JP2007263595A - 時刻修正制御装置及び時刻修正制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて迅速かつ高精度に時刻を修正する。
【解決手段】本発明に係るＧＰＳ受信装置は、ＧＰＳから受信されたＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報（ＴＯＷ（time of week））同士が整合しているかを判別し、整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する。判別対象の複数の時刻情報は、（a）１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士（例えば、連続する２以上のサブフレームのそれぞれに含まれるＴＯＷ）、又は(b)２以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号にそれぞれ含まれている各時刻情報同士（例えば、２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信されるＴＯＷ）とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、ＧＰＳ信号の時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御装置及び時刻修正制御方法に関する。

現在、各国（例えば日本、アメリカ、イギリス、ドイツ等）では、時刻コード、即ちタイムコード入り長波標準電波（以下、単に「標準電波」という。）が送出されている。我が国（日本）では、２つの送信所（福島県及び佐賀県）より、所定のフォーマットの標準タイムコードで振幅変調された４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの標準電波が送出されている。このタイムコードは、正確な時刻の分の桁が更新される毎、すなわち１分毎に、１周期６０秒のフレームで送出される。このタイムコードを受信し、これにより計時回路の時刻データ（以下、適宜「内部時刻」という。）を修正する、いわゆる電波時計と呼ばれる時刻情報受信装置が知られている。

従来の時刻情報受信装置は、例えば、午前３時等の定時に連続して３回等の固定回数でタイムコードを受信して、内部時刻を修正する（例えば、特許文献１参照）。３回分のタイムコードを取得して内部時刻を修正することで、１回分のタイムコードにより行う場合に比較して時刻修正の精度を高めることができる。
特開平７−１９８８７８号公報 特開平８−１５４６３号公報

しかし、以上の従来技術にあっては、内部時刻を精度良く修正するために、標準時刻情報の受信を開始してから１０分程度かかってしまうことがあった。

一方、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号にあっては、時刻情報が含まれるＨＯＷ（ハンドオーバワード）は、各サブフレームに含まれており、６秒毎に各ＧＰＳ衛星から送信される。
したがって、ＧＰＳ信号の時刻情報を用いて内部時刻を修正する方法をとれば、時刻修正に要する時間を短縮することが可能である。例えば特許文献２には、ＧＰＳ信号の時刻情報を用いて内部時刻を修正する時計の時刻修正装置が記載されている。
しかし、内部時刻を精度良く修正するためには、何らかの技術が必要となる。かつ、できるだけ時刻修正処理を長期化しない技術が望ましい。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて迅速かつ高精度に、時刻を修正することができる時刻修正制御装置及び時刻修正制御方法を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、ＧＰＳ信号を受信する受信手段（例えば、図１のアンテナ１、チューナー回路部２）と、
この受信手段により受信されたＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別手段（例えば、図１のＣＰＵ８；図９のＳ６）と、
この判別手段により整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御手段（例えば、図１のＣＰＵ８；図９のＳ７）と、
を備えることを特徴とする時刻修正制御装置である。

請求項２記載の発明は、ＧＰＳ信号を受信する受信手段（例えば、図１のアンテナ１、チューナー回路部２）と、
この受信手段により受信された１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別手段（例えば、図１のＣＰＵ８；図９のＳ６）と、
この判別手段により整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御手段（例えば、図１のＣＰＵ８；図９のＳ７）と、
を備えることを特徴とする時刻修正制御装置である。

請求項３記載の発明は、前記ＧＰＳ信号により送信される航法メッセージを構成する、連続する２以上のサブフレームのそれぞれに含まれる時刻情報を、前記複数の時刻情報とすることを特徴とする請求項２に記載の時刻修正制御装置である。

請求項４記載の発明は、ＧＰＳ信号を受信する受信手段（例えば、図１のアンテナ１、チューナー回路部２）と、
この受信手段により受信された２以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号にそれぞれ含まれている各時刻情報同士が整合しているかを判別する判別手段（例えば、図１のＣＰＵ８；図１０のＴ５）と、
この判別手段により整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御手段（例えば、図１のＣＰＵ８；図１０のＳ７）と、
を備えることを特徴とする時刻修正制御装置である。

請求項５記載の発明は、前記２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信される時刻情報を、前記各時刻情報のそれぞれとすることを特徴とする請求項４に記載の時刻修正制御装置である。

