JP2005257488A - 計時装置、計時システム及び計時方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡単な構成及び操作で、時刻情報を相互に伝達可能な計時システムを構築可能とする。
【解決手段】 時計装置11は、長波受信回路と短波回路とを備え、
長波回路により時刻標準電波を受信できるときには、マスタ装置となって、時刻標準電波に基づく計時を行い、時刻標準電波が受信できないときには、短波回路により、上位装置からの時刻修正情報を受信して、計時時刻を修正する。いずれの場合でも、下位装置に自己の計時データに基づいて、時刻修正情報を送信する。
【選択図】 図1
【解決手段】 時計装置11は、長波受信回路と短波回路とを備え、
長波回路により時刻標準電波を受信できるときには、マスタ装置となって、時刻標準電波に基づく計時を行い、時刻標準電波が受信できないときには、短波回路により、上位装置からの時刻修正情報を受信して、計時時刻を修正する。いずれの場合でも、下位装置に自己の計時データに基づいて、時刻修正情報を送信する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、計時装置と該計時装置を用いた計時システムに関し、特に、時刻データを配信する機能を備えた計時装置とその計時装置を用いた計時システム、及び計時方法に関する。
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において、親時計が基準時刻情報を送信するために比較的大きな出力電波を使用する場合は法的規制を受け、免許等の手続が必要である。また、親時計の送信装置も大規模なものを必要とする。
このため、法的規制が緩やかな又は無い微弱な出力の電波を用いて、親時計から基準時刻情報を子時計に送信することが考えられる。しかし、この場合は親時計の電波の有効到達範囲が限られる。従って、1つの親時計でカバーできる子時計の配置範囲は限られて、子時計を親時計からあまり遠く離れて配置することができない。
この問題を解決できるように、特許文献1には、複数の時計を階層化して、上階層の時計から一段下位階層の時計へ順次リレー式に時刻情報を送信して、時刻修正を行なうことが可能な時計システムが開示されている。
特開2002−148371号公報
特許文献1に記載の計時システムでは、リンク関係や、マスタ装置とスレーブ装置の別などをユーザがスイッチなどを用いて設定しなければならない。このため、ユーザにとって煩雑で煩わしいことがある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、簡単な構成及び操作で、時刻情報を相互に伝達可能な計時装置、計時システム、計時方法等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明の第1の観点に係る計時装置は、
時刻標準電波を受信する第1の受信手段と、
前記時刻標準電波とは異なる周波数の、上位装置からの時刻修正情報を受信する第2の受信手段と、
時間を計時し時刻データを取得する計時手段と、
前記第1の受信手段により時刻標準電波を受信できる場合に、受信した時刻標準電波に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正し、前記第1の受信手段により時刻標準電波を受信できない場合に、上位装置からの時刻修正情報に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正する計時時刻修正手段、
を備えることを特徴とする。
時刻標準電波を受信する第1の受信手段と、
前記時刻標準電波とは異なる周波数の、上位装置からの時刻修正情報を受信する第2の受信手段と、
時間を計時し時刻データを取得する計時手段と、
前記第1の受信手段により時刻標準電波を受信できる場合に、受信した時刻標準電波に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正し、前記第1の受信手段により時刻標準電波を受信できない場合に、上位装置からの時刻修正情報に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正する計時時刻修正手段、
を備えることを特徴とする。
前記計時手段の計時に基づく時刻修正データを送信する送信手段を配置してもよい。
例えば、前記送信手段は、第1の受信手段で時刻標準電波を受信できるときは、自己が最高階層であることを示す階層情報を時刻修正情報に付し、第1の受信手段で時刻標準電波を受信できず、第2の受信手段で時刻修正情報を受信できるときは、受信した時刻修正情報に付加されている階層情報より1段下位の階層情報を付して時刻修正データを送信する。
例えば、前記送信手段は、前記計時手段による計時データを修正した後、修正後の計時データの信頼度に対応する信頼度データを付加して送信する。
前記送信手段は、例えば、前記第2の受信手段が時刻修正情報を受信した通信チャネルとは異なる通信チャネルを選択して時刻修正データを送信する。
上述の計時装置を複数組み合わせて、上位階層側から下位階層側に順次時刻修正情報を送信し、各計時装置が計時時刻を修正可能な計時システムを構成することも可能である。
上記目的を達成するため、この発明の第2の観点に係る計時方法は、
時間を計時し時刻データを取得し、
時刻標準電波を受信できる場合に、受信した時刻標準電波に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正し、時刻標準電波を受信できない場合には、他の装置からの時刻修正情報に基づいて時刻データを修正する、
ことを特徴とする。
時間を計時し時刻データを取得し、
時刻標準電波を受信できる場合に、受信した時刻標準電波に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正し、時刻標準電波を受信できない場合には、他の装置からの時刻修正情報に基づいて時刻データを修正する、
ことを特徴とする。
上記構成によれば、例えば、時刻標準電波を受信できるときには自動的にそれにリンクし、一方、時刻標準電波を受信できないが他の装置からの時刻修正情報が得られる場合にはそれに自動的にリンクする。従って、煩雑な設定動作などが無くても、適切なリンクネットワークを構成することができる。
