JP2004177386A

JP2004177386A - 無線式親子時計システム及びそれに用いられる子時計

Info

Publication number: JP2004177386A
Application number: JP2002347433A
Authority: JP
Inventors: Yukio Matsui; 幸夫松井
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】親時計から電波により時刻情報を含む情報を子時計に送信して子時計の時刻更新等を行う親子時計システムにおいて、故意または偶然によって外部から電波情報が侵入することを防止する。
【解決手段】本発明の無線式親子時計システムは、親時計から無線で時刻情報を受信して時刻修正を行なう複数の子時計を含む親子時計システムであって、子時計（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）は、時刻情報を含む暗号化情報を受信する受信器（３１）と、受信された時刻情報に基づいて自己の時刻を修正する時刻修正手段（３３）と、修正された自己の時刻に基づいて他の子時計の時刻を修正するための時刻情報を含む情報を無線で送信する送信器（３８）と、受信器で受信した暗号化情報を復号化する復号化手段（６１）と、送信器で送信される時刻情報を含む情報を暗号化する暗号化手段（６２）を有する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に無線で子時計の時刻修正等を行なう親子時計システムに関する。より詳細には、本発明は、親時計からの無線情報で子時計の時刻修正等を行なう親子時計システムにおける情報伝達のセキュリティ対策及びセキュリティ対策を有する子時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
親時計が基準となる時刻情報を電波等の無線で発信し、周囲に配置された子時計がこれを受信して親時計の基準時刻情報に基づいて時刻を修正して親時計の時刻に一致させる無線式の親子時計システムが知られている。親時計の基準時刻は外部の標準時刻情報源から電波等で受信して作られる。この無線式親子時計システムは、時刻情報の伝達に有線を必要としないから、親時計の時刻と一致した時刻を表示する複数の子時計を比較的に自由に敷地内又は構内に配置するのに好適である。
【０００３】
例えば、比較的広大な敷地内又は複雑な建物内等に設置された無線式親子時計システムにおいても、親時計が基準時刻情報を子時計に送信でき、さらに、子時計の位置を比較的に自由に選択又は変更できるものとしては、特許文献１に開示されるものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４８３７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この特許文献１に記載された親子時計システムでは、時刻情報がシステム内でリレー式に転送されるため、比較的広大な敷地内又は複雑な建物内等に無線式親子時計システムを設置でき、また、子時計の位置を比較的に自由に選択又は変更できる。
しかし、従来の親子時計システムでは、秘匿性の低い開放的な電波信号を使用しているため、情報がシステム外に漏洩したり、場合によっては、悪意を有する者等により有害な情報が親子時計システムに侵入して、システムが支障を発生する事態の可能性が有るという問題点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は上記した従来技術の問題点を解決することを目的とする。
この目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、親時計から無線で時刻情報を受信して時刻修正を行なう複数の子時計を含む親子時計システムであって、子時計は、時刻情報を含む暗号化された情報を受信する受信手段と、受信された時刻情報に基づいて自己の時刻を修正する修正手段と、修正された自己の時刻に基づいて他の子時計の時刻を修正するための時刻情報を含む情報を無線で送信する送信手段と、受信手段で受信した時刻情報を含む暗号化された情報を復号化する復号化手段と、送信手段で送信される時刻情報を含む情報を暗号化する暗号化手段を有することを特徴とする無線式親子時計システムを提供する。
【０００７】
本発明は上記構成により、親時計から無線で時刻情報を受信して時刻修正を行なう複数の子時計を含む親子時計システム内において、時刻情報を含む情報を暗号化して送受信するため、悪意を有する者により故意に又は何らかの事情で偶然に、有害情報が親子時計システム内に侵入すること又は親子時計システム内のデータ等が改竄されること又は有害情報によりシステム障害を防止することができる。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の親子時計システムにおいて、暗号化手段はさらに、情報を暗号化するための暗号化キー及び暗号化された情報を復号化するための復号化キーを受信して保存するものであり、暗号化キー及び復号化キーは有効な通信距離が１メートル程度の弱い電波で前記親時計または他の送信手段から送信されることを特徴とする無線式親子時計システムを提供する。
【０００９】
