CN102636985B - 电子钟表以及电子钟表的接收控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电子钟表以及电子钟表的接收控制方法。能够容易且小负荷地取得闰秒信息的接收时刻。通过多个时共同的分和秒的组合将利用时、分、秒和星期号表示的闰秒信息的接收时刻分类为多个分秒模式，与星期号以及时关联起来将分秒模式的编号作为第1表。将每个编号的分和秒的组合作为第2表。从第1表中检索与内部时刻的星期号以及时对应的编号(S1)。从与所取得的编号对应的分秒模式中检索内部时刻之后的分和秒(S2)。在存在相应时刻的情况下(S3)，减去GPS接收电路进行接收所需要的时间(S7)。并且，减去UTC偏置量(S8)。判断所求出的闰秒接收定时与内部时刻是否一致(S9)。在一致的情况下进行闰秒信息的接收(S10、S11)。
Description
技术领域
本发明涉及接收从例如GPS卫星等位置信息卫星发送的卫星信号而求出当前的日期和时刻等的电子钟表以及电子钟表的接收控制方法。
背景技术
在专利文献1中公开了如下的闰秒校正方法：从导航数据中取得子帧和页的识别信息等，根据该子帧和页的识别信息等，计算闰秒校正数据的接收定时。在该闰秒校正方法中，在存储部中存储所计算出的闰秒的接收定时。
专利文献1：日本特开2008-145287号公报
但是，在专利文献1所记载的方法中，对记载了与闰秒有关的信息的页编号和子帧、以及通过GPS计测而取得的页编号和子帧进行数值化，使用规定的式子进行运算，由此计算闰秒校正数据的接收定时，所以，在使用运算能力低的IC的情况下，负荷变重。并且，以NMEA的数据形式从一般的GPS接收模块进行输出，但是，在该输出中不包含子帧和页的识别信息。
并且，在专利文献1中，在存储部中存储所计算出的闰秒的接收定时，但是，如果存储所有的接收定时，则数据量增大，定时检索花费时间。在专利文献1中，为了减少数据量，限定为月末的23时附近的数据来进行存储，在定时不一致的情况下，通过规定的运算来判定定时时刻。因此，在使用运算能力低的IC的情况下，负荷变重。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其解决课题在于，提供能够容易且小负荷地取得与闰秒有关的信息的接收定时的电子钟表以及电子钟表的接收控制方法。
为了解决以上课题，本发明的天线内置式电子钟表的特征在于，该电子钟表具有：接收部，其能够从发送包含时刻信息和闰秒信息在内的卫星信号的卫星接收所述卫星信号；控制部，其控制所述接收部接收所述卫星信号中的所述时刻信息和闰秒信息，根据所述时刻信息和闰秒信息修正内部时刻；第1表，其根据闰秒信息接收定时数据，将对于多个接收时共同的接收分和接收秒的组合分类为多个分秒模式，与接收星期号以及接收时关联起来存储所述多个分秒模式的识别信息，其中，所述闰秒信息接收定时数据是利用接收时、接收分、接收秒和接收星期号表示所述闰秒信息的接收定时而得到的；以及第2表，其按照每个所述识别信息，存储接收分和接收秒的组合，所述控制部从所述第1表和第2表中取得所述内部时刻后的闰秒信息接收定时数据，根据所取得的闰秒信息接收定时数据控制所述接收部接收所述闰秒信息。
在该电子钟表中，针对闰秒信息的接收定时，将对于多个接收时共同的接收分和接收秒的组合分类为多个分秒模式，与接收星期号和接收时关联起来存储该多个分秒模式的识别信息作为第1表，并且，按照每个识别信息存储接收分和接收秒的组合作为第2表，所以，能够显著减小表的容量。并且，使用数据量少的表进行检索，所以，能够在短时间内进行闰秒信息的接收定时的检索，能够缩短卫星信号的接收时间，能够降低电子钟表的功耗。
以上，根据本发明，能够提供能够容易且小负荷地取得与闰秒有关的信息的接收定时的电子钟表。
在上述电子钟表中，设所述闰秒接收定时数据是表示从所述闰秒信息的发送开始时刻减去所述时刻信息与世界协定时间的差分而得到的闰秒信息接收开始时刻的数据。该情况下，优选所述控制部判断所述时刻信息与世界协定时间的差分是否相对于所述第1表和第2表的生成时发生了变动，在发生了变动的情况下，当从与所述取得的识别信息对应的分秒模式减去该变动量而得到的时刻与所述内部时刻一致时，控制所述接收部接收所述闰秒信息。由此，即使在所述时刻信息与世界协定时间的差分相对于表生成时发生了变动的情况下，也能够容易、小负荷且准确地取得与闰秒有关的信息的接收定时。
在上述电子钟表中，优选所述闰秒接收定时数据是利用世界协定时间表示闰秒信息的接收开始时刻的数据。由此，消除了卫星信号中包含的时刻信息与实际使用电子钟表的场所的时刻间的偏差，在实际使用电子钟表的场所中，能够容易、小负荷且准确地取得与闰秒有关的信息的接收定时。
在上述电子钟表中，所述闰秒接收定时数据是表示所述闰秒信息的发送开始时刻的数据。该情况下，优选在从所述闰秒接收定时数据减去接收所需时间并减去所述时刻信息与世界协定时间的差分而得到的时刻和所述内部时刻一致的情况下，所述控制部控制所述接收部接收所述闰秒信息。由此，不用变更一次性生成的闰秒接收定时数据，就能够容易、小负荷且准确地取得与闰秒有关的信息的接收定时。
在上述电子钟表中，优选所述闰秒接收定时数据是利用所述卫星信号中的所述时刻信息表示闰秒信息的发送开始时刻的数据。通过使用卫星信号中的时刻信息，不用变更一次性生成的闰秒接收定时数据，而在接收时考虑接收所需时间、时刻信息与世界协定时间的差分，由此，能够容易、小负荷且准确地取得与闰秒有关的信息的接收定时。
