～800kHz之間進(jìn)行GPS定位時(shí)，實(shí)際漂移值與最初求出的多項(xiàng)式曲線(xiàn)相比像A部分那樣偏移到正側(cè)。
在此情況下，作為GPS定位中的與溫度對(duì)應(yīng)的700kHz～800kHz之間的漂移值，使用通過(guò)GPS定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值，在除此以外的溫度范圍內(nèi)(200kHz～699kHz以及801kHz～1800kHz)按適當(dāng)?shù)拈g隔(例如，1kHz)選擇頻率，對(duì)于所選擇的頻率，根據(jù)最初的多項(xiàng)式曲線(xiàn)算出對(duì)應(yīng)的漂移值。對(duì)這些頻率和漂移值的數(shù)據(jù)組應(yīng)用最小二乘法，獲得新的多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)。
具體地說(shuō)，在700kHz～800kHz之間進(jìn)行GPS定位，如圖8所示，在實(shí)際漂移值與最初求出的9次多項(xiàng)式曲線(xiàn)相比像A部分那樣偏移到正側(cè)的情況下，使用GPS定位時(shí)的TCO 16的頻率和通過(guò)GPS定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)組(xi，yi)；以及按一定間隔對(duì)GPS定位的溫度范圍外進(jìn)行分割、根據(jù)所分割的頻率x2，…，xN利用多項(xiàng)式曲線(xiàn)逐次算出對(duì)應(yīng)的漂移值而得到的N-1個(gè)分割數(shù)據(jù)組(x2，y2)，…，(xN，yN)，根據(jù)前述(3)式算出a0(N)～a9(N)，求出新的多項(xiàng)式曲線(xiàn)的所有系數(shù)。
然后在步驟S35中，通過(guò)把逐次算出的系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)，進(jìn)行溫度頻率特性曲線(xiàn)的系數(shù)更新。
在圖6中，步驟S34的處理與特性更新單元對(duì)應(yīng)。
這樣，通過(guò)按一定間隔對(duì)GPS定位的溫度范圍外進(jìn)行分割，使用逐次算出的分割數(shù)據(jù)來(lái)應(yīng)用最小二乘法，與不使用分割數(shù)據(jù)而應(yīng)用最小二乘法的情況相比，可大幅節(jié)約存儲(chǔ)容量。即，由于根據(jù)存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)的多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)逐次算出分割數(shù)據(jù)，因而沒(méi)有必要把與GPS接收機(jī)可使用的溫度范圍-25℃～60℃對(duì)應(yīng)的頻率200kHz～1800kHz之間的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)。
而且，為了在存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)該所有數(shù)據(jù)，必須把GPS接收機(jī)1再次放入恒溫槽內(nèi)使溫度變化，測(cè)定TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值，因而難以在使用GPS接收機(jī)1的同時(shí)，進(jìn)行多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)更新，然而通過(guò)使用分割數(shù)據(jù)，可在使用GPS接收機(jī)1的同時(shí)，進(jìn)行多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)更新。
圖9(b)的實(shí)線(xiàn)表示在圖9(a)的A、B、C的3個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行GPS定位，進(jìn)行多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)更新的情況下的更新后的多項(xiàng)式曲線(xiàn)。這樣，通過(guò)在不同的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行GPS定位，可在寬的溫度范圍內(nèi)近似于實(shí)際的多項(xiàng)式曲線(xiàn)。并且，如圖9(b)的虛線(xiàn)所示，多項(xiàng)式的次數(shù)越高(例如，30次)，就越能減小與實(shí)際多項(xiàng)式曲線(xiàn)的殘差。
下面，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
該第2實(shí)施方式應(yīng)用遞推最小二乘法來(lái)取代最小二乘法，進(jìn)行確定和更新表示TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值的溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的處理。
圖10是第2實(shí)施方式中的溫度補(bǔ)償控制器15所執(zhí)行的溫度頻率特性確定處理步驟的流程圖，在圖2所示的第1實(shí)施方式中的溫度頻率特性確定處理中，步驟S4的處理移到步驟S6的處理后面，而且步驟S5的處理被置換成使用遞推最小二乘法確定溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的步驟S41，除此之外，進(jìn)行與圖2相同的處理，與圖2相同的部分賦予相同符號(hào)，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
把GPS接收機(jī)1放入可接收GPS信號(hào)的恒溫槽內(nèi)，在使恒溫槽內(nèi)的溫度變化的同時(shí)，測(cè)定TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值，在使計(jì)量所取得的數(shù)據(jù)數(shù)的數(shù)據(jù)取得數(shù)計(jì)數(shù)值N遞增之后，從步驟S3轉(zhuǎn)到步驟S41，應(yīng)用遞推最小二乘法算出溫度頻率特性曲線(xiàn)的系數(shù)。
現(xiàn)在，fNk和gNk由下述(4)表示，把F(N)、A(N)、G(N)按下述(5)～(7)式設(shè)置。
fNk=Σi=1Nxik,(k=0,...,9)]]>gNk=Σi=1Nyixik,(k=0,...,9)---(4)]]>F(N)=fN0fN1..fN9fN1fN2..fN10..........fN9fN10..fN18---(5)]]>A(N)=a0(N)a1(N)..a9(N)---(6)]]>G(N)=gN0gN1..gN9---(7)]]>當(dāng)整理前述(3)式和(5)～(7)式時(shí)，可按下述(8)式表示。
A(N)＝F-1(N)F(N-1)A(F-1)+yNF-1(N)X(N)…(8)式中，X(N)＝[xN0xN1… xN9]T。
即，第N個(gè)時(shí)刻的推測(cè)系數(shù)意味著，僅由上一次的第N-1個(gè)時(shí)刻的推測(cè)系數(shù)和基于第N個(gè)數(shù)據(jù)的校正構(gòu)成，使用上述(8)式，可逐次求出近似多項(xiàng)式的系數(shù)。此時(shí)，有必要預(yù)先提供初始值F(0)和A(0)。