本発明は上記構成により、例えば、各子時計に管理用の登録ＩＤを付与する等のシステム起動時において、親時計から暗号化キー及び復号化キーを親時計の近傍、例えば、親時計から１メートル以内、に持ち込んだ子時計に受信可能に送信し、子時計はこれらのキーを保存して使用することができるため、親子時計システムの無線伝達情報の暗号化設定が容易にかつキーの漏洩を極力抑えつつできる。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の無線式親子時計システムにおいて、暗号化手段は、情報を暗号化する際、暗号化のための関数として日時データを使用することを特徴とする無線式親子時計システムを提供する。
【００１１】
本発明は上記構成により、簡単な方法により時刻情報を含む情報を暗号化する際のランダム性を高めて秘匿性を高めることができる。
【００１２】
請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の無線式親子時計システムにおいて、子時計はさらに、受信手段が受信した暗号化された情報を含んだ情報の異常の有無を検出し、情報に異常がある場合は、異常を有する情報による修正手段の修正及び送信手段の他の子時計への送信をしないように異常を有する情報を無効化する異常検出手段を有することを特徴とする無線式親子時計システムを提供する。
【００１３】
本発明は上記構成により、異常が検出された情報により子時計が誤動作を発生したり、また、有害情報の可能性の有る異常情報がシステム内に伝播するのを防止できる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明は、請求項４に記載の無線式親子時計システムにおいて、異常検出手段はさらに、異常の検出が、連続して所定回数発生した場合若しくはその他の予め定められた事態が発生した場合、無線式親子時計システムを管理する人間若しくは他の機器に通知するための通知手段を有することを特徴とする無線式親子時計システムを提供する。
【００１５】
本発明は上記構成により、異常情報の検出が連続して所定回数発生する又はその他の予め定められた事態が発生した場合は、親子時計システムの管理者又はその他の管理用の機器に通知して、事態への対応、例えば、修理等、を行なうことができる。
【００１６】
請求項６に記載の本発明は、請求項４項又は５項のいずれかに記載の無線式親子時計システムにおいて、異常検出手段はさらに、異常の検出等の検出された事態の履歴を記録する履歴記憶手段を有することを特徴とする無線式親子時計システムを提供する。
【００１７】
本発明は上記構成により、異常状態の検出の履歴を子時計内に記録して、親子時計システムの管理、維持のために使用することかできる。
【００１８】
請求項７に記載の本発明は、請求項６に記載の無線式親子時計システムにおいて、子時計は、異常の検出等の検出された事態の履歴を直接又は他の前記子時計を介して前記親時計に伝送することを特徴とする無線式親子時計システムを提供する。
【００１９】
本発明は上記構成により、各子時計の異常状態の検出の履歴を親時計において監視することができる。
【００２０】
請求項８に記載の本発明は、親時計から無線で時刻情報を受信して時刻修正を行なう親子時計システム用の子時計であって、時刻情報を含む情報を受信する受信手段と、受信された時刻情報に基づいて自己の時刻を修正する修正手段と、修正された自己の時刻に基づいて他の子時計の時刻を修正するための時刻情報を無線で送信する送信手段と、受信手段で受信した情報が暗号化されている場合に受信情報を復号化し又は送信手段で送信される時刻情報を含む情報を暗号化する手段を有することを特徴とする無線式親子時計システム用の子時計を提供する。
【００２１】
本発明は上記構成により、親子時計システム用の子時計が、受信された時刻情報を含む情報が暗号化されている場合には復号化して使用し、そして他の子時計に時刻情報を含む情報を暗号化してリレー式に転送することができるため、システムの情報転送のセキュリティを高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一つの実施の形態による無線式親子時計システム１の概略を示す。無線式親子時計システム１は、親時計２と、複数の第１の子時計３Ａ、複数の第２の子時計３Ｂ及び第３の子時計３Ｃと、複数の第２の子時計３Ｂの内の１つと第３の子時計３Ｃとの間に配された中継器４１及び４２とを備える。
【００２３】
親時計２と第１の子時計３Ａの間、第１の子時計３Ａと第２の子時計３Ｂの間、上記１つの第２の子時計３Ｂと中継器４１の間、中継器４１と中継器４２の間、及び中継器４２と第３の子時計３Ｃの間は、所定の出力と所定の周波数を持った電波で双方向に通信可能に接続されている。この出力と周波数は法規制による免許や許可を必要としない値の大きさに選ばれている。この電波は同一周波数であってよい。
【００２４】
図１には、親子時計システム１以外の、電波発生源として、システム外送信機７０を示している。本実施の形態の親子時計システム１は、このシステム外送信機７０の電波情報が偶然又は故意にシステム１内に侵入して、親子時計システム１が異常動作をすることを防止する。
【００２５】
