JP2010032222A - Ｇｐｓ時計装置及びその時刻取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いた現在時刻の取得に要する時差情報を自動的に得る場合における消費電力や所要時間を削減することを可能にする。
【解決手段】採用されている標準時が互いに異なる各々の地域を示す位置情報であって、ＧＰＳの基準であるＥＣＥＦ直交座標系による位置情報と、ＧＰＳの基準であるＵＴＣに対する各地域の標準時における時差情報とを対応して都市情報記憶部４に予め記憶しておく。現在時刻の取得時には、ＧＰＳ受信部３がＥＣＥＦ直交座標系により表わされた位置情報を取得する。制御部７は、その位置情報に対応する時差情報を都市情報記憶部４から直接的に取得し、取得した時差情報を用いてＧＰＳ信号に含まれる時刻情報により示される現在時刻を補正する。現在時刻の取得に本来不用なＥＣＥＦ直交座標系から測地座標系への位置情報の変換処理を無くして消費電力や所要時間を削減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＧＰＳ衛星から送られているＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて現在時刻を取得する機能を備えたＧＰＳ時計装置、及びその時刻取得方法に関するものである。

従来、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して現在位置を計測するＧＰＳ受信機においては、複数（通常は４以上）のＧＰＳ衛星から送られてきているＧＰＳ信号を受信し、各衛星から送られている航法メッセージに基づき現在位置（受信位置）を取得している。その際、現在位置の情報は、各衛星の位置と、測位用のコードが受信機に到達するのに要した時間とに基づいて、ＧＰＳの基準座標系であるＥＣＥＦ（earth centered, earth fixed）直交座標系によってＸ，Ｙ，Ｚで表される位置情報をいったん算出し、それを測定地域の測地座標系における緯度（φ）、経度（λ）、楕円対高（ｈ）で表される位置情報に変換することにより行われている。

一方、航法メッセージには各衛星が有する高精度の時計の時刻情報、すなわち毎週日曜日の００：００：００を起点とした６秒単位の数値であるＴＯＷ（Time Of Week：週経過時間）が含まれているため、係る時刻情報を用いることにより任意の時計装置の現在時刻を正確な時刻に補正することができる。係る時刻補正の方法は公知であり、例えば下記特許文献１にも記載されている。
特開２００７−２６３５９８号公報

ところで、ＧＰＳの時刻基準（ＧＰＳ時）には、協定世界時（ＵＴＣ：Coordinated UT）が使用されているため、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報から現在時刻を得るには、現在位置（使用者の居場所）における地域（国等）で採用されている標準時におけるＵＴＣとの時差に応じて適正化する時差補正が必要である。現在位置でのＵＴＣとの時差を得るには、任意の地域又はその地域の代表的な都市に対応する時差情報を装置に予め記憶しておき、使用者に時計装置の使用地域、又は都市を設定させ、設定された地域と対応する時差情報を読み出すようにすればよい。さらに、上記時差補正を使用者の手を煩わせることなく行うためには、ＧＰＳ信号に基づいた測位動作によって現在位置（受信位置）を取得し、その現在位置から使用地域を特定し、それと対応する時差情報を自動的に取得すればよい。

しかしながら、上記のように現在の使用地域に対応する時差を自動的に取得する場合、前述したようにＧＰＳにおける測位では、現在位置を表すＥＣＥＦによる位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をいったん演算し、それを測地座標系における位置情報（緯度、経度、楕円対高）に変換することにより最終的な位置情報として取得している。つまり２段階の位置計算処理を行っているため、時差情報を得る際の処理効率が悪く、消費電力が大きくなるとともに時間がかかるという問題があった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いた現在時刻の取得に要する時差情報を自動的に得る場合における消費電力や所要時間を削減することができるＧＰＳ時計装置、及び時刻取得方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１記載の発明に係るＧＰＳ時計装置にあっては、ＧＰＳ衛星から送られているＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて現在時刻を取得する機能を備えたＧＰＳ時計装置において、受信したＧＰＳ信号に基づいて、ＧＰＳの基準座標系でのＧＰＳ信号の受信位置を演算する演算手段と、採用されている標準時が互いに異なる各々の地域を示す前記基準座標系により表された位置情報、及び各々の地域の標準時におけるＧＰＳの標準時との時差情報が対応付けて記憶された記憶手段と、前記演算手段により演算された受信位置が該当する地域に対応する時差情報を前記記憶手段から読み出す読み出し手段と、この読み出し手段により読み出された時差情報を用いて前記ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報によって示される現在時刻を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明に係る時刻取得方法にあっては、ＧＰＳ衛星から送られているＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて現在時刻を取得する方法において、受信したＧＰＳ信号に基づいて、ＧＰＳの基準座標系でのＧＰＳ信号の受信位置を演算する工程と、演算した受信位置が該当する地域に対応する時差情報を、採用されている標準時が互いに異なる各々の地域を示す前記基準座標系により表された位置情報、及び各々の地域の標準時におけるＧＰＳの標準時との時差情報が対応付けて記憶された記憶手段から読み出す工程と、読み出した時差情報を用いて前記ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報によって示される現在時刻を補正する工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いた現在時刻の取得に要する時差情報を自動的に得る場合における消費電力や所要時間を削減することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、ＧＰＳ衛星から送られているＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて現在時刻を取得する機能を備えた、発明に係るＧＰＳ時計装置１を示すブロック図である。ＧＰＳ時計装置１は、ＧＰＳ衛星からの電波を受けるアンテナ２と、ＧＰＳ受信部３、都市情報記憶部４、表示部５、操作部６、制御部７、電源部８から構成されている。