然后，轉(zhuǎn)到步驟S6，把該9次多項(xiàng)式的62比特所表示的10個(gè)系數(shù)a0(N)～a9(N)預(yù)先記錄在存儲(chǔ)器13內(nèi)，轉(zhuǎn)到步驟S4，判定計(jì)數(shù)值N是否大于等于數(shù)據(jù)取得數(shù)設(shè)定值Ns。數(shù)據(jù)取得數(shù)設(shè)定值Ns被設(shè)定為可確定更準(zhǔn)確的溫度頻率特性的數(shù)據(jù)數(shù)(例如，5000左右)。
當(dāng)步驟S4的判定結(jié)果是N＜Ns時(shí)，判斷為未達(dá)到確定更準(zhǔn)確的溫度頻率特性的數(shù)據(jù)數(shù)，轉(zhuǎn)到步驟S1，當(dāng)N≥Ns時(shí)，結(jié)束溫度頻率特性確定處理。
在圖10中，步驟S41的處理與特性確定單元對(duì)應(yīng)。
這樣，使用遞推最小二乘法所求出的9次近似多項(xiàng)式如圖3的虛線(xiàn)所示那樣，可把與測(cè)定值的殘差控制在±0.05ppm以?xún)?nèi)。
這樣，通過(guò)執(zhí)行圖10所示的應(yīng)用遞推最小二乘法的溫度頻率特性確定處理，與圖2所示應(yīng)用最小二乘法的情況相比，可節(jié)約存儲(chǔ)器。即，在使用最小二乘法求近似多項(xiàng)式的情況下，把(xi，yi)的N個(gè)所有數(shù)據(jù)的組臨時(shí)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，之后求解前述(3)式的聯(lián)立方程式，因而例如在N＝5000的情況下，一下需要5000組的存儲(chǔ)器。另一方面，在應(yīng)用遞推最小二乘法的情況下，當(dāng)多項(xiàng)式的次數(shù)是9次(m＝9)時(shí)，僅需要3×(m+1)＝30個(gè)存儲(chǔ)器即可，因而可節(jié)約一時(shí)需要的大量存儲(chǔ)容量。
圖11是第2實(shí)施方式中的溫度補(bǔ)償控制器15所執(zhí)行的溫度頻率特性更新處理步驟的流程圖，在圖6所示的第1實(shí)施方式中的溫度頻率特性更新處理中，步驟S34的處理被置換成使用遞推最小二乘法更新溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的步驟S51，除此之外，進(jìn)行與圖6相同的處理，與圖6相同的部分賦予相同符號(hào)，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
在捕捉到GPS定位信號(hào)，讀入GPS定位時(shí)的TCO 16的頻率之后，在步驟S33中判斷為采用通過(guò)GPS定位所獲得的頻率漂移值來(lái)更新溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的情況下，轉(zhuǎn)到步驟S51，使用遞推最小二乘法更新近似多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
現(xiàn)在，假定溫度在-25℃～60℃之間，TCO 16的值從200kHz變化到1800kHz，其間的頻率漂移值預(yù)先由圖7所示的9次多項(xiàng)式曲線(xiàn)表示。因此，假定在與溫度33℃～37℃相當(dāng)?shù)?00kHz～800kHz之間進(jìn)行了GPS定位時(shí)，實(shí)際漂移值與最初求出的多項(xiàng)式曲線(xiàn)相比像A部分那樣偏移到正側(cè)。
在此情況下，如圖8所示，使用GPS定位時(shí)的TCO 16的頻率和通過(guò)GPS定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)組(xi，yi)；以及把GPS定位的溫度范圍外按一定間隔進(jìn)行分割、根據(jù)所分割的頻率x2，…，xN利用多項(xiàng)式曲線(xiàn)逐次算出對(duì)應(yīng)的漂移值而得到的N-1個(gè)分割數(shù)據(jù)組(x2，y2)，…，(xN，yN)，使用遞推最小二乘法根據(jù)前述(8)式算出A(N)，求出新的多項(xiàng)式曲線(xiàn)的所有系數(shù)。
在圖11中，步驟S51的處理與特性更新單元對(duì)應(yīng)。
這樣，通過(guò)按一定間隔對(duì)GPS定位的溫度范圍外進(jìn)行分割，使用逐次算出的分割數(shù)據(jù)來(lái)應(yīng)用最小二乘法，與不使用分割數(shù)據(jù)而應(yīng)用遞推最小二乘法的情況相比，可更新近似多項(xiàng)式的所有系數(shù)而不使存儲(chǔ)器溢出。順便說(shuō)一下，在不使用分割數(shù)據(jù)而照原樣應(yīng)用普通的遞推最小二乘法更新近似多項(xiàng)式的所有系數(shù)的情況下，在最初求多項(xiàng)式曲線(xiàn)時(shí)應(yīng)用遞推最小二乘法，把前述(5)和(7)式的矩陣的各元素存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)，使用在該存儲(chǔ)器13內(nèi)所存儲(chǔ)的矩陣的各元素、通過(guò)GPS定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值和GPS定位時(shí)的TCO 16的頻率，逐次計(jì)算前述(5)和(7)式的矩陣的各元素，根據(jù)前述(8)式獲得新的多項(xiàng)式的系數(shù)A(N)。然而，在此情況下，在把多項(xiàng)式的次數(shù)設(shè)為m的情況下，由于3×(m+1)個(gè)存儲(chǔ)器逐次與頻率漂移值的實(shí)測(cè)值和與其對(duì)應(yīng)的TCO 16的頻率的冪相加，因而需要用于解決溢出問(wèn)題、確保計(jì)算精度的辦法。
下面，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
該第3實(shí)施方式應(yīng)用卡爾曼濾波器取代最小二乘法或遞推最小二乘法，進(jìn)行確定和更新表示TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值的溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的處理。
卡爾曼濾波器是以線(xiàn)性概率系統(tǒng)為對(duì)象，輸入觀(guān)測(cè)信號(hào)yi(i＝0，…，k)，逐次輸出系統(tǒng)狀態(tài)uk(n×1向量)的最佳推測(cè)值的濾波器(算法)。
卡爾曼濾波器的基本模型由下述(9)和(10)式表示，被稱(chēng)為狀態(tài)空間模型。
uk+1＝Fkuk+wk…(9)yk＝Hkuk+Vk…(10)這里，上述(9)式被稱(chēng)為狀態(tài)方程式，上述(10)式被稱(chēng)為觀(guān)測(cè)方程式，uk被稱(chēng)為時(shí)刻tk時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)、或狀態(tài)向量。
在此情況下，通過(guò)把時(shí)刻tk時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)uk乘以狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣Fk，并與被稱(chēng)為系統(tǒng)噪聲的白噪聲wk相加，來(lái)表示時(shí)刻tk+1時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)uk+1。這是基于這樣的事實(shí)一般情況下具有任意統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的信號(hào)可表現(xiàn)為加上白噪聲后的線(xiàn)性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的輸出。