親時計２は、図２のブロック図に示す構成を有する。すなわち、親時計２は、アンテナ２０及び受信器２１により外部の標準時刻情報の電波（放送の時報、長波標準電波または全地球測位システム（ＧＰＳ）の時刻情報等）を受信し、デコーダ２２を経由により標準時刻情報の時刻コードにする。これに限らず、親時計２はテレホンＪＪＹまたは専用回線等の有線にて標準時刻情報を受信するようにしても良い。この標準時刻情報の時刻コードは暗号化されていなので、復号化手段５１はそのままの状態で時刻修正手段２３に送る。そして標準時刻情報の時刻コードに基づいて時刻修正手段２３により標準時刻に一致するように修正する修正情報を作り、計時手段２４に送る。計時手段２４は自己の時刻を標準時刻に合うように修正し、そして時刻表示手段２５の時刻表示を修正する。さらに計時手段２４は、子時計に送信して子時計の時刻を修正するための基準時刻情報をエンコーダ２６に送る。エンコーダ２６は、親時計２からの情報であることを識別するためのデータを識別番号制御手段２７から受け、基準時刻情報に付して暗号化手段５２へ送る。
【００２６】
暗号化手段５２は、暗号復号キー記憶手段５３内に記憶された暗号化キーを用いて、エンコーダ２６からの情報を暗号化して送信器２８へ送る。暗号化手段５２は、暗号化キーと共に又は暗号化キーを使用せずに日時データを暗号化のための関数として使用することができる。例えば、その送信時の月、日、曜日、時間毎に選ばれた数値を用いて暗号化してもよい。
【００２７】
送信器２８は、アンテナ２０を経由して、基準時刻情報と親時計からの情報であることを識別する暗号化されたデータを所定の周波数と出力の搬送電波で親子時計システム１内の子時計へ向けて送信する。
【００２８】
暗号復号キー記憶手段５３は、不揮発性メモリで構成してもよく、暗号化キー及び復号化キーは親子時計システム１の起動時のシステムＩＤの割付時又は子時計の登録ＩＤの割付時に設定される。設定された暗号復号キー記憶手段５３内に記憶される。暗号化キー及び復号化キーは、システム１内の子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃが登録される時に、親時計の近傍、例えば親時計から約１メートル以内、に子時計を持ち込み、暗号化手段５２で子時計の登録ＩＤに基づいて暗号化及び復号化するキーが設定されて送信器２８を経て時刻情報を送信する場合よりも弱い電波、例えば、有効通信距離が１メートル程度の電波で登録された子時計に送信される。このように電波強度を落とすことによって、暗号化キー及び復号化キーが漏洩する危険性を極力抑えてある。また、電波の代わりに赤外線送受信装置を親時計と子時計に設けて赤外線伝送を使用してもよい。また、登録ＩＤに基づく暗号化キー及び復号化キーの詳細については特に詳述しないが、例えば、暗号化手段５２に、登録ＩＤを用いて暗号化キー及び復号化キーを生成する関数の複数個をデータテーブルとして用意し、システム起動時に関数を選択し、選択された関数に各個時計の登録ＩＤを適応して暗号化キー及び復号化キーを生成する等しても良いし、各登録ＩＤと暗号化キー及び復号化キーとの組み合せの複数個をデータテーブルとして用意しても良い。また、この場合、子時計に対応するデータテーブルを設けて、親時計から通信される選択命令、または、子時計に設けられた入力キーのマニュアル操作によって、子時計のデータテーブルから暗号化キー及び復号化キーを選択し、選択された暗号化キー及び復号化キーを子時計に記憶するように構成しても良い。
【００２９】
親時計２は、後述するように親子時計システム１内の各子時計からの受信情報を伝える電波をアンテナ２０及び受信器２１により受信して、デコーダ２２により各子時計から情報を識別して表示手段２２Ａにより受信された各子時計の受信情報を表示する。この場合、親子時計システム１内の各子時計からの電波情報は暗号化されているため、復号化手段５１が暗号復号キー記憶手段５３からの復号化キーを使用して受信情報を復号してから、受信情報を表示手段２２Ａに表示する。もし、親子時計システム１内の各子時計からの受信データに異常、例えば、受信データの解読不能、受信不可能等、があれば、異常状態検出通報手段５４がこれを検出して、親子時計システム１の管理者又は他の管理用の機器に、エンコーダ２６、暗号化手段５２、送信器２８を介して通知するか又は表示手段２２Ａに表示する。例えば、送信器２８にネットワークを用いた通信機能を追加して、管理者に異常状態を通知するメールを送信する構成とし、あるいは、他の管理用の機器に履歴データをファイル化して送信する構成とすれば良い。そして、親子時計システム１内の子時計からの受信データ異常状態は履歴記憶手段５５内に記憶される。なお、管理者又は他の管理用の機器への通知は、１回の異常ではなく所定数回連続して異常が発生した場合のみに限定するようにしてもよい。
【００３０】
親時計２は、上記した復号化手段５１、暗号化手段５２、暗号復号キー記憶手段５３、異常状態検出通報手段５４、及び履歴記憶手段５５を、例えば図示しないマイクロプロセッサ上で走るプログラムとメモリとこれらに電力を供給する電源とにより実現してもよい。
【００３１】
親時計２が送信する電波と各子時計が送信する後述の電波は同一の周波数でもよい。但し、後述するように親時計２と子時計の送信時間が一致しないように時間をシフトして送信して、混信を回避する。これに代えて、親時計２が送信する電波と各子時計が送信する電波を異なる周波数として、混信を回避してもよい。
【００３２】
計時手段２４は、電源制御手段２９を制御して、所定の基準時刻情報の送信時間、又は所定の標準時刻情報及び子時計からの電波の受信時間にのみ、送信器２８又は受信器２１及びその他の必要な回路に電力を送り、電力消費を節約する。
【００３３】