ＧＰＳ受信部３は、図２に示したように、主としてアンテナ２から入力した電波信号すなわちＧＰＳ信号を増幅するとともにデジタルの中間周波信号に変換するＲＦ部３１と、ＲＦ部３１から入力した複数衛星のＧＰＳ信号を処理する信号処理部３２とから構成される。

信号処理部３２は、主として復調部３２ａと演算部３２ｂとから構成される。復調部３２ａはＧＰＳ信号から航法メッセージを復調するとともに、復調した航法メッセージを演算部３２ｂへ出力する。また、ＧＰＳ信号から時刻補正用の秒タイミングを取得し制御部７へ出力する。

演算部３２ｂは本発明の演算手段であって、復調された航法メッセージに含まれる衛星時計の時刻情報（ＴＯＷ）、衛星軌道情報（ephemeris）、衛星時計の情報、電離層補正データ、他の衛星の位置情報（almanac）等を用い、各衛星の位置と、測位用のコードが受信機に到達するのに要した時間とに基づいて現在位置（受信位置）を算出する。その際、一般的なＧＰＳ受信機とは異なり、現在位置としてＧＰＳの基準座標系であるＥＣＥＦ直交座標系の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表される位置情報のみを算出し、それを制御部７へ出力する。また、演算部３２ｂは、衛星時計の時刻情報により示される正確な時刻を取得し、制御部７へ出力する。

都市情報記憶部４は本発明の記憶手段であって、都市情報記憶部４には、図３に示したような時差取得テーブルＴを構成する、世界各国の主要都市（首都等）の都市名１０１と、都市名毎の座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）１０２、時差１０３の各データが対応づけて記憶されている。都市名１０１には、例えば米国のように複数の標準時が使用されている国については、各々の標準時が使用されている地域毎の都市の名前が含まれている。

また、座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）１０２は、主要都市の位置（中心位置等）をＥＣＥＦ直交座標系によって表した位置情報であって、主要都市の位置を示す位置データであって、その国や地域で適用されている測地系に従った緯度、経度、高度のデータを予めＥＣＥＦ直交座標系に変換することにより得られたものである。また、時差１０３は、前述した都市名１０１によって代表される国や地域において採用されている標準時におけるＵＴＣ（協定世界時）との時差である。

操作部６は、使用者がＧＰＳ時計装置１の操作に使用する複数の操作スイッチから構成され、各スイッチの操作状態が制御部７により逐次確認される。電源部８は、各種の一次電池、又は二次電池、およびＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成され、ＧＰＳ受信部３や表示部５、制御部７に必要とする電力を供給する。

制御部７は、装置全体を制御するとともに現在時刻を計時する時計機能を有しており、図示しないがＣＰＵと、所定の制御プログラムが格納されたＲＯＭ、作業用のＲＡＭと、クロック信号を生成する発振回路、及びクロック信号を分周して秒パルスを生成する分周回路、時刻カウンタを含む時計回路とから構成されている。制御部７により計時されている現在時刻は表示部５において表示される。なお、表示部５には、都市情報記憶部４に記録されている前述した都市名のうちの使用場所に応じた地域に対応する都市名も表示される。

そして、本実施形態のＧＰＳ時計装置１においては、例えば電池交換の後の最初の使用に先立ち、任意の時点でユーザーにより所定の操作ボタンが押されたときや、使用開始後に所定の操作ボタンの押下によるリセット指示があったときには、以下の動作によって現在時刻を設定する。なお、その際には制御部７が本発明の読み出し手段、補正手段として機能する。

図４は、そのときのＧＰＳ時計装置１の動作内容を示したフローチャートである。ＧＰＳ時計装置１においては、まずＧＰＳ受信部３によって、複数のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいた現在位置の位置計測を実行し、前述したＥＣＥＦ直交座標系の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得し（ステップＳ１）、また衛星の時刻情報に基づき現在時刻を取得する（ステップＳ２）。

