JP2009085725A - 時刻修正装置、時刻修正装置付き計時装置及び時刻修正方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】修正時刻情報判断部34が、時刻情報生成部23等の生成する時刻情報44と受信部11等で候補位置情報衛星ごとに受信した位置情報衛星15a等の衛星信号からの衛星時刻情報に基づく修正時刻情報43を比較して、修正時刻情報43が相対的にもっとも進んでいる修正時刻情報43に基づいて時刻情報44を修正する時刻情報修正部35等を有することを特徴とする時刻修正装置10等。
【選択図】図6
Description
このため、従来より、高精度な時刻修正を行う為に、GPS衛星の時刻情報を利用した時刻修正方法が提案されてきている(例えば、特許文献1、段落0005)。
しかし、GPS衛星は常に移動しているので、その捕捉のためには、GPS衛星の軌道データからGPS衛星の位置を予測し、捕捉する必要がある。また、正確な時刻データを取得するには、複数個、例えば、4つのGPS衛星を捕捉して、受信機までの伝搬遅延時間を求める必要がある。
また、このように移動する4つのGPS衛星を捕捉するには、通常時間を要する。さらに、これに加え、使用者と共に常に移動する時計等に、GPS衛星の信号の受信機が備わっている場合は、受信機も移動するため、GPS衛星の捕捉もさらに困難となる。したがって、4個のGPS衛星を捕捉するには、長時間を要することとなる。
複数の位置情報衛星から候補位置情報衛星を選択する候補衛星選択部と、複数の前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号を前記候補位置情報衛星ごとに受信する受信部と、前記受信部で受信した前記衛星信号から、少なくとも、衛星時刻情報を取得して、前記衛星時刻情報に基づいて修正時刻情報を取得する修正時刻情報取得部と、時刻情報を生成する時刻情報生成部と、前記修正時刻情報と前記時刻情報を比較して、前記修正時刻情報が前記時刻情報より進んでいるかを判断する修正時刻情報判断部と、前記修正時刻情報判断部の判断結果に基づいて前記修正時刻情報のうちで、相対的にもっとも進んでいる前記修正時刻情報を基に前記時刻情報を修正する構成を備える時刻情報修正部と、を有することを特徴とする時刻修正装置。
この修正時刻情報は、位置情報衛星から送信される衛星信号を受信部が受信し、その衛星信号から取得された衛星時刻情報に基づいて取得されるので、受信部が衛星信号を受信した際には、位置情報衛星と受信部の距離による伝搬遅延時間を含んだ情報となっている。しかし、本発明では、時刻情報修正部は、修正時刻情報判断部の判断結果に基づいて、時刻情報の修正を修正時刻情報により行うことができるようになっている。
このため、伝搬遅延時間の少ない、より正確な時刻で時刻情報を修正することができる。 そして、結果的に一番近い位置情報衛星からの衛星信号に基づき、時刻情報の修正を行うことができるようになっている。
好ましくは、前記修正時刻情報取得部は、前記受信部で受信された前記候補位置情報衛星の前記衛星信号ごとの前記衛星時刻情報に基づいて前記修正時刻情報を取得する構成を有しており、前記修正時刻情報判断部は、前記修正時刻情報取得部で取得された前記修正時刻情報ごとに順番に前記時刻情報と比較して、判断する構成を備えることを特徴とする時刻修正装置。
このため、受信部は受信の際、一度に複数の位置情報衛星から送信される衛星信号を受信せずに、位置情報衛星ごとに受信し、修正時刻情報取得部は、その衛星信号から衛星時刻情報を取得して修正時刻情報として、修正時刻情報判断部が表示時刻情報と比較するようになっているので、一度に消費される電力を抑えることができるようになっている。
好ましくは、前記受信部が、前記候補位置情報衛星から最初に前記衛星信号を受信した際には、前記時刻情報修正部は、その最初に受信された前記衛星信号に含まれている前記衛星時刻情報に基づいた修正時刻情報により修正される構成を備えることを特徴とする時刻修正装置。
