JP2012093281A - Gps時計 - Google Patents

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Abstract

【課題】GPS放送を受信して、その時刻関連データを利用して時計を修正するGPS時計において、消費電力を低減するとともに、使用者の負担軽減を図る。
【解決手段】GPSのサブフレームの先頭に先行する第1の時刻と第2の時刻を設定し、第1の時刻と第2の時刻の間にGPS修正指令が発せられたときは、第2の時刻まで待ってから受信動作を開始し、それ以外の期間にGPS修正指令が発せられたときは、直ちに受信動作を開始するように構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、GPS(Global Positioning System)の放送電波を受信し、該放送に含まれる時刻関連情報を取得して、これに基づいて時刻を修正する時計に関するものである。
現在、電波時計は長波帯の電波を利用するものが主流であるが、この電波は地上局から放送されるため、山間部やビル街などでは受信不可能な場合があり、この問題の解決策としてGPS放送を利用する形態が考えられている。
GPS放送の内容は図3に示すように300ビットからなるサブフレーム5つで1フレームを形成し、25フレームで1セットのマスターフレームになっている。
1つのサブフレーム(300ビット)はさらに10のワード(30ビット)に分けられ、各ワードごとにデータが割り当てられている。
1つのサブフレームの時間は6秒であり、従って1フレームの受信には30秒(6×5)、1セットのデータの受信には12.5分(6×5×25/60)かかる。第1サブフレームはGPS時刻の0秒または30秒から開始される。従って第2サブフレームの先頭到来は6または36秒、第3サブフレームの先頭到来は12または42秒、第4サブフレームの先頭到来は18または48秒、第5サブフレームの先頭到来は24または54秒となる。
GPS放送に含まれる時刻関連情報は3種類あり、1つめは週時刻情報TOW(Time Of Week)で、週時刻情報TOWはサブフレームごとに0から1ずつ増加して100799の次が0に戻るようになっており、かつ週の初めの第1サブフレームのTOWが1になるように設定されている。TOWを6倍した数値が、週の初め(日曜日0時00分)から次のサブフレーム先頭の到来時刻までの時間差(秒)を表す。
TOWの内容に6を掛けると秒数になり、これを86400で割れば商が日数となり、剰余を3600で割れば商が時間になり、さらにその剰余を60で割れば商が分になり、剰余が秒となる。このようにして求めた時、分、秒は後続のサブフレームの先頭到来時刻を示すことになる。すなわち時刻とそのタイミングが分かるので、これを利用して時計を修正することができる。
2つめは週番号情報WN(Week Number)で、これは1980年1月6日に始まる週を0番とし、以降の週ごとに連続した番号が割り振られている。週番号情報WNを日数に換算するには単に7を掛けるだけでよい。
3つめは累積閏秒情報ΔTLS(Leap Second)で、GPS時刻には潤秒の修正が含まれていないため、時刻をUTC(Coodinated Universal
Time:協定世界時)に変換するために必要な修正情報、すなわち現在のGPS時刻とUTC時刻との差である累積閏秒情報ΔTLSが送られてくる。2009年1月1日以降GPS時刻はUTCより15秒進んでいる。
また累積閏秒情報ΔTLSに関連して、次回の潤秒操作が起こる週の情報(WNLSF)も送られてくるので、これにより受信側は次回の潤秒実施の日付を算出することができ
る。
上記の3つの時刻関連情報のうち、週時刻情報TOWは全てのフレームの各サブフレーム第2ワードに含まれ、週番号情報WNは全てのフレームの第1サブフレーム第3ワードに含まれ、また累積閏秒情報ΔTLSは第18フレームの第4サブフレ−ム第9ワードに含まれる。
GPSからの時刻関連情報をもとにしてUTC時刻を算出する場合、単に時刻のみの算出であれば前記週時刻情報TOWと前記累積閏秒情報ΔTLSを受信すればよい。また日付以上の算出を行う場合は加えて前記週番号情報WNを受信する必要がある。累積閏秒情報ΔTLSは現在のところ1〜数年に1度変更されるのみであり、その変化量も1秒であるから、実質的には前記週時刻情報TOWを現在時刻情報ということができる。現在時刻情報(TOW)以外の情報(週番号情報WN、累積閏秒情報ΔTLS等)を以下特定情報という。
また日本標準時(JST)はUTCに対して9時間先行するので、前記15秒の差があることから、結局JSTはGPS時刻に対し8時間59分45秒進んでいることになる。そこで取得したGPS週時刻情報TOWに8時間59分45秒を加え、これを24時間で割れば商と剰余でそれぞれJSTの曜日および秒を含めた時刻が分かる。商の示す曜日は曜日表示を行う時計の場合に有用である。商が0なら日曜日、1なら月曜日である。