請求項６記載の発明は、前記時刻修正制御手段の制御により時刻が修正されると、予め定められている時間が経過するまでの間、前記受信手段による前記ＧＰＳ信号の受信動作を禁止する受信動作禁止制御手段（例えば、図１のＣＰＵ８；図９、図１０のＳ８−Ｓ１０）を更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の時刻修正制御装置である。

請求項７記載の発明は、ＧＰＳ信号を受信する受信ステップ（例えば、図９のＳ１）と、
この受信ステップにより受信されたＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別ステップ（例えば、図９のＳ６）と、
この判別ステップにより整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御ステップ（例えば、図９のＳ７）と、
を備えることを特徴とする時刻修正制御方法である。

請求項８記載の発明は、ＧＰＳ信号を受信する受信ステップ（例えば、図９のＳ１）と、
この受信ステップにより受信された１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別ステップ（例えば、図９のＳ６）と、
この判別ステップにより整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御ステップ（例えば、図９のＳ７）と、
を備えることを特徴とする時刻修正制御方法である。

請求項９記載の発明は、前記ＧＰＳ信号により送信される航法メッセージを構成する、連続する２以上のサブフレームのそれぞれに含まれる時刻情報を、前記複数の時刻情報とすることを特徴とする請求項８に記載の時刻修正制御方法である。

請求項１０記載の発明は、ＧＰＳ信号を受信する受信ステップ（例えば、図１０のＳ１）と、
この受信ステップにより受信された２以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号にそれぞれ含まれている各時刻情報同士が整合しているかを判別する判別ステップ（例えば、図１０のＴ５）と、
この判別ステップにより整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御ステップ（例えば、図１０のＳ７）と、
を備えることを特徴とする時刻修正制御方法である。

請求項１１記載の発明は、前記２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信される時刻情報を、前記各時刻情報のそれぞれとすることを特徴とする請求項１０に記載の時刻修正制御方法である。

請求項１２記載の発明は、前記時刻修正制御ステップの制御により時刻が修正されると、予め定められている時間が経過するまでの間、前記受信ステップによる前記ＧＰＳ信号の受信動作を禁止する受信動作禁止制御ステップ（例えば、図９、図１０のＳ８−Ｓ１０）を更に備えたことを特徴とする請求項７から請求項１１のうちいずれか一に記載の時刻修正制御方法である。

本発明によれば、受信されたＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別し、整合していると判別された複数の時刻情報のうちいずれかの時刻情報を用いて時刻を修正することができる。このために、時刻情報が例えば６秒毎に一回送信されることとなるので、迅速かつ高精度に時刻を修正することができるという効果がある。
請求項２，３，７又は８に記載の発明において、ＧＰＳ信号により送信される航法メッセージを構成する、連続する２つのサブフレームのそれぞれに含まれる時刻情報を用いて判別を行う場合は、理論的には１２秒で時刻修正を行うことができる。
請求項４，５，９又は１０に記載の発明において、２以上のＧＰＳ衛星から同時に送信される時刻情報を用いて判別を行う場合は、理論的には６秒で時刻修正を行うことができる。
１つの時刻情報のみを信頼せず、２以上の時刻情報の整合を条件としてそのうちいずれか１つの時刻情報により時刻修正を行うので、信頼性高く、高精度に時刻を修正することができる。

以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態につき、図１〜図９を参照して説明する。図１は本実施形態に係るＧＰＳ受信装置（時刻表示機能付き）のブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係るＧＰＳ受信装置は、例えば、腕時計型ＧＰＳ端末に搭載されるもので、アンテナ１、チューナー回路部２、信号処理回路部４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８、計時回路部９、発振回路部１０、入力部１１、表示出力部１２、表示部１３、ＲＯＭ（Read only memory）１４、ＲＡＭ（Random Access memory）１５、電源部１６を備えて構成される。

ここで、ＧＰＳの概要につき説明する。
〔システム概観〕
ＧＰＳ全体システムのうち宇宙空間にある部分をスペースセグメント、地上部分をコントロールセグメント、そしてユーザ受信機をユーザセグメントと称する。ＧＰＳ衛星はスペースセグメントに属する。ＧＰＳ衛星は、静止衛星ではなく高度２万ｋｍを周回し地球に対し刻々と位置変える。スペースセグメントとコントロールセグメントは米軍が開発、運営しているが、ユーザセグメントについてはユーザ側が設計、製造しなければならない。そのため、ＧＰＳ衛星から送信される信号の仕様は詳細に規定され、文書が公開されている。この文書がインターフェースコントロールドキュメント（interface control document：略称ＩＣＤ）と名づけられる。このＩＣＤは版が更新されており、例えばその一つとしてＧＰＳ-ＩＣＤ-２００がある。