第１の子時計３Ａ、第２の子時計３Ｂ、及び第３の子時計３Ｃは図３に示す同一の構成を有する。各子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、アンテナ３０と受信器３１と送信器３８により親時計２及び他の子時計と双方向に通信可能である。
【００３４】
図１に示すように、第１の子時計３Ａは、親時計２と直接に電波により双方向の通信可能な子時計である。第２の子時計３Ｂは、親時計２と直接に電波により双方向の通信することはできないが、１つの第１の子時計３Ａと電波により双方向に通信可能な子時計である。第３の子時計３Ｃは、親時計２及び第１の子時計３Ａと直接に電波により双方向の通信することはできないが、第２の子時計３Ｂと電波により双方向に通信可能な子時計である。
【００３５】
再び、図３を参照して、子時計の構成を第１の子時計３Ａを例示として説明する。子時計３Ａは、アンテナ３０と受信器３１により親時計２から基準時刻情報を含む無線情報を受信して、デコーダ３２でコード情報にした後、復号化手段６１が暗号復号キー記憶手段６３に記憶されている復号化キーを使用してを復号する。復号された時刻コードは時刻修正手段３３に送られる。さらに復号化手段６１は親時計２から送られたことを示す情報を解読して、表示手段３２Ａに親時計２から基準時刻情報の受信に成功したことを示す表示を行い、さらにランク制御手段３７Ａを介して電源制御手段３９から受信器３１及びその他の回路への電力供給を停止して、所定時間の間、受信を停止する。
【００３６】
もし、復号化手段６１が暗号復号キー記憶手段６３に記憶された復号化キーを使用して、親時計２又は他の子時計から送られる電波情報を時刻コードに復元できなかった場合は、異常状態検出通報手段６４がこの状態を検出して時刻修正手段３３による時刻修正を停止する。そして、異常状態検出通報手段６４は、エンコーダ３６に異常状態を通知して、この異常な電波情報に基づいた時刻情報を他の子時計に送らないように指示する。
【００３７】
さらに、異常状態検出通報手段６４は、必要な場合、例えば、所定回数連続して受信した電波情報に異常がある場合等の予め定められた事態が発生した場合、アップリンク時にエンコーダ３６、暗号化手段６２及び送信器３８を介して親時計２又は上位の子時計にその異常状態を通知する。親時計２に送られた異常事態の通知は、親時計２の表示手段２２Ａに表示される及び／又は親時計２の送信器２８を介して親子時計システム１の管理者又は管理用の機器へ送信される。通知は単に１回の異常の発生があった時ににしても良い。子時計は、受信された電波情報の異常状態をその履歴記憶手段６５内に記憶する。なお、履歴記憶手段６５には子時計が検出したその他の状態も記憶することもできる。履歴記憶手段６５内に記憶された履歴は、定期的にアップリンク時に子時計から親時計２へ直接に又は他の子時計を介して送信されて、各子時計の時間監視、保守及び点検のために使用することができる。
【００３８】
暗号化キー及び復号化キーは、その子時計がシステム１に登録される際、親時計２からその子時計に割付けられる登録ＩＤ番号等を使用して暗号化及び復号化するものが設定されて、親時計２から時刻情報の送信時より弱い、例えば、有効な通信距離が１メートル程度の電波により送信される。その登録ＩＤを有する子時計が暗号化された暗号化キー及び復号化キーを受信すると不揮発性メモリでもよい暗号復号キー記憶手段５３に記憶する。また、子時計は確認のために記憶した暗号化キー及び復号化キーを親時計に送信するが、この際にも有効な通信距離が１メートル程度の弱い電波で通信を行なう。なお、子時計に登録ＩＤを設定し、その登録ＩＤによって暗号化キー及び復号化キーを暗号化して送信し、子時計は登録ＩＤを用いて復号化するようにしても良く、その場合、暗号化によりある程度の秘匿性が得られるので電波強度を落とさずに暗号化キー及び復号化キーの送信を行なっても良い。この場合、もし、子時計が直接に親時計から電波情報を受信できる場所にない場合は、他の子時計を経由して暗号化された暗号化キー及び復号化キーが転送されるが、転送する子時計は自己の登録ＩＤ以外の登録ＩＤで暗号化された暗号化キー及び復号化キーはそのまま転送するようにする。若しくは、手入力で設定して子時計の暗号復号キー記憶手段５３に記憶させても良い。また、各子時計が、後述のダウンリンク及びアップリンク動作を応用して全ての子時計の登録ＩＤに関する情報等を親時計と共有するように構成し、新たな子時計に登録ＩＤ、暗号化キー及び復号化キーの付与をする際には、先に登録された子時計からこれら登録ＩＤ、暗号化キー及び復号化キーを送信し、新たな子時計はこれを受信し、記憶するようにして新規登録を行なうようにしてもよい。
【００３９】
復号化手段６１が暗号復号キー記憶手段６３に記憶された復号化キーを使用して、親時計２から送られる電波情報を時刻コードに復元できた場合、時刻修正手段３３は、親時計２からの基準時刻情報に基づいて自己の時刻を修正する修正情報を作り、計時手段３４の時刻を修正し親時計２の時刻に合わせる。そして、計時手段３４は時刻表示器３５の時刻表示を修正し、第２の子時計３Ｂの時刻を修正するための第１の参照時刻情報をエンコーダ３６に送る。この第１の参照時刻情報は、後述する第１の子時計３Ａの所定の送信時間に送信される。この第１の参照時刻情報はこの第１の子時計３Ａの所定の送信時間に対応した時刻情報であり、親時計２からの基準時刻情報とは異なり遅れている。
【００４０】