前記週時刻情報TOWは全てのサブフレームに含まれているので6秒間隔で受信可能であるが、前記週番号情報WNは第1サブフレームにしか含まれないため受信間隔は30秒となる。また前記累積閏秒情報ΔTLSはマスターフレームに1度しか放送されないため受信間隔は12.5分となる。
従ってデータの受信動作開始タイミングによっては長時間受信状態を持続しないと必要なデータが得られない状況が起こりうるが、GPS放送の受信は長波受信に比べて単位時間あたりの必要電力が桁違いに大きいため、腕時計のように小型電池を電力源とする装置にとっては如何に消費電力を下げるかが重要で、そのため如何に受信時間を短くするかが大きな課題となる。
この問題について特許文献1には、受信部を駆動して時刻情報取得手段で時刻情報を取得した際に、その時点から一定時間内に閏秒情報を取得可能であるかを判断し、取得可能であると判断した場合に前記受信部を駆動して閏秒情報を取得し、一定時間内に閏秒情報を取得できないと判断した場合は、
(1−1)受信部の動作を停止し、閏秒情報を取得可能な時刻になったら受信部を駆動して閏秒情報を取得する(請求項4)、または
(1−2)受信部の動作を停止して受信処理を終了する(請求項5)
ことにより、消費電力の削減を図る電子時計が示されている。
また特許文献2には手動による強制受信を基本とする計時装置が提案されている。同文献には外部操作部の操作により受信指示があったときのみ受信動作が行われる時計について、受信指示があると、
(2−1)内部時計を参照して第1サブフレームが受信可能な時刻まで待ってから受信を開始し、必要なデータを取得する第1の実施形態、
(2−2)直ちに受信動作を開始し、最初に受信したサブフレームからZカウントデータ(TOW)と当該サブフレームIDを取得し、該サブフレームIDから次の第1サブフレームの受信タイミングを決定するとともに一端受信を休止し、該受信タイミングになった時点で受信を再開して必要なデータを取得する第2の実施形態、
(2−3)前回衛星健康状態情報データを取得した時点から今回までの経過時間が所定の時間未満の場合は直ちに受信を開始し、最初に受信したサブフレームからZカウントデータ(TOW)を取得して受信を終了し、前回衛星健康状態情報データを取得した時点から今回までの経過時間が所定の時間以上の場合は前記(2−1)と同様の動作をする第3の実施形態、
が示されている。
特開2009−250801号公報 特開2009−53182号公報
上記文献1の電子時計は、手動による強制受信についての記載(段落0058第2実施形態参照)はあるものの、定期的に時刻情報を受信する自動受信を基本としており、所定の時刻になると、たとえ明らかに受信不可能な場合であってもGPS放送の受信を試みるため、無駄な電力を消費してしまう問題があった。
また同文献図6(定期受信)、図7(強制受信)から明らかなように、1度受信を開始すると閏秒取得の判断以前にZCount(TOW)とGPSWeek(WN)の両方のデータ取得を試みるため、受信動作開始のタイミングによってはそれだけで最悪30秒受信時間を要することになる。
上記特許文献2に記載の時計は受信動作が使用者の指示によって行われるから、前記自動受信の場合のように明らかに受信不可能と判断される状況で受信動作が行われる可能性は非常に小さいし、また必要以上に受信動作を行って電力を消費するおそれもなく、小型電池を用いる電子時計に適していると考えられる。
しかし前記(2−1)、(2−2)に示す実施の形態においては必ず第1サブフレームを受信するため、受信指示がなされてから該第1サブフレームのデータの受信を開始するまで、最大30秒程度の待ち時間が必要となり、さらにデータの受信に1.8秒かかるので結局受信指示から受信完了まで最長32秒ほどかかることになる。
前記(2−3)に示す実施の形態においては前記所定の時間未満の場合は直ちに受信を開始し、最初に受信したサブフレームからZカウントデータ(TOW)のみを取得して受信を終了するから、待ち時間はかなり短縮されるが、特許文献2の段落0078には「所定時間としては、GPS付き腕時計10bの非受信時の時間精度が月差±15秒程度であることを考慮すると、24時間程度が好ましい」と記載されており、この場合前回の受信から24時間以上経過してから受信指示を出した場合はやはり受信完了まで最長32秒ほどかかることになる。
GPS放送は前述のように長波標準電波よりも受信しやすいとはいえ、アナログ腕時計のような小型の装置では文字板の下に配置される受信アンテナも極小のものしか使用できず、また装飾性を重視する装置にあっては金属性の外装が用いられるため、受信環境は極端に悪くなる。
特に街中等建物で囲まれた環境ではたとえ屋外であっても、確実にGPS放送を受信するには、受信動作中、文字板面を天頂に向けた状態を維持しておくことが望ましい。この場合において、特許文献2に記載の技術では受信指示を出してから最長32秒ほどの期間
、文字板面を天頂に向けた状態で維持する必要があることになり、使用者にとっては使い勝手がよいとは言い難い。