以下、この発明の実施の形態に係る時計システムについて説明する。なお、以下では、「時計」システムについて説明するが、この発明は、時刻表示機能を備える所謂「時計」に限定されるものではなく、計時機能を備える装置・素子(IC(Integration Chip)やタグを含む)及びシステムに広く適用可能である。
この実施の形態の時計システムは、図1に模式的に示すように、レイヤ0の時計装置110と、レイヤ1の時計装置111と、レイヤ2の時計装置112と、...レイヤmの時計装置11mとを備え、レイヤ0の時計装置111で標準時刻情報を受信して自己の時刻を修正すると共に以下、順次下位レイヤ1の時計装置111に基準時刻情報(時刻修正情報)を順次送信して、時刻を修正し、システム全体として正確な時刻を維持管理可能とするシステムである。
レイヤ0の時計装置110は標準時刻情報を含む長波電波(協定世界時UTC、JJY(JST(40kHz),JST(60kHz))を受信し、自己の計時時刻(年月日時分秒曜日等)を標準時刻に合うように修正する。さらに、時計装置110は、図2に例示するようなフォーマットの基準時刻情報を任意に選択した短波の送信チャネルAにより送信する。
図2に示すように、基準時刻情報は、レイヤ情報、送信チャネル情報、年・月・日・時・分・秒・曜日を示す時刻情報、鮮度情報、局情報、その他の情報を含む。
基準時刻情報は、その基準時刻情報を送出した時計装置11が位置するレイヤを特定するための情報であり、例えば、00〜99の範囲をとる。この例では時計装置110が第0レイヤに位置しているので、第0レイヤを示す00である。
送信チャネル情報は、その基準時刻情報が伝送される通信チャネルを特定する情報であり、この例ではAを特定する情報である。なお、通信チャネルが、例えば、60チャネル用意されている場合には、例えば、00〜59の値のうち通信チャネルに対応するものが設定される。
時刻情報は、年・月・日・時・分・秒・曜日等の時刻を示す情報である。
鮮度情報は、時刻情報が標準時刻情報を用いて修正されてからの経過時間に対応する情報であり、その時刻情報の信頼度を間接的に示す。この鮮度情報は、例えば、標準時刻情報による修正直後は01でその後、1時間経過する毎に+1され、99を最大値(最も鮮度が低い)とするデータである。なお、時刻が手動で調整(手動調時)された場合には、自動的に最低ランクの99に設定される。
鮮度情報は、時刻情報が標準時刻情報を用いて修正されてからの経過時間に対応する情報であり、その時刻情報の信頼度を間接的に示す。この鮮度情報は、例えば、標準時刻情報による修正直後は01でその後、1時間経過する毎に+1され、99を最大値(最も鮮度が低い)とするデータである。なお、時刻が手動で調整(手動調時)された場合には、自動的に最低ランクの99に設定される。
局情報は、時刻情報がどの情報源からの標準電波に基づいて修正されたのかを示す情報であり、例えば、UTC、JST(40kHz;東・福島送信所)、JST(60kHz,西・九州送信所)、手動調整時)の別を示す情報である。
また、その他の情報として、例えば、送信チャネルを変更することと、変更後の通信チャネルを特定する情報、等が送信チャネルの領域又は付加データの領域に必要に応じて配置される。
基準時刻情報が送受信される各通信チャネルは、特定周波数のキャリアを時分割共有することにより得られる、例えば、1秒を1通信チャネルとする。
図1のレイヤ1の時計装置111はレイヤ0の時計装置110からの基準時刻情報を受信し、自己の時刻を基準時刻に合うように修正し、さらに、基準時刻情報を、自己の計時情報に基づいて生成し、上位レイヤの時計装置110が使用している送信チャネルAとは異なる送信チャネルBにより送信する。
以下、同様にして、各レイヤk(kは2以上の整数)の時計装置11kはレイヤ(k−1)の時計装置11(k−1)からの基準時刻情報を受信し、自己の時刻を基準時刻に合うように修正し、自己の計時時刻を示す基準時刻情報を、レイヤ(k−1)の時計装置11(k−1)の送信チャネルとは異なる送信チャネルにより送信する。
なお、レイヤ1以下の各レイヤ2、3...m(図1では、m=3)には、上位レイヤの時計装置11からの基準時刻情報を受信して計時データを修正する機能を有するが、自己より下位のレイヤに基準時刻情報を送信する機能を有しない時計装置12も必要に応じて適宜配置される。
このように、時計装置11と12とは、全体として正確な時間を計測して利用(表示に限らない)する計時システムを構成する。
各時計装置11、12は、自己が位置するレイヤや、送受信に使用する通信チャネルを、電波の到達状況等に応じて自動的に選択設定する。即ち、電波標準信号を受信できる時計装置11が最上位のレイヤ0に位置してマスタ装置として機能し、他の時計装置11は、時刻が最も正確な(鮮度情報とレイヤが最も小さい;鮮度情報優先)時計装置11を自動的に判別し、その時計装置11から基準時刻信号を受信して自己の計時データを修正すると共に自己より下位の時計装置11に時刻基準信号を送信する中継装置及び/又はスレーブ装置として機能する。
また、時計装置12は、上位装置からの基準時刻信号を受信して自己の計時データを修正するスレーブ装置として機能する。
上記時計システムを構成する各時計装置11は、図3に示すように、長波受信回路201と、電源回路202と、コネクタ203と、主装置204と、表示装置205とから構成される。
長波受信回路201は、標準時刻情報の長波電波(UTC、標準電波信号JJY)を受信・復調し、ディジタル受信情報をコネクタ203を介して主装置204に出力する。
電源回路202は、AC(交流)アダプタ接続プラグ211とバッテリ212とを備え、ACアダプタ又はバッテリ212からの直流電力を、コネクタ203を介して主装置204に供給する。
表示装置205は、図4に示すようなセグメント構成の表示パネル(例えば、液晶表示パネル)を備え、主装置204の制御下に、時刻情報、電波送受信状況、等の情報を表示する。
図示するように、この表示パネルは、午前表示セグメント221、午後表示セグメント222、TLマークセグメント223、時間表示セグメント224、区切りセグメント225、分表示セグメント226、秒表示セグメント227、WAVEマークセグメント228、W(西局)マークセグメント229、E(東局)マークセグメント230、アンテナマークセグメント231、受信レベルセグメント232、バッテリマークセグメント233、月表示セグメント234,日表示セグメント235、曜日表示セグメント236を備える。