另一方面，在通常的環(huán)境下，系統(tǒng)狀態(tài)uk大多不能直接觀(guān)測(cè)，一般作為其線(xiàn)性函數(shù)來(lái)觀(guān)測(cè)。因此，通過(guò)把狀態(tài)uk乘以觀(guān)測(cè)矩陣Hk，并與被稱(chēng)為觀(guān)測(cè)噪聲的白噪聲vk相加來(lái)表示系統(tǒng)輸出即觀(guān)測(cè)值yk。
這里，考慮到噪聲的不規(guī)則性，{uK}、{yk}、{wk}、{vk}作為概率過(guò)程來(lái)處理，一般取向量值(uk，wk∈RN，yk，vk∈RM)。并且，系統(tǒng)參數(shù)Fk和Hk有時(shí)由支配現(xiàn)象的物理法則導(dǎo)出，有時(shí)由預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的相關(guān)性導(dǎo)出，一般為確定的矩陣。
在該系統(tǒng)模型中，求出當(dāng)提供有連續(xù)的k+1個(gè)觀(guān)測(cè)值y0，…，yk時(shí)的uk的最小方差推測(cè)值Uk|k＝E{uk|y0，…，yk}或者Uk|k-1＝E{uk|y0，…，yk-1}的問(wèn)題被稱(chēng)為卡爾曼濾波問(wèn)題，提供該解的算法被稱(chēng)為卡爾曼濾波器。
為了解決卡爾曼濾波問(wèn)題，對(duì)于系統(tǒng)噪聲{wk}、觀(guān)測(cè)噪聲{vk}、以及初始狀態(tài)u0，假定如下。
E{vi·vjT}＝δijRi，E{wi·wjT}＝δijQi，E{vi·wjT}＝0，
E{u0·wkT}＝0，E{u0·vkT}＝0，E{u0}＝ua0，E{[u0-ua0][u0-ua0]T}＝p0…(11)式中，δij是在i＝j(luò)時(shí)為1、其他時(shí)為0的克羅內(nèi)克符號(hào)(kroneckerdelta)，ua0是已知的平均向量，Rk、Qk和p0是已知的協(xié)方差矩陣，u0、{wk}以及{vk}分別具有高斯性。
根據(jù)上述(11)式的假定解決卡爾曼濾波問(wèn)題的結(jié)果如下。
Uk|k＝uk|k-1+Kk(yk-HkUk|k-1)…(12)Uk+1|k＝FkUk|k…(13)Kk＝Pk|k-1HkT(HkPk|k-1HkT+Rk)-1…(14)Pk|k＝Pk|k-1-KkHkPk|k-1…(15)Pk+1|k＝FkPk|kFkT+Qk…(16)U0|-1＝ua0，P0|-1＝p0…(17)式中，Kk是濾波增益。
通過(guò)利用上述(12)～(17)式，在更新時(shí)刻k的同時(shí)觀(guān)測(cè)信號(hào)yk，可推測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)uk。
作為卡爾曼濾波器的計(jì)算步驟，如圖12所示，首先可根據(jù)p0和R0求出K0，根據(jù)p0和K0求出P0|0，根據(jù)ua0、K0以及y0求出U0|0。然后，可根據(jù)P0|0和Q0求出P1|0，根據(jù)U0|0求出U1|0，進(jìn)而根據(jù)P1|0和R1求出K1，根據(jù)P1|0和K1求出P1|1，根據(jù)U1|0、K1以及y1求出U1|1。
即，當(dāng)提供了平均向量ua0和協(xié)方差矩陣R0，…，Rk、Q0，…，Qk、p0、以及觀(guān)測(cè)值y0，…，yk時(shí)，可逐次求出使平均平方誤差最小的最佳推測(cè)值U0|0，…，Uk|k和推測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣P0|0，…，Pk|k。換句話(huà)說(shuō)，卡爾曼濾波器逐次求出具有uk條件的平均向量和協(xié)方差矩陣，特別是在高斯性的情況下，這意味著求出具有時(shí)刻變化的uk條件的概率密度函數(shù)。
下面，對(duì)使用該卡爾曼濾波器求出表示TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值的溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式y(tǒng)＝f(a，xk)的系數(shù)a＝(a0(k)，…，a12(k))的方法進(jìn)行說(shuō)明。
在此情況下，系統(tǒng)狀態(tài)uk為多項(xiàng)式的系數(shù)a，上述(9)式的狀態(tài)方程式把狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣Fk作為單位矩陣表示如下。
uk+1＝uk+wk…(18)式中，uk＝[a0(k)，…，am(k)]T。
并且，上述(10)式的觀(guān)測(cè)方程式表示如下。
yk＝Hkuk+vk…(19)式中，觀(guān)測(cè)矩陣Hk由TCO 16的頻率表示，為Hk＝[x(k)0，…，x(k)m]。
初始設(shè)定根據(jù)若干樣本的平均的TCO和石英振蕩器漂移的測(cè)定值，使用卡爾曼濾波器、最小二乘法或遞推最小二乘法求出平均12次的預(yù)多項(xiàng)式，把其系數(shù)設(shè)為ua0。
然后，設(shè)R＝σv2(其中，σv≠0)，Q＝(σw2/σv2)I(I是單位向量)，而且當(dāng)Pk|k-1/σv2＝Pk|k-1時(shí)，由于σv2＝R＝1，因而上述(14)式如下。
Kk＝Pk|k-1HkT(HkPk|k-1HkT+1)-1…(20)式中，σw2是{wk}的方差，σv2是{vk}的方差。
并且，由于Fk是單位矩陣，因而上述(16)式如下。
Pk+1|k＝Pk|k+(σw2/σv2)I…(21)最后，通過(guò)把ε0適當(dāng)設(shè)為P0|-1＝ε0I，而且適當(dāng)設(shè)定σw2/σv2，可執(zhí)行卡爾曼濾波器算法。
圖13是第3實(shí)施方式中的溫度補(bǔ)償控制器15所執(zhí)行的溫度頻率特性確定處理步驟的流程圖，在圖10所示的第2實(shí)施方式中的溫度頻率特性確定處理中，步驟S41的處理被置換成使用卡爾曼濾波器確定溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的步驟S61，除此以外，進(jìn)行與圖10相同的處理，與圖10相同的部分賦予相同符號(hào)，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
首先，把測(cè)試用的GPS接收機(jī)1放入可接收GPS信號(hào)的恒溫槽內(nèi)，在使恒溫槽內(nèi)的溫度變化的同時(shí)，測(cè)定TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值，使計(jì)量所取得的數(shù)據(jù)數(shù)的數(shù)據(jù)取得數(shù)計(jì)數(shù)值N遞增，之后從步驟S3轉(zhuǎn)到步驟S61，應(yīng)用卡爾曼濾波器算出溫度頻率特性曲線(xiàn)的系數(shù)。
在該圖13中，步驟S61的處理與特性確定單元對(duì)應(yīng)。
這樣由卡爾曼濾波器所求出的12次的近似多項(xiàng)式如圖14(a)的實(shí)線(xiàn)所示，可把與測(cè)定值的殘差控制在±0.1ppm以?xún)?nèi)。
這樣，通過(guò)執(zhí)行應(yīng)用了圖13所示的卡爾曼濾波器的溫度頻率特性確定處理，與應(yīng)用圖10所示的遞推最小二乘法的情況一樣，與圖2所示應(yīng)用最小平方法的情況相比，可節(jié)約存儲(chǔ)器。
圖15是第3實(shí)施方式中的溫度補(bǔ)償控制器15所執(zhí)行的溫度頻率特性更新處理步驟的流程圖，在圖11所示的第2實(shí)施方式中的溫度頻率特性更新處理中，步驟S51的處理被置換成使用卡爾曼濾波器更新溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的步驟S71，除此以外，進(jìn)行與圖11相同的處理，與圖11相同的部分賦予相同符號(hào)，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