同文献の記載には閏秒に関する記載が一切なく、どのようにしてGPS時刻をUTC時刻に変換するのか不明であるが、同文献記載の技術を累積閏秒情報ΔTLSの取得に適用した場合、累積閏秒情報ΔTLSは第18フレームの第4サブフレ−ム第9ワードにのみ含まれるから、最悪の場合12.5分の間、文字板面を天頂に向けた状態を維持しておかなければならないことになり、使用者に過度の負担を強いることになる。
本発明は上記の課題を解決し、受信指示から受信完了までの期間を短縮して、消費電力が少なく、かつ使用者にとって負担の少ないGPS時計を提供することを目的とする。
そこで上記目的を達成するための本発明における上記課題を解決するための手段は、
1.内部時計を有する計時部と、該内部時計の示す時刻を表示する表示部と、受信動作が開始されると複数のGPS衛星をサーチして1の衛星を捕捉し、該衛星からのGPS放送を受信して情報を取得するGPS受信装置と、該GPS放送から取得した情報に基づいて前記内部時計の修正を行うようGPS修正指令を発することができる外部入力手段と、各種データおよびプログラムを記憶する記憶回路と、前記外部入力手段により前記GPS修正指令が発せられると、前記プログラムに従って特定手順で前記GPS受信装置の受信動作を制御し、前記GPS放送の全てのサブフレームに含まれる現在時刻情報と、特定サブフレームにのみ含まれる1以上の特定情報を取得して前記内部時計の修正を行う制御回路とを有するGPS時計であって、
前記特定手順は、全てのサブフレームを対象として主として前記現在時刻情報を取得する現在時刻取得モードと、特定サブフレームを対象として主として前記特定情報を取得する特定情報取得モードとを有し、少なくとも該特定情報取得モードでは、
前記外部入力手段によりGPS修正指令が発せられると、前記内部時計を参照して前記特定サブフレームの先頭が到来する時刻を予測して予測先頭時刻tpを算出し、前記GPS修正指令が発せられたときの前記内部時計の時刻tが少なくとも、
前記特定サブフレームの予測先頭時刻tpから第1の所定時間Tsだけ先行する第1の先行時刻tqと、
前記特定サブフレームの予測先頭時刻tpから第2の所定時間Ttだけ先行する第2の先行時刻trとの間である場合は、
該第2の先行時刻trまで待ってから受信動作を開始することを特徴とする。
2.上記1において、前記現在時刻取得モードはGPS修正指令があると直ちに受信動作を開始することを特徴とする。
3.上記1において、前記現在時刻取得モードは、各サブフレームの予測先頭時刻より所定の時間Twだけ早い時刻を見込み受信動作開始時刻tvとし、GPS修正指令が発せられると、それ以降の最先の見込み受信動作開始時刻tvを受信動作開始時刻とすることを特徴とする。
4.上記1、2または3において、前記特定情報が2以上である場合において前記第1の所定時間Tsと第2の所定時間Ttは特定情報ごとに設定可能であることを特徴とする。
5.上記1ないし4において、前記第1の先行時刻tq以降にGPS修正指令が発せられた場合は、前記予測先頭時刻tpを経過するまでは受信動作が終了しないよう制御することを特徴とする。
6.上記1から5のいずれかにおいて、前記GPS受信装置が複数のGPS衛星から1のGPS衛星を捕捉するまでの時間の上限を現在時刻取得モードと特定情報取得モードとで異なる値に設定可能としたことを特徴とする。
7.上記1ないし6のいずれかにおいて、前記記憶回路は1以上の前記特定情報のそれぞれについて前回の受信時刻を記憶しておく受信履歴記憶部を有し、前記外部入力手段によりGPS修正指令が発せられると、前記特定情報のそれぞれについて受信履歴記憶部の記憶内容と前記内部時計の内容との差を特定情報経過時間として算出し、該特定情報経過時間が所定の時間内である特定情報については当該特定情報を有する特定サブフレームについて特定情報取得モードを無効とし、現在時刻取得モードを適用することを特徴とする。
8.上記7において、前記特定情報取得モードが無効のときは前記現在時刻取得モードで特定サブフレームから現在時刻情報を取得した後は特定情報を取得することなく受信動作を終了することを特徴とする。
9.上記1ないし8において前記現在時刻情報は週時刻情報TOWであり、前記特定情報は週番号情報WNまたは/および累積閏秒情報ΔTLSであることを特徴とする。
10.上記1ないし9において、前記特定情報に衛星番号情報SVIDを含むことを特徴とする。
11.上記1ないし10において、週番号情報WNのロールオーバー回数を前記記憶回路のROMまたは書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させたことを特徴とする。
12.上記1ないし11において、特定情報の少なくとも1を書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させたことを特徴とする。