午前・午後表示セグメント221、222は、時刻が12時間表示の場合に、午前と午後の別を表示する。
TLマークセグメント223は、上位装置から基準時刻信号を受信できていること等を表示すための表示セグメントである。また、このTLマークセグメント223の表示態様の切り替えにより、受信中であること、送信中であることなどを表示する。
時間表示セグメント224と、区切りセグメント225と、分表示セグメント226と、秒表示セグメント227とは、現在時刻を時:分秒の形式で表示する。
WAVEマークセグメント228と、Wマークセグメント229と、東局セグメント230とは、レイヤ0の時計装置110が標準電波信号を所定時間以内に受信しているか否か、受信しているとすれば、西局と東局のいずれであるかを示す。例えば、24時間以内に、JST40kHzを受信して時刻修正に使用している場合には、WAVEマークセグメント228と東局セグメント230とを点灯し、JST60kHzを受信して時刻修正に使用している場合には、WAVEマークセグメント228とWマークセグメント229とを点灯し、UTC信号を受信して時刻修正に使用している場合には、WAVEマークセグメント228を点灯する。
アンテナマークセグメント231と受信レベルセグメント232とは、受信電波の強度を表示するためのセグメントである。
バッテリマークセグメント233は、バッテリ212の電圧状態を表示するためのセグメントである。
バッテリマークセグメント233は、バッテリ212の電圧状態を表示するためのセグメントである。
月表示セグメント234と、日表示セグメント235と、曜日表示セグメント236とは、月日と曜日とを表示するためのセグメントである。
図3に示す主装置204は、電圧デテクタ213と、レギュレータ214と、スイッチ群215と、RF(高周波)回路216と、水晶振動子217と、制御部218と、を備える。
電圧デテクタ213は、電源回路202の出力電圧を検出し、検出値を制御部218に供給する。
レギュレータ214は、電源回路202から供給される電圧を安定化して、主装置204内に供給する。
スイッチ群215は、リセットスイッチRESET、送信モードなどの切り替え等に使用されるTRANSスイッチ、受信モードの切り替えなどに使用されるRECVスイッチ、等の複数のスイッチを備え、ユーザの操作によるスイッチのオン/オフ、オン時間の長さなどに応じて、様々な情報や指示を制御部218に供給する。
スイッチ群215は、リセットスイッチRESET、送信モードなどの切り替え等に使用されるTRANSスイッチ、受信モードの切り替えなどに使用されるRECVスイッチ、等の複数のスイッチを備え、ユーザの操作によるスイッチのオン/オフ、オン時間の長さなどに応じて、様々な情報や指示を制御部218に供給する。
RF(Radio Frequency;高周波)回路216は、制御部218の制御下に、1)上位レイヤの時計装置11(k−1)からの基準時刻情報(図2)を受信・復調して制御部218に出力し、2)受信チャネルとは異なる送信チャネルを使用して基準時刻情報(図2)を下位レイヤの時計装置11(k+1)に送信する。
水晶振動子217は、所定の発振周波数で発振し、発振信号を制御部218に供給する。
制御部218は、時計装置11の動作全体を制御するものであり、概略的には、1)水晶振動子217の発振信号に基づく計時動作、2)長波受信回路201又はRF回路216の受信信号(標準電波信号又は基準時刻信号)に基づく時刻データの修正動作、3)修正した時刻データに基づく基準時刻情報のRF回路216を介した送信、4)表示装置205への種々の情報の表示制御、5)スイッチ群215の操作入力に応答する処理などを行う。
これらの制御を行うため、制御部218は、図5に示すように、レジスタ群301と、プロセッサ302と、表示制御部303と、計時部304と、エンコーダ305と、デコーダ306と、キー入力部307と、電圧データ入力部308と、を備える。
レジスタ群301は、計時データレジスタ311と、受信チャネルレジスタ312と、送信チャネルレジスタ313と、レイヤレジスタ314と、鮮度データレジスタ315と、連続受信失敗回数レジスタ316と、誤差レジスタ317と、を備える。
計時データレジスタ311は、この時計装置11で計時している現在の月・日・時・分・秒・曜日を記憶する。
受信チャネルレジスタ312は、上位レイヤから基準時刻情報を受信する通信チャネルを指定する受信チャネル指定データ(例えば、前述の00〜59のいずれかの値)及び受信したデータ等を記憶する。なお、上位レイヤが存在しないレイヤ0の時計装置11の場合には、標準電波の種類(UTC、JST東送信局、JST西送信局等)を記憶する。
送信チャネルレジスタ313は、下位レイヤに基準時刻情報を送信する送信チャネルを指定する送信チャネル指定データ(例えば、前述の00〜59のいずれかの値)を記憶する。送信チャネルレジスタ313に格納されているチャネル指定データは、図2に示すフォーマットの基準時刻情報内の送信チャネルを示す情報として送信される。なお、この送信チャネル指定データは、後述する送信チャネルの変更動作により変更されるときには、実際に送信チャネルが変更される前に変更予告として少なくとも1回又は2回送信することもできる。また、変更後に、変更されたことを示す情報を元の送信チャネルで送信することも可能である。このようにすれば、受信側は、通信チャネルの更新を検知できる機会が増し、より確実に送信側のチャネル変更に追従することが可能となる。
レイヤレジスタ314は、その時計装置11が、図1に示す複数のレイヤ(多階層)のどのレイヤに位置するかを示すレイヤデータ(例えば、前述の00〜99のいずれかの値)を記憶する。
鮮度データレジスタ315は、計時データレジスタ311に記憶されている月・日・時・分・秒が、レイヤ0のマスタ装置において、標準時刻情報を用いて修正された後の経過時間を1時間単位で示す鮮度データ(例えば、前述の00〜99のいずれかの値)を記憶する。プロセッサ302は、例えば、直前の更新タイミングから1時間経過したことを判別したときに、記憶データを+1する。
連続受信失敗回数レジスタ316は、上位階層からの基準時刻情報を連続して受信できなかった回数を記憶する。なお、上位レイヤが存在しないレイヤ0の時計装置11の場合には、標準電波信号を連続して受信できなかった回数を記憶する。
