CN104252129A - 无线电时钟 - Google Patents

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Abstract

无线电时钟。一种无线电时钟1包括：GPS天线110，其被配置为接收从多个GPS卫星发射的卫星信号；接收单元120，其被配置为执行接收过程以从由所述GPS天线110所接收到的卫星信号获得信息，所述信息被包含在所述卫星信号中；以及控制单元180，其被配置为控制所述接收单元120保持与发射了所述卫星信号的GPS卫星同步，并且控制所述接收单元120在由所述接收单元120所获得的信息不包含用于日期校正的日期信息时接收包含所述日期信息的卫星信号。

Description

无线电时钟
技术领域
本发明涉及无线电时钟。
背景技术
用于GPS(全球定位系统)的卫星(在下文中被称为GPS卫星)包括诸如具有高精度的原子钟的时钟，并且从GPS卫星发射的信号包含与由该时钟所测量的时间相关的信息。无线电时钟从GPS卫星接收信号，并且基于包含在所接收到的信号中的时间信息来校正内部时钟的时间，以高精度地显示时间(例如，见专利文档1)。
现有技术文档
专利文档
专利文档1日本待审专利申请公报第2008-32636号
发明内容
技术问题
从GPS卫星发射的信号包含日期信息以及时间信息。时间信息被以六秒的间隔从GPS卫星发射，并且日期信息被以30秒的间隔从GPS卫星发射。例如，当用户将无线电时钟带到诸如靠近窗户的地点这样的在良好接收环境中的地方时，该无线电时钟接收时间信息并且开始校正显示的时间。在某些情况下，用户错误地认为接收已成功地完成，并且从窗户离开到达不良接收环境中的地方。存在其中需要几分钟来检测时钟指针的位置并且调整所显示的时间的情况。如果无线电时钟开始操作以获得在那些过程之后从GPS卫星发射的日期信息，则由于在不良接收环境中的接收灵敏度的降低而对于获得该日期信息可能需要长时间段。
因此，本发明的目标是提供一种对获得从GPS卫星发送的信息花费长时间段进行抑制的无线电时钟。
技术方案
上述目标由无线电时钟来实现，所述无线电时钟包括：天线，其被配置为接收从多个GPS卫星发射的卫星信号；接收单元，其被配置为执行接收过程以从由所述天线接收到的卫星信号获得信息，所述信息被包含在所述卫星信号中；以及控制单元，其被配置为控制所述接收单元保持与发射了所述卫星信号的GPS卫星同步，并且控制所述接收单元在由所述接收单元所获得的信息不包含用于日期校正的日期信息时接收包含所述日期信息的卫星信号。
上述无线电时钟包括：显示单元，其被配置为显示时间；以及时间校正单元，其被配置为基于由所述接收单元从所述卫星信号获得的时间信息来校正由所述显示单元所显示的时间，其中所述控制单元控制所述时间校正单元在获得所述日期信息之后校正由所述显示单元所显示的时间。
在上述无线电时钟中，当夏令时间设置是有效的时，所述控制单元控制所述接收单元保持与发射了所述卫星信号的所述GPS卫星同步，并且控制所述接收单元接收包含所述日期信息的卫星信号。
技术效果
根据本发明，可以抑制对从GPS卫星发送的信息的获得花费长时间段。
附图说明
图1是示出无线电时钟的硬件的示例的图；
图2是示出接收单元的硬件的示例的图；
图3是示出夏令时间设置信息的示例的图；
图4是示出叠加在卫星信号上的导航消息的示例性结构的图；以及
图5是示出控制单元的控制程序的流程图。
具体实施方式
首先参照图1，对这种实施方式的结构进行描述。这种实施方式的无线电时钟1包括GPS天线110、接收单元120、接收单元驱动单元150、显示装置161、显示装置驱动单元162、存储器170、控制单元180、时钟指针驱动单元191、齿轮系192、时间显示单元200、时钟指针位置检测单元210、内部时间测量单元220以及操作单元230。
GPS天线110是接收从GPS卫星10发射的卫星信号的天线。GPS天线110将所接收到的卫星信号输出到接收单元120。在图1中，为了简单示出了仅一个GPS卫星10。