在本发明的电子钟表的接收控制方法中，为了解决上述课题，该电子钟表具有：接收部，其能够从发送包含时刻信息和闰秒信息在内的卫星信号的卫星接收所述卫星信号；控制部，其控制所述接收部接收所述卫星信号中的所述时刻信息和闰秒信息，根据所述时刻信息和闰秒信息修正内部时刻；第1表，其根据闰秒信息接收定时数据，将对于多个接收时共同的接收分和接收秒的组合分类为多个分秒模式，与接收星期号以及接收时关联起来存储所述多个分秒模式的识别信息，其中，所述闰秒信息接收定时数据是利用接收时、接收分、接收秒和接收星期号表示所述闰秒信息的接收定时而得到的；以及第2表，其按照每个所述识别信息，存储接收分和接收秒的组合，所述接收控制方法的特征在于，该接收控制方法包括以下步骤：根据所述内部时刻的星期号和时，从所述第1表中取得相应的分秒模式的识别信息；从与所述取得的识别信息对应的分秒模式中取得所述内部时刻之后的接收分和接收秒的组合；判断所述内部时刻是否与对应于所述取得的识别信息的接收星期号、接收时、以及所取得的接收分和接收秒的组合一致；以及在一致的情况下开始接收所述闰秒信息。
在该电子钟表的接收控制方法中，针对闰秒信息的接收定时，将对于多个接收时共同的接收分和接收秒的组合分类为多个分秒模式，与接收星期号以及接收时关联起来存储该多个分秒模式的识别信息作为第1表，并且，按照每个识别信息存储接收分和接收秒的组合作为第2表，所以，能够显著减小表的容量。并且，使用数据量少的表进行检索，所以，能够在短时间内进行闰秒信息的接收定时的检索，能够缩短卫星信号的接收时间，能够降低电子钟表的功耗。
以上，根据本发明，能够提供能够容易且小负荷地取得与闰秒有关的信息的接收定时的电子钟表的接收控制方法。
在上述电子钟表的接收控制方法中，所述闰秒接收定时数据是表示从所述闰秒信息的发送开始时刻减去所述时刻信息与世界协定时间的差分而得到的闰秒信息的接收开始时刻的数据。该情况下，优选所述接收控制方法还包括以下步骤：判断所述时刻信息与世界协定时间的差分是否相对于所述第1表和第2表的生成时发生了变动；以及在所述差分发生了变动的情况下从与所述取得的识别信息对应的分秒模式减去该变动量。由此，即使在所述时刻信息与世界协定时间的差分相对于表生成时发生了变动的情况下，也能够容易、小负荷且准确地取得与闰秒有关的信息的接收定时。
在上述电子钟表的接收控制方法中，所述闰秒接收定时数据是表示所述闰秒信息的发送开始时刻的数据。该情况下，优选所述接收控制方法还包括以下步骤：从与所述取得的识别信息对应的接收星期号、接收时、以及所取得的接收分和接收秒的组合减去接收所需时间；以及从所述减去后的值减去所述时刻信息与世界协定时间的差分。不用变更一次性生成的闰秒接收定时数据，而在接收时考虑接收所需时间和时刻信息与世界协定时间的差分，由此，能够容易、小负荷且准确地取得与闰秒有关的信息的接收定时。
附图说明
图1是包含本发明的第1实施方式的天线内置式电子钟表100(电子钟表100)的GPS系统的整体图。
图2是电子钟表100的局部剖面图。
图3是示出电子钟表100的电路结构的框图。
图4是示出电子钟表100的导航消息的结构的图，(A)是示出主帧的结构的图，(B)是示出TLM字的结构的图，(C)是示出HOW字的结构的图，(D)是示出子帧1的详细结构的图。
图5是示出电子钟表100的导航消息的子帧和页的关系的图。
图6是示出电子钟表100的页18的子帧4的详细内容的图。
图7是将页18的子帧4的可接收的时刻表现为时、分、秒、星期号的数据的表。
图8是示出本发明的第1实施方式的闰秒信息接收定时的表，(A)是通过0时～23时的“时”与星期日～星期六的“星期号”将闰秒信息接收定时的分秒的5个模式关联起来的表，(B)是将各模式的编号作为表编号并按照表编号表现闰秒信息接收定时的分和秒的组合的表。
图9是示出本发明的第1实施方式的接收控制处理的流程图。
图10是示出本发明的第2实施方式的接收控制处理的流程图。
标号说明
100：电子钟表；28：GPS接收电路；70：控制电路；23：GPS天线；12(121、122、123)、13：指针轴；30：驱动机构。
具体实施方式
下面，参照附图等，详细说明本发明的优选实施方式。在各图中，各部的尺寸以及比例适当地与实际情况不同。并且，以下叙述的实施方式是本发明的优选具体例，附加了在技术上优选的各种限定，但是，在以下说明中只要没有特意限定本发明的意思的记载，则本发明的范围不限于这些方式。
[第1实施方式]
图1是本发明的第1实施方式的电子钟表100的平面图，图2是电子钟表100的局部剖面图。根据图1可知，电子钟表100是佩戴在使用者手腕上的手表，具有表盘11和指针12，对时刻进行计时并显示在表面上。表盘11的大部分由容易使光和1.5GHz频带的微波透过的非金属材料(例如塑料或玻璃)形成。指针12设置在表盘11的正面侧，包含以旋转轴13为中心进行旋转移动的秒针121、分针122和时针123，经由齿轮由步进电动机进行驱动。
在电子钟表100中，执行与表冠14、按钮15、按钮16的手动操作对应的处理。具体而言，当操作表冠14时，执行根据该操作来修正显示时刻的手动修正处理。并且，当长时间(例如3秒以上的时间)按下按钮15时，执行用于接收卫星信号的接收处理。并且，当按下按钮16时，执行对自动接收的有效/无效进行切换的切换处理。在自动接收有效的情况下，以固定的时间间隔(例如一日间隔)执行接收处理。