誤差レジスタ317は、水晶振動子217を用いた計時部304による計時動作の単位時間当たりの誤差Δ(例えば、1日当たり1.0秒;1時間当たり1/24)を示す誤差データを記憶する。この誤差データは、例えば、時計装置11の製造・検査段階で設定される。
表示制御部303は、プロセッサ302の制御下に、表示装置205を制御して様々な情報を表示させる。
計時部304は、水晶振動子217からの発振信号をカウントして、一定時間毎(例えば、100ms毎)に計時データを取得し、プロセッサ302に計時割込信号を出力する。
エンコーダ305は、プロセッサ302から供給された送信対象のデータ、例えば、基準時刻情報をエンコードしてベースバンド信号を生成し、RF回路216に供給する。
デコーダ306は、長波受信回路201及びRF回路216の受信信号をデコードして、例えば、標準時刻情報や基準時刻情報のベースバンド信号を復調し、プロセッサ302に供給する。
デコーダ306は、長波受信回路201及びRF回路216の受信信号をデコードして、例えば、標準時刻情報や基準時刻情報のベースバンド信号を復調し、プロセッサ302に供給する。
キー入力部307は、図3に示したスイッチ群215の操作に従って入力されるオン・オフ信号をデコードして、プロセッサ302に供給する。
電圧データ入力部308は、電圧デテクタ213が検出した電圧値をプロセッサ302に出力する。
電圧データ入力部308は、電圧デテクタ213が検出した電圧値をプロセッサ302に出力する。
プロセッサ302は、CPU、RAM、ROMなどを備え、a)計時動作、b)計時に伴う各種データの更新、c)長波受信回路201又はRF回路216の受信信号に基づく計時データの修正動作、d)修正した計時データに基づく基準時刻情報の生成及びRF回路216を介した送信、e)表示装置205への種々の情報の表示制御、f)時計装置11間のリンク関係の調整、g)などを行う。制御動作の詳細は後述する。
次に、上記構成の時計装置11を組み合わせて、図1に示すような計時システムを構成して計時処理を行う動作を図6〜12を参照して説明する。
なお、前提として、時計装置11及び/又は計時装置12の間での通信に、キャリアを時分割共有する通信チャネルを使用する。具体的には、それぞれ1秒の通信チャネルを60チャネル用意することとし、毎時30分00秒から31分までの60秒を、1チャネル1秒として60チャネルに割り当てる。従って、例えば、第0チャネルでは、各時30分00秒〜01秒の間に通信を行い、第1チャネルでは、各時30分01秒〜02秒の間に通信を行う。
(配置)
ユーザは、計時システムを構成する複数の時計装置11を、RF回路216による通信が可能な距離範囲で配置し、電源を投入する。
ユーザは、計時システムを構成する複数の時計装置11を、RF回路216による通信が可能な距離範囲で配置し、電源を投入する。
(初期動作)
各時計装置11は、電源が投入されると他の初期化動作と共に図6のフローチャートに示す処理を開始し、図1に示す階層構造内で自己が占める位置を特定する。
各時計装置11は、電源が投入されると他の初期化動作と共に図6のフローチャートに示す処理を開始し、図1に示す階層構造内で自己が占める位置を特定する。
まず、プロセッサ302は、長波受信回路201を制御して、JSTの九州送信所から60kHzで放送されている標準電波を、所定時間、例えば、30秒間だけ受信させ、受信情報を取り込む(ステップS101)。
続いて、プロセッサ302は、長波受信回路201を制御して、福島送信所から40kHzで放送されている標準電波を、所定時間、例えば、30秒間だけ受信させ、デコーダ部306を介して受信情報や電波強度を示す情報を取り込む(ステップS102)。
続いて、いずれかの周波数の標準電波を受信できたかを判別する(ステップS103〜S105)。
60kHzと40kHの両方の標準電波を受信でき、復号信号を得ることができた場合には(ステップS103;Yes)、予め定めた基準により一方の送信所を選択する(ステップS106)。
一方、60kHzの標準電波を受信できたが、40kHzの標準電波を受信できなかった場合には(ステップS104;Yes)、西送信所(九州)を選択する(ステップS107)。
また、40kHzの標準電波を受信できたが、60kHzの標準電波を受信できなかった場合には(ステップS105;Yes)、東送信所(福島)を選択する(ステップS108)。
一方、60kHzの標準電波を受信できたが、40kHzの標準電波を受信できなかった場合には(ステップS104;Yes)、西送信所(九州)を選択する(ステップS107)。
また、40kHzの標準電波を受信できたが、60kHzの標準電波を受信できなかった場合には(ステップS105;Yes)、東送信所(福島)を選択する(ステップS108)。
送信所を選択すると、プロセッサ302は、計時データレジスタ311に受信した標準電波に基づく計時データをセットし、受信チャネルレジスタ312に時刻種類に標準電波であることと東西送信所の別を示す情報をセットし、レイヤレジスタ314にレイヤ0をセットし、鮮度データレジスタ315をリセットして鮮度データを最小値の「01」とし、連続受信失敗回数レジスタ316をリセットする。また、表示制御部303を介して表示装置205を制御し、計時データレジスタ311に格納されている計時データ、受信状態、バッテリ状態を示す情報を表示させる(ステップS109)。この場合の表示内容は、例えば、セグメント221,222による午前・午後の表示、セグメント224〜227及び234〜236による年月日時分秒曜日の表示、WAVEマークセグメント228、W又はEマークセグメント229,230及び受信強度セグメント232による標準電波の受信状況の表示、電圧データ入力部308を介して取り込んだ電圧デテクタ213の検出値に基づいた電源状態の表示、等を含む。
一方、標準電波を受信できなかったときには、GPS衛星等からのUTCを受信する(ステップS110)。UTCを受信できた場合(ステップS111;Yes)には、ステップS109で、計時データレジスタ311に受信したUTCに基づく計時データをセットし、受信チャネルレジスタ312に時刻種類がUTCであることを示す情報をセットし、レイヤレジスタ314にレイヤ0をセットし、鮮度データレジスタ315をリセットして鮮度データを「01」とし、連続受信失敗回数レジスタ316をリセットし、該当する表示を行う(ステップS109)。この場合の表示内容は、例えば、セグメント221,222による午前・午後の表示、セグメント224〜227及び234〜236による年月日時分秒曜日の表示、WAVEマークセグメント228及び受信強度セグメント232による標準電波の受信状況の表示、電圧データ入力部308を介して取り込んだ電圧デテクタ213の検出値に基づいた電源状態の表示、等を含む。
