JP2007271536A - Timepiece and time correction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、時計装置及び時刻修正方法に関する。 The present invention relates to a timepiece device and a time correction method.
従来、GPS(Global Positioning System)衛星からGPS信号を受信して自機の位置計測を行うGPS受信機があった。GPS衛星から送信されるGPS信号には、C/Aコード(Coarse/Acquisition code)が含まれる。C/Aコードには、GPS衛星の軌道を示す航法データ(航法メッセージ)が含まれる。 Conventionally, there has been a GPS receiver that receives a GPS signal from a GPS (Global Positioning System) satellite and measures its own position. A GPS signal transmitted from a GPS satellite includes a C / A code (Coarse / Acquisition code). The C / A code includes navigation data (navigation message) indicating the orbit of the GPS satellite.
C/Aコードは、28個のGPS衛星にそれぞれ異なる値が割り当てられたコードである。したがって、GPS受信機側で、受信したいGPS衛星のC/Aコードと、複数同時に受信したGPS信号中のC/Aコードとを照合することにより、GPS衛星を選択してGPS信号を受信できる。また、GPS受信機は、現在時刻を計時してその現在時刻データ(以下、内部時刻データという)を出力する計時部を備える。 The C / A code is a code in which different values are assigned to 28 GPS satellites. Therefore, the GPS receiver can select the GPS satellite and receive the GPS signal by collating the C / A code of the GPS satellite to be received with the C / A code in the GPS signals received simultaneously. Further, the GPS receiver includes a time measuring unit that measures the current time and outputs the current time data (hereinafter referred to as internal time data).
GPS受信機は、受信可能なGPS衛星から3又は4つのGPS衛星を選択し、それら選択したGPS衛星から受信するGPS信号の航法データと、内部時刻データと、に基づいて自機の位置を測定する。 The GPS receiver selects three or four GPS satellites from receivable GPS satellites, and measures the position of the own aircraft based on the navigation data of the GPS signals received from the selected GPS satellites and the internal time data To do.
また、航法データには、送信元のGPS衛星に搭載された原子時計の正確な時刻情報が含まれる。 In addition, the navigation data includes accurate time information of an atomic clock mounted on the transmission source GPS satellite.
この航法データに含まれる時刻情報を利用して、GPS受信装置の内部時刻を修正する技術が考えられている。例えば、複数の測位用衛星(GPS衛星)より送信された信号(GPS信号)を受信して、受信点の位置を計測するとともに、GPS信号内の時刻情報を用いて内部時刻データを修正する構成が考えられている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、上記従来の構成では、内部時刻データの修正をする場合に、少なくとも3つのGPS衛星からGPS信号を受信するため、少なくとも3つの受信チャネルを同時に駆動する必要があった。このため、GPS受信装置の消費電力が大きかった。 However, in the conventional configuration, when the internal time data is corrected, it is necessary to drive at least three reception channels at the same time in order to receive GPS signals from at least three GPS satellites. For this reason, the power consumption of the GPS receiver is large.
また、内部時刻データの修正をする場合に、GPS衛星から対流圏及びノイズの影響を受けずにGPS信号の時刻情報を受信し、内部時刻データの修正を高精度に行う要請がある。 Further, when the internal time data is corrected, there is a request for receiving the GPS signal time information without being affected by the troposphere and noise from the GPS satellite and correcting the internal time data with high accuracy.
本発明の課題は、GPS信号を用いた内部時刻修正における消費電力を低減するとともに、内部時刻修正を高精度に行うことである。より具体的には、対流圏及びノイズの影響を受けにくい仰角の高い一つのGPS衛星からGPS時刻データを受信して内部時刻修正を行うことである。 An object of the present invention is to reduce power consumption in internal time correction using GPS signals and to perform internal time correction with high accuracy. More specifically, GPS time data is received from one GPS satellite having a high elevation angle that is not easily affected by the troposphere and noise, and the internal time is corrected.