現在、２８機から無線信号が送信されている。ＧＰＳ衛星が送信している無線信号の周波数は基本的には1575.42ＭＨｚ（名称：Ｌ１波）であり、この周波数に民間用のＣ/Ａコード（coarse/acquisition code）と呼ばれる信号が乗せられている。
この信号によって図２に示すフォーマットの航法メッセージというデータが記述され送信される。この航法メッセージのなかに軌道情報、時刻情報等が含まれている。航法メッセージのデータ速度は５０bpsである。

航法メッセージの１サイクルは、フレームという単位で呼ばれ、図２(a)に示す構造をとる。１フレームは1500ビットであり、これを送信するには３０秒の時間がかかる。フレームは５つのサブフレーム（各３００ビット）から構成されており、サブフレーム１から順番に送信を始め、サブフレーム５を送信し終わると再びサブフレーム１の送信に戻る。

〔航法メッセージ〕
図２(b)及び図３にサブフレームの概略構成図を示す。
５つのサブフレームのうち、サブフレーム１〜３は送信している衛星自身のクロック補正情報や軌道情報（エフェメリス）が含まれている（図３参照）。サブフレーム４，５については、全衛星が同じ内容を送信しており、その内容は軌道上のすべてのＧＰＳ衛星（最大３２衛星）の概略軌道情報（アルマナック）や電離層補正情報となっている（図３参照）が、これらはデータ量が多いためさらにページ単位に分割されてサブフレームに収容される。すなわち、図２(a)に示すように、サブフレーム４，５により送信されるデータはそれぞれページ１〜２５に分割されており、フレームごとに異なるページの内容が順番に送られる。すべてのページ内容を送信するには２５フレームを必要とし、航法メッセージの全情報を得るには１２分３０秒かかる。

サブフレームの内部は、図２(b)及び図３に示すようにワードという単位に分割されている。１ワードは３０ビットで１サブフレームは１０ワードに対応し、各ワードは２４ビットのデータ部とパリティチェック用の６ビットから構成される。各サブフレームの先頭にはＴＬＭ（telemetry）ワード、続けてＨＯＷ（handover）ワードが記述されている。ＴＬＭワードには同期用のパターン、ＨＯＷワードにはＧＰＳ信号の時刻情報が含まれている。

ＧＰＳ信号における時刻は、１週間を単位として管理されている。週始めは毎週日曜日の０時（土曜日の２４時）で、時刻はそれからの経過時間（ＴＯＷ（time of week））で表される。ＨＯＷワードにはこの経過時間を１．５秒単位で表した数が含まれており、受信機が現在時刻を知る手がかりを与える。それぞれの週には番号がつけられており、１９８０年１月６日00：00：00に始まる週が週番号０とされている。これより１週間経つごとに週番号が１増加され、例えば、２００４年１０月１０日に始まる週の週番号は１２９２である。

５つのサブフレームには、航法メッセージが分担されて収容されている。以下、一部の事項を説明するが、詳細についてはＧＰＳ-ＩＣＤ-２００などを参照すればわかる。

航法メッセージのサブフレーム１には、メッセージを送信している衛星自体の状態を表す数値やクロック補正係数が収められている。図４にサブフレーム１の内容を示す一覧表を示した。図４に示すように、先頭のＴＬＭワード、ＨＯＷワードに続き、上述した週番号ＷＮ（week number）、測距精度ＵＲＡ、衛星健康状態ＳＶhealthの各ワードが記述される。

測距精度ＵＲＡは、その衛星により疑似距離（受信機の時計の進みによる誤差が加わって測定されたＧＰＳ衛星と受信機との間の距離）を測定した場合の測距精度の目安で、１５の場合はやはり何らかの異常あることを意味する。
衛星健康状態ＳＶhealthは、衛星の状態を示すコードで、０以外の場合は何らかの異常があることを示す。

サブフレーム２，３には、各衛星の軌道情報が格納されている（その詳細はＧＰＳ-ＩＣＤ-２００などを参照）。これらの軌道情報はエフェメリスと呼ばれ、任意の時刻におけるＧＰＳ衛星の位置を計算できるようになっている。