一方、標準電波もUTCも受信できなかったときには(ステップS111,No)、プロセッサ302は、RF回路216を起動し、最大1時間の受信動作を行い、他の時計装置11が出力する基準時刻情報を受信する動作を実行する(ステップS112)。
この受信動作を図7のフローチャートを参照して説明する。
まず、プロセッサ302は、RF回路216を起動し(ステップS201)、所定時間、例えば、1時間経過するまで、所定波長の短波信号の受信を待機する(ステップS202,203)。ここで、所定時間を1時間とするのは、この実施の形態では毎時30分近辺に通信チャネルが配置されており、1時間待機すれば、何らかの通信を受信できるからである。
まず、プロセッサ302は、RF回路216を起動し(ステップS201)、所定時間、例えば、1時間経過するまで、所定波長の短波信号の受信を待機する(ステップS202,203)。ここで、所定時間を1時間とするのは、この実施の形態では毎時30分近辺に通信チャネルが配置されており、1時間待機すれば、何らかの通信を受信できるからである。
所定時間何も基準時刻信号を受信できなければ、タイムアウト処理を実行し(ステップS204)、例えば、ユーザに電波を受信できないことを通知する。
一方、いずれかの時計装置11からの基準時刻信号を受信すると、受信した基準時刻信号に基づいて、計時・表示を開始する(ステップS205)。但し、受信状態を、少なくとも、通信チャネルが割り当てられている期間に相当する所定時間(本実施の形態では1分間)だけ継続する(ステップS206,S207)。
所定時間が経過すると(ステップS207)、受信した基準時刻信号を送信した時計装置11のうちで、鮮度データとレイヤが最も小さいものを上位装置として選択する(ステップS208)。即ち、計時データとして、鮮度データの小さい、即ち、長波信号を用いて更新された直後のデータを保持する時計装置11を選択してリンクする(その時計装置11が出力する基準時刻信号を受信するような受信チャネルを特定する受信チャネル指定データを受信チャネルレジスタ312に設定する)。
そして、その時計装置11から受信した時刻データを計時データレジスタ311にセットする。また、リンクした時計装置11の送信チャネルを特定する受信チャネル指定データを受信チャネルレジスタ312にセットする。さらに、自機のレイヤをリンク先の時計装置11(上位装置)のレイヤ(基準時刻情報に含まれているレイヤ情報から判別)に+1した値としてレイヤレジスタ314にセットする。また、送信チャネルを基準時刻信号を受信した1又は複数の通信チャネル以外の通信チャネル(空通信チャネル)のうちからランダムに選択し、送信チャネルレジスタ313にセットする。また、受信した基準時刻信号に含まれている鮮度データ(上位装置がマスタ装置(レイヤ0)である場合には、受信した鮮度データ+1)をこの装置の鮮度データとして鮮度データレジスタ315にセットする。また、基準情報信号の種類としてUTC、東送信局、西送信局の別を鮮度データレジスタ315にセットしておく。また、連続受信失敗回数レジスタ316を0にリセットする(ステップS209)。
その後、所定の期間、例えば、30分間、送信チャネルレジスタ313に登録されている送信チャネルに相当する秒で「60秒間に1回」、基準時刻信号を送信する(ステップS210)。これは、短時間でリンクを形成するためである。
(通常時の動作)
通常の動作時において、各時計装置11の計時部304は、水晶振動子217の発振信号を用いて一定時間(例えば、50ms)を計時する毎に、計時時刻を更新するための計時割込信号をプロセッサ302に出力する。この計時信号に応答して、プロセッサ302は、図8(a)に示す処理を開始する。
通常の動作時において、各時計装置11の計時部304は、水晶振動子217の発振信号を用いて一定時間(例えば、50ms)を計時する毎に、計時時刻を更新するための計時割込信号をプロセッサ302に出力する。この計時信号に応答して、プロセッサ302は、図8(a)に示す処理を開始する。
まず、プロセッサ302は、計時データレジスタ311に格納されている現在時刻情報を更新する(ステップS301)。また、鮮度データレジスタ315に格納されている鮮度データの前回の更新タイミングから1時間が経過したか否かを判別し、1時間を経過していれば、鮮度データを+1する(ステップS302)。ただし、「99」を上限とする。
続いて、表示情報の更新等の処理を実行する(ステップS303)。
プロセッサ302は、このような処理を繰り返して、計時時刻や表示を適切な状態に常時維持する。
なお、割込周期は、50msに限定されず任意である。
プロセッサ302は、このような処理を繰り返して、計時時刻や表示を適切な状態に常時維持する。
なお、割込周期は、50msに限定されず任意である。
また、各時計装置11の計時部304は、所定時間(例えば、500ms)の経過を計時する毎に、プロセッサ302に、基準時刻情報を受信するための計時割込信号を送る。
この計時割込信号に応答して、プロセッサ302は、図8(b)に示す処理を開始する。
まず、制御プロセッサ302は、上位時計装置11からの基準時刻情報を受信できなかった回数が連続して所定回数(ここでは、6回:6時間)以上であるか否かを連続受信失敗回数レジスタ316の内容から判別する(ステップS311)。
まず、制御プロセッサ302は、上位時計装置11からの基準時刻情報を受信できなかった回数が連続して所定回数(ここでは、6回:6時間)以上であるか否かを連続受信失敗回数レジスタ316の内容から判別する(ステップS311)。
6回未満であると判別した場合には(ステップS311;No)、受信チャネルレジスタ312に格納されている受信チャネル指定データで特定される受信チャネルに相当するタイミングであるか否かを判別する(ステップS312)。そのタイミングであれば(ステップS312;Yes)、上位装置からの基準時刻信号を受信する(ステップS313)。