上記課題を解決するために、本発明の時計装置は、
複数のGPS衛星から送信されたGPS信号の航法データのうち一つの航法データを受信する受信手段(例えば、図1の受信部22;図8のステップS2;図9のステップS17,S19)と、
現在時刻を計時し内部時刻データとして保持する計時手段(例えば、図1の計時部17)と、
前記航法データを受信可能な複数のGPS衛星を決定するGPS衛星決定手段(例えば、図1のCPU11;図9のステップS12)と、
このGPS衛星決定手段により決定された複数のGPS衛星の仰角を算出する仰角算出手段(例えば、図1のCPU11;図9のステップS13)と、
この仰角算出手段により算出された仰角に基づいて、航法データを受信可能な複数のGPS衛星のうち何れか一つの仰角の高いGPS衛星を選択するGPS衛星選択手段(例えば、図1のCPU11;図8のステップS1;図9のステップS15)と、
このGPS衛星選択手段により選択されたGPS衛星からの航法データを前記受信手段に受信させ、当該航法データに含まれるGPS時刻データを取得する取得手段(例えば、図1のCPU11;図8のステップS3;図9のステップS19)と、
この取得手段により取得されたGPS時刻データに基づいて前記内部時刻データを修正する内部時刻修正手段(例えば、図1のCPU11;図8のステップS4,S5;図9のステップS20、S21)と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the timepiece device of the present invention includes:
Receiving means (for example, receiving
Clocking means (for example, the clocking
GPS satellite determining means (for example,
An elevation angle calculating means (for example,
Based on the elevation angle calculated by the elevation angle calculation means, GPS satellite selection means (for example, the
Acquisition means (for example,
Internal time correction means (for example,
It is characterized by providing.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の時計装置において、
GPS衛星の軌道情報及び自装置の位置データを記憶する記憶手段(例えば、図1の記憶部15)を更に備え、
前記GPS衛星決定手段は、前記記憶手段に記憶された軌道情報と自装置の位置データと前記計時手段に保持された内部時刻データとに基づいて、前記航法データを受信可能な複数のGPS衛星を決定し、
前記仰角算出手段は、前記軌道情報と前記自装置の位置データと前記内部時刻データとに基づいて、前記決定した複数のGPS衛星の仰角を算出することを特徴とする。
The invention according to
It further comprises storage means (for example,
The GPS satellite determining means selects a plurality of GPS satellites capable of receiving the navigation data based on orbit information stored in the storage means, position data of the device itself, and internal time data held in the time measuring means. Decide
The elevation angle calculating means calculates elevation angles of the determined plurality of GPS satellites based on the orbit information, the position data of the device itself, and the internal time data.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の時計装置において、
前記内部時刻修正手段は、前記取得手段により取得されたGPS時刻データと、前記受信手段により受信されたGPS衛星及び自装置の間の距離と内部処理時間と閏秒とに基づいて補正データを算出し、当該補正データにより前記内部時刻データを修正することを特徴とする。
The invention according to
The internal time correction means calculates correction data based on the GPS time data acquired by the acquisition means, the distance between the GPS satellite and the device received by the reception means, the internal processing time, and the leap second. The internal time data is corrected by the correction data.
請求項4に記載の発明の時刻修正方法は、
GPS信号の航法データを受信可能な複数のGPS衛星を決定するGPS衛星決定工程(例えば、図9のステップS12)と、
このGPS衛星決定工程により決定された複数のGPS衛星の仰角を算出する仰角算出工程(例えば、図9のステップS13)と、
この仰角算出工程により算出された仰角に基づいて、航法データを受信可能な複数のGPS衛星のうち何れか一つの仰角の高いGPS衛星を選択する選択工程(例えば、図8のステップS1;図9のステップS15)と、
複数のGPS衛星から送信された航法データのうち、前記選択工程により選択されたGPS衛星に対応する一つの航法データを受信し、当該航法データに含まれるGPS時刻データを取得する取得工程(例えば、図8のステップS3;図9のステップS19)と、
この取得工程により前記取得したGPS時刻データに基づいて、計時手段に保持された内部時刻データを修正する内部時刻修正工程(例えば、図8のステップS4,S5;図9のステップS20、S21)と、
を含むことを特徴とする。
The time correction method of the invention described in
A GPS satellite determining step (for example, step S12 in FIG. 9) for determining a plurality of GPS satellites capable of receiving GPS signal navigation data;
An elevation angle calculation step (for example, step S13 in FIG. 9) for calculating the elevation angles of a plurality of GPS satellites determined by the GPS satellite determination step;
A selection step (for example, step S1 in FIG. 8; FIG. 9) of selecting any one of the plurality of GPS satellites capable of receiving navigation data based on the elevation angle calculated in the elevation angle calculation step. Step S15),
Of the navigation data transmitted from a plurality of GPS satellites, receiving one navigation data corresponding to the GPS satellite selected by the selection step, and acquiring GPS time data included in the navigation data (for example, Step S3 in FIG. 8; Step S19 in FIG.
Based on the GPS time data acquired by the acquisition process, an internal time correction process (for example, steps S4 and S5 in FIG. 8; steps S20 and S21 in FIG. 9) for correcting the internal time data held in the time measuring means; ,
It is characterized by including.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の時刻修正方法において、
前記GPS衛星決定工程において、記憶手段に記憶されたGPS衛星の軌道情報と自装置の位置データと前記内部時刻データとに基づいて、前記航法データを受信可能な複数のGPS衛星を決定し、
前記仰角算出工程において、前記記憶手段に記憶された軌道情報と前記自装置の位置データと前記内部時刻データとに基づいて、前記決定した複数のGPS衛星の仰角を算出することを特徴とすることを特徴とする。
The invention according to
In the GPS satellite determination step, a plurality of GPS satellites capable of receiving the navigation data are determined based on the orbit information of the GPS satellites stored in the storage means, the position data of the own device, and the internal time data,
In the elevation angle calculating step, the elevation angles of the determined plurality of GPS satellites are calculated based on orbit information stored in the storage means, the position data of the own device, and the internal time data. It is characterized by.