接收单元120包括RF(射频)单元130和基带单元140。RF单元130和基带单元140执行用来从叠加在从GPS卫星10发射的1.5GHz频带中的卫星信号上的导航消息获得诸如轨道信息和时间信息这样的信息的过程。
图2示出了RF单元130和基带单元140的示例性结构。RF单元130包括SAW(表面声波)滤波器131、LNA(低噪声放大器)132、下变频器133、PLL(锁相环)电路134以及ADC(A-D转换器)135。
SAW滤波器131执行用来从由GPS天线110所接收到的信息中提取卫星信号的过程。也就是说，SAW滤波器131被设计为通过1.5-GHz频带信号的带通滤波器。
LNA132放大由SAW滤波器131所提取的卫星信号。由LNA132所放大的卫星信号被输出到下变频器133。
例如，下变频器133是将卫星信号转换成在中频的信号的电路，并且包括混频器和窄带通滤波器。下变频器133通过将卫星信号与从PLL电路134输出的时钟信号混合来将从LNA132输出的卫星信号下变频成中频频带的信号。下变频器133的输出信号被输出到ADC135。
PLL电路134是与振荡器电路(未示出)的输出信号同步地以预定的本机频率(local frequency)将时钟信号输出到下变频器133的混频器的电路，并且包括VCO(压控振荡器)、预分频器(prescaler)、相位比较器等。
ADC135以预定采样频率将从下变频器133输出的卫星信号转换成数字值作为数字数据，并且将该数字数据输出到基带单元140。
基带单元140包括同步获得单元141、同步跟踪单元142以及算术处理单元143。基带单元140从由RF单元130的ADC135所转换的数字信号(中频频带的信号)解调基带信号。
在GPS系统中，使用了CDMA(码分多址)方法，通过该方法，所有GPS卫星10都通过使用不同的C/A码以同一频率发射卫星信号。同步获得单元141通过使用与GPS卫星10所使用的C/A码相同的PN系列的码(由同步获得单元141所生成的码在下文中被称为本机码(local code))通过在C/A码之中建立相位同步来获得卫星信号。具体地，同步获得单元141生成具有与包含在基带信号中的C/A码相同的模式的本机码，并且执行用来实现C/A码与本机码之间的相关性的过程。同步获得单元141接着调整定时以生成本机码，使得针对每个本机码的相关值将被最大化。当相关值等于或大于阈值时，同步获得单元141确定实现了与发射了对应的本机码的GPS卫星10的同步。
同步跟踪单元142在三个定时处建立基带信号与本机码之间的相关性：早于接收信号的定时、在与接收信号相同的时间处、晚于接收信号的定时。与那三个定时的相关性被测量。如果与更早的定时的相关性是高的，则接收定时被改变为更早的定时。如果与更迟的定时的相关性是高的，则接收定时被改变为更迟的定时。以这种方式，同步跟踪被执行。
算术处理单元143通过将基带信号与具有与由同步获得单元141所获得的GPS卫星10的C/A码相同的模式的本机码混频来解调导航消息，并且获得诸如包含在导航消息中的时间信息和日期信息这样的信息。
在控制单元180的控制下，接收单元驱动单元150使接收单元120操作，或者使接收单元120停止操作。
显示装置161是诸如LCD(液晶监视器)的装置，并且将诸如日期和星期几这样的信息显示在显示单元上。显示装置驱动单元162驱动显示装置161，以将信息显示在显示装置161的显示单元上。
存储器170存储要被控制单元180用来执行控制的程序、从GPS卫星10接收到的信息、夏令时间设置信息等等。图3示出夏令时间设置信息的示例。夏令时间设置信息包含关于夏令时间的第一个月和第一星期的信息、关于夏令时间的最后一月和最后一星期的信息、以及关于是否使夏令时间设置有效和关于是否使夏令时间设置无效的信息。
控制单元180依据在存储器170中所记录的程序来控制相应的单元。