エンコーダ３６は、この第１の参照時刻情報に親時計の基準時刻情報から区別するためのデータを追加する。子時計３Ａが、受信器３１により基準時刻情報を親時計２から受信すると、デコーダ３２は親時計２から送られたことを示す情報をランク制御手段３７Ａに送る。ランク制御手段３７Ａはデコーダ３２からの情報に基づき、送信する時刻情報が第１の参照時刻情報であることを表すデータをエンコーダ３６に送る。また、個体識別番号制御手段３７はこの子時計３Ａを親子時計システム内の他の子時計から識別するデータ（登録ＩＤ）をエンコーダ３６に与える。エンコード３６は計時手段３４からの第１の参照時刻情報に、ランク制御手段３７Ａからの第１の参照時刻情報であることを示すデータと、個体識別番号制御手段３７からの特定の子時計を示すデータとを付け加えて暗号化手段６２に送る。
【００４１】
暗号化手段６２は、暗号復号キー記憶手段６３に記憶された暗号化キーを使用して、参照時刻情報及びこれらデータを暗号化して、送信器３８に送る。前述したように、暗号化は暗号化キーとしては登録ＩＤのみに基づくものを使用せずに、送信当時の月、日、曜日、時間により決められた数値すなわち、日時データの関数を用いて行なってもよい。すなわち、後述のダウンリンク及びアップリンクの動作説明にて述べるように親時計、各子時計の時刻情報の送信、受信タイミングは予め登録ＩＤによって決まり、適正に無線式親子時計システムの時刻同期がとれていれば、親時計と子時計との間、子時計と子時計との間では送信当時の月、日、曜日、時間は既知の情報であり、この日時データの関数を暗号化キー及び復号化キーに組み込むことができる。これにより、暗号化キー及び復号化キーが時間的に変化することとなり、暗号化された時刻情報の秘匿性が向上する。子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、上述した復号化手段６１、暗号化手段６２、暗号復号キー記憶手段６３、異常状態検出通報手段６４、及び履歴記憶手段６５を、例えば図示しないマイクロプロセッサ上で走るプログラムとメモリとこれらに電力を供給する電源とにより実現してもよい。
【００４２】
送信器３８は、所定の時刻に暗号化手段６２により暗号化されたエンコーダ３６からの情報及びデータをアンテナ３０を経由して他の子時計へ送信する。この所定時刻は後述するように決められていて、同一送信周波数を使用する親時計２や他の子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃの送信時間と重複しないようになっていて、混信を回避している。各子時計の送信時間は、子時計のランク、すなわち、親時計２からの基準時刻情報を直接に受信する第１の子時計３Ａ、第１の子時計からの第１の参照時刻情報を受信する第２の子時計３Ｂ、第２の子時計からの第２の参照時刻情報を受信する第３の子時計３Ｃ、に応じて、順次時間が遅れるようにシフトされている。さらに、同じランクでも複数の子時計が存在し得るため、各子時計は子時計の個体識別番号に応じてさらに細分して割当てられた送信時間に送信するようになっている。
【００４３】
電源制御手段３９は、上記した自己のランクをランク制御手段３７Ａから得、自己の個体識別番号（登録ＩＤ）を個体識別番号制御制御手段３７から得、所定時刻に達したことを計時手段３４から知り、送信器３８に電力を供給して送信を行なう。
【００４４】
また、電源制御手段３９は、親時計２及び自己のランクより上位ランクの子時計からの基準時刻情報の所定の送信時間に受信器３１への電力を供給を開始して、基準時刻情報を受信し、受信後に受信器３１への電力の供給を停止する。ここでは、第１の子時計３Ａは、最上位ランクとされているので、親時計２の送信時間に受信器３１を動作させる。これにより受信のための消費電力を節約することができる。これに加えて、他の子時計が送信する第１又は第２の参照時間情報の受信を防止して、繰返しの時刻修正や再度の参照時刻情報の送信を防止する。
【００４５】
また、子時計３Ａは、自己の個体識別番号（登録ＩＤ）の情報、基準時刻情報の受信の可否、すなわち、受信した暗号化された時刻情報が正しく復号化され、正当な時刻情報が取得されたか否か、及び親時計から受信したことを示す情報を含んだ受信情報を、予め定められた時間に親時計２に送信する。後述するように、この予め定められた時間は、時刻情報の送信時間とは異なる時間帯であって、ランクごと、個体識別番号ごと、に異なる時間が割当てられている。電源制御手段３８は、計時手段３４、個体識別番号制御手段３７、及びランク制御手段３７Ａからこの予め定められた時間になったことを知ると、自己の個体識別番号の情報、基準時刻情報の受信の可否、及び親時計から受信したことを示す情報を含んだ受信情報を親時計２に送信するために、送信器３８へ電力を供給する。
【００４６】
さらに、子時計３Ａは、下位のランクの子時計、すなわち、第２の子時計３Ｂと第３の子時計３Ｃが、自己の個体識別番号の情報と時刻情報の受信の可否と受信時刻情報の送信元の情報を含んだ受信情報を親時計２に送る際、電波の中継を行う。このため、子時計３Ａは下位のランクの子時計が親時計に受信情報を送信する時間帯に受信器３１と送信器３８に電力を供給して、下位のランクの子時計からの電波を親時計２に中継する。
【００４７】