好ましくは、前記受信部が前記候補位置情報衛星から前記衛星信号を受信した後に、更に他の受信可能な前記候補位置情報衛星を複数の前記位置情報衛星から判断する位置情報衛星判断部を有し、前記時刻情報修正部は、前記修正時刻情報に基づいて前記時刻情報を修正した後に、前記位置情報衛星判断部が受信可能な前記候補位置情報衛星がないと判断した場合は、さらに、固定伝搬遅延時間の補正を行う構成を有することを特徴とする時刻修正装置。
このように、修正された時刻情報から、さらに、固定伝搬遅延時間の補正を行うので、さらに、伝搬遅延時間の影響の少ない、時刻とすることができる。
好ましくは、前記位置情報衛星が、GPS(Global Positioning System)衛星であって、前記固定伝搬遅延時間は、前記受信部から天頂方向に位置する前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号の伝搬遅延時間となっていることを特徴とする時刻修正装置。
この時刻情報修正部は、時刻情報より進んでいる修正時刻情報により修正され、受信部で受信可能な位置情報衛星が存在しない場合には、さらに、この固定伝搬遅延時間を加算する。これは、修正時刻情報が、受信部と位置情報衛星との距離に依存する伝搬遅延時間を含んだ情報となっていることによる。
つまり、時刻情報修正部は、より正確な時刻情報を得たい場合は、時刻情報より進んでいる修正時刻情報を選択して修正していくことで、より伝搬遅延時間の少ない時刻情報を得ることができる。そして、この時刻情報を修正する修正時刻情報は、最終的に、受信部と一番距離の近い位置情報衛星からの衛星信号を受信した場合の伝搬遅延時間を含んだ情報となる。そのため、受信部と一番距離の近い位置情報衛星、つまり、受信部から天頂方向に位置する位置情報衛星から送信された場合の伝搬遅延時間を加算して補正することで、より正確な時刻情報とすることができるようになっている。
複数の位置情報衛星から候補位置情報衛星を選択する候補衛星選択部と、複数の前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号を前記候補位置情報衛星ごとに受信する受信部と、前記受信部で受信した前記衛星信号から、少なくとも、衛星時刻情報を取得して、前記衛星時刻情報に基づいて修正時刻情報を取得する修正時刻情報取得部と、時刻情報を生成する時刻情報生成部と、前記修正時刻情報と前記時刻情報を比較して、前記修正時刻情報が前記時刻情報より進んでいるかを判断する修正時刻情報判断部と、を有し、前記修正時刻情報判断部の判断結果に基づいて、前記修正時刻情報のうちで、相対的にもっとも進んでいる前記修正時刻情報を基に前記時刻情報を修正する構成を備える時刻情報修正部と、を有することを特徴とする時刻修正装置付き計時装置。
複数の位置情報衛星から候補位置情報衛星を選択する候補衛星選択部と、複数の前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号を前記候補位置情報衛星ごとに受信する受信部と、前記受信部で受信した前記衛星信号から、少なくとも、衛星時刻情報を取得して、前記衛星時刻情報に基づいて修正時刻情報を取得する修正時刻情報取得部と、時刻情報を生成する時刻情報生成部と、前記修正時刻情報と前記時刻情報を比較して、前記修正時刻情報が前記時刻情報より進んでいるかを判断する修正時刻情報判断部と、前記修正時刻情報判断部の判断結果に基づいて、前記修正時刻情報のうちで、相対的にもっとも進んでいる前記修正時刻情報を基に前記時刻情報を修正する工程を備える時刻情報修正部と、を有することを特徴とする時刻修正方法。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1に示すように、GPS付き腕時計10は、その表面に文字板12、秒針、分針、時針等の針13が配置されると共に、各種メッセージが表示されるLCD表示パネル等からなるディスプレイ14等が形成されている。