在捕捉GPS定位信號(hào)，讀入GPS定位時(shí)的TCO 16的頻率之后，在步驟S33中判斷為采用通過(guò)GPS定位所獲得的頻率漂移值來(lái)更新溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)的情況下，轉(zhuǎn)到步驟S71，使用卡爾曼濾波器更新近似多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
在圖15中，步驟S71的處理與特性更新單元對(duì)應(yīng)。
現(xiàn)在，假定在溫度為-25℃～60℃之間，TCO 16的值從200kHz變化到1800kHz，其間的頻率漂移值預(yù)先由圖14(a)的實(shí)線(xiàn)所示的12次多項(xiàng)式曲線(xiàn)表示。假定本來(lái)的特性曲線(xiàn)如圖14(a)的虛線(xiàn)所示，在溫度20℃～40℃之間進(jìn)行GPS定位。
在此情況下，與圖8一樣，使用GPS定位時(shí)的TCO 16的頻率和通過(guò)GPS定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)組；以及把GPS定位的溫度范圍外按一定間隔進(jìn)行分割、根據(jù)所分割的頻率值利用多項(xiàng)式曲線(xiàn)逐次算出對(duì)應(yīng)的漂移值而得到的分割數(shù)據(jù)組，采用卡爾曼濾波器算出系統(tǒng)狀態(tài)uk的最小方差推測(cè)值Uk|k，求出新的多項(xiàng)式曲線(xiàn)的所有系數(shù)。
這樣所求出的新的多項(xiàng)式曲線(xiàn)如圖14(b)的實(shí)線(xiàn)所示，在測(cè)定了TCO16的頻率和通過(guò)GPS定位所獲得的漂移值的范圍內(nèi)，可以以相當(dāng)大的精度近似于虛線(xiàn)所示的本來(lái)的特性曲線(xiàn)。
在此情況下，由于只能獲得20℃～40℃的有限溫度范圍內(nèi)的TCO 16的頻率和實(shí)測(cè)漂移值的數(shù)據(jù)，因而即使使用12次多項(xiàng)式，由于近似誤差不能收斂在±0.05ppm以?xún)?nèi)，而是可收斂在±0.1ppm以?xún)?nèi)，因而對(duì)多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)更新也是有效的。
通過(guò)利用這種方法，可更新在存儲(chǔ)器內(nèi)所存儲(chǔ)的預(yù)先求出的平均近似多項(xiàng)式的系數(shù)，以便在實(shí)際使用石英振蕩器的同時(shí)，更近似于本來(lái)的特性曲線(xiàn)。
在上述各實(shí)施方式中，由于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)的數(shù)據(jù)僅是振蕩器的溫度頻率特性曲線(xiàn)的系數(shù)，因而與照原樣應(yīng)用普通的最小二乘法和普通的遞推最小二乘法中的任何一方的情況相比，可大幅節(jié)約存儲(chǔ)器，并且由于把GPS定位中的檢測(cè)范圍外的溫度按一定間隔進(jìn)行分割，根據(jù)存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)的更新前的多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)逐次計(jì)算并求出與所分割的溫度對(duì)應(yīng)的頻率漂移值，使用這樣所獲得的數(shù)據(jù)組進(jìn)行多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)更新，因而即使在應(yīng)用遞推最小二乘法的情況下，也沒(méi)有溢出的問(wèn)題。
并且，對(duì)于GPS定位中的檢測(cè)范圍外的溫度，由于根據(jù)更新前的多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)計(jì)算頻率漂移值，使用該計(jì)算值更新多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)，因而與僅使用定位溫度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的情況相比，可抑制定位溫度范圍外的推測(cè)精度的劣化。
而且，利用9次或12次多項(xiàng)式對(duì)基準(zhǔn)振蕩器17的溫度頻率特性進(jìn)行近似，根據(jù)振蕩頻率的實(shí)測(cè)漂移值和此時(shí)的溫度來(lái)更新近似多項(xiàng)式的所有系數(shù)，因而可更準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，并可把頻率漂移值的推測(cè)精度控制在±0.1ppm以?xún)?nèi)。
并且，由于預(yù)先把測(cè)試用的GPS接收機(jī)放入恒溫槽內(nèi)，求出表示基準(zhǔn)振蕩器17的溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式，把其系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13內(nèi)，針對(duì)各GPS定位進(jìn)行系數(shù)更新來(lái)逐漸逼近實(shí)際的特性曲線(xiàn)，因而沒(méi)有必要把GPS接收機(jī)一臺(tái)一臺(tái)放入恒溫槽內(nèi)來(lái)求出各產(chǎn)品的溫度頻率特性曲線(xiàn)的系數(shù)，可削減制造GPS接收機(jī)時(shí)的成本。
另外，在上述各實(shí)施方式中，對(duì)把表示TCO 16的頻率和基準(zhǔn)振蕩器17的漂移值的溫度頻率特性的多項(xiàng)式用9次或12次進(jìn)行近似的情況作了說(shuō)明，然而不限于此，多項(xiàng)式的次數(shù)越高(例如，30次左右)，溫度頻率特性的系數(shù)的更新精度就越高，然而只要是大于等于殘差在±0.1ppm以?xún)?nèi)的5次即可。在此情況下，溫度頻率特性曲線(xiàn)由下式表示。
f(a，x)＝a0+a1×a2x2+…+amxm…(9)式中，m是多項(xiàng)式的次數(shù)。
另外，在上述各實(shí)施方式中，對(duì)在圖6、圖11以及圖15的溫度頻率特性更新處理中，在步驟S33中根據(jù)DOP值進(jìn)行GPS定位可靠性判定的情況作了說(shuō)明，然而不限于此，可以在通過(guò)GPS定位所獲得的頻率漂移值相對(duì)于近似多項(xiàng)式的值大于等于殘差的標(biāo)準(zhǔn)偏差的情況下，采用頻率漂移值進(jìn)行系數(shù)更新。
并且，在上述各實(shí)施方式中，對(duì)使用存儲(chǔ)器13中存儲(chǔ)的表示溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)以及TCO 16所測(cè)定的頻率，推測(cè)基準(zhǔn)振蕩器17的頻率漂移值的情況作了說(shuō)明，然而不限于此，可以在存儲(chǔ)容量有余量的情況下，把通過(guò)GPS定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值和定位時(shí)的TCO 16的頻率的數(shù)據(jù)組存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，在GPS定位的檢測(cè)溫度范圍內(nèi)采用存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的實(shí)測(cè)漂移值作為推測(cè)漂移值。