第２の子時計３Ｂは第１の子時計３Ａと同じ構成を有し、類似した作用を行う。第２の子時計３Ｂは、第１の子時計３Ａからの第１の参照時刻情報を受信したことをデコーダ３２で解析してランク制御手段３７Ａに伝える。ランク制御手段３７Ａは、自己が第２の子時計のランクであることを識別し、自己が発信する時刻情報が第２の参照時刻情報であることを示すデータをエンコーダ３６に送り、さらに第２の子時計に割当てられた受信時間と送信時間に受信と送信をするために電源制御手段３９を介して受信器３１と送信器３９への電力供給の時間を指示する。受信器３１は、第１の参照時刻情報を受信した後は一定時間受信を停止し、他の子時計の発信する時刻情報を受信することを防止する。さらにデコーダ３２は、表示手段３２Ａに受信した時刻情報の送信元の子時計の識別番号及び第１の参照時刻情報を受信したことを示す表示を行なう。
なお、上述の動作説明では、第２の子時計３Ｂは、親時計２の送信する基準時刻情報を受信できない状態にあるとして述べたが、基準時刻情報を受信できた場合には、第１の子時計３Ａと同様に動作し、自己が発信する時刻情報を第１の参照時刻情報とする。
【００４８】
時刻修正手段３３は、第１の参照時刻情報に基づいて自己の計時手段３４の時刻を修正し、時刻表示手段３５の時刻表示を修正する。そして、次のランクの第３の子時計３Ｃが時刻修正に使用するための第２の参照時刻情報をエンコーダ３６に送る。エンコーダ３６は、この時刻情報に個体識別番号制御手段３７からの当該子時計３Ｂの特定の個体識別番号と第２の参照時刻情報であることを示す情報を付け加えて、送信器３８に送る。この第２の子時計３Ｂが送信する第２の参照時刻情報は、後述のように第２の子時計３Ｂのランクと個体識別番号により定められる送信時間における時刻情報である。
【００４９】
第３の子時計３Ｃは、第１及び第２の子時計３Ａ及び３Ｂと同じ構成を有し、類似した作用を行う。ここで注意すべきことは、第３の子時計３Ｃは第２の子時計３Ｂから直接に電波を受信できない位置にあるため、１つの第２の子時計３Ｂと第３の子時計３Ｃの間に、必要な数の電波中継器、例えば図１の場合は、２つの電波中継器４１と電波中継器４２、を介在させて双方向の電波の通信を行なう。
電波中継器４１、４２は時刻表示部を持たない他、各子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃと同じ構成のものであり、子時計の個体識別番号を備える。電波中継器４１、４２はそれぞれ第３、第４の子時計のランクである。
また、中継器４１及び４２は、子時計と同じ表示手段により、電波の受信の可否、受信された電波のランク、すなわち、基準時刻情報、第１又は第２の参照時刻情報の区別、及びその送信元とを表示して、中継器４１及び４２の設置の際に利用できる。なお、中継器として単なる電波中継器のための受信・送信手段からなるものとしても良い。
【００５０】
第３の子時計３Ｃは、電波中継器４２からの第４の参照時刻情報を受信したことをデコーダ３２で解析してランク制御手段３７Ａに伝える。ランク制御手段３７Ａは、自己が第５の子時計のランクであることを識別して、自己が時刻情報を発信する場合は、第５の参照時刻情報であることを示す情報をエンコーダ３６に送り、さらに電源制御手段を介して受信器３１と送信器３９への電力供給を、第５の子時計に割当てられた受信時間と送信時間に行なうように指示する。さらにデコーダ３２は、表示手段３２Ａに受信した第４の参照時刻情報の送信元の中継器４２の識別番号及び第４の参照時刻情報を受信したことを示す表示を行なう。
【００５１】
図１は、第１の子時計３Ａから第３の子時計３Ｃまでを示しているが、さらに第４、第５、又はこれ以上の子時計を配置して、リレー式に電波で双方向通信可能に接続することもできる。
【００５２】
各子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、独自の個体識別番号（登録ＩＤ）を個体識別番号制御手段３７に有するがその他は同じ構成を有し、ランク制御手段３７Ａにより親時計２からの基本時刻情報を受信する場合は第１の子時計３Ａに、第１の子時計３Ａからの第１参照時刻情報を受信する場合は第２の子時計３Ｂに、又は第２の子時計３Ｂからの第２参照時刻情報を受信する場合は第３の子時計３Ｃに、自動的にランク付けされる。この結果、子時計同士は交換可能であり、移設が容易にできる。
【００５３】
次に、図４を参照して、親時計と子時計の間で時刻修正のための時刻情報を送信するダウンリンク時の時間割当てを説明する。ダウンリンクは、例えば１日に１回、２時台に１時間を使用して行なう。但し、各子時計が時刻情報の受信と送信に要する時間は、その内の割当てられた時間、この例では１秒間である。しかも子時計は時刻修正のための時刻情報を一旦受信すると、上記のように受信器の電源を切るために無駄な電力消費を防ぐことができる。以降の時刻情報の受信は受信器による受信を停止して行なわないから、繰返しの時刻修正や送信が防止できる。各子時計は受信可能な基準時刻情報、第１の参照時刻情報、第２の参照時刻情報等の時刻情報の内、より高いランク、すなわち、より親時計に近い方の時刻情報を優先して受信するように構成されている。なお、ダウンリンクは１日に１回に限るものではない。２〜３時間に１回間隔でダウンリンクを行なうこととすれば、システム内の時計の累積誤差をさらに抑えることができる。また、低精度の時計では品質や設置環境の温度変化の影響等によって１日の誤差が１秒程度になるものがあり、このようなものでは、１日に１回のダウンリンクを行なうとすれば、本例のシステムの１秒の間に通信を完結する方式から逸脱するおそれがあるため、子時計に採用することは難しい。２〜３時間に１回間隔でダウンリンクを行なうシステムとすれば、システム内の時計の累積誤差が抑えられ、低精度の時計であっても子時計に採用することができ、安価にシステム構築が可能となる。
【００５４】