なお、GPS衛星15a乃至15dは、位置情報衛星の一例となっている。
つまり、本実施の形態における時計機構は、いわゆる電子時計となっている。
以下、図2に示す各構成について説明する。
また、IF、I/O、電源ライン16には、衛星信号を受信する、例えば、GPS機構である、アンテナ11、フィルタ(SAW)20、RF21、ベースバンド(BB)22等が接続されている。
すなわち、図1のGPS衛星15a等から受信した信号は、アンテナ11からフィルタ(SAW)20を介して、受信した信号を中間周波数等とするRF21、さらにRF21を介して取得した信号を復調処理するベースバンド(BB)22で復調処理された信号として取り出される構成となっている。GPS衛星15a等から受信する信号についての詳細は、後述する。ここで、GPS機構である、アンテナ11、フィルタ(SAW)20、RF21、ベースバンド(BB)22等は、GPS衛星15a等から送信される衛星信号を受信する受信部の一例となっている。
このように、IF、I/O、電源ライン16は、すべてのデバイスを接続する機能を有し、アドレスやデータバス、電源ライン、各種I/Oを有する内部配線である。CPU17は、所定のプログラムの処理を行う他、IF、I/O、電源ライン16に接続されたROM19等を制御している。ROM19は、各種プログラムや各種情報等を格納している。
なお、時計機構であるRTC23等は、時刻情報を生成する時刻情報生成部の一例となっている。
図3に示すように、GPS付き腕時計10は、制御部25を有し、制御部25は、図3に示す各種プログラム格納部30内の各種プログラム、各種データ格納部40内の各種データを処理する構成となっている。
また、図3には、各種プログラム格納部30、各種データ格納部40と分けて示してあるが、実際に、このようにデータが分けて格納されているわけではなく、説明上の便宜のために分けて記載したものである。
図6は、本実施の形態にかかるGPS付き腕時計10の主な動作等を示す概略フローチャートである。
GPS付き腕時計10がRTC23の時刻修正を行う場合は、先ず、図6のST1で、上空に複数存在するGPS衛星から候補となるGPS衛星15a等を選択するため、GPS衛星15a等のスキャンを開始して、ST2で、候補となるGPS衛星15a等から任意に選ばれた1つのGPS衛星15a等の捕捉に成功したか否かを判断する。
具体的には、図4のGPS衛星スキャンプログラム31が、図5のGPS衛星スキャンデータ41を参照し、GPS機構(図2のアンテナ11、フィルタ(SAW)20、RF21、ベースバンド(BB)22等)を操作して、GPS衛星15a等のC/Aコードのパターンの発生タイミングを調整し、アンテナ11からGPS衛星15a等の信号を受信し、捕捉可能な候補となるGPS衛星15a等をサーチする。このC/Aコードは、各GPS衛星15a等に固有のデータとなっており、図5のGPS衛星スキャンデータ41には、このC/Aコードのパターンデータが格納されている。このGPS衛星スキャンプログラム31は、候補衛星選択部の一例となっている。
そして、ST2で、捕捉できないときは、屋内等であり、GPS衛星15a等の捕捉ができない環境であるとして、図4のGPS衛星スキャンプログラム31を終了する。
各GPS衛星15a等からは、図7(a)に示すように、1フレーム(30秒)単位で信号が送信されてくる。この1フレームは、5個のサブフレーム(1サブフレームは6秒)を有している。各サブフレームは、10ワード(1ワードは0.6秒)を有している。
また、各サブフレームの先頭のワードには、TLM(Telemetry word)データが格納されたTLMワードとなり、このTLMワード内には、図7(b)に示すように、その先頭にプリアンブルデータが格納されている。
GPS時刻は毎週日曜日の0時から経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の0時に0に戻るようになっている。そして、この1週間についてはGPSの週番号が付されているので、週番号と経過時間(秒)のデータを取得することで、受信側はGPS時刻を取得できる構成となっている。このGPS時刻の起点となるのが、UTC(世界協定時)となっている。