并且，当短时间按下按钮15时，进行显示上次接收处理的结果的结果显示处理。例如，在上次接收处理接收成功的情况下，秒针121移动到“Time”的位置(5秒位置)，在接收失败的情况下，秒针121移动到“N”的位置(20秒位置)，在没有尝试进行接收的情况下，秒针121移动到“Skip”的位置(10秒位置)。
如图2所示，电子钟表100具有由不锈钢(SUS)或钛等金属构成的外壳17。外壳17形成为大致圆筒状，在表面侧的开口经由表圈(bezel)18安装有表面玻璃19。为了提高卫星信号的接收性能，表圈18由陶瓷等非金属材料构成。在外壳17的背面侧的开口安装有背盖20。在外壳17的内部配置有机芯21、太阳能电池22、GPS天线23、二次电池24等。
机芯21构成为包含步进电动机和轮系211。步进电动机由电动机线圈212、定子、转子等构成，经由轮系211和旋转轴13驱动指针12。在机芯21的背盖20侧配置有电路基板25，电路基板25经由连接器26与天线基板27以及二次电池24连接。
在电路基板25上安装有GPS接收电路28和控制电路70等，GPS接收电路28包含对由GPS天线23接收到的卫星信号进行处理的接收电路，控制电路70进行步进电动机的驱动控制等各种控制。GPS接收电路28和控制电路70由屏蔽板30覆盖，利用从二次电池24提供的电力进行驱动。
太阳能电池22是进行将光能转换为电能的光发电的光发电元件，具有用于输出所产生的电力的电极，配置在表盘11的背面侧。表盘11的大部分由容易使光透过的材料形成，所以，太阳能电池22能够接收透过表面玻璃19和表盘11后的光来进行光发电。
二次电池24是电子钟表100的电源，蓄积由太阳能电池22产生的电力。在电子钟表100中，能够使太阳能电池22的2个电极与二次电池24的2个电极分别电连接，在连接时，通过太阳能电池22的光发电对二次电池24进行充电。另外，在本实施方式中，作为二次电池24，使用适于便携设备的锂离子电池，但是，也可以使用锂聚合物电池或其他二次电池，还可以使用与二次电池不同的蓄电体(例如电容元件)。
GPS天线23是接收1.5GHz频带的微波的天线，配置在表盘11的背面侧，安装在背盖20侧的天线基板27上。表盘11的在与表盘11垂直的方向上与GPS天线23重合的部分由容易使1.5GHz频带的微波透过的材料(例如导电率和导磁性低的非金属材料)形成。并且，在GPS天线23与表盘11之间不存在具有电极的太阳能电池22。由此，GPS天线23能够接收透过表面玻璃19和表盘11后的卫星信号。
但是，GPS天线23和太阳能电池22的距离越近，则GPS天线23和太阳能电池22内的金属性部件越会进行电耦合而产生损耗，或者GPS天线23的辐射图案被太阳能电池22遮挡而减小。因此，为了不使接收性能劣化，在本实施方式中，配置成GPS天线23与太阳能电池22的距离在规定值以上。
并且，还配置成GPS天线23与太阳能电池22以外的金属部件之间的距离也在规定值以上。例如，在外壳17和机芯21由金属部件构成的情况下，GPS天线23配置成与外壳17之间的距离以及与机芯21之间的距离均为规定值以上。另外，作为GPS天线23，可以采用贴片天线(微带天线)、螺旋天线、芯片天线、倒F天线等。
GPS接收电路28是利用蓄积在二次电池24中的电力进行驱动的负荷，按照各次驱动，通过GPS天线23来尝试从GPS卫星10接收卫星信号，在接收成功的情况下，将所取得的轨道信息和GPS时刻信息等信息供给到控制电路70，在接收失败的情况下，将表示失败的信息供给到控制电路70。
在本实施方式中，GPS接收电路28的驱动电流是20mA，接收卫星信号需要30秒。因此，GPS接收电路28的一次驱动所消耗的电力量即一次容量为20mA×30秒＝0.17mAH。一次容量在接收处理中被用作判定阈值，是预先确定的。该判定在后面叙述。另外，GPS接收电路28的结构与公知的GPS接收电路的结构相同，所以省略其说明。
[电子钟表的电路结构]
图3是示出电子钟表100的电路结构的框图。电子钟表100包含GPS接收电路28和控制显示部36。GPS接收电路28进行卫星信号的接收、GPS卫星10的捕捉、位置信息的生成、时刻修正信息的生成等处理。控制显示部36进行内部时刻信息的保持和内部时刻信息的修正等处理。
太阳能电池22通过充电控制电路29对二次电池24进行充电。电子钟表100具有调节器(regulator)34和35，二次电池24经由调节器34对控制显示部36供给驱动电力，经由调节器35对GPS接收电路28供给驱动电力。并且，电子钟表100具有对二次电池24的电压进行检测的电压检测电路37。
另外，代替调节器35，例如也可以分开设置为对RF部50(详细后述)供给驱动电力的调节器35-1和对基带部60(详细后述)供给驱动电力的调节器35-2(均未图示)。调节器35-1也可以设置在RF部50的内部。
并且，电子钟表100包含GPS天线23和SAW(Surface Acoustic Wave：表面声波)滤波器32。如图2中说明的那样，GPS天线23是接收来自多个GPS卫星10的卫星信号的隙缝天线。其中，GPS天线23还接收一些卫星信号以外的无用电波，所以，SAW滤波器32进行从GPS天线23所接收到的信号中提取卫星信号的处理。即，SAW滤波器32构成为使1.5GHz频带的信号通过的带通滤波器。
