JP2007271538A - 時計装置及び時刻修正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】受信部２２と、現在時刻の内部時刻データを保持する計時部１７と、記憶部１５と、計時部１７から取得した内部時刻データが、記憶部１５に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別し、当該時間であると判別された場合に、記憶部１５に記憶された衛星識別情報のＧＰＳ衛星を一つ選択し、受信部２２から受信される選択されたＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の航法データのＧＰＳ時刻データを取得し、ＧＰＳ時刻データに基づいて内部時刻データを修正し、航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報を修正時刻データに対応付けて記憶部１５に記憶させるＣＰＵ１１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、時計装置及び時刻修正方法に関する。

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。

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。

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。

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。

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、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）。
特開平９−１７８８７０号公報

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。

また、内部時刻データの修正をする場合に、前回受信したＧＰＳ衛星を利用して、内部時刻データの修正を高精度に行う要請がある。

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、前回受信した時間範囲に前回受信した一つの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。

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Ｓ３５、図１０のステップＳ５６）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、
航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報と、修正時刻データと、を対応付けて記憶する記憶手段（例えば、図１の記憶部１５）と、
前記計時手段から内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別する内部時刻判別手段（例えば、図１のＣＰＵ１１；図９のステップＳ３３；図１０のステップＳ５３）と、
この内部時刻判別手段により取得された内部時刻データが前記時間であると判別された場合に、前記記憶手段に記憶された衛星識別情報の一つの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Ｓ３４；図１０のステップＳ５５）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Ｓ３７；図１０のステップＳ５８）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Ｓ３８，Ｓ３９；図１０のステップＳ５９，Ｓ６０）と、
前記取得手段により航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報を前記修正時刻データに対応付けて前記記憶手段に記憶させる記憶制御手段（例えば、図１のＣＰＵ１１；図９のステップＳ４０；図１０のステップＳ６１）と、
を備えることを特徴とする。

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、
前記修正時刻データは、所定時刻データであり、
前記内部時刻判別手段は、前記計時手段から内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを自動的に判別することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の時計装置において、
時刻修正指示の操作入力を受け付ける操作手段（例えば、図１の操作部１２；図１０のステップＳ５１）を更に備え、
前記内部時刻判別手段は、前記操作手段により前記時刻修正指示が入力された場合に、前記計時手段から内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の時計装置において、
前記内部時刻データが、前記記憶手段に記憶された修正時刻データから所定期間以内であるか否かを判別する所定期間判別手段（例えば、図１のＣＰＵ１１；図１０のステップＳ５４）を更に備え、
前記内部時刻判別手段は、前記所定期間判別手段により前記所定期間以内と判別された場合に、前記内部時刻データが前記修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項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。

請求項６に記載の発明の時刻修正方法は、
計時手段に保持された内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが、ＧＰＳ信号の航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報と、修正時刻データと、を対応付けて記憶する記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別する内部時刻判別工程（例えば、図９のステップＳ３３；図１０のステップＳ５３）と、
この内部時刻判別工程により取得された内部時刻データが前記時間であると判別された場合に、前記記憶手段に記憶された衛星識別情報の一つのＧＰＳ衛星を選択するＧＰＳ衛星選択工程（例えば、図８のステップＳ１；図９のステップＳ３４；図１０のステップＳ５５）と、
このＧＰＳ衛星選択工程により選択されたＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号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Ｓ３７；図１０のステップＳ５８）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前記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Ｓ３８，Ｓ３９；図１０のステップＳ５９，Ｓ６０）と、
前記取得工程により航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報を前記記憶手段に記憶させる工程（例えば、図９のステップＳ４０；図１０のステップＳ６１）と、
を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の時刻修正方法において、
前記修正時刻データは、所定時刻データであり、
前記内部時刻判別工程において、前記内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に前記記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを自動的に判別することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の時刻修正方法において、
時刻修正指示の操作入力を受け付ける操作工程（例えば、図１０のステップＳ５１）を更に含み、
前記内部時刻判別工程において、前記操作工程により前記時刻修正指示が入力された場合に、前記計時手段に保持された内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記憶手段に記記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の時刻修正方法において、
前記内部時刻データが、前記記憶手段に記憶された修正時刻データから所定期間以内であるか否かを判別する所定期間判別工程（例えば、図１０のステップＳ５４）を更に備え、
前記内部時刻判別工程において、所定期間判別工程により前記所定期間以内と判別された場合に、前記内部時刻データが前記修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項６から９のいずれか一項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した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。