また、このようなGPS衛星15a等のフレームデータ等を取得するには、受信側がGPS衛星15a等の信号と同期させる必要があるが、特に1ms単位の同期のためにC/Aコード(1023chip(1ms))が用いられる。
ここで、GPS衛星時刻データ取得プログラム33は、受信部(例えば、アンテナ11等)で受信した衛星信号(例えば、GPS衛星信号)から、少なくとも、衛星時刻情報(例えば、GPS時刻)を取得して、この衛星時刻情報に基づいて修正時刻情報(例えば、修正用時刻データ43)を取得する修正時刻情報取得部の一例となっている。
ここで、図4の時刻修正プログラム35は、修正時刻情報判断部(例えば、修正時刻情報判断プログラム34)が、時刻情報(例えば、表示用時刻データ44)より修正時刻情報(例えば、修正用時刻データ43)を進んでいると判断した場合は、修正時刻情報(例えば、修正用時刻データ43)に基づいて時刻情報(例えば、表示用時刻データ44)を修正する時刻情報修正部の一例となっている。
このように、ST1〜ST8の工程を、繰り返し数回行うように設定されている。
つまり、ST1〜ST8の工程を繰り返し行うことにより、GPS付き腕時計10の時刻表示は、GPS付き腕時計10との距離がもっとも短い、例えば、天頂付近に位置するGPS衛星15a等から送信された衛星信号の衛星時刻情報による修正用時刻データ43によって、修正されていることとなる。
具体的には、図4の他衛星捕捉判断プログラム32が、上述のST1で選択された候補のGPS衛星15a等から任意に受信した1つの候補のGPS衛星15a等以外の他の候補のGPS衛星15a等の受信が可能であるかの判断を行う。ここで、他衛星捕捉判断プログラム32は、位置情報衛星判断部の一例となっている。
そして、受信可能であると判断した場合は、他の候補のGPS衛星15a等を選択するため、上述で説明したST1の工程に戻り、再び、GPS衛星15a等を捕捉し、図5の表示用時刻データ44の修正を行っていく。
そして、ST10で、他の候補のGPS衛星15a等の捕捉ができないと判断されると、ST11に進む。ST11では、図4の表示時刻修正プログラム36が、修正された図5の表示用時刻データ44に更に、図5の固定伝搬遅延時間データ42(例えば、70ms)を加算して補正し、文字板12上の針13の時刻表示を修正する。そして、ST12に進み、N=0とする。つまり、図5の修正回数カウントデータ45のデータがリセットされる。これは、次回の腕時計10の時刻修正のタイミングである翌日の為に、修正回数カウントデータ45を初期の状態として、N=0としておき、翌日、またST1から時刻修正の工程を行うことができるようにしているからである。そして、ST11で、修正回数カウントデータ45のデータがリセットされ、時刻修正の一連の工程は終了するようになっている。
ここで、表示時刻修正プログラム36は、修正時刻情報(例えば、修正用時刻データ43)に基づいて時刻情報(例えば、表示用時刻データ44)を修正した後に、位置情報衛星判断部(例えば、他衛星捕捉判断プログラム32)が受信可能な候補位置情報衛星(例えば、GPS衛星15a等)が無いと判断した場合は、さらに、固定伝搬遅延時間(例えば、固定伝搬遅延時間データ42)の補正を行う時刻情報修正部の一例となっている。
しかし、この場合であっても、この修正用時刻データ43は、伝搬遅延時間を含んだデータとなっている。
そこで、最終的に、ST11の工程により、GPS付き腕時計10の時刻は、天頂に位置するGPS衛星15a(高仰角)の伝搬遅延時間に相当する時間分を加算して表示することで、伝搬遅延時間のより少ない、より正確な時刻を表示できるようになっている。
ここで、図5の固定伝搬遅延時間データ42は、GPS衛星15a等のうちで、受信部側であるGPS付き腕時計10の天頂付近に配置されているGPS衛星15a等から送信される衛星信号の伝搬遅延時間に相当するデータである。