并且，GPS接收电路28构成为包含RF(Radio Frequency：无线频率)部50和基带部60。如以下说明的那样，GPS接收电路28进行如下处理：从SAW滤波器32所提取出的1.5GHz频带的卫星信号中，取得导航消息中包含的轨道信息和GPS时刻信息等卫星信息。
RF部50包含：LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器)51、混频器52、VCO(Voltage Controlled Oscillator，压控振荡器)53、PLL(Phase Locked Loop，锁相环)电路54、IF放大器55、IF(Intermediate Frequency：中间频率)滤波器56、ADC(A/D转换器)57等。
SAW滤波器32提取出的卫星信号被LNA 51放大。被LNA 51放大后的卫星信号利用混频器52来与VCO 53输出的时钟信号进行混合，降频为中间频带的信号。PLL电路54对将VCO 53的输出时钟信号分频后的时钟信号与基准时钟信号进行相位比较，使VCO 53的输出时钟信号与基准时钟信号同步。其结果，VCO 53能够输出基准时钟信号的频率精度稳定的时钟信号。另外，作为中间频率，例如可以选择几MHz。
由混频器52混合后的信号被IF放大器55放大。这里，通过混频器52的混合，生成中间频带的信号和几GHz的高频信号。因此，IF放大器55对中间频带的信号和几GHz的高频信号进行放大。IF滤波器56使中间频带的信号通过，并除去该几GHz的高频信号(准确地讲，使其衰减到规定电平以下)。通过IF滤波器56后的中间频带的信号被ADC(A/D转换器)57转换为数字信号。
基带部60包含：DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)61、CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)62、SRAM(Static Random Access Memory，静态随机访问存储器)63、RTC(实时时钟)64。并且，带温度补偿电路的石英振荡电路(TCXO：Temperature Compensated Crystal Oscillator，温度补偿晶体振荡器)65、闪存66等与基带部60连接。
带温度补偿电路的石英振荡电路(TCXO)65与温度无关地生成大致恒定频率的基准时钟信号。在闪存66中例如存储有时差信息。时差信息是定义了时差数据(与坐标值(例如纬度和经度)相关联的相对于UTC的校正量等)的信息。
当设定为时刻信息取得模式或位置信息取得模式时，基带部60进行根据由RF部50的ADC 57所转换的数字信号(中间频带的信号)来解调基带信号的处理。
并且，当设定为时刻信息取得模式或位置信息取得模式时，基带部60在后述的卫星检索步骤中进行如下处理：产生与各C/A码相同模式的本地码，取得基带信号中包含的各C/A码和本地码的相关度。然后，基带部60调整本地码的产生定时以使得相对于各本地码的相关值成为峰值，在相关值为阈值以上的情况下，判断为与该本地码的GPS卫星10同步(即捕捉了GPS卫星10)。这里，在GPS系统中，采用了CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)方式，即：所有GPS卫星10使用不同的C/A码发送同一频率的卫星信号。因此，通过判别所接收到的卫星信号中包含的C/A码，能够检索可捕捉的GPS卫星10。
并且，基带部60在时刻信息取得模式或位置信息取得模式下进行如下处理：为了取得所捕捉的GPS卫星10的卫星信息，对与该GPS卫星10的C/A码相同模式的本地码和基带信号进行混合。在混合后的信号中，对包含所捕捉的GPS卫星10的卫星信息的导航消息进行解调。然后，基带部60进行如下处理：检测导航消息的各子帧的TLM字(前导码数据)，取得各子帧中包含的轨道信息和GPS时刻信息等卫星信息(例如存储在SRAM 63中)。这里，GPS时刻信息是周编号数据(WN)和Z计数数据，但是，在以前取得了周编号数据的情况下，也可以仅是Z计数数据。
然后，基带部60根据卫星信息生成修正内部时刻信息所需要的时刻修正信息。
在时刻信息取得模式的情况下，更具体而言，基带部60根据GPS时刻信息进行测时计算，生成时刻修正信息。时刻信息取得模式中的时刻修正信息例如可以是GPS时刻信息本身，也可以是GPS时刻信息与内部时刻信息的时间差的信息。
另一方面，在位置信息取得模式的情况下，更具体而言，基带部60根据GPS时刻信息和轨道信息进行测位计算，取得位置信息(更具体而言，是接收时电子钟表100所处的场所的纬度和经度)。进而，基带部60参照存储在闪存66中的时差信息，取得与由位置信息确定的电子钟表100的坐标值(例如纬度和经度)相关联的时差数据。这样，基带部60生成卫星时刻数据(GPS时刻信息)和时差数据作为时刻修正信息。位置信息取得模式中的时刻修正信息如上所述，可以是GPS时刻信息和时差数据本身，但是，例如代替GPS时刻信息，也可以是内部时刻信息与GPS时刻信息的时间差的数据。
另外，基带部60可以根据一个GPS卫星10的卫星信息生成时刻修正信息，也可以根据多个GPS卫星10的卫星信息生成时刻修正信息。
并且，基带部60的动作与带温度补偿电路的石英振荡电路(TCXO)65输出的基准时钟信号同步。RTC 64生成用于对卫星信号进行处理的定时。该RTC 64利用从TCXO 65输出的基准时钟信号来进行向上计数(countup)。