図４に示すように、２時から２時１分までの１分間がランク１である第１の子時計３Ａの時刻情報、すなわち、第１の参照時刻情報、の送信時間帯である。この１分の時間帯はさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、第１の子時計３Ａの個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。２時１分から２時２分までの１分間がランク２である第２の子時計３Ｂの時刻情報、すなわち、第２の参照時刻情報、の送信時間帯である。この１分の時間帯はさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、第２の子時計３Ｂの個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。以下のランクの子時計がある場合も同様である。このようにして、同一の周波数の電波を用いても、混信することがない。
【００５５】
次に、図５を参照して、第１ないしは第３の子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃから親時計２へ各子時計の受信状態を示す受信情報を電波で送信するアップリンクの時間割当てを説明する。各子時計の受信情報は、子時計の個体識別番号、時刻修正のための時刻情報の受信の可否、すなわち、履歴記憶手段６５に格納してある、受信した暗号化された時刻情報が正しく復号化され、正当な時刻情報が取得されているか否かの履歴、受信した時刻情報のランク（すなわち、基準時刻情報、第１及び第２の参照時刻情報等の区別）、そして受信した時刻情報の送信元の個体識別番号を含む。アップリンクは、例えば、１日に１回３時台に１時間を使用して行なう。但し、各子時計が情報の送信に要する時間は、その内の割当てられた時間、この例では１秒間である。したがって、無駄な電力消費を防ぐことができる。アップリンク開始とともに各子時計において受信動作が開始され、送信動作が終了した子時計から受信動作は停止される。このように各子時計の受信状態、すなわち、暗号化キー及び復号化キーにより正しく時刻情報の送受がなされているか否かの履歴情報を親時計に集めて、システム全体の稼動状況を監視し、不正な時刻情報を含む電波によるシステム妨害を逸早く発見可能としてある。また、履歴情報を保守作業に利用し、必要ならば、中継器の配置あるいは子時計の位置の変更を行なうこともできる。
【００５６】
図５に示すように、ダウンリンクの場合とは逆により下位の子時計からアップリンク送信が開始される。すなわち、３時から３時１分までの１分間がランク６０の子時計の受信情報の送信時間帯である。この１分の時間帯はさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、子時計の個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）ごとに割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。この子時計の送信した電波は上位の子時計により順次中継されて親時計２まで送られる。
【００５７】
３時５５分から３時５６分までの１分間がランク５である第３の子時計３Ｃの受信情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、子時計３Ｃは自己の個体識別番号に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。子時計３Ｃは、自己の個体識別番号と時刻情報の受信の可否とその時刻情報のランク（すなわち、第４の参照時刻情報であること）とその送信元の中継器４２の個体識別番号を含む受信情報を送信する。この第３の子時計３Ｃの受信情報は、中継器４２、中継器４１、第２の子時計３Ｂ、第１の子時計３Ａのそれぞれの送信タイミングに送信されるそれぞれの受信情報に付加されて、これらにより中継されて、親時計２で受信される。
３時５６分から３時５７分までの１分間がランク４である中継器４２の受信情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、中継器４２は自己の個体識別番号に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。
３時５７分から３時５８分までの１分間がランク３である中継器４１の受信情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、中継器４１は自己の個体識別番号に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。
【００５８】
３時５８分から３時５９分までの１分間がランク２である第２の子時計３Ｂの受信情報の送信時間帯である。この１分の時間帯は上記のようにさらに１秒間間隔で６０の時間帯に細分されて、子時計３Ｂは自己の個体識別番号（１から６０の間の特定の番号とする）に対応して割当てられた時間帯の１秒間に送信を行なう。第２の子時計３Ｂの送信電波は第１の子時計３Ａに中継されて親時計２に届けられる。
【００５９】
第１のランクである第１の子時計３Ａは、３時５９分から４時までの１分間の内の割当てられた１秒の間に、直接に親時計２に受信情報を送信する。このようにして、同一の周波数の電波を用いても、混信することがない。
【００６０】