正常に受信できれば、受信した基準時刻信号に格納されている時刻鮮度が自己の鮮度データレジスタ315に格納されている鮮度データより小さく(新鮮で)、かつ、基準時刻信号を受信した上位時計装置11のレイヤが自己のレイヤよりも上位にあるか否かを、基準時刻信号の内容と自己のレジスタ群301に記憶している情報とを比較して判別する(ステップS314)。受信した基準時刻情報の方が新鮮でかつ上位層にある場合には(ステップS314;Yes)、a)計時データレジスタ311に記憶されている計時データ(時刻データ)を受信した基準時刻情報に含まれている時刻情報に基づいて修正し、b)鮮度データレジスタ315に格納されている鮮度データや種類・局データを、受信した鮮度データや種類・局データに更新し、c)連続受信失敗回数レジスタ316に格納されている連続受信失敗データを0にリセットする(ステップS315)。
一方、受信した基準時刻情報の鮮度又はレイヤが自己の保持する計時データの鮮度データや自己のレイヤよりも下位である場合には(ステップS314;No)、計時データの更新などは行わない。この場合に、受信期間を順次「1通信チャネル期間」分延長して、次の通信チャネルで送信される基準時刻情報を受信するようにしてもよい。なお、複数の通信チャネルを検出した場合には、鮮度データ及びレイヤの最も小さい(計時データが新鮮でレイヤが上位にある)時計装置11にリンクする。また、受信期間内にデータを検出した場合には、最後のデータまで受信して、判定を行う。さらに、受信チャネルが自己の送信チャネルと同一であった場合には、それを無視する。
一方、ステップS311で、上位装置からの基準時刻情報を受信できなかった回数が連続して所定回数(ここでは6回)以上であると判別した場合には、通常1秒の受信時間をその前後にn秒ずつ拡大して、受信タイミングを修正する(ステップS316)。これは、基準時刻信号を連続して受信できなかった期間に、計時部304による計時にずれが生じている可能性があり、そのずれを補完して基準時刻信号を受信するためである。
プロセッサ302は、誤差レジスタ317に格納されている単位時間当たりの誤差と上位装置からの基準時間信号を受信できなかった期間Tの積Δ・Tを求め、このΔ・T(=n)だけ、チャネル期間を前後に長くする。例えば、毎時30分15秒〜16秒の間のチャネル(第16チャネル)に関しては、30分15秒−Δ・T〜30分16秒+Δ・Tの間をチャネル期間とする。
以後は、前述のステップS312以下の処理に移る。これにより、水晶振動子217の誤差によらず、確実に基準時刻信号を受信することができる。
一方、現在時刻が送信チャネルレジスタ313に格納されている送信チャネル指定データで特定される通信チャネルの開始タイミングになると(ステップS317)、プロセッサ302は、図2に示す基準時刻情報を合成し、エンコーダ305を介してRF回路216から送信する(ステップS318)。これにより、その時計装置11より下位にある時計装置11に基準時刻信号を送信することができる。
なお、ステップS316の受信タイミングの修正を、鮮度データに基づいて行うことも可能である。例えば、標準電波に基づいた計時データの修正からのおおよその経過時間を示す鮮度データSと、単位時間当たりの水晶振動子217による計時の誤差Δを鮮度データレジスタ315と誤差レジスタ317から読み出し、これらを乗算して、計時時間のずれ量n=S・Δを求め、各通信チャネルの開始時間をnだけ早め、終了時間をnだけ遅らせるようにしてもよい。
なお、図8(b)の処理の割込周期も500msに限定されず任意であり、図8(a)の処理の割込周期と同一でもかまわない。
(混信防止のための送信チャネルの自動変更動作)
各プロセッサ302は、1日1回、例えば、ランダム又は疑似ランダムに定めた時間の通信チャネルが設定されている時間帯に、各通信チャネルの伝送データを受信して、自己が使用している送信チャネルと同一の通信チャネルを用いて送信している時計装置11が存在するか否かを判別する。なお、ランダムデータの生成手段は任意であるが、例えば、所定時間にRF回路216の受信動作を行って、受信データよりランダム値を決定するようにしてもよい。なお、各時計装置11で、一定の基準に基づいて定められたタイミング(例えば、毎日定時)でこの処理を行うようにすることも可能である。
各プロセッサ302は、1日1回、例えば、ランダム又は疑似ランダムに定めた時間の通信チャネルが設定されている時間帯に、各通信チャネルの伝送データを受信して、自己が使用している送信チャネルと同一の通信チャネルを用いて送信している時計装置11が存在するか否かを判別する。なお、ランダムデータの生成手段は任意であるが、例えば、所定時間にRF回路216の受信動作を行って、受信データよりランダム値を決定するようにしてもよい。なお、各時計装置11で、一定の基準に基づいて定められたタイミング(例えば、毎日定時)でこの処理を行うようにすることも可能である。
まず、図9に示すように、プロセッサ302は、鮮度データレジスタ315と誤差レジスタ317を参照して、鮮度データSと誤差Δとの積S・Δを求める(ステップS401)。このS・Δは、水晶振動子217の誤差により計時時間がずれていると予想される量である。
次に、通信チャネルが設定されている時間帯(30分00秒〜21分00秒)の「開始時間−S・Δ」から「終了時間+S・Δ」の間、RF回路216とデコーダ306を介してデータを受信する。この際、キャリアを検出するだけでなく、データの全部又は一部を受信・復号して、実際に基準時刻信号の伝送チャネルとして使用されている伝送チャネルを検出(サーチ)する(ステップS402)。
次に、自己の送信チャネルレジスタ313に設定されている送信チャネルと同一の通信チャネルでデータを検出した場合には、データを検出しなかった通信チャネル(空きチャネル)のうちから任意のものを乱数又は疑似乱数を発生させる等して、任意に選択する(ステップS403)。
また、スレーブモード(レイヤ1以上)の場合には(ステップS404:Yes)、鮮度データ及びレイヤのもっとも低い上位時計装置11にリンクし直す(ステップS405)。即ち、その時刻情報に基づいて計時データレジスタ311を更新し、その送信チャネルを受信チャネルレジスタ312に設定し、鮮度データや時刻種類・局情報を鮮度データレジスタ315に設定し、連続受信失敗回数レジスタ316をリセットする。
このような構成とすることにより、他装置が使用するチャネルと衝突するチャネルは徐々に空きチャネルに移動させられ、混信が防止できる。