全ＧＰＳ衛星分の概略軌道情報はアルマナックと呼ばれ、サブフレーム４のページ２〜５及び７〜１０、サブフレーム５のページ１〜２４に収められており、合計３２ページで３２機のＧＰＳ衛星に対応する。図５にアルマナックの内容を示す一覧表を示した。サブフレームの先頭にはＴＬＭワード、ＨＯＷワードが記述されている。

高度１００ｋｍ以上に分布する電離層は電波を遅延させる働きがあり、その遅延量を補正するための情報はサブフレーム４のページ１８に収められている。図６にサブフレーム４のページ１８の内容を示す一覧表を示した。ここでもサブフレームの先頭にはＴＬＭワード、ＨＯＷワードが記述されている。

図７にＴＬＭワードと、ＨＯＷワードの構成図を示す。
図７に示すように、ＴＬＭワードの最初の８ビットが同期プリアンブルであり、ＨＯＷワードの最初の１７ビットが上述したＴＯＷ（time of week）、２０〜２２ビットがサブフレームＩＤとなっている。

〔航法メッセージとサブフレームの探索〕
航法メッセージの復号化はサブフレームの頭を見つけ出すことから始まる。同期プリアンブルは〈10001011〉と、ＨＯＷの最後の２ビットは〈00〉と常になっているが、ワードの極性が反転している可能性があることに注意しなくてはならない。したがって、１ビットずつ相関を取ることでサブフレームを探すことになる。プリアンブルと同期させるコードは〈1-1-1-11-111〉となり、±１の航法メッセージと相関が取られる。極性が正しいかどうかは分からないので、同期結果は±８になる可能性がある。一度同期するプリアンブルがあれば、３００ビット先でもプリアンブルは存在するはずである。もしないのであれば、最初の同期はプリアンブルによるものではない。

サブフレームの探索は、プログラム上では以下の順序で行っている。
（１） 最初の３６０ビットからプリアンブルを見つける。
（２） 一度プリアンブルを見つけた後、３００ビット先、６００ビット先でも同期するかを確認する。
（３） 同期しない場合は他のデータへ移り、同期すれば３つのサブフレームのプリアンブルが確認できたと判断する。
（４） ＨＯＷの最後の２ビット（２９ビット目と，３０ビット目）の和が＋２であるか−２であるか確認する。和が＋２である場合、ワードの極性が反転しているため、−１を掛けて修正、和が−２であれば極性は正常であると判断する。
（５） サブフレームＩＤを確認する。
この後、パリティビットを使ったパリティチェックが行われ、航法メッセージは復号化される。

〔受信機の変遷と測定誤差〕
ＧＰＳが開発された当初の受信機は受信回路を１チャンネルしか持っておらず、多数の衛星からの信号を同時に受信することはできなかった。したがって、順次衛星を切り替えながら受信、測距処理を行うこととなり、衛星は受信機の移動、測定条件の変動などにより測定誤差を生じた。昨今、受信機は８〜１２チャンネル程度の受信回路を持つものが普通で、多いものでは１６チャンネルの製品もある。上空のＧＰＳ衛星の大部分又はすべてを同時に処理でき、順次測定による測定誤差のばらつきも問題とならない。
（ＧＰＳの概要説明終わり）

本実施形態に係るチューナー回路部２は、アンテナ１で捕捉した複数のＧＰＳ衛星から送信された電波をＧＰＳ信号として受信する。
信号処理回路部４は、この複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を同時並行して復号化して航法メッセージを読み取り、ＣＰＵ８へ出力する。航法メッセージを取得したＣＰＵ８は、ＲＯＭ１４から読み出したプログラムを実行して航法メッセージに含まれる各値を演算し、航法メッセージとともに、その演算結果をＲＡＭ１５に保存する。
計時回路部９は、発振回路部１０の出力する周波数に基づき計時する。計時回路部９からＣＰＵ８に、例えば、１秒単位で刻まれる現在時刻を示す値が出力される。ＣＰＵ８は、現在時刻を示す値を表示出力部１４を介して表示部１３に出力する。表示部１３はこの出力された時刻を表示する。
入力部１１はユーザからの操作入力情報、他のコンピュータや記憶媒体からの情報をＣＰＵ８に入力する。電源部１６は電池などの電源を備えており、各部に電源電流を供給する。