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の時刻修正方法において、
前記内部時刻修正工程において、前記取得工程により取得されたGPS時刻データと、前記取得工程により受信されたGPS衛星及び自装置の間の距離と内部処理時間と閏秒とに基づいて補正データを算出し、当該補正データにより前記内部時刻データを修正することを特徴とする。
The invention according to
In the internal time correction step, correction data is calculated based on the GPS time data acquired in the acquisition step, the distance between the GPS satellite and the device received in the acquisition step, the internal processing time, and the leap second. The internal time data is corrected by the correction data.
請求項1、4に記載の発明によれば、一つのGPS衛星を選択してGPS時刻データを受信して取得するので、GPS信号を用いた内部時刻修正における消費電力を低減できるとともに、仰角の高い一つのGPS衛星を選択してGPS時刻データを受信して取得するので、対流圏及びノイズの影響を受けにくい仰角の高いGPS衛星からのGPS時刻データを用いて、内部時刻修正を高精度に行うことができる。 According to the first and fourth aspects of the invention, since one GPS satellite is selected and GPS time data is received and acquired, the power consumption in the internal time adjustment using the GPS signal can be reduced, and the elevation angle can be reduced. GPS time data is received and acquired by selecting one high GPS satellite, so the internal time correction is performed with high accuracy using GPS time data from a GPS satellite with a high elevation angle that is not easily affected by the troposphere and noise. be able to.
請求項2、5に記載の発明によれば、GPS衛星の軌道情報と、自装置位置データと、内部時刻データと、を用いて、仰角を算出できる。 According to the second and fifth aspects of the present invention, the elevation angle can be calculated by using the orbit information of the GPS satellite, the own device position data, and the internal time data.
請求項3、6に記載の発明によれば、GPS時刻データと受信したGPS衛星及び自装置の距離と内部処理時間と閏秒とに基づいて補正データを算出するので、この補正データを用いて内部時刻修正をより高精度に行うことができる。 According to the third and sixth aspects of the present invention, the correction data is calculated based on the GPS time data, the received GPS satellite and the distance of the device itself, the internal processing time, and the leap second. The internal time can be corrected with higher accuracy.
以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the illustrated example.
先ず、図1及び図2を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図1に本実施の形態の時計装置100の構成を示す。図2(a)に、ROM16の記憶構成を示す。図2(b)に、記憶部15の記憶構成を示す。図2(c)に、RAM13の記憶構成を示す。
First, the apparatus configuration of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a configuration of a
図1に示すように、本実施の形態の時計装置100は、本体部10と、受信ユニット20と、を備えて構成される。また、本体部10は、CPU(Central Processing Unit)11と、操作部12と、RAM(Random Access Memory)13と、表示部14と、記憶部15と、ROM(Read Only Memory)16と、計時部17と、を備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the
CPU11は、ROM16に記憶されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムをRAM13に展開し、RAM13に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。
The
CPU11は、後述する第1の時刻修正プログラムとの協働により、仰角の高いGPS衛星を一つ選択し、当該選択したGPS衛星のGPS信号のGPS時刻データとしてのHOWデータを取得して補正データを算出し、その補正データに基づいて計時部17の内部時刻データを修正する。
The
操作部12は、時計装置100に各種機能を実行させる為の各種キー等で構成される。これらのキーが操作入力された時には、このキーに対応する操作信号がCPU11に出力される。
The
RAM13は、各種情報を格納する揮発性のメモリであり、各種プログラム、データを展開するワークエリアを有する。
The
図2(c)に示すように、RAM13は、記憶エリアとしてデータエリア131〜135と、プログラムエリア136とを備えている。後述する第1の時刻修正処理において、データエリア131には、可視衛星の衛星番号(衛星番号ID−m,…,ID−p:後述する全衛星番号ID−1〜ID−nのうちのそれぞれ一つ)が格納される。データエリア132には、可視衛星の衛星番号の各GPS衛星の仰角(仰角θ1〜θq、但し、qは可視衛星数)が格納される。データエリア133には、選択した可視衛星の一つの衛星番号(ID−r:衛星番号ID−m,…,ID−pのうちの一つ)が格納される。データエリア134には、受信するGPS衛星と自装置との間の距離が格納される。データエリア135には、内部時刻データを補正するための補正データが格納される。プログラムエリア136には、第1の時刻修正プログラムが展開される。