なお、ステップS403で、送信チャネルを変更した場合には、変更後数回(例えば、2〜3回)、変更前の送信チャネルで「送信チャネルを変更したこと」及び「変更後の送信チャネル特定するデータ」を送信する。これにより、ステップS403で送信チャネルを変更した時計装置11にリンクしていた(その時計装置11が出力する基準時刻信号を受信していた)時計装置11は、変更後の送信チャネルを認識でき、受信チャネルを変更することができる。
また、送信チャネルの変更前に、図2に示す基準時刻情報の中で、送信チャネルを変更すること、変更後の送信チャネル、変更のタイミングなどを事前に送信しておき、受信側のプロセッサ302がこの情報を受信して、通知されたタイミングで受信チャネルを変更するようにすることも可能である。
(表示制御動作)
プロセッサ302は、例えば、500ms毎の周期的な割込処理により、図10に示す表示制御処理を実行する。
まず、通常と同様に、午前・午後、年・月・日・時・分・秒、曜日などの情報を表示制御部303を介して表示装置205に表示する(ステップS501)。
プロセッサ302は、例えば、500ms毎の周期的な割込処理により、図10に示す表示制御処理を実行する。
まず、通常と同様に、午前・午後、年・月・日・時・分・秒、曜日などの情報を表示制御部303を介して表示装置205に表示する(ステップS501)。
続いて、所定時間、例えば、24時間以内に基準時刻情報を上位時計装置11から受信しているか否かを、例えば、連続受信失敗回数レジスタ316を参照することにより判別する(ステップS502)。24時間以内に基準時刻情報を受信できていれば(ステップS502;Yes)、表示制御部303を介してTLマーク223を点灯する(ステップS503)。24時間以内に基準時刻情報を受信できていなければ(ステップS502;No)、ステップS503をスキップすることにより、TLマーク223を消灯する。
続いて、鮮度データレジスタ315の内容を判別することにより、鮮度データが24以下か否かを判別する(ステップS504)。前述のように、鮮度データは1時間に1だけカウントアップされるため、鮮度データが24以下ということは、ほぼ24時間以内に標準電波が受信できていることを意味する。そこで、ステップ504で鮮度データが24以下であると判別した場合には(ステップS504;Yes)、WAVEマークセグメント228を点灯する。また、JJYの西局を受信した場合には「西」を示すWマークセグメント229を点灯し,JJYの東局を受信した場合には「東」を示すEマークセグメント230を点灯し、UTCの場合には、WAVEマークセグメント228のみを点灯する(ステップS505)。
一方、ステップ504で鮮度データが24より大きいと判別した場合には(ステップS504;No)、ステップS505をスキップすることにより、WAVEマークセグメント228、Wマークセグメント229,Eマークセグメント230を消灯する。
このような構成とすることにより、TLマークセグメント223、WAVEマークセグメント228、Wマークセグメント229、Eマークセグメント230等の点灯・消灯の組み合わせにより、例えば、正常(正確)な時刻表示ができない場合に、標準電波自体が得られないことによるものであるのか、時計装置11間のリンクが取れないことによるものであるかを容易に判別することができる。また、その時点での受信状態などを判別することも可能である。
また、プロセッサ302は、RF回路216からの通知に従って、RF回路216が受信動作を行っているときには、図11(a)に示す処理を実行し、図11(c)に示すように、TLマーク223を右から左に流れるように表示駆動し(ステップ601)、受信処理が終了するまで繰り返す(ステップS602)。また、プロセッサ302は、RF回路216からの通知に従って、RF回路216が送信動作を行っているときには、図11(b)に示す処理を実行し、図11(d)に示すように、TLマーク223を左から右に流れるように表示駆動し(ステップ611)、送信処理が終了するまで繰り返す(ステップS612)。
このような表示駆動により、送信処理と受信処理を行っていることが判別できる。
このような表示駆動により、送信処理と受信処理を行っていることが判別できる。
なお、送信表示の場合、プロセッサ302又は表示制御部303は、RF回路216からの送信制御信号により、RF回路216がキャリアを実際に出力しているときに送信状態の表示を行うようにしてもよい。
一方、プロセッサ302又は表示制御部303は、RF回路216からの受信制御信号により、RF回路216がキャリアを検出しているだけでなく、復号したデータが図2に示すフォーマットに一致することを検出したときにのみ受信表示を行うようにしてもよい。
一方、プロセッサ302又は表示制御部303は、RF回路216からの受信制御信号により、RF回路216がキャリアを検出しているだけでなく、復号したデータが図2に示すフォーマットに一致することを検出したときにのみ受信表示を行うようにしてもよい。
(手動調時処理)
この実施の形態の時計装置11,12も、図12に示すように、通常の時計装置と同様にスイッチ群215を操作して時刻の調整が可能である(ステップS701、S702)。この場合、プロセッサ302は、入力操作に応じた計時データを計時データレジスタ311にセットする。但し、この場合、プロセッサ302は、最低ランクの鮮度データ(99)を鮮度データレジスタ315に設定する(ステップS703)。これにより、他の時計装置11、12が、手動調時した時計装置11にリンクするような事態を防止できる。ただし、基準時刻情報の送信などの処理は上述の処理と同様に実行される。
この実施の形態の時計装置11,12も、図12に示すように、通常の時計装置と同様にスイッチ群215を操作して時刻の調整が可能である(ステップS701、S702)。この場合、プロセッサ302は、入力操作に応じた計時データを計時データレジスタ311にセットする。但し、この場合、プロセッサ302は、最低ランクの鮮度データ(99)を鮮度データレジスタ315に設定する(ステップS703)。これにより、他の時計装置11、12が、手動調時した時計装置11にリンクするような事態を防止できる。ただし、基準時刻情報の送信などの処理は上述の処理と同様に実行される。