本発明によれば、GPSからの時刻関連情報の取得に要する消費電力を削減できるだけでなく、時刻関連情報の取得に要する時間も短縮されるので、使用者にかける負担も大幅に軽減できる。その効果は特に小型電池を用いる装飾性の高い腕時計において顕著である。
本発明の第1の実施形態の構成を示す回路ブロック図である。 本発明の第1の実施形態のGPS時計の外観図である。 GPS放送の送信フォーマットを示す様式図である。 GPS放送の送信フォーマットのうち、特定サブフレームのデータ格納状態を示す様式図である。 本発明の第1の実施形態における、任意の時間のGPS放送データの並びと受信状態の概略を示す模式図である。 本発明の第1の実施形態における、現在時刻取得モードでの受信状態を示す模式図である。 本発明の第1の実施形態における、特定情報取得モードでの受信状態を示す模式図である。 本発明の第1の実施形態における、特定情報取得モードでの週番号情報WN取得の受信状態の詳細を示す模式図である。 本発明の第1の実施形態における、特定情報取得モードでの累積閏秒情報ΔTLS取得の受信状態の詳細を示す模式図である。 本発明の第2の実施形態における、現在時刻取得モードでの週時刻情報TOW取得の受信状態を示す模式図である。 本発明の第1の実施形態の処理手順の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施形態の処理手順の後処理工程を示すフローチャートである。 本発明の第3の実施形態の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施形態の処理手順の概要を示すフローチャートである。
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。
(GPS放送の送信フォーマット)
まずGPS放送のデータ送信フォーマットについて、図4を用いて詳しく述べておく。図4(a)は各フレームの第1サブフレームの内容を示し、図4(b)は第18フレームの第4サブフレームの内容を示している。ただし、本発明と関係のない部分は省略している。
各サブフレームは10のワードに分けられており、第1ワードと第2ワードは全てのフレームの全てのサブフレームについて共通で、第1ワードはTLMワードと呼ばれ、サブフレームの先頭を示すプリアンブル(1〜8、8ビット)とその他のデータ(9〜24、16ビット)とパリティ(25〜30、6ビット)で構成される。
また第2ワードはHOWワードと呼ばれ、週時刻情報TOW(31〜47、17ビット)、サブフレームID(50〜52、3ビット)、パリティ(55〜58、4ビット)、その他のデータ(6ビット)とで構成される。
第3ワード以降はサブフレームごとに異なるデータが格納されているが、各フレームの第1サブフレームの第3ワードには週番号情報WN(61〜70、10ビット)SVHEALTH(77〜82、6ビット)などが含まれている。
また第18フレームの第4サブフレーム第9ワードには現在の累積閏秒情報ΔTLS(241〜248、8ビット)、次回の閏秒実施予定週番号WNLSF(249〜256、8ビット)、次回の閏秒実施予定日番号DN(257〜264、8ビット)が含まれている。
全てのフレームの第4、第5サブフレームの第3ワードには衛星番号情報SVIDと呼ばれるデータが格納されている。このうち第1フレ−ムから第24フレームの第5サブフレームの衛星番号情報SVIDはフレーム番号と同じ内容(1〜24)となっており、第25フレームの第5サブフレームのSVIDのみ「51」となっている。これを参照すれば何番フレームの第5サブフレームなのかが分かる。
図1は本実施形態のGPS時計の構成を示す回路ブロック図である。図1において、計時部101は水晶発振器を用いた内部時計を含み、該内部時計は年カウンタ、月カウンタ、日カウンタ、時カウンタ、分カウンタ、秒カウンタ、秒未満の単位を計時する秒未満カウンタなどの計時カウンタを有している。
表示部102は、指針によるアナログ表示や液晶を用いたデジタル表示のほか音声表示などであってもよい。表示部102は日付や時刻を表示するほか、時計の状態を使用者に知らせる機能も有する。
記憶回路106はROM、RAMのほか、その一部に電源を遮断しても記憶内容が失われない書き換え可能な不揮発性のメモリを含むことができる。時計出荷時点での累積閏秒のデータ(15秒)および、JSTとUTCの時間差(9時間)等必要なデータは記憶回路106のROMまたは書き換え可能な不揮発性メモリに書き込んである。
外部入力手段105は複数の操作部材を有し、これらの操作部材の操作の組み合わせにより、前記内部時計の年月日、時分秒の設定をはじめとする各種の設定操作や、GPS受信に関する操作を行う。前記操作部材は押しボタンのほか竜頭を含むことができる。また前記外部入力手段105は前記操作部材に変えて、または操作部材とともに無線通信手段(音波、電波、光等)を用いることも出来る。