As shown in FIG. 2C, the
表示部14は、小型LCD(Liquid Crystal Display)、ELD(ElectroLuminescent Display)等により構成され、CPU11から入力された表示情報に基づいて各種情報を表示する。表示部14は、例えば計時部17で計時する内部時刻データを現在時刻としてデジタル表示する。
The
記憶部15は、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等により構成され、情報を読み書き可能に記憶する。
The
図2(b)に示すように、記憶部15は、記憶エリアとしてのデータエリア151〜155を備えている。データエリア151には、全GPS衛星を識別する衛星番号(衛星番号ID−1〜ID−n、但し、nは全衛星数)が記憶されている。データエリア152には、後述する軌道情報としてのアルマナックデータが記憶されている。データエリア153には、自装置位置データが記憶されている。データエリア154には、内部処理時間が記憶されている。データエリア155には、後述する閏秒データが記憶されている。
As shown in FIG. 2B, the
自装置位置データは、時計装置100の位置データであり、例えば、ユーザにより操作部12を介して入力されて記憶部15に記憶されているものとする。自装置位置データには、時計装置100の高さの情報を含めてもよい。内部処理時間は、予め設定された時計装置100の内部処理時間を示す情報であり、GPS信号を得てから内部時刻データを修正するまでの、CPU11等の処理時間を示す時間情報である。
The own device position data is the position data of the
ROM16は、情報を読み込み可能に記憶するメモリである。図2(a)に示すように、ROM16は、プログラムエリア161と、データエリア162とを備えている。プログラムエリア161には、第1の時刻修正プログラムが記憶されている。データエリア162には、全GPS衛星のC/Aコードが記憶されている。
The
計時部17は、図示しない発振回路部から入力される信号を計数して、経時的に変化する内部時刻データとして保持し、内部時刻データをCPU11に出力する。ここで、内部時刻データとは、計時部17で計時される現在時刻データのことをいう。また、計時部17は、CPU11から入力される補正指示情報に基づいて内部補正データを補正する。
The
受信ユニット20は、信号処理CPU21と、受信部22と、RAM23と、ROM24と、を備えて構成される。
The receiving
信号処理CPU21は、DSP(Digital Signal Processor)等により構成され、受信処理を行う。ここで、受信処理とは、受信部22により受信されたGPS信号から航法データを復調し、当該航法データをCPU11へ転送する処理である。
The
受信部22は、図示しないアンテナ、アンプ、ミキサ等により構成される。受信部22は、図示しないアンテナによりGPS信号を受信し、当該受信したGPS信号を増幅し、搬送波よりも十分に低い中間周波数帯の信号に周波数変換してチューニングする。受信部22は、一つのチャネルを備える構成とし、同時に一つのGPS衛星からGPS信号を受信できるものとする。
The receiving
信号処理CPU21は、ROM24に記憶されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムをRAM23に展開し、RAM23に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。例えば、ROM24には、航法データを復調するプログラムが記憶されている。
The
例えば、受信部22よりGPS信号が送信されてきたこと等をトリガとして、ROM24から読み出されてRAM23に展開された航法データを復調するプログラムと信号処理CPU21との協働により航法データを復調するプログラムが実行される。
For example, with the GPS signal transmitted from the receiving
ここで、航法データを復調する処理について説明する。信号処理CPU21は、CPU11から入力されたROM16内の任意のC/Aコードと、受信部22によりGPS衛星から受信したGPS信号のC/Aコードと、の位相同期をとる。そして、位相同期が取れた後に、逆拡散を行うことにより航法データの復調が可能となる。
Here, processing for demodulating the navigation data will be described. The
次いで、図3及び図4を参照して、GPSの概要を説明する。 Next, an overview of GPS will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
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。 A part in the outer space of the entire GPS system is called a space segment, a ground part is called a control segment, and a user receiver is called a user segment. GPS satellites belong to the space segment. The GPS satellite is not a geostationary satellite, but orbits the altitude of 20,000 km and changes its position with respect to the earth. The space and control segments are developed and operated by the US military, but the user segment must be designed and manufactured by the user. Therefore, the specification of the signal transmitted from the GPS satellite is defined in detail, and the document is made public. This document is named an Interface Control Document (abbreviated as ICD). The version of this ICD has been updated, for example, GPS-ICD-200.
現在、28機のGPS衛星から無線信号(GPS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コードと呼ばれる信号が乗せられている。 Currently, radio signals (GPS signals) are transmitted from 28 GPS satellites. The frequency of a radio signal transmitted by a GPS satellite is basically 1575.42 MHz (name: L1 wave), and a signal called a C / A code for civil use is placed on this frequency.