図8を示して説明すると、GPS衛星15a等は、地球の上空を周回しており、移動している。そして、観測位置Aが、受信部側であるGPS付き腕時計10の所在地であるとして、この観測位置Aの天頂(ほぼ真上)方向の(観測位置Aから地球表面と垂直方向に位置)GPS衛星15aと観測位置Aとの距離は、例えば、約20200kmとなっている。このGPS衛星15a等は、高仰角のGPS衛星15aともいう。高仰角のGPS衛星15aと観測地点Aの距離は、約20200kmであり、光速(電磁波の伝達速度)cは、2.99792458×108m/s(秒)である。従って、GPS衛星15a等から送信された衛星信号が観測位置AのGPS付き腕時計10で受信できるのは、約67ms(ミリ秒)後となる。
このように、観測位置AのGPS付き腕時計10がGPS衛星15a等から送信される衛星信号を受信するタイミングは、GPS衛星15a等と受信側であるGPS付き腕時計10との距離に依存する時間(約67ms(ミリ秒)〜約89ms(ミリ秒))分だけ遅れたタイミングとなっている。このGPS衛星15a等と受信側であるGPS付き腕時計10との距離に依存する時間が伝搬遅延時間である。
つまり、上述したように、固定伝搬遅延時間データ42は、受信部(例えば、アンテナ11を備えるGPS付き腕時計10)から天頂方向に位置する位置情報衛星(図8のGPS衛星15a(高仰角))から送信される衛星信号の伝搬遅延時間である固定伝搬遅延時間の一例となっている。
そのため、この修正用時刻データ43は、GPS付き腕時計10が受信した際には、上述した伝搬遅延時間を含むデータとなっている。つまり、この伝搬遅延時間分だけ遅れたデータとなっている。
従って、表示用時刻データ44より進んでいる修正用時刻データ43で修正していくことにより、伝搬遅延時間の少ない時刻のデータで修正を行うことができるようになっている。
つまり、受信部(例えば、アンテナ11等)は、複数の位置情報衛星(例えば、GPS衛星)から送信される衛星信号を候補位置情報衛星(例えば、GPS衛星15a等)ごとに受信する。そして、修正時刻情報取得部(例えば、GPS衛星時刻データ取得プログラム33)は、受信部で受信された候補位置情報衛星の衛星信号ごとの衛星時刻情報(例えば、GPS時刻)に基づいて修正時刻情報(例えば、修正用時刻データ43)を取得する。また、修正時刻情報判断部(例えば、時刻修正プログラム35)は、修正時刻情報取得部で取得された修正時刻情報(例えば、修正用時刻データ43)ごとに順番に時刻情報(例えば、表示用時刻データ44)と比較して、判断する構成を備えるようになっている。
しかし、本実施形態では、時刻情報修正部(例えば、時刻修正プログラム35)は、常に時刻情報(例えば、表示用時刻データ44)より進んだ修正時刻情報(例えば、修正用時刻データ43)に基づいて時刻情報(例えば、表示用時刻データ44)の修正を行うようになっている。このため、伝搬遅延時間の少ない、より正確な時刻で時刻情報を修正することができる時刻修正装置付き計時装置(例えば、GPS付き腕時計10)となっている。
そして、1つのGPS衛星15a等ごとに順番に上述の工程が行われるので、単数のGPS衛星15a等からの衛星信号を使用して、正確な時刻の修正が行えると共に、一度に消費される電力を抑えることができるようになっている。
本発明は、上述の各実施形態に限定されない。
Claims (7)
- 複数の位置情報衛星から候補位置情報衛星を選択する候補衛星選択部と、
複数の前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号を前記候補位置情報衛星ごとに受信する受信部と、
前記受信部で受信した前記衛星信号から、少なくとも、衛星時刻情報を取得して、前記衛星時刻情報に基づいて修正時刻情報を取得する修正時刻情報取得部と、
時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