而且，在上述各實(shí)施方式中，對(duì)通過(guò)GPS接收機(jī)的定位進(jìn)行漂移值實(shí)測(cè)的情況作了說(shuō)明，然而不限于此，可以在GPS接收機(jī)例如裝入在便攜電話(huà)內(nèi)的情況下，利用便攜電話(huà)的基站的載波進(jìn)行振蕩頻率漂移值的實(shí)測(cè)，進(jìn)行振蕩器的溫度頻率特性的校正以及偏移的頻率漂移值的推測(cè)。
下面，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
該第4實(shí)施方式使用本發(fā)明在利用陀螺傳感器對(duì)數(shù)字照相機(jī)部分的晃動(dòng)進(jìn)行校正的具有GPS功能的小型信息終端中，進(jìn)行陀螺傳感器的溫度補(bǔ)償。
圖16是把本發(fā)明應(yīng)用于作為便攜電話(huà)機(jī)的一種的安裝有GPS功能的CDMA(Code Division Multiple Access碼分多址)方式的便攜終端機(jī)(以下稱(chēng)為CDMA終端機(jī))的情況下的第4實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖，僅選取在打開(kāi)用戶(hù)保持的折疊式CDMA終端機(jī)20的狀態(tài)下的特征的概略結(jié)構(gòu)。
該CDMA終端機(jī)20由主體上部20a和主體下部20b構(gòu)成。在主體上部20a的內(nèi)面設(shè)置有由帶有背光燈的TFT彩色液晶面板構(gòu)成的顯示部21，在主體上部20a的上端部設(shè)置有照相機(jī)部22。
并且，在主體下部20b，除了未作圖示的鍵輸入部等以外，還內(nèi)裝有GPS單元23；磁傳感器24，其通過(guò)檢測(cè)地磁獲得照相機(jī)部22朝向的攝影方位(旋轉(zhuǎn)(Pan)角度)的信息；陀螺傳感器25，其獲得照相機(jī)部22朝向的高度方向的攝影角度(俯仰(Tilt)角度)的信息；以及陀螺傳感器26，其獲得攝影時(shí)的照相機(jī)部22的模糊信息。
而且，假定照相機(jī)部22的攝影是將用戶(hù)擁有的折疊式CDMA終端機(jī)20如圖16所示打開(kāi)，在主體上部20a與用戶(hù)的視線(xiàn)方向大致垂直的狀態(tài)下進(jìn)行的。
圖17是表示CDMA終端機(jī)20的電路結(jié)構(gòu)的圖，圖中31是用于與最近的基站進(jìn)行CDMA方式的通信的天線(xiàn)，32是與天線(xiàn)31連接的RF部。
該RF部32在接收時(shí)通過(guò)雙工器從頻率軸上對(duì)天線(xiàn)31所輸入的信號(hào)進(jìn)行分離，通過(guò)與PLL合成器所輸出的預(yù)定頻率的本地振蕩信號(hào)進(jìn)行混頻來(lái)變頻成IF信號(hào)。然后，進(jìn)一步利用寬帶BPF僅抽出接收信道，通過(guò)AGC放大器使預(yù)期接收波的信號(hào)電平恒定之后輸出到下級(jí)的調(diào)制解調(diào)部33。
另一方面，RF部32構(gòu)成為在發(fā)送時(shí)根據(jù)來(lái)自控制器40的控制通過(guò)AGC放大器對(duì)從調(diào)制解調(diào)部33發(fā)送來(lái)的OQPSK(Offset Quadri-PhaseShift Keying交錯(cuò)正交相移鍵控)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行發(fā)送功率控制，之后與PLL合成器所輸出的預(yù)定頻率的本地振蕩信號(hào)進(jìn)行混頻來(lái)變頻成RF頻帶，通過(guò)PA(Power Amplifier功率放大器)放大為大功率，通過(guò)前述雙工器從天線(xiàn)31發(fā)送。
并且，調(diào)制解調(diào)部33在接收時(shí)通過(guò)正交檢波器將來(lái)自RF部32的IF信號(hào)分離成基帶I/Q(In-phase Quadrature-phase同相/正交相位)信號(hào)，以約10[MHz]的采樣率進(jìn)行數(shù)字化，輸出到下級(jí)的CDMA部34。
另一方面，調(diào)制解調(diào)部33構(gòu)成為在發(fā)送時(shí)以約5[MHz]的采樣率對(duì)從CDMA部34發(fā)送來(lái)的數(shù)字值的I/Q信號(hào)進(jìn)行模擬化，之后通過(guò)正交檢波器進(jìn)行OQPSK調(diào)制，輸出到RF部32。
并且，CDMA部34在接收時(shí)把來(lái)自調(diào)制解調(diào)部33的數(shù)字信號(hào)輸入到PN(Pseudo Noise偽噪聲)碼的定時(shí)抽出電路、以及根據(jù)該定時(shí)電路的指示進(jìn)行解擴(kuò)/解調(diào)的多個(gè)解調(diào)電路，取得從該電路所輸出的多個(gè)解調(diào)碼元的同步，并在合成器進(jìn)行合成，輸出到下級(jí)的音頻處理部35。
另一方面，CDMA部34構(gòu)成為在發(fā)送時(shí)對(duì)來(lái)自音頻處理部35的輸出碼元進(jìn)行擴(kuò)展處理之后，用數(shù)字濾波器施加頻帶限制而成為I/Q信號(hào)，輸出到調(diào)制解調(diào)部33。
并且，音頻處理部35在接收時(shí)對(duì)來(lái)自CDMA部34的輸出碼元進(jìn)行解交織，利用維特比(viterbi)解調(diào)器施行糾錯(cuò)處理之后，把被音頻處理DSP(Digital Signal Processor數(shù)字信號(hào)處理器)壓縮的數(shù)字信號(hào)解壓縮成通常的數(shù)字音頻信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行模擬化而對(duì)揚(yáng)聲器(SP)36進(jìn)行揚(yáng)聲驅(qū)動(dòng)。
另一方面，音頻處理部35構(gòu)成為在發(fā)送時(shí)對(duì)從麥克風(fēng)(MIC)37所輸入的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化之后利用音頻處理DSP壓縮到1/8以下，利用卷積編碼器進(jìn)行糾錯(cuò)編碼之后進(jìn)行交織，把該輸出碼元輸出到CDMA部34。
并且，圖中38是GPS用的天線(xiàn)，GPS接收部39與該天線(xiàn)38連接。
該GPS接收部39與天線(xiàn)38一體地構(gòu)成圖16所示的GPS單元23。而且，GPS接收部39針對(duì)天線(xiàn)38所接收的來(lái)自至少3個(gè)、優(yōu)選的是4個(gè)或4個(gè)以上的GPS衛(wèi)星的中心頻率1.57542[GHz]的GPS電波，通過(guò)使用被稱(chēng)為C/A碼的PN碼對(duì)各自擴(kuò)頻后的內(nèi)容進(jìn)行解擴(kuò)來(lái)解調(diào)，根據(jù)這些信號(hào)算出三維空間上的當(dāng)前位置(緯度/經(jīng)度/高度)和當(dāng)前時(shí)刻，把這樣算出的結(jié)果輸出到控制器40。
GPS接收部39具有圖1所示的結(jié)構(gòu)，具有TCO 16作為溫度傳感器。并且，GPS接收機(jī)內(nèi)部的基準(zhǔn)頻率的漂移值根據(jù)GPS的基準(zhǔn)頻率來(lái)測(cè)定。
而且，控制器40與RF部32、調(diào)制解調(diào)部33、CDMA部34、音頻處理部35以及GPS接收部39連接，圖16所示的顯示部21、照相機(jī)部22、磁傳感器24、陀螺傳感器25和26與該控制器40連接。