本実施形態の時刻修正制御を実施するためには、少なくとも１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号により記述された航法メッセージ内の必要部分を読み取れば足りる。
図８(a)に示すように、ＲＡＭ１５内には、あるＧＰＳ衛星の航法メッセージに含まれる第１サブフレームと次の第２サブフレームとの各サブフレームごとに、ＴＬＭワードを記憶するＴＬＭワード記憶領域１５a１、１５ｂ１、ＨＯＷワード中のＴＯＷ（time of week）の週番号を記憶するＴＯＷ記憶領域１５a２、１５ｂ２、及び、サブフレームＩＤを記憶するサブフレームＩＤ記憶領域１５a３、１５ｂ３が設けられている。

次に、本実施形態の時刻修正処理につき一連の処理の流れに沿って説明する。図９は、本実施形態に係る時刻修正処理のフローチャートである。

ＣＰＵ８は、ＲＯＭ１４から読み出した時刻修正制御プログラムに基づき、初回の時刻修正を行う。
まず、ＣＰＵ８はチューナー回路部２に指令を出し、ＧＰＳ衛星から送信された電波を捕捉したアンテナ１を介してその電波をＧＰＳ信号として受信開始する（ステップＳ１）。信号処理回路部４は、この受信したＧＰＳ信号の復号化を行い、航法メッセージを取得する。ＣＰＵ８は、この航法メッセージにおけるサブフレームの探索を行い、一つのサブフレーム（以下、「第１サブフレーム」という。）を捕捉できたら（ステップＳ２でYES）、ＲＡＭ１５の各記憶領域１５a１−１５a３に、捕捉した第１サブフレームのＴＬＭワード、ＴＯＷ及びサブフレームＩＤをそれぞれ記憶させる（ステップＳ３）。ここで、捕捉する第１サブフレームは、サブフレーム１〜５のうちいずれでも良い。

次に、ＣＰＵ８は、次のサブフレーム（以下、「第２サブフレーム」という。）を捕捉できたら（ステップＳ４でYES）、ＲＡＭ１５の各記憶領域１５ｂ１−１５ｂ３に、捕捉した第２サブフレームのＴＬＭワード、ＴＯＷ及びサブフレームＩＤをそれぞれ記憶させる（ステップＳ５）。ここで、捕捉する第２サブフレームは、ステップＳ２で捕捉した第１サブフレームの次のサブフレームである。例えば、ステップＳ２で捕捉した第１サブフレームがサブフレーム１であれば、サブフレーム２であり、ステップＳ２で捕捉した第１サブフレームがサブフレーム５であれば、次フレームに含まれるサブフレーム１である。

次に、ＣＰＵ８は、ＲＡＭ１５に記憶した第１サブフレームのＴＯＷと、次の第２サブフレームのＴＯＷとを比較し、整合するか否か判別する（ステップＳ６）。第１サブフレームのＴＯＷに対し次の第２サブフレームのＴＯＷは６秒進んでいるはずであるので、ＣＰＵ８は第１サブフレームのＴＯＷに対し次の第２サブフレームのＴＯＷが６秒経過後の時刻を示していれば整合していると判別する。

ステップＳ６で整合していると判別した場合（ステップＳ６でYES）、ＲＡＭ１５に記憶した第１サブフレームのＴＯＷ及び次の第２サブフレームのＴＯＷのうちいずれかのＴＯＷ（時刻情報）を用いて、ＣＰＵ８は計時回路部９の時刻を修正し、計時回路部９が計時する時刻を表示部１３により現在時刻として表示させる（ステップＳ７）。
ＣＰＵ８は、ステップＳ６で整合していないと判別した場合（ステップＳ６でNO）、ステップＳ２へ処理を戻す。

次に、ＣＰＵ８は、ステップＳ７において、計時回路部９の時刻を修正し、計時回路部９が計時する時刻を表示部１３により現在時刻として表示させると、直ちに、ＧＰＳ信号の受信を終了する（ステップＳ８）。ＣＰＵ８は、計時回路部９が備えているタイムカウンタ（図示せず）のタイムカウントの開始を指示する（ステップＳ９）。ＣＰＵ８は、タイムカウントのカウント数の示す時間が予め定められた時間（例えば２４時間）経過したならば（ステップＳ１０でYES）、ステップＳ１に戻り再び時刻修正処理を実行する（ステップＳ１〜Ｓ７）。
このように、計時回路部９の時刻の修正のあとは、直ちに、ＧＰＳ信号の受信を終了しこの時点から、予め定められた時間（例えば２４時間）経過するまでの間、電源部１６からチューナー回路部２および信号処理回路部４への電源供給を停止するので、その分、電源消費を確実に防止することができる。