次に、制御部７が、ＧＰＳ受信部３によって取得された位置情報に対応する都市名１０１、及び時差１０３の各データを前述し時差取得テーブルＴ（図３）から自動的に取得した後、つまり都市情報記憶部４から読み出した後（ステップＳ３）、ＧＰＳ受信部３によって取得された現在時刻を、上記の時差つまり現在位置（使用者の居場所）におけるＵＴＣとの時差に応じて補正する（ステップＳ４）。しかる後、補正後の現在時刻を最終的な現在時刻として設定するとともに、表示部５に表示させる（ステップＳ５）。なお、その際には、前記都市名１０１も表示部５に表示させる。

そして、ＧＰＳ時計装置１は、上記のように現在時刻を設定した後には、図示しないが、予め決められた時間間隔で制御部７がＧＰＳ受信部３にＧＰＳ信号を受信させるとともに、ＧＰＳ受信部３により取得された時刻補正用の秒タイミングに基づき表示部５に表示させている現在時刻の秒タイミングを修正する。また、その際にも（異なる時間間隔でもよい。）、図４に示したリセット指示があったとき等と同様の動作によって、使用者の居場所に応じた正確な現在時刻を取得する。

以上のように本実施形態のＧＰＳ時計装置１においては、ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報から現在時刻を得るために必要な時差情報を自動的に取得するが、その際には、現在位置としてＥＣＥＦ直交座標系の位置情報（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得し、係る位置情報をそのまま用いて、前記時差情報を時差取得テーブルＴ（図３）から直接的に得るようにした。つまり、ＥＣＥＦ直交座標系の位置情報を、測地座標系による位置情報（緯度、経度、楕円対高）といった現在時刻の取得に本来不用な位置情報へ変換することなく前記時差情報を得るようにした。

したがって、時差情報を得る際の処理に無駄が無く、時差情報を自動的に得る場合における消費電力や所要時間を削減することができる。しかも、前述したＧＰＳ受信部３（直接的には演算部３２ｂ）の回路構成を簡略することができるため、ＧＰＳ時計装置１の低コスト化を図ることもできる。

なお、本実施形態においては、都市情報記憶部４に、座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）１０２として、主要都市の位置（中心位置等）をＥＣＥＦ直交座標系によって表した位置情報が記憶されている場合について説明したが、係る位置情報は、ＥＣＥＦ直交座標系によって表わさせれたものであれば、主要都市の位置に限らず、例えば世界各地のランドマーク（著名な山や湖等の観光名所や観光施設や建物等）であっても構わない。

本発明に係るＧＰＳ時計装置を示すブロック図である。 ＧＰＳ受信部の具体的構成を示すブロック図である。 都市情報記憶部に記憶されているデータを示す概念図である。 ＧＰＳを用いて現在時刻を取得するときの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＧＰＳ時計装置
２ アンテナ
３ ＧＰＳ受信部
４ 都市情報記憶部
５ 表示部
６ 操作部
７ 制御部
８ 電源部
３１ ＲＦ部
３２ 信号処理部
３２ａ 復調部
３２ｂ 演算部
１０１ 都市名
１０３ 時差
Ｔ 時差取得テーブル

Claims (2)

1. ＧＰＳ衛星から送られているＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて現在時刻を取得する機能を備えたＧＰＳ時計装置において、
   受信したＧＰＳ信号に基づいて、ＧＰＳの基準座標系でのＧＰＳ信号の受信位置を演算する演算手段と、
   採用されている標準時が互いに異なる各々の地域を示す前記基準座標系により表された位置情報、及び各々の地域の標準時におけるＧＰＳの標準時との時差情報が対応付けて記憶された記憶手段と、
   前記演算手段により演算された受信位置が該当する地域に対応する時差情報を前記記憶手段から読み出す読み出し手段と、
   この読み出し手段により読み出された時差情報を用いて前記ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報によって示される現在時刻を補正する補正手段と
   を備えたことを特徴とするＧＰＳ時計装置。
2. ＧＰＳ衛星から送られているＧＰＳ信号を受信し、受信したＧＰＳ信号に含まれる時刻情報を用いて現在時刻を取得する方法において、
   受信したＧＰＳ信号に基づいて、ＧＰＳの基準座標系でのＧＰＳ信号の受信位置を演算する工程と、
   演算した受信位置が該当する地域に対応する時差情報を、採用されている標準時が互いに異なる各々の地域を示す前記基準座標系により表された位置情報、及び各々の地域の標準時におけるＧＰＳの標準時との時差情報が対応付けて記憶された記憶手段から読み出す工程と、
   読み出した時差情報を用いて前記ＧＰＳ信号に含まれる時刻情報によって示される現在時刻を補正する工程と
   を含むことを特徴とする時刻取得方法。

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