时钟指针驱动单元191包括步进电机等等(未示出)。时钟指针驱动单元191驱动齿轮系192，并且校正由时间显示单元200的时钟指针(时针、分针以及秒针)所指示的显示的时间。
时钟指针位置检测单元210检测齿轮系192的位置，以检测相应的时钟指针的位置。例如，用时钟指针位置检测单元210来检测时钟指针的位置的方法在日本待审专利申请公报第2011-122891号中被公开。
例如，时间测量单元220是测量无线电时钟1中的当前时间的时间测量单元，并且包括年计数器、月计数器、天计数器、小时计数器、分钟计数器以及秒钟计数器。
操作单元230接收诸如告警设置这样的操作信息的输入。
现参照图4，对叠加在从GPS卫星10发射的卫星信号上的导航消息进行描述。
导航消息作为一个单元被形成为具有总共1500个比特的主帧的数据。主帧被划分成各自包含300个比特的五个子帧1至5。在六秒内从每个GPS卫星10发射一个子帧的数据。因此，在30秒内从GPS卫星10发射一个主帧的数据。
子帧1包含诸如周数数据(或日期信息)这样的卫星校准数据。周数数据是指示包括当前时间信息的星期的信息。GPS时间信息的起始点在UTC(协调通用时间)中是1980年1月6日0时0分0秒(00:00:00)，并且从该日期开始的星期的周数是0。周数数据每周都被更新。子帧2和3包含天文历表(ephemeris)参数(关于相应的GPS卫星10的特定轨道信息)。子帧4和5包含年历(almanac)参数(关于所有GPS卫星10的通用轨道信息)。子帧1至5各自都进一步包含从顶部将TLM(遥测字)数据存储在30个比特中的TLM(遥测)字，以及存储30个比特HOW(交接字)数据的HOW字。因此，虽然TLM字和HOW字或时间信息被以6秒的间隔从GPS卫星10发射，但是诸如日期信息这样的卫星校正数据或周数数据被以30秒的间隔发射。
在其中由接收单元120所接收到的卫星信号不包含用于日期校正的日期数据、或其中接收单元120已接收到时间信息但是尚未接收到日期信息的情况下，该实施方式的控制单元180控制接收单元120保持与GPS卫星10(接收单元120从其接收到时间信息)同步。具体地，使得同步跟踪单元142使用同一本机码来实现输入基带信号与本机码之间的相关。虽然以6秒的间隔从GPS卫星10发射时间信息，但是以30秒的间隔发射日期信息。因此，存在无法在时间信息的接收之后立即接收日期信息的时刻。在这样的情况下，接收单元120被保持与GPS卫星10(接收单元120从其接收到时间信息)同步，使得接收单元120在接收日期信息的时刻的接收灵敏度的降低将被防止。在与GPS卫星10的同步被维持时，接收灵敏度是比在其中同步未被维持的情况下(或在同步获得的时刻)要高大约20dBm。因此，即使用户错误地认为接收已成功地完成，并且从窗户离开移动到不良接收环境中的地方，同步也被维持以防止接收灵敏度的降低。因此，能够防止日期信息的获得花费长时间段。因为信息的获得被防止花费长时间段，所以能够降低无线电时钟的功率消耗。
具体地，在其中夏令时间设置是有效的情况下，控制单元180控制接收单元120保持与GPS卫星10同步，并且接收包含日期信息的卫星信号。在其中夏令时间设置是有效的并且夏令时间已开始的情况下，存在不能够在日期信息被接收到之前显示准确时间的时刻。因此，在其中夏令时间设置是有效的情况下，接收单元120被保持与GPS卫星10同步，使得能够防止日期信息的获得花费长时间段，并且能够缩短从卫星信号接收的开始到准确时间的显示的时段。
在其中夏令时间设置是有效的情况下，时钟指针驱动单元191在日期信息被获得之后调整时间显示单元200的时钟指针的位置。因此，在其中夏令时间设置是有效的并且夏令时间已开始的情况下，能够显示准确时间。
现参照图5中所示出的流程图，对控制单元180的处理流进行描述。
当开始卫星信号的接收时(步骤S1：是)，控制单元180首先获得存储在存储器170中的夏令时间设置信息(步骤S2)。控制单元180接着控制接收单元驱动单元150激活接收单元120并且使接收单元120开始卫星信号接收操作(步骤S3)。