図3に、航法データのフォーマットを示す。図3(a)に、航法データのフレーム構成を示す。図3(b)に、航法データのサブフレーム構成を示す。C/Aコードによって図2に示すフォーマットの航法データが記述されGPS衛星から送信される。この航法データのなかに軌道情報、時刻情報等が含まれている。航法データのデータ速度は50bpsである。 FIG. 3 shows the format of the navigation data. FIG. 3A shows the frame structure of the navigation data. FIG. 3B shows a subframe configuration of navigation data. The navigation data in the format shown in FIG. 2 is described by the C / A code and transmitted from the GPS satellite. The navigation data includes trajectory information, time information, and the like. The data rate of the navigation data is 50 bps.
航法データの1サイクルは、フレームという単位で呼ばれ、図3(a)に示す構造をとる。1フレームは1500ビットである。GPS衛星において、1フレームを送信するには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。
One cycle of the navigation data is called in units of frames and has the structure shown in FIG. One frame is 1500 bits. In a GPS satellite, it takes 30 seconds to transmit one frame. The frame is composed of five subframes (300 bits each), and transmission is started in order from
図4に、サブフレームの概略構成を示す。図4に示すように、フレームを構成する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GPS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。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。しかし、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。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the subframe. As shown in FIG. 4, among the five subframes constituting the frame,
すなわち、図3(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、航法データの全情報を得るには12分30秒かかる。
That is, as shown in FIG. 3A, the data transmitted in the
サブフレームの内部は、図3(b)及び図4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 Word)が記述されている。TLMワードには同期用のパターン、HOWにはGPS信号の時刻情報が含まれている。 The inside of the subframe is divided into units called words as shown in FIGS. One word is 30 bits, and one subframe corresponds to 10 words. Each word is composed of a 24-bit data portion and 6 bits for parity check. At the beginning of each subframe, a TLM (TeLeMetry) word and then a HOW (HandOver Word) are described. The TLM word includes a synchronization pattern, and the HOW includes GPS signal time information.
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(週番号:WN(Week Number))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。
The time in the GPS signal is managed in units of one week. The beginning of the week is 0:00 on every Sunday (24:00 on Saturday), and the time is expressed by the elapsed time (TOW (Time Of Week)). The HOW includes a number representing this elapsed time in 1.5 second units, and gives a clue that the receiver knows the current time. Each week is assigned a number (week number: WN (Week Number)), and the week starting at 00:00:00 on January 6, 1980 is set to
5つのサブフレームには、航法データ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。 The navigation data is divided and accommodated in the five subframes. Hereinafter, some items will be described, but the details can be understood by referring to GPS-ICD-200 or the like.
図5に、サブフレーム1の内容を示す。航法データのサブフレーム1には、航法データを送信しているGPS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5に示すように、先頭のTLMワード、HOWに続き、上述した週番号WN、測距精度URA、衛星健康状態SVhealthの各ワードが記述される。
FIG. 5 shows the contents of
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。 Ranging accuracy URA is a rough standard of ranging accuracy when a pseudo-range (a distance between a GPS satellite and a receiver measured by adding an error due to advance of a receiver clock) is measured by the satellite. In the case of, it means that something is wrong. The satellite health state SVhealth is a code indicating the state of the satellite, and when it is not 0, it indicates that there is some abnormality.
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。
The
全GPS衛星分の概略軌道情報はアルマナック(アルマナックデータ)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。アルマナックデータは、GPS信号のサブフレームに含まれるとともに、受信機としての時計装置100において、記憶部15にも記憶される。記憶部15に記憶されたアルマナックデータは、数ヶ月に一度、受信したアルマナックデータで更新される。
The rough orbit information for all GPS satellites is called almanac (almanac data), and is stored in
図6に、アルマナックデータを含むサブフレームの内容を示す。図5に示すように、サブフレームの先頭にはTLMワード、HOWが記述されている。 FIG. 6 shows the contents of a subframe including almanac data. As shown in FIG. 5, TLM word and HOW are described at the head of the subframe.