控制显示部36包含控制电路70、驱动电路74以及石英振子73。
控制电路70具有存储部71和RTC(Real Time Clock)72，进行各种控制。控制部70例如可以由CPU构成。
控制电路70向GPS接收电路28发送控制信号，对GPS接收电路28的接收动作进行控制。并且，控制电路70根据电压检测电路37的检测结果，对调节器34和调节器35的动作进行控制。并且，控制电路70经由驱动电路74对所有指针的驱动进行控制。
在存储部71中存储有内部时刻信息。内部时刻信息是在电子钟表100内部计测的时刻的信息，通过由石英振子73和RTC 72生成的基准时钟信号来更新。因此，即使停止向GPS接收电路28供给电力，也能够更新内部时刻信息并继续进行指针的走针。
当设定为时刻信息取得模式时，控制电路70对GPS接收电路28的动作进行控制，根据GPS时刻信息，修正内部时刻信息并存储在存储部71中。更具体而言，内部时刻信息被修正为，通过从所取得的GPS时刻信息减去UTC偏置而求出的UTC(协定世界时间)。并且，当设定为位置信息取得模式时，控制电路70对GPS接收电路28的动作进行控制，根据卫星时刻数据(GPS时刻信息)和时差数据，修正内部时刻信息并存储在存储部71中。
[导航消息]
接着，对作为从GPS卫星10发送的卫星信号的导航消息进行说明。导航消息的比特率为50bps，以GPS卫星10的载波频率进行调制。图4示出导航消息的内容。如图4(A)所示，导航消息由将1500比特作为一帧的数据构成。一帧由5个子帧构成。各子帧由300比特的数据构成。比特率为50bps，所以，发送一个子帧需要6秒，发送一个帧需要30秒。
在子帧1中包含有周编号数据等卫星校正数据。在子帧2、3中包含有星历参数(各GPS卫星10的详细轨道信息)。并且，在子帧4、5中包含有年历参数(所有GPS卫星10的概略轨道信息)。
另外，在子帧1～5中从开头起包含30比特的TLM(Telemetry：遥测)字和30比特的HOW字。因此，从GPS卫星10以6秒为间隔发送TLM字及HOW字，与此相对，以30秒为间隔发送周编号数据等卫星校正数据、星历参数、年历参数。
如图4(B)所示，在TLM字中包含有前导码(8bit)、TLM消息和Reserved位(保留位)(16bit)、奇偶位(6bit)。
并且，如图4(C)所示，在HOW字中包含有TOW(Time of Week：星期时间，还称为“Z计数”)这样的GPS时刻信息。Z计数数据用秒来表示从每周星期日的0点起的经过时间，并在下周星期日的0点恢复为“0”。即，Z计数数据是从周的起点起按每一周表示的以秒为单位的信息。该Z计数数据表示发送下一个子帧数据的起始比特的GPS时刻信息。
例如，子帧1的Z计数数据表示发送子帧2的起始比特的GPS时刻信息。另外，在HOW字中还包含有表示子帧ID的3比特的数据(ID码)。即，在图4(A)所示的子帧1～5的HOW字中分别包含有“001”、“010”、“011”、“100”以及“101”的ID码。
图4(D)示出子帧1的详细内容。在子帧1的字3中存储有周编号数据(WN)、卫星健康状态(SVhealth)数据等卫星校正数据。周编号数据是表示包含当前GPS时刻信息的周的信息。即，GPS时刻信息的起点为UTC(世界协定时间)中的1980年1月6日00:00:00，从这一天开始的周的周编号为0。而且，通过取得周编号和经过时间(秒)的数据，接收侧能够取得GPS时刻信息。并且，周编号数据是以一周为单位而更新的数据。
电子钟表100通过取得子帧1中包含的周编号数据和子帧1～5中包含的HOW字(Z计数数据)，能够取得GPS时刻信息。但是，电子钟表100在以前取得了周编号数据并在内部对从取得周编号数据的时期起的经过时间进行了计数的情况下，即使不取得周编号数据，也能够得到GPS卫星10的当前的周编号数据。因此，如果电子钟表100取得Z计数数据，则可得知日期以外的当前时刻。因此，电子钟表100仅取得Z计数数据作为当前时刻。另外，TLM字、HOW字(Z计数数据)、卫星校正数据、星历参数、年历参数等是本发明中的卫星信号的一例。
在本发明中，测时模式的接收意味着接收作为时刻信息的Z计数数据。Z计数数据能够从一个GPS卫星10取得。并且，Z计数数据包含在各子帧中，所以以6秒间隔进行发送。因此，测时模式的接收意味着如下处理：捕捉卫星数量至少为一个，取得一个Z计数数据的接收所需时间最长为6秒，能够取得的信息是Z计数数据(时刻信息)，不接收所述星历参数和年历参数。关于接收所需时间，能够在6秒内取得一个Z计数数据，即使在为了验证接收数据而取得2～3个Z计数数据的情况下，也能够在12～18秒这样的短时间内完成接收。
另一方面，在本发明中，测位模式的接收意味着接收3个卫星以上的作为各GPS卫星10的轨道信息的星历参数。这是因为，为了进行测位，需要从至少3个以上的GPS卫星10取得星历参数。另外，星历参数包含在子帧2、3中，所以，最短只要进行18秒的接收(子帧1～3的接收)就能够取得。因此，在同时捕捉多个GPS卫星10进行接收的情况下，为了进行星历参数的接收和测位计算并取得测位数据，在不保持年历数据的冷启动状态下，需要大约30秒～1分钟的时间。