這里，控制器40由CPU和ROM、RAM等構(gòu)成，根據(jù)存儲(chǔ)在該ROM內(nèi)的預(yù)定動(dòng)作程序控制終端機(jī)整體，ROM除了通信時(shí)的控制和通信數(shù)據(jù)的收發(fā)控制、顯示部21的顯示控制、導(dǎo)航程序以外，還固定存儲(chǔ)包含用于使CDMA終端機(jī)20動(dòng)作的各種控制的控制器40的動(dòng)作程序等。
另外，存儲(chǔ)上述程序的存儲(chǔ)介質(zhì)不限于上述ROM，可以是磁、光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)、ROM以外的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤(pán)、CD-ROM和存儲(chǔ)卡等的存儲(chǔ)介質(zhì)。
并且，存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)的程序可以構(gòu)成為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收其一部分或全部。而且，上述存儲(chǔ)介質(zhì)可以是在網(wǎng)絡(luò)上所構(gòu)建的服務(wù)器的存儲(chǔ)介質(zhì)。
并且，設(shè)置在控制器40內(nèi)的RAM具有臨時(shí)存儲(chǔ)通過(guò)控制器40的控制所處理的各種數(shù)據(jù)的工作區(qū)域，以及將通話(huà)對(duì)方的姓名和電話(huà)號(hào)碼成組登記的電話(huà)薄區(qū)域，電話(huà)薄區(qū)域通過(guò)電源后備保持存儲(chǔ)內(nèi)容，與該CDMA終端機(jī)20的電源接通狀態(tài)沒(méi)有關(guān)系。
CDMA終端機(jī)20如前所述配備有鍵輸入部，該鍵輸入部41具有兼作字符輸入鍵的撥號(hào)鍵、“通話(huà)”鍵、“切斷”鍵、重?fù)苕I、模式選擇鍵、光標(biāo)鍵、快門(mén)鍵等。而且，該操作信號(hào)被直接輸入到控制器40。
并且，CDMA終端機(jī)20具有存儲(chǔ)器42，該存儲(chǔ)器42用于存儲(chǔ)通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路網(wǎng)(通信網(wǎng))所下載的各種數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序、由照相機(jī)部22所獲得的攝影圖像等。
而且，照相機(jī)部22由攝像部、光學(xué)鏡頭以及CCD等的固體攝像元件構(gòu)成，當(dāng)攝像部以模擬信號(hào)的形式讀出通過(guò)光學(xué)鏡頭在固體攝像元件的攝像面上成像的被攝物體的光學(xué)像時(shí)，攝像部將其進(jìn)行數(shù)字化后施行預(yù)定的色彩處理，之后輸出到控制器40。
并且，陀螺傳感器是檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角速度的傳感器，具有發(fā)生基本振動(dòng)的振子。而且，它利用了這一現(xiàn)象當(dāng)在某一方向振動(dòng)的質(zhì)量伴隨有角速度時(shí)，由于科里奧利(Coriolis)效應(yīng)而在與該方向正交的方向上也產(chǎn)生振動(dòng)，并且其構(gòu)成為，通過(guò)檢測(cè)該科里奧利力，求出物體的旋轉(zhuǎn)角速度。
另外，陀螺傳感器的振動(dòng)數(shù)具有溫度特性，頻率由于經(jīng)時(shí)變化而偏移。當(dāng)這樣由于溫度變化或經(jīng)時(shí)變化而使頻率偏移時(shí)，具有傳感器靈敏度不穩(wěn)定的問(wèn)題。
因此，為了使傳感器靈敏度穩(wěn)定，有必要測(cè)定陀螺傳感器25和26的振蕩頻率漂移值來(lái)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
如前所述，GPS接收機(jī)內(nèi)部的基準(zhǔn)頻率的漂移值根據(jù)GPS的基準(zhǔn)頻率來(lái)測(cè)定。因此，通過(guò)針對(duì)各GPS定位把GPS接收機(jī)內(nèi)部的基準(zhǔn)頻率和陀螺傳感器的振蕩頻率進(jìn)行比較，可測(cè)定針對(duì)TCO值的陀螺傳感器25和26的振蕩頻率漂移值。
如果可測(cè)定陀螺傳感器25和26的振蕩頻率漂移值，則可像前述第1～第3實(shí)施方式那樣更新表示溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)，可校正陀螺傳感器25和26的振蕩頻率漂移量。
具體地說(shuō)，首先，求出表示測(cè)試用的陀螺傳感器的溫度頻率特性的近似多項(xiàng)式，把其系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器42內(nèi)。然后，在GPS定位時(shí)，在控制器40中對(duì)GPS接收機(jī)內(nèi)部的基準(zhǔn)頻率和陀螺傳感器的振蕩頻率進(jìn)行比較，測(cè)定針對(duì)TCO值的陀螺傳感器25和26的振蕩頻率漂移值。然后，利用該測(cè)定的漂移值，根據(jù)第1～第3實(shí)施方式所示的溫度頻率特性更新處理更新存儲(chǔ)器42中存儲(chǔ)的近似多項(xiàng)式的系數(shù)。
當(dāng)使用陀螺傳感器檢測(cè)角速度時(shí)，通過(guò)首先讀入上述所更新的近似多項(xiàng)式的系數(shù)，然后讀入設(shè)置在陀螺傳感器附近的未作圖示的TCO的頻率，檢測(cè)與當(dāng)前溫度相當(dāng)?shù)念l率。然后，使用近似多項(xiàng)式的系數(shù)和當(dāng)前的TCO值，推測(cè)陀螺傳感器的振蕩頻率漂移值。
通過(guò)根據(jù)這樣所推測(cè)的漂移值校正振蕩頻率，可使陀螺傳感器25和26的傳感器靈敏度穩(wěn)定，提高檢測(cè)精度。
這樣，在上述第4實(shí)施方式中，在利用陀螺傳感器的具有GPS功能的便攜終端機(jī)中，通過(guò)對(duì)GPS接收機(jī)內(nèi)部的基準(zhǔn)頻率和陀螺傳感器的振蕩頻率進(jìn)行比較，可測(cè)定針對(duì)TCO值的陀螺傳感器的振蕩頻率漂移值，可進(jìn)行陀螺傳感器的溫度頻率特性的自動(dòng)補(bǔ)償。
并且，由于針對(duì)各GPS定位更新表示預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的陀螺傳感器的振蕩頻率的溫度特性的近似多項(xiàng)式的系數(shù)，因而可在使用陀螺傳感器的同時(shí)，準(zhǔn)確跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，可提高振蕩頻率漂移值的推測(cè)精度。
另外，在上述第4實(shí)施方式中，對(duì)根據(jù)GPS接收機(jī)內(nèi)部的基準(zhǔn)頻率測(cè)定陀螺傳感器的振蕩頻率漂移值的情況作了說(shuō)明，然而不限于此，可以根據(jù)進(jìn)行了與基站的載波同步后的CDMA終端的PLL或VCO(都未作圖示)的振蕩頻率，測(cè)定陀螺傳感器的振蕩頻率漂移值。
并且，在上述各實(shí)施方式中，對(duì)振蕩單元具有溫度依賴(lài)性的情況作了說(shuō)明，然而不限于此，在振蕩器的振蕩頻率對(duì)溫度以外的壓力、濕度、重力、加速度等的物理量具有依賴(lài)性的情況下，可以使用壓力傳感器、濕度傳感器、重力傳感器、加速度傳感器等的物理量檢測(cè)單元檢測(cè)這些物理量。