前記修正時刻情報と前記時刻情報を比較して、前記修正時刻情報が前記時刻情報より進んでいるかを判断する修正時刻情報判断部と、
前記修正時刻情報判断部の判断結果に基づいて、前記修正時刻情報のうちで、相対的にもっとも進んでいる前記修正時刻情報を基に前記時刻情報を修正する構成を備える時刻情報修正部と、
を有することを特徴とする時刻修正装置。 - 前記修正時刻情報取得部は、前記受信部で受信された前記候補位置情報衛星の前記衛星信号ごとの前記衛星時刻情報に基づいて前記修正時刻情報を取得する構成を有しており、
前記修正時刻情報判断部は、前記修正時刻情報取得部で取得された前記修正時刻情報ごとに順番に前記時刻情報と比較して、判断する構成を備えることを特徴とする請求項1に記載の時刻修正装置。 - 前記受信部が、前記候補位置情報衛星から最初に前記衛星信号を受信した際には、前記時刻情報修正部は、その最初に受信された前記衛星信号に含まれている前記衛星時刻情報に基づいた修正時刻情報により修正される構成を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の時刻修正装置。
- 前記受信部が前記候補位置情報衛星から前記衛星信号を受信した後に、更に他の受信可能な前記候補位置情報衛星を複数の前記位置情報衛星から判断する位置情報衛星判断部を有し、
前記時刻情報修正部は、前記修正時刻情報に基づいて前記時刻情報を修正した後に、前記位置情報衛星判断部が受信可能な前記候補位置情報衛星がないと判断した場合は、さらに、固定伝搬遅延時間の補正を行う構成を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の時刻修正装置。 - 前記位置情報衛星が、GPS(Global Positioning System)衛星であって、
前記固定伝搬遅延時間は、前記受信部から天頂方向に位置する前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号の伝搬遅延時間となっていることを特徴とする請求項4に記載の時刻修正装置。 - 複数の位置情報衛星から候補位置情報衛星を選択する候補衛星選択部と、
複数の前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号を前記候補位置情報衛星ごとに受信する受信部と、
前記受信部で受信した前記衛星信号から、少なくとも、衛星時刻情報を取得して、前記衛星時刻情報に基づいて修正時刻情報を取得する修正時刻情報取得部と、
時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
前記修正時刻情報と前記時刻情報を比較して、前記修正時刻情報が前記時刻情報より進んでいるかを判断する修正時刻情報判断部と、を有し、
前記修正時刻情報判断部の判断結果に基づいて、前記修正時刻情報のうちで、相対的にもっとも進んでいる前記修正時刻情報を基に前記時刻情報を修正する構成を備える時刻情報修正部と、
を有することを特徴とする時刻修正装置付き計時装置。 - 複数の位置情報衛星から候補位置情報衛星を選択する候補衛星選択部と、
複数の前記位置情報衛星から送信される前記衛星信号を前記候補位置情報衛星ごとに受信する受信部と、
前記受信部で受信した前記衛星信号から、少なくとも、衛星時刻情報を取得して、前記衛星時刻情報に基づいて修正時刻情報を取得する修正時刻情報取得部と、
時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
前記修正時刻情報と前記時刻情報を比較して、前記修正時刻情報が前記時刻情報より進んでいるかを判断する修正時刻情報判断部と、
前記修正時刻情報判断部の判断結果に基づいて、前記修正時刻情報のうちで、相対的にもっとも進んでいる前記修正時刻情報を基に前記時刻情報を修正する工程を備える時刻情報修正部と、
を有することを特徴とする時刻修正方法。
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