請求項１、６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、時刻修正のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信した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、前回受信を成功した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。

請求項２、７に記載の発明によれば、所定時刻のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信したＧＰＳ衛星を自動的に選択してＧＰＳ信号のＨＯＷデータを受信して取得するので、前回受信を成功したＧＰＳ衛星からのＨＯＷデータを用いて、内部時刻修正を容易に行うことができる。

請求項３、８に記載の発明によれば、修正指示入力のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信した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、前回受信を成功した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。

請求項４、９に記載の発明によれば、内部時刻データが修正時刻データから所定期間以内である場合に、前回の時刻修正のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信した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、前回修正の位置からずれが少ないＧＰＳ衛星からのＧＰＳ時刻データを用いて、内部時刻修正をより高精度に行うことができる。

請求項５、１０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、内部時刻修正をより高精度に行うことができる。

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及び変形例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

図１〜図９を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。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。

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。

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。

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、計時部１７から取得した内部時刻データが、記憶部１５に記憶された修正時刻データに対応する時間範囲内であるか否かを判別し、時間範囲内であると判別された場合に、記憶部１５に記憶された修正時刻データに対応する衛星識別情報としての衛星番号の可視衛星を一つ選択し、受信部２２から受信される選択されたＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号のＧＰＳ時刻データとしてのＨＯＷデータを取得し、ＧＰＳ時刻データに基づいて内部時刻データを修正し、内部時刻データの修正において航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星番号を、修正時刻データに対応する衛星番号として記憶部１５に記憶させる。

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。

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。

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１３１〜１３４と、プログラムエリア１３５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、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１３３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１３４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１３５には、第１の時刻修正プログラムが展開される。

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。

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。

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１５１〜１５７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。データエリア１５６には、時刻修正時の修正時刻データが記憶されている。データエリア１５７には、時刻修正時の衛星番号（衛星番号ＩＤ−ｋ、但し、ｋは１〜ｎのうち、時刻修正時の受信ＧＰＳ衛星に対応する番号）が記憶されている。

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。

修正時刻データは、予め設定された時刻修正時の時刻データである。衛星番号は、前回時刻修正時にＨＯＷデータを受信した一つのＧＰＳ衛星の識別番号である。修正時刻データ及び衛星番号は、時刻修正ごとに更新されるものとし、最初にはユーザの操作部１２を介する操作入力等により予め設定された初期値が記憶部１５に記憶されているものとする。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次いで、図３及び図４を参照して、ＧＰＳの概要を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（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。

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。

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Δｔ_ＬＳが含まれる。この閏秒Δｔ_ＬＳ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。

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。

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）。

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。

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。

第１の時刻修正処理は、例えば、１日又は半日周期で繰り返し実行されるものとする。例えば、時計装置１００において、上記周期の実行タイミングになっ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。

図９に示すように、先ず、記憶部１５から修正時刻データ及び衛星番号が読み出される（ステップＳ３１）。ステップＳ３１において読み出された衛星番号は、一つの衛星番号としてＲＡＭ１３に格納される。そして、計時部１７から内部時刻データが取得される（ステップＳ３２）。

そして、ステップＳ３２で取得された内部時刻データが、ステップＳ３１で読み出された修正時刻データであるか否かが判別される（ステップＳ３３）。修正時刻データでない場合（ステップＳ３３；ＮＯ）、ステップＳ３２に移行される。

修正時刻データである場合（ステップＳ３３；ＹＥＳ）、ステップＳ３１又はＳ４４で読み出された衛星番号に対応するＧＰＳ衛星のＣ／ＡコードがＲＯＭ１６から読み出される（ステップＳ３４）。

ステップＳ３４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Ｓ３４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Ｓ３５）。

そして、ステップＳ３５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Ｓ３６）。一致した場合（ステップＳ３６；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Ｓ３７）。ＨＯＷデータを受信していない場合（ステップＳ３７；ＮＯ）、ステップＳ３７に移行される。

ＨＯＷデータを受信した場合（ステップＳ３７；ＹＥＳ）、記憶部１５からアルマナックデータ、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、計時部１７から内部時刻データが読み出される。アルマナックデータ、自装置位置データ及び内部時刻データに基づいて、受信中のＧＰＳ衛星の位置データが算出される。この受信中の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Ｓ３７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Ｓ３８）。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。

そして、ステップＳ３８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る（ステップＳ３９）。

そして、修正時刻データに対応して時刻修正に用いたＧＰＳ信号を受信したＧＰＳ衛星の一つの衛星番号が修正後の衛星番号として記憶部１５に上書き記憶され（ステップＳ４０）、第１の時刻修正処理が終了する。