制御回路104は演算回路と制御プログラムを内蔵しており、前記外部入力手段105からGPS修正指令を受けると前記制御プログラムに従ってGPS受信装置103の電源をオンにし、該GPS受信装置103がGPS放送を受信して取得したGPS時刻関連情報を受け取ると、該GPS時刻関連情報と、前記記憶回路106の内容に基づいて、前記計時部101の前記内部時計の各カウンタの内容を修正する。また制御回路104は前記表示部102を用いて、使用者に時刻以外の情報を通知するために該表示部102を制御する。
図2は本実施形態のGPS時計の代表的な態様をアナログ時計の場合について例示した図であり、時針201、分針202、秒針203のほかに、日付板を用いる日付表示部204を有し、さらに外部操作部材205、206、207を有している。外部操作部材205は指針や日付を合わせるための機能を有し特に竜頭と呼ばれる。これに対し外部操作部材206、207は一般的には押しボタンスイッチであり、押している時間によって機能を振り分ける構成としたものが多い。文字板208は電波が透過しやすい材質で構成されるが、外装209は装飾性の高い時計では金属が用いられる。表示面の一部には「RX」、「NO」、「OK」などの、操作に関する確認用マーク210が設けられている。
図1において前記外部入力手段105の操作によりGPS修正指令が出されると、前記制御回路104は前記内部時計を参照し、現在時刻が特定情報を有する特定サブフレームの予測先頭時刻に先行する所定の範囲内であるときは特定情報取得モードとして該所定の範囲の終わりをGPS受信装置103の受信動作開始時刻とし、それ以外のときは現在時刻取得モードとして現在時刻を受信動作開始時刻とし、該受信動作開始時刻にGPS受信装置103の電源をオンにする。
GPS受信装置103は電源がオンになると動作が安定するまで若干の準備時間をおいた後、衛星サーチを開始する。衛星サーチは複数のGPS衛星のうちどの衛星から受信可能か、あるいはどの衛星が受信に適しているかを調べる作業であるが、この作業は数ミリ秒で終了する場合もあれば5秒以上かかる場合もある。
GPS受信装置103の電源がオンにされてから衛星サーチが完了するまでの時間をサーチ時間Tαとする。なおサーチ時間Tαの上限Tαmaxを設定することが可能で、この上限を過ぎてもサーチが完了しない場合は受信不可能と判断して受信動作を中止することができる。
GPS受信装置103は衛星サーチが完了すると制御回路104にその旨を通知し、さらに受信を継続して、最先のサブフレームの先頭を示すプリアンブルの受信を待つ。プリアンブルを検出し、そのサブフレームの先頭位置が確認できればそのサブフレームの各ワードの位置が分かる。
図4に示したように、全てのサブフレームの第2ワードには週時刻情報TOWの後に3ビットのサブフレームIDが格納されており、これを参照すれば受信中のサブフレームが何番のサブフレームなのかが分かる。サブフレームごとに必要なデータが格納されたワードが分かっているので、その全てのワードの受信が終了した後でGPS受信装置103の電源(以下GPS電源という)をオフにし、パリティチェック等の検査をして正しくデータが取得できたと判断したときは内部時計の時刻修正を行う。取得したデータに確実性がないと判断したときは内部時計の時刻修正は行わない。
なお、必要なデータを取得したらワードの途中でも受信を停止する方式も考えられるが、ワードの最後尾には6ビットのパリティビット(ただし第2ワードの最後2ビットは「00」である)が格納されており、取得したデータの信頼性確保のためにパリティチェックは必須と考えられるので、本実施形態ではパリティビットを取得するためワードが終了してからGPS電源をオフにしている。
(現在時刻取得モードの概略)
本実施形態について、GPS放送のデータ構成と受信状態との関係を示す模式図、およびフローチャートを用い、以下説明する。図5は任意の時間におけるGPS放送のデータの並びと、全てのサブフレームを対象とし、主として前記現在時刻情報を取得する現在時刻取得モードにおける、GPS受信装置103の受信状態の概略を示す模式図である。例として第3サブフレームの先頭からTαだけ早い時点をGPS時刻t0とし、前記受信動作開始時刻が第2サブフレームの先頭より遅く、前記t0より早い場合(A)と、前記t0より遅く、第3サブフレームの先頭より早い場合(B)を示している。前述のように衛星サーチ時間Tαは状況によって変化するが、図5ではTα=3としている。
上記(A)の場合は、受信動作開始時刻t1にGPS受信機の電源がオンにされ、該受信装置103が安定するまで若干の準備時間をおいた後、衛星のサーチが開始され、電源オンから、サーチ時間Tα(3秒)経過後に衛星サーチが完了するとデータ受信状態になり、後続の第3サブフレーム先頭のプリアンブルを検出すると、続いて第2ワードを受信して週時刻情報TOWが取得することができる。
一方上記(B)の場合は、受信動作開始時刻t1にGPS受信機の電源がオンにされてからTα経過した時点では第3サブフレームの先頭をとらえることができないから、結局次の第4サブフレームの先頭からプリアンブルを検出し、第4サブフレーム第2ワードの週時刻情報TOWを取得することになる。