而且，在上述各實(shí)施方式中，對(duì)振蕩單元具有溫度依賴(lài)性的情況作了說(shuō)明，然而不限于此，在電流、電壓等的輸出對(duì)溫度具有依賴(lài)性的情況下，可以把溫度和其輸出的特性用近似式表示，在因經(jīng)時(shí)變化等而使溫度和輸出的特性變化的情況下，可以利用輸出的實(shí)測(cè)值校正特性變化。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，由于可根據(jù)溫度數(shù)據(jù)和頻率漂移值的測(cè)定數(shù)據(jù)組，容易地求出表示基準(zhǔn)振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)，并可根據(jù)實(shí)測(cè)漂移值和溫度數(shù)據(jù)更新該系數(shù)，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，并總是能高精度地進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)，因此是便利的。
并且，由于把表示基準(zhǔn)振蕩器的溫度頻率特性的近似式用多項(xiàng)式表示，并更新其所有系數(shù)，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，并可提高頻率漂移值的推測(cè)精度，因此是便利的。
這樣，對(duì)于所檢測(cè)的溫度范圍外，由于根據(jù)更新前的多項(xiàng)式曲線(xiàn)計(jì)算漂移值，使用該計(jì)算值更新多項(xiàng)式曲線(xiàn)的系數(shù)，因而與僅使用檢測(cè)溫度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的情況相比，可抑制檢測(cè)溫度范圍外的推測(cè)精度的劣化，并可大幅削減存儲(chǔ)量，沒(méi)有溢出的問(wèn)題。
并且，本發(fā)明的定位信號(hào)接收機(jī)由于根據(jù)通過(guò)定位所獲得的實(shí)測(cè)漂移值和溫度數(shù)據(jù)更新預(yù)先確定的表示振蕩器的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)，因而可準(zhǔn)確地跟隨由經(jīng)時(shí)變化等引起的溫度頻率特性變化，并總是能高精度地進(jìn)行頻率漂移值的推測(cè)，因此是便利的。
權(quán)利要求
1.一種振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，具有振蕩單元，其輸出取決于給定振蕩頻率的物理量的振蕩信號(hào)；物理量檢測(cè)單元，其檢測(cè)施加給該振蕩單元的物理量；特性確定單元，其在使物理量變化的同時(shí)，測(cè)定所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值，預(yù)先確定表示所述物理量檢測(cè)單元所檢測(cè)的物理量和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式的系數(shù)；存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)；漂移值推測(cè)單元，其根據(jù)所述物理量檢測(cè)單元所檢測(cè)到的物理量推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及特性更新單元，其根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和所述物理量檢測(cè)單元檢測(cè)到的此時(shí)的物理量來(lái)更新所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)。
2.一種振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，具有振蕩單元，其輸出振蕩頻率取決于溫度的振蕩信號(hào)；溫度檢測(cè)單元，其檢測(cè)該振蕩單元的溫度；特性確定單元，其在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值，預(yù)先確定表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)；漂移值推測(cè)單元，其根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的溫度推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及特性更新單元，其根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和由所述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到的此時(shí)的溫度來(lái)更新所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述溫度檢測(cè)單元由溫度補(bǔ)償型振蕩器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述特性確定單元對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用多項(xiàng)式來(lái)進(jìn)行表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任何一項(xiàng)所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述特性確定單元對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用次數(shù)大于等于5次的多項(xiàng)式來(lái)進(jìn)行表示。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任何一項(xiàng)所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述特性確定單元采用最小二乘法和遞推最小二乘法中的任何一種，對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用多項(xiàng)式進(jìn)行表示。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任何一項(xiàng)所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述特性確定單元采用卡爾曼濾波器，對(duì)于表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的特性的近似式，用多項(xiàng)式來(lái)進(jìn)行表示。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任何一項(xiàng)所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述特性更新單元更新所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中的任何一項(xiàng)所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述特性更新單元針對(duì)所述溫度檢測(cè)單元未檢測(cè)的溫度范圍，以一定間隔對(duì)溫度范圍進(jìn)行分割，針對(duì)所分割的溫度，根據(jù)所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的系數(shù)算出漂移值，作成溫度和漂移值的數(shù)據(jù)組，使用所得到的數(shù)據(jù)組、以及所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的此時(shí)的溫度的數(shù)據(jù)組，采用最小二乘法和遞推最小二乘法中的任何一種，更新所