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7に、サブフレーム4のページ18の内容を示す。ここでもサブフレームの先頭にはTLMワード、HOWが記述されている。また、サブフレーム4のページ18には、現在の閏秒ΔtLSが含まれる。この閏秒ΔtLSは、時計装置100において、受信した閏秒で更新可能に、時計装置100の記憶部15に閏秒データとして記憶される。
The ionosphere distributed at an altitude of 100 km or more has a function of delaying radio waves, and information for correcting the delay amount is contained in page 18 of
次に、図8〜図10を参照して、本実施の形態の時計装置100の動作を説明する。図8に、時刻修正処理(概略)の流れを示す。先ず、図8を参照して、時計装置100における時刻修正処理の概略を説明する。
Next, the operation of the
図8の時刻修正処理は、時計装置100におけるCPU11と時刻修正プログラムとの協働により実行されるものとする。時計装置100において、先ず、GPS信号を受信可能なGPS衛星が一つ選択される(ステップS1)。そして、受信ユニット20を介して、ステップS1で選択されたGPS衛星からGPS信号の航法データが受信開始される(ステップS2)。
The time correction process in FIG. 8 is executed by the cooperation of the
そして、ステップS2で受信された航法データからHOW(以下、HOWデータとする)が抽出される(ステップS3)。そして、ステップS3で抽出されたHOWデータ等に基づいて、内部時刻データの補正データが算出される(ステップS4)。そして、ステップS4で算出された補正データに基づき、計時部17の内部時刻データが修正され(ステップS5)、時刻修正処理が終了する。
Then, HOW (hereinafter referred to as HOW data) is extracted from the navigation data received in step S2 (step S3). Then, correction data for the internal time data is calculated based on the HOW data extracted in step S3 (step S4). Then, based on the correction data calculated in step S4, the internal time data of the
次いで、図8の時刻修正処理の一形態としての第1の時刻修正処理を説明する。図9に、第1の時刻修正処理の流れを示す。 Next, the first time adjustment process as one form of the time adjustment process of FIG. 8 will be described. FIG. 9 shows the flow of the first time correction process.
例えば、時計装置100において、第1の時刻修正処理の実行指示が操作部12を介して入力されたこと等をトリガとして、ROM16から読み出されてRAM13に展開された第1の時刻修正処理プログラムと、CPU11と、の協働により、第1の時刻修正処理が実行される。
For example, in the
図9に示すように、先ず、記憶部15からアルマナックデータ及び自装置位置データが読み出され、また計時部17から内部時刻データが取得される(ステップS11)。自装置位置データは、ユーザからの操作部12を介する入力により取得することとしてもよい。
As shown in FIG. 9, first, the almanac data and the own device position data are read from the
そして、ステップS1で取得されたアルマナックデータ及び内部時刻データから、全GPS衛星の現在位置データが算出され、全GPS衛星の現在位置データと、自装置位置データと、に基づいて、現在GPS信号が受信可能である複数のGPS衛星(可視衛星)が、GPS信号を受信する候補衛星として予測(決定)される(ステップS12)。 Then, the current position data of all GPS satellites is calculated from the almanac data and the internal time data acquired in step S1, and the current GPS signal is calculated based on the current position data of all GPS satellites and the own apparatus position data. A plurality of GPS satellites (visible satellites) that can be received are predicted (determined) as candidate satellites for receiving GPS signals (step S12).
そして、ステップS12で予測された複数の候補衛星の仰角が算出される(ステップS13)。図10に、時計装置100とGPS衛星A1との仰角θを示す。仰角は、例えば、図10に示すように、時計装置100とGPS衛星A1との間で水平軸からの角度θであり、仰角θが90度に近い方がGPS信号を良好に受信でき好ましい。なぜなら、仰角θが小さいと、GPS信号が対流圏及びノイズの影響を受けやすいからである。例えば、ステップS12で算出された全GPS衛星のうち、複数の候補衛星の現在位置データと、自装置位置データと、に基づいて、各仰角が算出される。
Then, the elevation angles of the plurality of candidate satellites predicted in step S12 are calculated (step S13). FIG. 10 shows the elevation angle θ between the
そして、ステップS12で予測された候補衛星を識別する衛星番号と、ステップS13で算出された仰角と、が対応付けられてRAM13に格納される(ステップS14)。ステップS14において、記憶部15から衛星番号が参照され、衛星番号のうち、予測された候補衛星に対応する衛星番号と、これに対応する仰角とが、RAM13に格納される。
Then, the satellite number for identifying the candidate satellite predicted in step S12 and the elevation angle calculated in step S13 are associated with each other and stored in the RAM 13 (step S14). In step S <b> 14, the satellite number is referenced from the
そして、RAM13に格納された衛星番号のGPS衛星(候補衛星)のうち、最も仰角の大きい未選択のGPS衛星が一つ選択される(ステップS15)。ステップS15で選択された衛星番号は、一つの衛星番号としてRAM13に格納される。
Then, one unselected GPS satellite having the largest elevation angle is selected from the GPS satellites (candidate satellites) having the satellite numbers stored in the RAM 13 (step S15). The satellite number selected in step S15 is stored in the
そして、ステップS15で選択されたGPS衛星のC/AコードがROM16から読み出される(ステップS16)。ステップS16において、ROM16に記憶された全GPS衛星のC/Aコードのうち、一つの衛星番号に対応するGPS衛星のC/Aコードが読み出される。そして、ステップS16で読み出されたGPS衛星のC/Aコードと、受信部22を介して受信されたGPS信号のC/Aコードとの自己相関値が算出される(ステップS17)。
Then, the C / A code of the GPS satellite selected in step S15 is read from the ROM 16 (step S16). In step S16, among the C / A codes of all GPS satellites stored in the
そして、ステップS17で算出された自己相関値に基づいて、2つのC/Aコードが一致したか否かが判別される(ステップS18)。一致した場合(ステップS18;YES)、選択中のGPS衛星からGPS信号の航法データを受信中であり、受信中のGPS信号の航法データからHOWデータを受信したか否かが判別される(ステップS19)。HOWデータを受信していない場合(ステップS19;NO)、ステップS19に移行される。 Then, based on the autocorrelation value calculated in step S17, it is determined whether or not the two C / A codes match (step S18). If they match (step S18; YES), it is determined whether or not GPS signal navigation data is being received from the selected GPS satellite, and whether or not HOW data has been received from the navigation data of the GPS signal being received (step S18). S19). If no HOW data has been received (step S19; NO), the process proceeds to step S19.