以上の第１実施形態によれば、１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号により送信される航法メッセージを構成する、連続する２つのサブフレーム内の時刻情報（ＴＯＷ）を用いて時刻修正制御を行うので、１つのサブフレームが６秒で受信できるから、１２秒（２サブフレーム×６秒）程度で時刻修正が可能となる。
しかも、１つの時刻情報（ＴＯＷ）のみを信頼せず、少なくとも２つの時刻情報（ＴＯＷ）が整合していることを条件として計時回路部の時刻修正を行っているので、信頼性が高く、高精度に、計時回路部の時刻を修正することができる。

以上の実施形態に拘わらず、整合の判別にかける、連続する２以上の時刻情報（ＴＯＷ）を、連続する３以上のサブフレームのそれぞれに含まれる時刻情報（ＴＯＷ）としてもよい。ただし、この場合、時刻修正の信頼性が高まる反面、修正処理時間が長期化する。したがって、迅速処理と、信頼性のいずれかをどの程度優先するかによって選択すればよい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態につき図面を参照して説明する。図８(b)は、本実施形態に係るＲＡＭの記憶内容を示す。本実施形態は、位置の測位のために必要な３つまたは４つのＧＰＳ衛星のうち、２つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号にそれぞれ含まれている各時刻情報同士が整合しているかを判別する点で、上記第１実施形態と異なる。ＧＰＳ受信装置の構成は図１に示したものと共通である。

図８(b)に示すように、ＲＡＭ１５内にはあるＧＰＳ衛星（以下「第１ＧＰＳ衛星」とする）の航法メッセージに含まれる第１サブフレームと、他のＧＰＳ衛星（以下「第２ＧＰＳ衛星」とする）の航法メッセージに含まれる第１サブフレームごとに、ＴＬＭワードを記憶するＴＬＭワード記憶領域１５ｃ１、１５ｄ１と、ＨＯＷワード中のＴＯＷ（time of week）の週番号を記憶するＴＯＷ記憶領域１５ｃ２、１５ｄ２、及び、サブフレームＩＤの記憶領域を示すサブフレームＩＤ記憶領域１５ｃ３、１５ｄ３が設けられている。

次に、本実施形態の時刻修正処理につき一連の処理の流れに沿って説明する。図１０は、本実施形態に係る時刻修正処理のフローチャートである。

ＣＰＵ８は、ＲＯＭ１４から読み出した時刻修正制御プログラムに基づき、初回の時刻修正を行う。
まず、ＣＰＵ８はチューナー回路部２に指令を出し、第１ＧＰＳ衛星と第２ＧＰＳ衛星とからそれぞれ送信されるＧＰＳ信号を同時並行して、アンテナ１を介しての受信を開始する（ステップＳ１）。信号処理回路部４は、この受信したＧＰＳ信号の復号化を行わせ、各航法メッセージを取得する。ＣＰＵ８は、これら航法メッセージを構成するサブフレームの探索を行い、第１ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームを捕捉できたら（ステップＴ１でYES）、ＲＡＭ１５の各記憶領域１５ｃ１−１５ｃ３に、捕捉した第１サブフレームのＴＬＭワード、ＴＯＷ及びサブフレームＩＤをそれぞれ記憶させる（ステップＴ２）。ここで、捕捉する第１サブフレームは、サブフレーム１〜５のうちいずれでも良い。

次に、ＣＰＵ８は、同時並行して受信した第２ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームを捕捉できたら（ステップＴ３でYES）、ＲＡＭ１５の各記憶領域１５ｄ１−１５ｄ３に、捕捉した第１サブフレームのＴＬＭワード、ＴＯＷ及びサブフレームＩＤをそれぞれ記憶させる（ステップＴ４）。
ここで、捕捉する第１サブフレームは、ステップＴ１で捕捉した第１ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームと同刻に第２ＧＰＳ衛星から送信されたサブフレームとする。
ＧＰＳ衛星はそれぞれ原子時計を持っており、測位には影響し得るＧＰＳ衛星同士の時刻誤差もあるが、高い精度で、１．５秒単位で表したＴＯＷを送信している。各ＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信装置までの距離が異なるため真の到達時間も異なるが、真の到達時間自体が０．１秒未満となるのが通常である。したがって、２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信された２つの第１サブフレームは、ＧＰＳ受信装置でほぼ同時に受信されることが確かである。ＣＰＵ８は、所定の時間範囲（例えば±0.25秒）を設け、この時間範囲内に同期した第１ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームと第２ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームを２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信されたサブフレームとして処理する。