なお、上記構成の時計システムにおいて、各時計装置11,12が、例えば、所定時刻(1日3〜4回程度)に達すると、図6の処理と同様の標準電波の受信処理(ステップS101〜S111)を実行し、受信できない場合に、基準時刻情報の受信する処理(ステップS112)を行うことが望ましい。電波の受信状態は、昼・夜、天候、周囲環境等に応じて、変化するため、この程度の頻度で標準電波受信動作を試みることにより、標準電波の受信確率が向上し、正確な計時が可能となる。なお、この場合において、ステップS107での送信局の選択は、例えば、その直前に選択していた局とすることが望ましい。
以上説明したように、この実施の形態によれば、時計装置11を適当に配置することにより、時計装置11自らが標準電波(UTC、JJY等)の受信或いは他の時計装置11とのリンクを取り、階層構造のネットワークを形成することができる。また、構成が変化したり、一部の装置が故障したような場合でも、適切なリンク網を形成することができる。また、混信を防止することができる。さらに、表示を工夫することにより、正確な時間を測定できない原因が標準電波の受信にあるのか、リンクに問題があるのかを容易に判別することができる。
なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
例えば、鮮度データの更新手法は適宜変更可能である。例えば、標準電波を用いて計時データを修正した日時分秒を鮮度データに付加し、この日時分秒から一定期間を経過する毎に鮮度データを更新することも可能である。
また、上記実施の形態では、時刻データの信頼度を示すデータとして修正後の経過時間に対応する鮮度データを用いたが、他のデータを使用することも可能である。例えば、修正後の経過時間と誤差データΔとの積の積分値を使用することも可能である。
例えば、誤差Δ0のレイヤ0の時計装置11でM0時間経過した後に、誤差Δ1のレイヤ1の装置に基準時刻信号が送信され、そこで、M1時間経過したような場合には、Δ0・M0+Δ1・M1というようなデータを誤差の程度を示すデータとして使用することも可能である。
例えば、誤差Δ0のレイヤ0の時計装置11でM0時間経過した後に、誤差Δ1のレイヤ1の装置に基準時刻信号が送信され、そこで、M1時間経過したような場合には、Δ0・M0+Δ1・M1というようなデータを誤差の程度を示すデータとして使用することも可能である。
上記実際の形態で示したキャリアの種類も任意に変更可能である。例えば、標準信号の通信キャリアとして長波、時計装置11相互間の通信キャリアとして短波を例示したが、他の任意の周波数の電波が使用可能である。さらに、無線通信用のキャリアとして光を使用することも可能であり、通常知られた光変調を用いた通信により基準時刻情報等を交換してもよい。
また、時計装置11を有線ケーブルで接続して上述の処理を行うことも可能である。即ち、任意の計時装置11から送出された信号が一定範囲内の他の時計装置11に伝達可能な構成で、上流から下流に順次信号を伝達できる構成ならば、この発明を適用可能である。
また、データフォーマットや、通信チャネル数、周波数、割込周期等は例示にすぎず、適宜変更可能である。
なお、スレーブ専用装置については、例えば、図3に示すコネクタ203から長波受信回路201を取り外すことにより、容易に製造可能である。また、受信専用機については、制御部218の機能から送信部分の機能を取り外せばよい。
また、上述したが、この発明は時計装置に限定されるものではなく、データフォーマットや、通信チャネル数、周波数、割込周期等は例示にすぎず、適宜変更可能である。
さらに、上述したように、時計装置11,12を例に示したが、本願発明は時計に限定されず、また、表示するしないにかかわらず、日時、時刻等を計測・修正する機能を有する装置、システム、デバイス、素子、に広く適用可能である。
11 … 時計装置(送信機能付き)
12 … 時計装置(送信機能無し)
12 … 時計装置(送信機能無し)
Claims (7)
- 時刻標準電波を受信する第1の受信手段と、
前記時刻標準電波とは異なる周波数の、上位装置からの時刻修正情報を受信する第2の受信手段と、
時間を計時し時刻データを取得する計時手段と、
前記第1の受信手段により時刻標準電波を受信できる場合に、受信した時刻標準電波に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正し、前記第1の受信手段により時刻標準電波を受信できない場合に、上位装置からの時刻修正情報に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正する計時時刻修正手段、
を備えることを特徴とする計時装置。 - 前記計時手段の計時に基づく時刻修正データを送信する送信手段を備える、ことを特徴とする請求項1に記載の計時装置。
- 前記送信手段は、第1の受信手段で時刻標準電波を受信できるときは、自己が最高階層であることを示す階層情報を時刻修正情報に付し、
第1の受信手段で時刻標準電波を受信できず、第2の受信手段で時刻修正情報を受信できるときは、受信した時刻修正情報に付加されている階層情報より1段下位の階層情報を付して時刻修正データを送信する、
ことを特徴とする請求項2に記載の計時装置。 - 前記送信手段は、前記計時手段による計時データを修正した後、修正後の計時データの信頼度に対応する信頼度データを付加して送信する、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の計時装置。 - 前記送信手段は、前記第2の受信手段が時刻修正情報を受信した通信チャネルとは異なる通信チャネルを選択して時刻修正データを送信する、
ことを特徴とする請求項2、3又は4に記載の計時装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の計時装置を複数組み合わせて構成され、上位階層側から下位階層側に順次時刻修正情報を送信し、各計時装置が計時時刻を修正可能であることを特徴とする計時システム。
- 時間を計時し時刻データを取得し、
時刻標準電波を受信できる場合に、受信した時刻標準電波に基づいて前記計時手段の計時による時刻データを修正し、時刻標準電波を受信できない場合には、他の装置からの時刻修正情報に基づいて時刻データを修正する、
ことを特徴とする計時方法。
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2004
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