在电子钟表100中，测时模式的接收原则上是在规定时刻自动进行接收的自动接收处理，测位模式的接收是基于用户操作的手动接收处理。另外，在测时模式中，GPS的周编号数据包含在子帧1中，所以，在希望还取得日期信息的情况下，如果以能够在发送子帧1的每分0秒或3秒开始自动接收处理的方式设定接收开始时刻，则能够在最短所需时间内接收时刻信息和日期信息。
并且，在测时模式中，除了规定时刻的自动接收处理以外，还可以设置当检测到规定条件时也自动进行接收的处理。这里，规定条件例如是指，在检测出移动到容易接收时刻信息的室外的情况下进行测时模式中的自动接收等。根据太阳能电池22的发电量超过规定值的情况，能够判定为移动到室外。另外，测时模式的接收通常一日进行一次即可，所以，仅在规定时刻的自动接收处理的接收失败的情况下，为了确保一日一次的接收，进行规定条件的自动接收处理即可。
来自GPS卫星10的信号如上述那样被发送，所以，本实施方式的GPS接收是指，与来自各GPS卫星10的C/A码进行相位同步。即，为了取得这种GPS卫星10的帧数据等，接收侧的电子钟表100需要与GPS卫星信号同步。该情况下，特别是为了实现1ms单位的同步，使用了C/A码(1023chip(1ms))。该C/A码(1023chip(1ms))按照环绕地球的多个GPS卫星10中的每一个卫星而彼此不同，是固有的。因此，在接收特定的GPS卫星10的卫星信号的情况下，使作为接收部的电子钟表100产生某个GPS卫星10固有的C/A码并进行相位同步，从而能够进行接收。
当与C/A码(1023chip(1ms))同步时，能够接收子帧数据的TLM字的前导码数据、HOW字，能够取得HOW字的Z计数。而且，电子钟表100在取得TLM字、HOW字的Z计数后，接着还能够取得周编号数据(WN)、卫星健康状态(SVhealth)。
通过进行奇偶校验，能够判断所取得的Z计数是否可靠。即，能够利用HOW字的TOW数据后的奇偶数据进行正误的确认。然后，在利用奇偶校验确认到错误的情况下，视为该Z计数存在某些异常，在时刻修正时不使用该Z数据。
[闰秒信息]
如图5所示，以上说明的导航消息由页1～页25这25个页构成。而且，GPS卫星10反复发送由这25个页(全部页)构成的导航消息。各页也被称为帧，是1500比特的数据量。导航消息的数据速度为50bps，所以，发送1个页(帧)需要30秒，发送25个页(全部页)需要30秒×25＝750秒＝12.5分。
子帧1～3在各页中分别发送相同种类的数据。但是，子帧4、5存储有年历(所有GPS卫星10的概略轨道信息)等与所有卫星有关的信息。这些信息的数据量多，所以，子帧4、5按照每页发送不同种类的数据。
闰秒信息位于页18的子帧4中。如图6所示，页18的子帧4除了TLM、HOW以外，在字3～5中存储有电离层校正系数α0～α3、β0～β3等，在字6、7、8中存储有UTC参数A1、A0。并且，在字8～10中存储有闰秒信息。具体而言，在字8的t0t、WNt中存储有时代时刻(epoch time)的信息，在ΔtLS中存储有当前的闰秒，在WNLSF中存储有闰秒的更新周，在DN中存储有闰秒的更新日，在ΔtLSF中存储有更新后的闰秒。
GPS的导航消息以周为单位来进行广播，所以，当成为每周星期日的00:00:00时，返回从页1起的广播。因此，当从每周星期日的00:00:00起进行计测时，在GPS时刻00:08:48会接收到页18的子帧4。即，如图5所示，发送子帧1～子帧5的1页量的导航消息所需要的时间为30秒，所以，在页17的发送完成之前，需要30秒×17＝510秒。并且，子帧1～子帧3的发送完成需要6秒×3＝18秒。因此，为了能够接收页18的子帧4，需要510秒+18秒＝528秒、即8分48秒。当将星期日的00:00:00考虑为开始时点时，00:08:48成为能够接收页18的子帧4的时刻。
下面，如图5所示，全部页的发送完成需要12.5分，所以，在00:21:18、00:33:48等能够接收页18的子帧4。图7示出星期六的23:51:18之前的这样考虑的能够接收页18的子帧4的GPS时间。
为了不利用算式进行计算就能够求出能够接收页18的子帧4的时刻，在ROM等中存储图7所示的时、分、秒、星期号的数据来作为表，从表中检索与电子钟表100的内部时刻一致的时间即可。但是，例如，当假定为了存储时、分、秒、星期号的数据而分别使用了1字节时，为了存储表的所有数据，需要806×4＝3224字节的容量。这种情况下，当使用运算能力低的IC时，检索会花费很多时间，伴随接收时间的增加，功耗也会增加。
[闰秒信息接收定时表]
在本发明中，如图8(A)、(B)所示，在划分为时和分秒的表中保持闰秒接收定时的时刻信息，实现了数据存储容量的降低和检索的简化。具体而言，1小时内的闰秒信息接收定时的分秒的模式被集中为0～4的5个模式，所以，如图8(A)所示，生成利用0时～23时的“时”和星期日～星期六的“星期号”将这5个模式关联起来的表。当设一个模式所需要的存储容量为1字节时，图8(A)的表为5×5＝25字节。
接着，如图8(B)所示，生成将各模式的编号作为表编号并按照每个表编号来表示闰秒信息接收定时的分和秒的组合的表。当设分秒分别需要1字节时，关于表编号0，分和秒需要10字节。下面，表编号1需要8字节，表编号2需要10字节，表编号3需要10字节，表编号4需要10字节。因此，图8(B)的表所需要的容量为48字节。
图8(A)的表所需要的容量为25字节，图8(B)的表所需要的容量为48字节，所以，只要具有总共73字节的表，就能够检索闰秒信息接收定时。与图7所示的3224字节相比，能够以极少的容量生成表，能够减少检索所需要的时间，能够实现伴随于接收时间减少的低功耗化。