控制单元180接着确定自卫星信号接收开始之后是否已过去了30分钟(步骤S4)。如果步骤S4中的确定的结果是肯定的，则控制单元180确定卫星信号接收已失败(步骤S18)，并且结束该过程。如果步骤S4中的确定的结果是否定的，则控制单元180确定时间信息是否已被获得(步骤S5)。如果步骤S5中的确定的结果是否定的，则控制单元180返回到步骤S4，并且重复接下来的程序。如果步骤S5中的确定的结果是肯定的，则控制单元180参考在步骤S2中所获得的夏令时间设置信息，并且确定夏令时间设置是否是有效的(步骤S6)。如果步骤S6中的确定的结果是肯定的，则控制单元180确定自卫星信号接收开始之后是否已过去了30分钟(步骤S7)。如果步骤S7中的确定的结果是肯定的，则控制单元180确定卫星信号接收已失败(步骤S18)，并且结束该过程。如果步骤S7中的确定的结果是否定的，则控制单元180确定日期信息是否已被获得(步骤S8)。在其中夏令时间设置是有效的情况下，同步跟踪单元142从当接收单元120在步骤S3中开始接收时的时间起继续利用同一本机码接收卫星信号，直到当在步骤S8中接收到日期信息并且在步骤S9中停止了接收单元120为止。也就是说，继续从同一GPS卫星10接收卫星信号。因此，能够防止接收单元120在从时间信息的接收到日期信息的接收的时段期间的接收灵敏度的降低。
如果步骤S8中的确定的结果是肯定的，则控制单元180停止接收单元120(步骤S9)。控制单元180接着控制时钟指针位置检测单元210检测时钟指针的位置(步骤S10)，并且控制时钟指针驱动单元191基于接收到的时间信息和日期信息来校正时钟指针的显示位置(步骤S11)。
如果步骤S6中的确定的结果是否定的，则控制单元180控制时钟指针位置检测单元210检测时钟指针的位置(步骤S12)，并且控制时钟指针驱动单元191基于接收到的时间信息来校正时钟指针的显示位置(步骤S13)。
控制单元180接着确定自卫星信号接收开始之后是否已过去了30分钟(步骤S14)。如果步骤S14中的确定的结果是肯定的，则控制单元180停止接收单元120(步骤S16)，并且以正常方式移动时钟指针(步骤S17)。如果步骤S14中的确定的结果是否定的，则控制单元180继续获得日期信息同时继续校正时钟指针显示(步骤S15)。控制单元180接着确定是否已获得日期信息(步骤S15)。如果步骤S15中的确定的结果是肯定的，则控制单元180停止接收单元120(步骤S16)，并且以正常方式移动时钟指针(步骤S17)。如果步骤S15中的确定的结果是否定的，则控制单元180返回到步骤S14，并且重复接下来的程序。
上面描述的实施方式是本发明的优选实施方式。然而，本发明不限于该实施方式，并且在不背离本发明的范围的情况下可以对它做出许多改变和修改。

Claims (3)

1.一种无线电时钟，所述无线电时钟包括：
天线，其被配置为接收从多个GPS卫星发射的卫星信号；
接收单元，其被配置为执行接收过程以从由所述天线接收到的卫星信号获得信息，所述信息被包含在所述卫星信号中；以及
控制单元，其被配置为控制所述接收单元保持与发射了所述卫星信号的GPS卫星同步，并且控制所述接收单元在由所述接收单元所获得的信息不包含用于日期校正的日期信息时接收包含所述日期信息的卫星信号。
2.根据权利要求1所述的无线电时钟，所述无线电时钟还包括：
显示单元，其被配置为显示时间；以及
时间校正单元，其被配置为基于由所述接收单元从所述卫星信号获得的时间信息来校正由所述显示单元所显示的时间，
其中所述控制单元控制所述时间校正单元在获得所述日期信息之后校正由所述显示单元所显示的时间。
3.根据权利要求1所述的无线电时钟，其中，当夏令时间设置是有效的时，所述控制单元控制所述接收单元保持与发射了所述卫星信号的所述GPS卫星同步，并且控制所述接收单元接收包含所述日期信息的卫星信号。
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