親時計２では、４時の時点で全ての子時計３Ａ、３Ｂ、３Ｃからの受信情報が受信され、その受信情報が表示手段２２Ａに表示される。この表示された受信状態により、各子時計が実際に時刻情報を受信して時刻を修正することができたか否か及び伝播経路を確認でき、必要ならば中継器を配置したり子時計を移設したりして、親子時計システムの信頼性を高めることができる。
【００６１】
なお、本発明では、暗号化する時刻情報等は適宜選択しても良い。例えば、全ての親子時計システム内の無線情報を暗号化することもできるし、一部の情報のみを暗号化してもよい。また、暗号化キー及び復号化キーは親子時計システム内において共通なものを使用するようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の親子時計システムによれば、親時計から電波により時刻情報を含む情報をシステム内の子時計に送信して子時計の時刻更新及び／又は管理を行う場合、電波により送信される時刻情報を含む情報が暗号化されているため、故意または偶然によって外部の電波情報が親子時計システム内に侵入することが防止できる。また、親子時計システム外からの電波により、親子時計システム内の子時計のデータが損傷したり、破壊されたり、書換えられることが防止でき、システムの異常動作を防止できる。また、受信電波の異常状態の履歴情報を記憶しておいて、親子時計システムの管理者が定期的又は必要に応じて検査することにより、システムの安全性が脅かされているかどうかを見て、問題発生を未然に防止できる。このように、本発明は親子時計システム及び親子時計システム用の子時計のセキュリティを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による親子時計システムの概略図。
【図２】本発明の実施の形態による親子時計システムの親時計のブロック図。
【図３】本発明の実施の形態による親子時計システムの子時計のブロック図。
【図４】本発明の実施の形態による親子時計システムの時刻修正用の時刻情報のダウンリンク時の時間割当てを示すタイムチャート。
【図５】本発明の実施の形態による親子時計システムの子時計の受信情報のアップリンク時の時間割当てを示すタイムチャート。
【符号の説明】
１親子時計システム
２親時計
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ子時計
３１受信器
３３時刻修正手段
３７Ａランク制御手段
３８送信器
５１、６１復号化手段
５２、６２暗号化手段
５３、６３暗号復号キー記憶手段
５４、６４異常状態検出通報手段
５５、６５履歴記憶手段

Claims

親時計から無線で時刻情報を受信して時刻修正を行なう複数の子時計を含む親子時計システムであって、
前記子時計は、時刻情報を含む暗号化された情報を受信する受信手段と、前記受信された時刻情報に基づいて自己の時刻を修正する修正手段と、修正された自己の時刻に基づいて他の子時計の時刻を修正するための時刻情報を含む情報を無線で送信する送信手段と、前記受信手段で受信した暗号化された情報を復号化する復号化手段と、前記送信手段で送信される時刻情報を含む情報を暗号化する暗号化手段を有することを特徴とする無線式親子時計システム。
前記暗号化手段はさらに、前記情報を暗号化するための暗号化キー及び暗号化された前記情報を復号化するための復号化キーを受信して保存するものであり、前記暗号化キー及び前記復号化キーは有効な通信距離が１メートル程度の弱い電波で前記親時計または他の送信手段から送信されることを特徴とする請求項１に記載の無線式親子時計システム。
前記暗号化手段は、前記情報を暗号化する際、暗号化のための関数として日時データを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線式親子時計システム。
前記子時計はさらに、前記受信手段が受信した暗号化された情報を含んだ情報の異常の有無を検出し、前記情報に異常がある場合は、前記異常を有する情報による前記修正手段の修正及び前記送信手段の他の子時計への送信をしないように前記異常を有する情報を無効化する異常検出手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線式親子時計システム。
前記異常検出手段はさらに、前記異常の検出が、連続して所定回数発生した場合若しくはその他の予め定められた事態が発生した場合、前記無線式親子時計システムを管理する人間若しくは他の機器に通知するための通知手段を有することを特徴とする請求項４に記載の無線式親子時計システム。
前記異常検出手段はさらに、前記異常の検出等の検出された事態の履歴を記録する履歴記憶手段を有することを特徴とする請求項４項又は５項のいずれかに記載の無線式親子時計システム。
前記子時計は、前記履歴を直接又は他の前記子時計を介して前記親時計に伝送することを特徴とする請求項６に記載の無線式親子時計システム。
親時計から無線で時刻情報を受信して時刻修正を行なう親子時計システム用の子時計であって、
時刻情報を含む情報を受信する受信手段と、前記受信された時刻情報に基づいて自己の時刻を修正する修正手段と、修正された自己の時刻に基づいて他の子時計の時刻を修正するための時刻情報を無線で送信する送信手段と、前記受信手段で受信した情報が暗号化されている場合に受信情報を復号化し又は前記送信手段で送信される時刻情報を含む情報を暗号化する手段を有することを特徴とする無線式親子時計システム用の子時計。