[接收控制处理]
接着，对使用以上这种表的电子钟表100的接收控制处理进行说明。另外，在本实施方式中，图8(A)、(B)的闰秒接收定时表将开始从GPS卫星10广播闰秒信息的时刻作为GPS时刻。
图9示出接收控制处理的内容。控制电路70在内部时刻中加上接收时间(例如30秒)，生成基准时刻(S0)。然后，控制电路70根据基准时刻的“星期号”和“时”，从图8(A)所示的闰秒接收定时表(时)中检索表编号(S1)。接着，从图8(B)所示的闰秒接收定时表(分秒)中检索基准时刻的分秒之后的分秒(S2)。
判断检索结果是否为在闰秒接收定时表(分秒)中存在与基准时刻的分秒之后的分秒相应的时刻(S3)。在存在相应时刻的情况下，存储该时刻。
另一方面，在不存在相应时刻的情况下，判断基准时刻是否是星期六的23时(S4)。这是因为，GPS的导航消息以周为单位进行广播，在每周星期日的00:00:00返回从页1起的广播，所以，即使当前的页为页18的子帧4的接收前的页，也必须再次取得返回页1后的闰秒接收定时。因此，在基准时刻为星期六的23时的情况下，将星期日的0时的接收定时表(分秒)的开头时刻作为接收开始定时(S5)。即，存储0时08分48秒作为接收定时。
并且，在不存在相应时刻、且基准时刻不是星期六的23时的情况下，存储下一个闰秒接收定时表(分秒)的开头时刻作为接收开始定时。
在本实施方式中，图8(A)、(B)所示的闰秒接收定时表是来自GPS卫星10的闰秒信息的广播开始时刻，没有考虑UTC偏置的值。因此，接着，进行接收时间的调整处理和UTC偏置的减法处理。
根据接收装置的处理能力，接收时间是变化的，例如，在本实施方式的GPS接收电路28的情况下，假定接收需要30秒的时间。从闰秒接收定时表取得的闰秒接收定时时刻是闰秒信息的广播开始时刻，所以，从该广播开始时刻减去30秒这样的接收时间(S7)。
并且，从闰秒接收定时表取得的闰秒接收定时时刻是闰秒信息的广播开始时刻，没有考虑UTC偏置的值，所以，从减去所述接收时间而得到的时刻再减去UTC偏置的值(S8)。
UTC在12月或6月的末日、或者3月或9月的末日等实施闰秒的调整。但是，GPS时刻中不存在闰秒，所以，每当在UTC中实施闰秒的调整时，GPS时刻与UTC之差(UTC偏置)增大。在本实施方式中，设UTC偏置为15秒，从图8(B)的闰秒接收定时表(分秒)的值减去15秒(S8)。
在取得了闰秒接收定时后，判断内部时刻与闰秒接收定时是否一致，待机直到一致为止(S9)。然后，在内部时刻与闰秒接收定时一致时，开始页18、子帧4的接收(S10)。进而，接收页18、子帧4的闰秒信息(S11)。
接着，说明具体例。设内部时刻为2011年12月10日、星期五的0时0分0秒。该情况下，从图8(A)的表中取得表编号0。接着，从图8(B)的表编号0的分秒中检索0分0秒以后的分秒。在表编号0的分秒中存在8分48秒这样的相应时刻。因此，闰秒接收定时成为2011年12月10日、星期五的0时8分48秒。
设内部时刻为2011年12月10日、星期五的0时59分0秒。该情况下，从图8(A)的表中取得表编号0。接着，从图8(B)的表编号0的分秒中检索59分0秒以后的分秒。但是，在表编号0的分秒中不存在59分0秒以后的分秒，所以，下一个表编号1的起始时刻即11分18秒成为闰秒接收定时。因此，闰秒接收定时成为2011年12月10日、星期五的1时11分18秒。
设内部时刻为2011年12月11日、星期六的23时52分0秒。该情况下，从图8(A)的表中取得表编号2。接着，从图8(B)的表编号2的分秒中检索52分0秒以后的分秒。在表编号2的分秒中不存在52分0秒以后的分秒，但是，由于是星期六的23时的情况，因此，不检索下一个表编号的分秒，而是星期日的0时的闰秒接收定时表的开头时刻即8分48秒成为闰秒接收定时。因此，闰秒接收定时成为2011年12月12日、星期日的0时8分48秒。
如上所述，根据本实施方式，能够以较少的数据量将闰秒接收定时保持为表，所以，即使在使用运算能力低的IC的情况下，也能够容易地在短时间内进行闰秒接收定时的检索。其结果，通过接收时间的缩短，能够实现功耗的降低。
并且，根据本实施方式，在生成图8(A)、(B)所示的闰秒接收定时表时，不需要考虑根据接收装置的处理能力而变化的接收时间以及UTC偏置的值，所以，能够有效利用已生成的闰秒接收定时表。
[第2实施方式]
图10是示出本发明的第2实施方式的接收控制处理的流程图。对与图9所示的第1实施方式相同的处理标注同一标号并省略说明。
在本实施方式的闰秒接收定时表中，设UTC偏置为15秒，表现为从GPS时刻减去UTC偏置而得到的基于UTC的接收开始时刻。另外，在第2实施方式中，不执行图9所示的S0的处理，所以，不生成基准时刻。因此，在S1和S2中，内部时刻成为比较对象。并且，在本实施方式中，图8(A)所示的利用0时～23时的“时”和星期日～星期六的“星期号”将闰秒信息接收定时的分秒的5个模式关联起来的表是一样的。
但是，关于将各模式的编号作为表编号并按照每个表编号表示闰秒信息接收定时的分和秒的组合的表，采用从图8(B)所示的分秒的值减去UTC偏差15秒而得到的值。例如，设表编号0的最初的分秒为08分33秒。