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至8中的任何一項(xiàng)所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述特性更新單元針對(duì)所述溫度檢測(cè)單元未檢測(cè)的溫度范圍，以一定間隔對(duì)溫度范圍進(jìn)行分割，針對(duì)所分割的溫度，根據(jù)所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的系數(shù)算出漂移值，作成溫度和漂移值的數(shù)據(jù)組，使用所得到的數(shù)據(jù)組、以及所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和由所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)到的此時(shí)的溫度的數(shù)據(jù)組，采用卡爾曼濾波器，更新所述特性確定單元所確定的多項(xiàng)式的所有系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中的任何一項(xiàng)所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述振蕩單元由陀螺傳感器的振子構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值是根據(jù)全球定位系統(tǒng)的基準(zhǔn)頻率來(lái)測(cè)定的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值是根據(jù)便攜式電話(huà)的基站的載頻來(lái)測(cè)定的。
14.一種振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償方法，其特征在于，具有以下步驟在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定從振蕩單元輸出的振蕩信號(hào)的頻率的漂移值，并利用溫度檢測(cè)單元測(cè)定所述振蕩單元的溫度，確定表示所述振蕩單元的頻率漂移值和所述溫度檢測(cè)單元所測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；把所確定的近似式的系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)，根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)和所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)，推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和此時(shí)的溫度來(lái)更新所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)。
15.一種振蕩器的特性自動(dòng)補(bǔ)償程序，對(duì)振蕩器的特性進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，其特征在于，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定從振蕩單元輸出的振蕩信號(hào)的頻率的漂移值，并利用溫度檢測(cè)單元測(cè)定所述振蕩單元的溫度，確定表示所述振蕩單元的頻率漂移值和所述溫度檢測(cè)單元所測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；把所確定的近似式的系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元內(nèi)，根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元所測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)和所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)，推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值；以及根據(jù)所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和此時(shí)的溫度來(lái)更新所述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的近似式的系數(shù)。
16.一種定位信號(hào)接收機(jī)，接收從相互分離的多個(gè)定位衛(wèi)星所發(fā)送的定位信號(hào)，對(duì)所接收的多個(gè)定位信號(hào)中包含的軌道信息進(jìn)行分析來(lái)對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行定位，其特征在于，具有振蕩單元，其輸出振蕩頻率取決于溫度的振蕩信號(hào)；溫度檢測(cè)單元，其檢測(cè)該振蕩單元的溫度；特性確定單元，其在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值，預(yù)先確定表示所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度和所述振蕩單元的振蕩頻率漂移值的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)；漂移值推測(cè)單元，其根據(jù)所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)的溫度推測(cè)所述振蕩單元的振蕩頻率的漂移值；以及特性更新單元，其根據(jù)通過(guò)定位而得到的所述振蕩單元的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和由所述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)到的定位時(shí)的溫度來(lái)更新所述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)。
全文摘要
在物理量和振蕩頻率漂移值之間具有一定特性的振蕩器中，自適應(yīng)地對(duì)特性的變化進(jìn)行校正，總是能推測(cè)振蕩頻率漂移值。具有基準(zhǔn)振蕩器(17)，輸出振蕩頻率取決于溫度的振蕩信號(hào)；TCO(16)，檢測(cè)基準(zhǔn)振蕩器(17)的溫度；特性確定單元，在使溫度變化的同時(shí)，測(cè)定基準(zhǔn)振蕩器(17)的振蕩頻率漂移值，預(yù)先確定表示TCO(16)所檢測(cè)的溫度和基準(zhǔn)振蕩器(17)的振蕩頻率漂移值之間的溫度頻率特性的近似式的系數(shù)；存儲(chǔ)器(13)，存儲(chǔ)前述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)；漂移值推測(cè)單元，根據(jù)TCO(16)所檢測(cè)的溫度推測(cè)基準(zhǔn)振蕩器(17)的振蕩頻率漂移值；特性更新單元，使用基準(zhǔn)振蕩器(17)的振蕩頻率實(shí)測(cè)漂移值和由TCO(16)檢測(cè)的此時(shí)溫度來(lái)更新前述特性確定單元所確定的近似式的系數(shù)。
文檔編號(hào)H04M1/00GK1762091SQ200480007169
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者小林道夫 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社