HOWデータを受信した場合(ステップS19;YES)、記憶部15から自装置位置データ、内部処理時間及び閏秒データが読み出され、ステップS12で算出した受信中のGPS衛星の位置データと自装置位置データとから、受信中のGPS衛星と自装置との距離が算出され、ステップS19で受信したHOWデータと、距離と、内部処理時間と、閏秒データと、に基づいて、内部時刻データに対する補正データが算出される(ステップS20)。受信中のGPS衛星と自装置との距離による時間補正量は約70msとなる。また、時計装置100の内部動作時間の補正量は、約30msとなる。また、閏秒の補正量は、14sとなる。この場合、合計で約14.1sの補正量となり、この補正量に対応する補正データとなる。
When the HOW data is received (step S19; YES), the own device position data, the internal processing time, and the leap second data are read from the
そして、ステップS20で算出された補正データに基づいて、計時部17の内部時刻データが修正され(ステップS21)、第1の時刻修正処理が終了する。
Then, based on the correction data calculated in step S20, the internal time data of the
一致していない場合(ステップS18;NO)、RAM13に格納された衛星番号が参照され、未選択の候補衛星があるか否かが判別される(ステップS22)。未選択の候補衛星がある場合(ステップS22;YES)、ステップS15に移行される。未選択の候補衛星がない場合(ステップS22;NO)、表示部14に時刻修正のエラーの旨が表示され(ステップS23)、第1の時刻修正処理が終了する。
If they do not match (step S18; NO), the satellite number stored in the
以上、本実施の形態によれば、一つのGPS衛星を選択してGPS信号のHOWデータを受信して取得するので、このHOWデータを用いて内部時刻データを修正でき、この内部時刻修正における消費電力を低減できるとともに、仰角の高い一つのGPS衛星を選択してGPS信号のHOWデータを受信して取得するので、対流圏及びノイズの影響を受けにくい仰角の高いGPS衛星からのHOWデータを用いて、内部時刻修正を高精度に行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, since one GPS satellite is selected and the HOW data of the GPS signal is received and acquired, the internal time data can be corrected using this HOW data, and the consumption in this internal time correction Since power can be reduced and one GPS satellite with a high elevation angle is selected and GPS signal HOW data is received and acquired, using HOW data from GPS satellites with a high elevation angle that is less susceptible to troposphere and noise The internal time can be corrected with high accuracy.
また、アルマナックデータと、自装置位置データと、内部時刻データと、を用いて、仰角を算出できる。 Further, the elevation angle can be calculated using the almanac data, the own device position data, and the internal time data.
また、HOWデータ、受信したGPS衛星と時計装置100との間の距離、内部処理時間及び閏秒データに基づいて補正データを算出し、当該補正データを用いて内部時刻修正をより高精度に行うことができる。
Further, correction data is calculated based on the HOW data, the distance between the received GPS satellite and the
なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る時計装置及び時刻修正方法の一例であり、これに限定されるものではない。 The description in the above embodiment is an example of the timepiece device and the time correction method according to the present invention, and the present invention is not limited to this.
例えば、時計装置100では、GPS信号を用いて位置計測をせず、受信部22が一つの受信チャネルを有する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、受信部22が複数の受信チャネルを有する構成としてもよく、さらに3つ以上の受信チャネルを同時に駆動して位置計測を行うことが可能な構成としてもよい。この場合でも、時刻修正を行う場合は、一つの受信チャネルのみを駆動すればよく、複数チャネルを駆動する場合に比べて省電力化を実現できる。さらに、時計装置を、位置計測を行うGPS受信機に組み込む構成としてもよい。
For example, in the
また、上記実施の形態において、アルマナックデータと、自装置位置データと、内部時刻データとを用いて、仰角を算出する構成としたが、これに限定されるものではなく、他の情報を用いて仰角を算出する構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which calculates an elevation angle using almanac data, an own apparatus position data, and internal time data, it is not limited to this, Other information is used. The elevation angle may be calculated.