在图10所示的接收控制处理中，闰秒接收定时时刻的取得处理(S1～S6)以及闰秒信息的接收处理(S9～S11)与图9所示的第1实施方式的处理相同。在本实施方式中，关于闰秒接收定时表，设UTC偏置为15秒，将闰秒接收定时表现为基于UTC的接收开始时刻。但是，如上所述，每当实施闰秒的调整时，UTC偏置增大。因此，在该表生成后实施了闰秒调整的情况下，在从表中取得的时刻与实际的UTC之间会产生差异。
因此，在本实施方式中，判断UTC偏置的当前值与定时表生成时的值是否一致(S20)。然后，在不一致的情况下，从上述存储的闰秒接收定时减去UTC偏置的差分(S21)。例如，设UTC偏置为15秒来生成本实施方式的表，但是，在当前的UTC偏置为17秒的情况下，从闰秒定时减去差分2。使用这样求出的闰秒接收定时时刻，与第1实施方式同样地进行闰秒信息的接收处理(S9～S11)。
根据本实施方式，在生成闰秒信息接收定时表时，预先考虑UTC偏置来生成分秒数据，所以，在UTC偏置与当前值相同的情况下，能够直接使用从表中取得的闰秒信息接收定时。
并且，即使在UTC偏置相对于当前值发生了变更的情况下，也能够考虑UTC偏置的差分来计算闰秒接收定时，所以，能够准确地接收闰秒信息。
另外，在上述各实施方式中，说明了闰秒接收定时表的时、分、秒、星期号的记录区域的容量分别为1字节的例子，但是，本发明不限于此，也可以适当变更。
Claims (8)
1.一种电子钟表，其特征在于，该电子钟表具有：
接收部，其能够从发送包含时刻信息和闰秒信息在内的卫星信号的卫星接收所述卫星信号；
控制部，其控制所述接收部接收所述卫星信号中的所述时刻信息和闰秒信息，根据所述时刻信息和闰秒信息修正内部时刻；
第1表，其根据闰秒信息接收定时数据，将对于多个接收时共同的接收分和接收秒的组合分类为多个分秒模式，与接收星期号以及接收时关联起来存储所述多个分秒模式的识别信息，其中，所述闰秒信息接收定时数据是利用接收时、接收分、接收秒和接收星期号表示所述闰秒信息的接收定时而得到的；以及
第2表，其按照每个所述识别信息，存储接收分和接收秒的组合，
所述控制部从所述第1表和第2表中取得所述内部时刻后的闰秒信息接收定时数据，根据所取得的闰秒信息接收定时数据控制所述接收部接收所述闰秒信息。
2.根据权利要求1所述的电子钟表，其特征在于，
所述闰秒信息接收定时数据是表示从所述闰秒信息的发送开始时刻减去所述时刻信息与世界协定时间的差分而得到的闰秒信息的接收开始时刻的数据，
在所述时刻信息与世界协定时间的差分相对于所述第1表和第2表的生成时发生了变动的情况下，当从与所述取得的识别信息对应的分秒模式减去该变动的量而得到的时刻与所述内部时刻一致时，所述控制部控制所述接收部接收所述闰秒信息。
3.根据权利要求2所述的电子钟表，其特征在于，
所述闰秒信息接收定时数据是利用世界协定时间表示闰秒信息的接收开始时刻的数据。
4.根据权利要求1所述的电子钟表，其特征在于，
所述闰秒信息接收定时数据是表示所述闰秒信息的发送开始时刻的数据，
在从所述闰秒信息接收定时数据减去接收所需时间并减去所述时刻信息与世界协定时间的差分而得到的时刻和所述内部时刻一致的情况下，所述控制部控制所述接收部接收所述闰秒信息。
5.根据权利要求4所述的电子钟表，其特征在于，
所述闰秒信息接收定时数据是利用所述卫星信号中的所述时刻信息表示闰秒信息的发送开始时刻的数据。
6.一种电子钟表的接收控制方法，该电子钟表具有：
接收部，其能够从发送包含时刻信息和闰秒信息在内的卫星信号的卫星接收所述卫星信号；
控制部，其控制所述接收部接收所述卫星信号中的所述时刻信息和闰秒信息，根据所述时刻信息和闰秒信息修正内部时刻；
第1表，其根据闰秒信息接收定时数据，将对于多个接收时共同的接收分和接收秒的组合分类为多个分秒模式，与接收星期号以及接收时关联起来存储所述多个分秒模式的识别信息，其中，所述闰秒信息接收定时数据是利用接收时、接收分、接收秒和接收星期号表示所述闰秒信息的接收定时而得到的；以及
第2表，其按照每个所述识别信息，存储接收分和接收秒的组合，
所述接收控制方法的特征在于，该接收控制方法包括以下步骤：
根据所述内部时刻的星期号和小时，从所述第1表中取得相应的分秒模式的识别信息；
从与所述取得的识别信息对应的分秒模式中取得所述内部时刻之后的接收分和接收秒的组合；
判断所述内部时刻是否与对应于所述取得的识别信息的接收星期号、接收时、以及所取得的接收分和接收秒的组合一致；以及
在一致的情况下开始接收所述闰秒信息。
7.根据权利要求6所述的电子钟表的接收控制方法，其特征在于，
所述闰秒信息接收定时数据是表示从所述闰秒信息的发送开始时刻减去所述时刻信息与世界协定时间的差分而得到的闰秒信息的接收开始时刻的数据，
所述接收控制方法还包括以下步骤：
判断所述时刻信息与世界协定时间的差分是否相对于所述第1表和第2表的生成时发生了变动；以及
在所述差分发生了变动的情况下从与所述取得的识别信息对应的分秒模式减去该变动的量。
8.根据权利要求6所述的电子钟表的接收控制方法，其特征在于，
所述闰秒信息接收定时数据是表示所述闰秒信息的发送开始时刻的数据，
所述接收控制方法还包括以下步骤：
从与所述取得的识别信息对应的接收星期号、接收时、以及所取得的接收分和接收秒的组合减去接收所需时间；以及
从减去所述接收所需时间后的值减去所述时刻信息与世界协定时间的差分。
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