一致しない場合（ステップＳ３６；ＮＯ）、ＧＰＳ信号が受信可能なＧＰＳ衛星（可視衛星）のうち、未選択のＧＰＳ信号が受信可能なＧＰＳ衛星があるか否かが判別される（ステップＳ４１）。ステップＳ４１では、例えば、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、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、可視衛星としての候補衛星が予測され、この候補衛星から未選択のＧＰＳ衛星があるか否かが判別される。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。また、修正時刻データに対応するＧＰＳ衛星は、選択済みであるものとする。

未選択のＧＰＳ衛星がない場合（ステップＳ４１；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Ｓ４２）、第１の時刻修正処理が終了する。

未選択のＧＰＳ衛星がある場合（ステップＳ４１；ＹＥＳ）、可視衛星としての未選択の候補衛星から一つのＧＰＳ衛星が選択される（ステップＳ４３）。ＧＰＳ衛星の選択としては、例えば、ステップＳ４１での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、未選択の候補衛星のうち最も仰角が高いものが選択されることが好ましい。そして、ステップＳ４３で選択されたＧＰＳ衛星に対応するＣ／ＡコードがＲＯＭ１６から読み出され（ステップＳ４４）、ステップＳ３５に移行される。

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、所定時刻のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信した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、前回受信を成功した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。

また、所定時刻のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信したＧＰＳ衛星を自動的に選択してＧＰＳ信号のＨＯＷデータを受信して取得するので、前回受信を成功したＧＰＳ衛星からのＨＯＷデータを用いて、内部時刻修正を容易に行うことができる。

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。

（変形例）
図１０を参照して、上記実施の形態の変形例を説明する。本変形例の装置構成の説明は、上記実施の形態の時計装置１００の説明を援用し、異なる部分を主として説明する。

ＲＯＭ１６には、第１の時刻修正プログラムに代えて第２の時刻修正プログラムを記憶する。また、記憶部１５のデータエリア１５６に記憶される修正時刻データは、更新自在とする。時刻修正がなされた場合に、記憶部１５に記憶された修正時刻データ及びその衛星番号が更新されるものとする。

次いで、図１０を参照して本実施の形態における時計装置１００の動作を説明する。図１０に、第２の時刻修正処理の流れを示す。

時計装置１００において、第２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２の時刻修正プログラムと、ＣＰＵ１１との協働で第２の時刻修正処理が実行される。

先ず、ユーザから操作部１２を介して時刻修正指示が操作入力されたか否かが判別される（ステップＳ５１）。時刻修正指示が操作入力されていない場合（ステップＳ５１；ＮＯ）、ステップＳ５１に移行される。時刻修正指示が操作入力された場合（ステップＳ５１；ＹＥＳ）、計時部１７から内部時刻データが取得される（ステップＳ５２）。

そして、記憶部１５が参照され、ステップＳ５２で取得された内部時刻データの時間範囲に対応する修正時刻データ及びその衛星番号が記憶されているか否かが判別される（ステップＳ５３）。この時間範囲とは、例えば、修正時刻データの±３０分である。ステップＳ５３では、時刻を参照して判別する。修正時刻データ及び衛星番号が記憶されていない場合（ステップＳ５３；ＮＯ）、後述するステップＳ６２に移行される。

修正時刻データ及び衛星番号が記憶されている場合（ステップＳ５３；ＹＥＳ）、その修正時刻データ及び衛星番号が読み出され、この読み出された修正時刻データから、ステップＳ５２で取得された内部時刻データまでの経過時間が、所定期間以内であるか否かが判別される（ステップＳ５４）。ステップＳ５４では、年月日を参照して判別する。所定期間は、例えば、１ヶ月とする。

ＧＰＳ衛星は、約１２時間周期で運動しているため、同じ時刻では同じ位置にあると推定できる。しかし、ＧＰＳ衛星は、厳密には約１１時間５８分周期で運動している。このため、日数が経過するにつれて、同じＧＰＳ衛星を同じ時刻に観測した場合でも位置のずれが大きくなっていく。上記第１の時刻修正処理では、１日、半日周期で時刻修正が実行されたが、本第２の時刻修正処理では、前回時刻修正時から長期間をあけて時刻修正を行うおそれがある。このため、前回修正時刻から所定期間を経過した場合には、ＧＰＳ衛星の位置のずれが大きいものとして、修正時刻データを用いてＧＰＳ衛星を選択しないものとする。