次に、ＣＰＵ８は、ＲＡＭ１５のＴＯＷ記憶領域１５ｃ２に記憶した第１ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームのＴＯＷと、ＲＡＭ１５のＴＯＷ記憶領域１５ｄ２に記憶した第２ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームのＴＯＷとを比較し、整合するか否か判別する（ステップＴ５）。一方の第１サブフレームのＴＯＷが示す値と他方の第１サブフレームのＴＯＷが示す値とは同一であるはずであるので、ＣＰＵ８は一方の第１サブフレームのＴＯＷと他方の第１サブフレームのＴＯＷが同一であれば整合していると判別する。

ステップＴ５６で整合していると判別した場合（ステップＴ５でYES）、ＲＡＭ１５に記憶した第１ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームのＴＯＷ、及び、第２ＧＰＳ衛星からの第１サブフレームのＴＯＷのうちいずれかのＴＯＷ（時刻情報）を用いて、ＣＰＵ８は計時回路部９の時刻を修正し、計時回路部９が計時する時刻を表示部１３により現在時刻として表示させる（ステップＳ７）。
ＣＰＵ８は、ステップＴ５で整合していないと判別した場合（ステップＴ５でNO）、ステップＴ１へ処理を戻す。

次に、ＣＰＵ８は、ステップＳ６において、計時回路部９の時刻を修正し、計時回路部９が計時する時刻を表示部１３により現在時刻として表示させると、直ちに、ＧＰＳ信号の受信を終了する（ステップＳ８）。ＣＰＵ８は、タイムカウントの開始を指示する（ステップＳ９）。ＣＰＵ８は、タイムカウント数の時間が予め定められている所定時間（例えば２４時間）経過したたら（ステップＳ１０でYES）、ステップＳ１に戻り再び時刻修正処理を実行する（ステップＳ１，Ｔ１〜Ｔ５，Ｓ７）。
このように、計時回路部９の時刻の修正のあとは、直ちに、ＧＰＳ信号の受信を終了しこの時点から、予め定められた時間（例えば２４時間）経過するまでの間、電源部１６からチューナー回路部２および信号処理回路部４への電源供給を停止するので、その分、電源消費を極力防止することができる。

以上の第２実施形態によれば、位置の測位のために必要な３つまたは４つのＧＰＳ衛星のうち、２つのＧＰＳ衛星から同刻に送信される時刻情報（ＴＯＷ）を用いて時刻修正制御を行うので、１つのサブフレームが６秒で受信できるから、６秒程度で時刻修正が可能である。正確には、図２（ｂ）に示すように、時刻情報（ＴＯＷ）のビット位置は、１つのサブフレームの中の、第１ビット位置から数えて、第３１ビット位置から第６１ビット位置の間に存在することから、第１ビット位置からＧＰＳ信号を受信した場合、第６１ビット位置までに要する１．２秒程度で時刻情報（ＴＯＷ）を受信することができ、このため、最短、１．２秒程度という超短時間で時刻修正が可能となる。
しかも、１つの時刻情報（ＴＯＷ）のみを信頼せず、少なくとも２つの時刻情報（ＴＯＷ）が整合していることを条件としているので、信頼性高く、高精度に、時刻を修正することができる。

以上の実施形態に拘わらず、整合判別にかける２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信される時刻情報（ＴＯＷ）を、３以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信される時刻情報（ＴＯＷ）としてもよい。ただし、この場合、時刻修正の信頼性が高まる反面、修正処理負荷が増大する。したがって、負荷軽減と、信頼性のいずれかをどの程度優先するかによって選択すればよい。

また、以上の実施形態に拘わらず、整合判別にかける２以上の時刻情報（ＴＯＷ）を、異なる２以上のＧＰＳ衛星からの相前後するサブフレームのそれぞれに含まれる時刻情報（ＴＯＷ）としてもよい。ただし、この場合、時刻修正の信頼性が高まる反面、修正処理時間が長期化する。したがって、迅速処理と、信頼性のいずれかをどの程度優先するかによって選択すればよい。
また、複数の時刻情報同士が「整合している」かを判別するようにしているが、「整合」とは、以上の実施形態の場合のほかに、複数の時刻情報同士が完全一致する場合、複数の時刻情報同士が完全一致ではないが、予め定められている範囲で幅をもって整合する場合も含まれる。