受信状態のうち、サーチ時間Tαを除きプリアンブルの先頭から必要なデータが格納されている最後のワード終了までの期間を有効受信時間Tβとし、それ以外の部分を無効受信期間Tzとすると、いずれの場合も受信動作開始時刻がt0と一致しない場合、電源オン後、サーチ時間Tαを経過した時点から次の最先のサブフレームの先頭までの時間は無効受信状態となり、無効受信期間Tzは受信動作開始時刻によって0〜6秒である。また有効受信期間Tβはプリアンブルを含む第1ワードとTOWを含む第2ワードの2つのワード期間の和1.2秒となる。
図6は現在時刻取得モードについて、前記サーチ時間Tαが変化した場合のGPS受信装置103の状態を示す図であって、図6(a)はTα=3の場合を、図6(b)はTα=1.2の場合を示している。t601〜t607、t611〜t617はそれぞれ外部入力手段105の操作によりGPS修正指令が発せられた時刻を示し、該時刻によって無効受信期間Tzが変化する様子を示している。
無効受信期間Tzは0から最大6秒まで変化し、GPS電源がオンになっている時間を
受信期間Taとすると、Taの値は図6(a)の場合は4.2〜10.2秒となり、図6(b)の場合は2.4〜8.4秒となる。
すなわちTαが短くなればその分Taが短くなる。図示しないが、Tαが5.4秒の場合はTa=6.6〜12.6となる。また前記外部入力手段105の操作によりGPS修正指令を発した時点から、前記計時部101の内部時計の修正に必要なデータを取得して受信が終了するまでの期間を修正期間Txとすると、図6の場合はTxはTaと同じ値となる。
(現在時刻取得モードにおける週番号情報WNの取得)
前述のように、週番号情報WNは第1サブフレームの第3ワードにのみ存在する。図6に示した週時刻情報TOWの取得時に、5分の1の確率で第1サブフレームの第2ワードからTOWを取得することになる。このとき受信時間をさらに0.6秒延長すれば週番号情報WNも取得できる。
この場合は週時刻情報TOWを取得した後にサブフレームID(以下SFIDという)を取得、参照して当該サブフレームが第1サブフレームである場合は、第2ワードの終了後に引き続き第3ワードの週番号情報WNや衛星の健康状態を示すSVHEALTH、パリティビットを取得してからGPS電源をオフにすれば良い。
(特定情報取得モードおける週番号情報WNの取得)
上記の場合、任意の時刻でGPS修正指令を発して週番号情報WNを取得できる割合は5分の1であるが、前述のように第1サブフレームはGPS時刻の毎分0秒または30秒から始まることになっており、これはJSTでは累積閏秒の関係で現在のところの45秒または15秒から始まることを意味する。本実施形態では外部入力手段105によりGPS修正指令が発せられたときに内部時計を参照し、次の最先の第1サブフレームの先頭(15秒または45秒)に先行する所定の時間範囲内であれば受信動作開始時刻を遅らせて週番号情報WNを取得するようにし、週番号情報WNを取得できる割合を増加させる。
図7は特定情報取得モードにより週番号情報WNを取得する場合の受信動作の状態を示す模式図である。内部時計が予測する第1サブフレームS1の予測先頭時刻をtp1とし、該tp1から時間Ts1だけ進んだ時刻をtq1とし、tp1から時間Tt1だけ進んだ時刻をtr1とする(添え字の1は第1サブフレームを表しており、以下の説明において一般的に表現するときは添え字なしにそれぞれtp、Ts、tq、Tt、trという)。
少なくとも前記時刻tq1前または前記時刻tr1後にGPS修正指令が発せられたときは現在時刻情報取得モードとして直ちに受信動作を開始し、少なくとも時刻tq1と時刻tr1の間にGPS修正指令が発せられたときは特定情報取得モードとして前記時刻tr1まで待ってから受信動作を開始する。
前記時間Ts1は、例えば使用者が外部入力手段を操作し、GPS修正指令を発した時点から第1サブフレームの第2、第3ワードに格納された必要なデータを取得してGPS電源をオフにするまでの期間すなわち週番号情報WNを取得するための修正期間Txのおおよその許容値に基づいて設定することができる。図7では修正期間Txを12秒と想定している。この場合前記時刻tp1から3ワード分の受信期間1.8秒があるため、Ts1はその分を引いて10.2秒となる。
一方、前記時間Tt1は少なくとも前記時刻tq1と時刻tr1の間にGPS修正指令が発せられたときの受信動作開始時刻を指定する。Tt1が大きいほど衛星サーチに時間
を掛けることができるので、条件の悪い環境でも週番号情報WNの取得がより確実になるが、GPS電源がオンになっている期間すなわち受信期間Taが長くなり消費電力が増大する。Tt1はサーチ時間の上限Tαmaxと同じ値とすることが望ましい。図7ではTt1=6の場合を示している。また図7においてサーチ時間Tαは3秒の場合を示している。