所定期間以内でない場合（ステップＳ５４；ＮＯ）、後述するステップＳ６２に移行される。ステップＳ５５〜Ｓ６５は、それぞれ順に、第１の時刻修正処理のステップＳ３４〜Ｓ４４に対応する。

以上、本変形例によれば、上記実施の形態と同様に、内部時刻修正における消費電力を低減できるとともに、修正指示入力のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信した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、前回受信を成功した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。

また、内部時刻データが修正時刻データから所定期間以内である場合に、前回の時刻修正のタイミングで、前回の時刻修正で航法データを受信した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、前回修正の位置からずれが少ないＧＰＳ衛星からのＨＯＷ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。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、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。

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。

また、上記実施の形態及び変形例における時計装置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。

本発明に係る実施の形態の時計装置１００の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、ＲＯＭ１６の記憶構成を示す図である。（ｂ）は、記憶部１５の記憶構成を示す図である。（ｃ）は、ＲＡＭ１３の記憶構成を示す図である。 航法データのフォーマットを示す図である。（ａ）は、航法データのフレーム構成を示す図である。（ｂ）は、航法データのサブフレーム構成を示す図である。 サブフレームの概略構成を示す図である。 サブフレーム１の内容を示す図である。 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である。 サブフレーム４のページ１８の内容を示す図である。 時刻修正処理（概略）を示すフローチャートである。 第１の時刻修正処理を示すフローチャートである。 第２の時刻修正処理を示すフローチャートである。

符号の説明

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

Claims (10)

1. 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と、
   航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報と、修正時刻データと、を対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記計時手段から内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別する内部時刻判別手段と、
   この内部時刻判別手段により取得された内部時刻データが前記時間であると判別された場合に、前記記憶手段に記憶された衛星識別情報の一つの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、
   前記取得手段により航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報を前記修正時刻データに対応付けて前記記憶手段に記憶させる記憶制御手段と、
   を備えることを特徴とする時計装置。
2. 前記修正時刻データは、所定時刻データであり、
   前記内部時刻判別手段は、前記計時手段から内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを自動的に判別することを特徴とする請求項１に記載の時計装置。
3. 時刻修正指示の操作入力を受け付ける操作手段を更に備え、
   前記内部時刻判別手段は、前記操作手段により時刻修正指示が入力された場合に、前記計時手段から内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の時計装置。
4. 前記内部時刻データが、前記記憶手段に記憶された修正時刻データから所定期間以内であるか否かを判別する所定期間判別手段を更に備え、
   前記内部時刻判別手段は、前記所定期間判別手段により前記所定期間以内と判別された場合に、前記内部時刻データが前記修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする請求項３に記載の時計装置。
5. 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請求項１から４のいずれか一項に記載の時計装置。
6. 計時手段に保持された内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが、ＧＰＳ信号の航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報と、修正時刻データと、を対応付けて記憶する記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別する内部時刻判別工程と、
   この内部時刻判別工程により取得された内部時刻データが前記時間であると判別された場合に、前記記憶手段に記憶された衛星識別情報の一つのＧＰＳ衛星を選択するＧＰＳ衛星選択工程と、
   このＧＰＳ衛星選択工程により選択されたＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号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前記内部時刻データを修正する内部時刻修正工程と、
   前記取得工程により航法データを受信したＧＰＳ衛星の衛星識別情報を前記記憶手段に記憶させる工程と、
   を含むことを特徴とする時刻修正方法。
7. 前記修正時刻データは、所定時刻データであり、
   前記内部時刻判別工程において、前記内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを自動的に判別することを特徴とする請求項６に記載の時刻修正方法。
8. 時刻修正指示の操作入力を受け付ける操作工程を更に含み、
   前記内部時刻判別工程において、前記操作工程により前記時刻修正指示が入力された場合に、前記計時手段に保持された内部時刻データを取得し、当該取得した内部時刻データが前記記憶手段に記憶された修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする請求項６に記載の時刻修正方法。
9. 前記内部時刻データが、前記記憶手段に記憶された修正時刻データから所定期間以内であるか否かを判別する所定期間判別工程を更に備え、
   前記内部時刻判別工程において、前記所定期間判別工程により前記所定期間以内と判別された場合に、前記内部時刻データが前記修正時刻データに対応する時間であるか否かを判別することを特徴とする請求項８に記載の時刻修正方法。
10. 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した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請求項６から９のいずれか一項に記載の時刻修正方法。

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