なお、以上の実施形態においては表示部１３を設けたが、これを設けず、外部の表示装置やコンピュータ等任意のハードウエアに現在時刻情報を出力するＧＰＳ受信装置として実施しても良い。

本発明の第１及び第２実施形態に係るＧＰＳ受信装置のブロック図である。 航法メッセージのデータ構造を示す概略構成図である。 航法メッセージに含まれる各サブフレームの概略構成図である。 航法メッセージに含まれるサブフレーム１の内容を示す一覧表である。 航法メッセージに含まれるアルマナックの内容を示す一覧表である。 航法メッセージに含まれるサブフレーム４のページ１８の内容を示す一覧表である。 各サブフレームに含まれるＴＬＭワードとＨＯＷワードの構成図である。 (a)は本発明の第１実施形態に係るRAMに記憶される内容を示す図である。(b)は本発明の第２実施形態に係るRAMに記憶される内容を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る時刻修正処理のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る時刻修正処理のフローチャートである。

符号の説明

１ アンテナ
２ チューナー回路部
５ ＡＤコンバータ
６ 多チャンネルデコーダ
７ メモリ
８ ＣＰＵ（判別手段、時刻修正制御手段）
９ 計時回路部
１０ 発振回路部
１１ 入力部
１２ 表示出力部
１３ 表示部

Claims (12)

1. ＧＰＳ信号を受信する受信手段と、
   この受信手段により受信されたＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別手段と、
   この判別手段により整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御手段と、
   を備えることを特徴とする時刻修正制御装置。
2. ＧＰＳ信号を受信する受信手段と、
   この受信手段により受信された１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別手段と、
   この判別手段により整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御手段と、
   を備えることを特徴とする時刻修正制御装置。
3. 前記ＧＰＳ信号により送信される航法メッセージを構成する、連続する２以上のサブフレームのそれぞれに含まれる時刻情報を、前記複数の時刻情報とすることを特徴とする請求項２に記載の時刻修正制御装置。
4. ＧＰＳ信号を受信する受信手段と、
   この受信手段により受信された２以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号にそれぞれ含まれている各時刻情報同士が整合しているかを判別する判別手段と、
   この判別手段により整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御手段と、
   を備えることを特徴とする時刻修正制御装置。
5. 前記２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信される時刻情報を、前記各時刻情報のそれぞれとすることを特徴とする請求項４に記載の時刻修正制御装置。
6. 前記時刻修正制御手段の制御により時刻が修正されると、予め定められている時間が経過するまでの間、前記受信手段による前記ＧＰＳ信号の受信動作を禁止する受信動作禁止制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の時刻修正制御装置。
7. ＧＰＳ信号を受信する受信ステップと、
   この受信ステップにより受信されたＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別ステップと、
   この判別ステップにより整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御ステップと、
   を備えることを特徴とする時刻修正制御方法。
8. ＧＰＳ信号を受信する受信ステップと、
   この受信ステップにより受信された１つのＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれている複数の時刻情報同士が整合しているかを判別する判別ステップと、
   この判別ステップにより整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御ステップと、
   を備えることを特徴とする時刻修正制御方法。
9. 前記ＧＰＳ信号により送信される航法メッセージを構成する、連続する２以上のサブフレームのそれぞれに含まれる時刻情報を、前記複数の時刻情報とすることを特徴とする請求項８に記載の時刻修正制御方法。
10. ＧＰＳ信号を受信する受信ステップと、
    この受信ステップにより受信された２以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号にそれぞれ含まれている各時刻情報同士が整合しているかを判別する判別ステップと、
    この判別ステップにより整合していると判別されたいずれかの時刻情報を用いて、時刻を修正する時刻修正制御ステップと、
    を備えることを特徴とする時刻修正制御方法。
11. 前記２以上のＧＰＳ衛星から同刻に送信される時刻情報を、前記各時刻情報のそれぞれとすることを特徴とする請求項１０に記載の時刻修正制御方法。
12. 前記時刻修正制御ステップの制御により時刻が修正されると、予め定められている時間が経過するまでの間、前記受信ステップによる前記ＧＰＳ信号の受信動作を禁止する受信動作禁止制御ステップを更に備えたことを特徴とする請求項７から請求項１１のうちいずれか一に記載の時刻修正制御方法。

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