なお、GPS修正指令が前記時刻tq1または時刻tr1に発せられたときは、それぞれtq1とtr1の間の範囲に含めても良いし含めなくても良いが、以後の説明では時刻tq1は該範囲内とし、時刻tr1は該範囲外として行う。特に断らない限り類似の記述において同様とする。
図7において、前記時刻tq1より前の時刻t701にGPS修正指令が発せられた場合は現在時刻取得モードになり、直ちに受信動作が開始され、Tα(3秒)後に衛星サーチが完了するとそのまま受信を続け、第5サブフレームS5の第1ワードでプリアンブルを検出し、第2ワードで週時刻情報TOW、SFID、パリティを取得して受信を終了し、週時刻情報TOWが正しく取得できたと判断したときは内部時計の時刻を修正する。
前記時刻tq1と同時刻のt702あるいは、時刻tq1と前記時刻tr1の間の時刻t703〜t705にGPS修正指令が発せられた場合は特定情報取得モードになり、時刻tr1まで待機し、該時刻tr1に受信動作が開始され、Tα(3秒)後に衛星サーチが完了するとそのまま受信を続け、第1サブフレームS1の第1ワードでプリアンブルを検出し、第2ワードで週時刻情報TOW、SFID、パリティを取得し、該SFIDを参照して第1サブフレームを受信中であると確認するとさらに第3ワード終了まで受信を継続して週番号情報WN、パリティや必要ならばSVHEALTHを取得して受信を終了する。制御回路104は週番号情報WNが正しく取得できたと判断したときは内部時計の日付および時刻を修正する。
前記時刻tr1と同時刻かそれより後の時刻t706、t707、t708・・・にGPS修正指令が発せられた場合は現在時刻取得モードになり、直ちに受信動作が開始され、Tα(3秒)後に衛星サーチが完了するとそのまま受信を続け、最初に到来したサブフレームの第1ワードでプリアンブルを検出し、第2ワードで週時刻情報TOW、SFID、パリティを取得し、該SFIDを参照して第1サブフレームを受信中であると確認すると(t706〜t708の場合)さらに第3ワード終了まで受信を継続して週番号情報WN、パリティや必要ならばSVHEALTHを取得してからGPS電源をオフにする。SFIDを参照して第1サブフレーム以外を受信中であると確認すると(t709の場合)第2ワードの終了後にGPS電源をオフにする。
GPS修正指令が前記時刻t702、t703、t704に発せられたときに、直ちに受信動作を開始した場合は、いずれも第5サブフレームの第2ワードまでしか受信しないが、受信動作開始を時刻tr1まで待つことにより第1サブフレーム第3ワードの週番号情報WNを取得することになり、週番号情報WNを取得できる割合が増加する。またt705にGPS修正指令が発せられた場合、直ちに受信動作を開始した場合は、第5サブフレームのプリアンブルは検出できず、結局第1サブフレームを受信することになるが、この場合は受信期間が特定情報取得モードに比べて長くなる。すなわち特定情報取得モードにすることにより受信期間が短縮されている。

図8は図7をより詳細に書き改めたもので、かつ内部時計がJSTに対してΔtの誤差を有している場合を想定し、図8(a)は内部時計がJSTに対し0.6秒進んでいる場合、図8(b)は0.6秒遅れている場合を示している。
図の見方は内部時計の誤差分を除いて図7の場合と同様であるので省略する。週時刻情報TOWのみの取得状態から、週番号情報WNを取得するように変更される割合は内部時計の誤差によって変化する。図8(a)ではt801〜t804にGPS修正指令が発せられた場合が、また図8(b)ではt811、t812にGPS修正指令が発せられた場合が、週番号情報WNを取得するよう変更される。内部時計の誤差がさらに大きくなると週番号情報WNを取得できる割合の増加効果が全く得られないこともあるが、比較的頻繁にGPSによる時刻修正を行う場合は効果的である。
注意すべきは図8(a)において、t801にGPS修正指令が発せられると、内部時計の時刻tr1に受信動作が開始され、GPS電源がオンとなり衛星サーチが開始されるが、前述のようにサーチに必要な時間は状況により大幅に変化するため、場合によって第5サブフレームの先頭到来前にサーチが完了してしまう可能性がある。すると第5サブフレームのプリアンブルを検出し、第5サブフレームの第2ワード(週時刻情報TOW、SFID)を受信してGPS電源をオフにしてしまうことになり、週番号情報WNが取得できないことになる。
そこで、特定情報取得モードでGPS修正指令が発せられた場合は、内部時計が示す時刻がtp1を超えないとGPS電源がオフにならないように設定されている。この機能により、前記時間Tt1、Ts1は修正期間や消費電力の許す範囲で比較的自由に決定することが可能である。なお、Ts≦Ttに設定した場合は実質的に特定情報取得モードが無効となり、現在時刻取得モードでのデータ取得が行われることになる。
(特定情報取得モードによる累積閏秒情報ΔTLSの取得)