また、上記実施の形態における時計装置100の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
In addition, it is needless to say that the detailed configuration and detailed operation of each component of the
100 時計装置
10 本体部
11 CPU
12 操作部
13 RAM
14 表示部
15 記憶部
16 ROM
17 計時部
20 受信ユニット
21 信号処理CPU
22 受信部
23 RAM
24 ROM
100
12
14
17
22
24 ROM
Claims (6)
現在時刻を計時し内部時刻データとして保持する計時手段と、
前記航法データを受信可能な複数のGPS衛星を決定するGPS衛星決定手段と、
このGPS衛星決定手段により決定された複数のGPS衛星の仰角を算出する仰角算出手段と、
この仰角算出手段により算出された仰角に基づいて、航法データを受信可能な複数のGPS衛星のうち何れか一つの仰角の高いGPS衛星を選択するGPS衛星選択手段と、
このGPS衛星選択手段により選択されたGPS衛星からの航法データを前記受信手段に受信させ、当該航法データに含まれるGPS時刻データを取得する取得手段と、
この取得手段により取得されたGPS時刻データに基づいて前記内部時刻データを修正する内部時刻修正手段と、
を備えることを特徴とする時計装置。 Receiving means for receiving one navigation data among navigation data of GPS signals transmitted from a plurality of GPS satellites;
A timekeeping means that keeps the current time as internal time data,
GPS satellite determining means for determining a plurality of GPS satellites capable of receiving the navigation data;
An elevation angle calculating means for calculating the elevation angles of a plurality of GPS satellites determined by the GPS satellite determining means;
GPS satellite selection means for selecting any one of a plurality of GPS satellites capable of receiving navigation data based on the elevation angle calculated by the elevation angle calculation means and having a high elevation angle;
Obtaining means for causing the receiving means to receive navigation data from a GPS satellite selected by the GPS satellite selecting means, and obtaining GPS time data included in the navigation data;
Internal time correction means for correcting the internal time data based on the GPS time data acquired by the acquisition means;
A timepiece device comprising:
前記GPS衛星決定手段は、前記記憶手段に記憶された軌道情報と自装置の位置データと前記計時手段に保持された内部時刻データとに基づいて、前記航法データを受信可能な複数のGPS衛星を決定し、
前記仰角算出手段は、前記軌道情報と前記自装置の位置データと前記内部時刻データとに基づいて、前記決定した複数のGPS衛星の仰角を算出することを特徴とする請求項1に記載の時計装置。 It further comprises storage means for storing GPS satellite orbit information and its own device position data,
The GPS satellite determining means selects a plurality of GPS satellites capable of receiving the navigation data based on orbit information stored in the storage means, position data of the device itself, and internal time data held in the time measuring means. Decide
2. The timepiece according to claim 1, wherein the elevation angle calculation unit calculates elevation angles of the plurality of determined GPS satellites based on the orbit information, the position data of the device itself, and the internal time data. apparatus.
このGPS衛星決定工程により決定された複数のGPS衛星の仰角を算出する仰角算出工程と、
この仰角算出工程により算出された仰角に基づいて、航法データを受信可能な複数のGPS衛星のうち何れか一つの仰角の高いGPS衛星を選択する選択工程と、
複数のGPS衛星から送信された航法データのうち、前記選択工程により選択されたGPS衛星に対応する一つの航法データを受信し、当該航法データに含まれるGPS時刻データを取得する取得工程と、
この取得工程により取得されたGPS時刻データに基づいて、計時手段に保持された内部時刻データを修正する内部時刻修正工程と、
を含むことを特徴とする時刻修正方法。 A GPS satellite determination step for determining a plurality of GPS satellites capable of receiving navigation data of GPS signals;
An elevation angle calculation step of calculating the elevation angles of a plurality of GPS satellites determined by the GPS satellite determination step;
Based on the elevation angle calculated by the elevation angle calculation step, a selection step of selecting any one of the plurality of GPS satellites capable of receiving navigation data and having a high elevation angle;
An acquisition step of receiving one navigation data corresponding to the GPS satellite selected by the selection step among the navigation data transmitted from a plurality of GPS satellites, and acquiring GPS time data included in the navigation data;
Based on the GPS time data acquired by this acquisition step, the internal time correction step of correcting the internal time data held in the time measuring means,
A time correction method comprising:
前記仰角算出工程において、前記軌道情報と前記自装置の位置データと前記内部時刻データとに基づいて、前記決定した複数のGPS衛星の仰角を算出することを特徴とする請求項4に記載の時刻修正方法。 In the GPS satellite determination step, a plurality of GPS satellites capable of receiving the navigation data are determined based on the orbit information of the GPS satellites stored in the storage means, the position data of the own device, and the internal time data,
5. The time according to claim 4, wherein, in the elevation angle calculation step, the elevation angles of the plurality of determined GPS satellites are calculated based on the orbit information, the position data of the device itself, and the internal time data. How to fix.
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