上記の週番号情報WNの取得に用いた特定情報取得モードは、累積閏秒情報ΔTLSの取得にも適用することができるが、前述のように累積閏秒情報ΔTLSは第18フレーム第4サブフレーム(以下F18−S4と略記する。他のサブフレームについても同様とする)の第9ワードにのみ格納されているため12.5分に1度しか到来せず、到来時刻が分の単位で同一になるのは5時間ごとになるため到来時刻を予測するのは週番号WNのときよりやや複雑になる。
もし過去にGPSデータを取得した際に、フレーム番号とサブフレーム番号の両方が取得できている場合は、取得時刻から12.5分毎に同一番号フレームの同一番号サブフレームが到来するのであるから、F18−S4が到来する時刻を予測することは容易である。しかし有効なフレーム番号データが得られていない場合は次のような方法が考えられる。
12.5分間隔で繰り返し送信されるF18−S4先頭のその日の最初の送信時刻は1日ごとに150秒進み、5日で750秒=12.5分進んで1周する。すなわち5日ごとに同一時刻に送信されることになる。
そこでGPS開始日から現在までの実経過日数を算出し、これを5(同一時刻になる周期)で割り、その剰余に750(150×5)を掛ければ、F18−S4先頭のその日の最初の送信時刻がGPS開始日の最初の送信時刻に比べて何秒ずれているかが分かる。
例えば、前記剰余が0.4だったとすると0.4×750=300(秒)であるから、現在のF18−S4先頭の送信開始時刻はGPS運用開始日に比べて5分進んでいることになる。GPS開始日のGPS時刻0時00分00秒に第1フレーム第1サブフレームの先頭が送信開始されたとすると、F18−S4の先頭が運用開始日の最初に到来した時刻は30(秒)×17(フレーム数)+6(秒)×3(サブフレーム数)=528(秒)後
のGPS時刻0時8分48秒と言うことになる。
そして現在はGPS運用開始日に比べて5分進んでいるとすれば、今日(GPS時刻)の0時3分48秒に1回目が到来することになる。これは現時点でのJSTに換算すると8時間59分45秒進んで9時3分33秒(JST)となり、この時刻を基準として前後12.5分おきにF18−S4の先頭が到来することになるから、内部時計の示す現在時刻より後の、F18−S4の先頭が到来する時刻を予測することができる。
図9は累積閏秒情報ΔTLSを取得する場合の受信動作の模式図である。図の見方は図7の場合と同様であるが、サブフレームの先頭から必要なデータを取得するまでの時間が1.8秒から5.4秒にのびている点が異なる。
内部時計が予測するF18−S4の予測先頭時刻tp4からTs4だけ進んだ時刻をtq4、tp4からTt4だけ進んだ時刻をtr4とする。Tt4およびTs4はそれぞれ前記Tt1、Ts1とは異なる値とすることができるが、図9では図7の場合と同じ値の場合を示している。
図9において、前記時刻tq4前の時刻t901にGPS修正指令が発せられた場合は現在時刻モードとなり直ちに受信動作が開始され、Tα(3秒)後に衛星サーチが完了するとそのまま受信を続け、F18−S3の第1ワードでプリアンブルを検出し、第2ワードで週時刻情報TOW、SFID、パリティを取得して受信を終了し、週時刻情報TOWが正しく取得できたと判断したときは内部時計の時刻を修正する。
内部時計が示す時刻tq4と同時刻のt902あるいは時刻tq4と前記時刻tr4の間の時刻t903〜t905にGPS修正指令が発せられた場合は特定情報取得モードとなり、時刻tr4まで待機し、該時刻tr4に受信動作が開始され、Tα(3秒)後に衛星サーチが完了するとそのまま受信を続け、F18−S4の第1ワードでプリアンブルを検出し、第2ワードで週時刻情報TOW、サブフレームID、パリティを取得し、該サブフレームIDを参照して第4サブフレームを受信中であると確認すると第3ワードの衛星番号情報SVID、パリティを取得し、衛星番号情報SVIDが「56」である場合はさらに第9ワード終了まで受信を継続して累積閏秒情報ΔTLSやパリティを取得して受信を終了(GPS電源をオフ)する。衛星番号情報SVIDが「56」でない場合はその時点で受信を終了する。
ここで衛星番号情報SVIDについて再び説明すると、第5サブフレームのSVIDは第25フレームを除きフレーム番号と同じ番号が割り振られておりフレーム番号の識別に使用できることは前記したが、第4サブフレームのSVIDにはそのような規則性がなく、バラバラでしかも重複した番号が割り振られているものもあり、全体として見るとフレーム番号の識別に使用するのは難しいのであるが、第18フレームの第4サブフレームのSVIDには他と重複しない「56」なるIDが割り振られているため、当該第4サブフレームが第18フレ−ムに属するかどうかの判定には使用することができる。なお第17フレームの第4サブフレームのSVIDにも他と重複しない「55」なるIDが割り振られている。
図9において前記時刻tr4と同時刻かそれより後の時刻t906、t907、t908・・・にGPS修正指令が発せられた場合は現在時刻モードとなり、直ちに受信動作が開始され、Tα(3秒)後に衛星サーチが完了するとそのまま受信を続け、最初に到来したサブフレームの第1ワードでプリアンブルを検出し、第2ワードで週時刻情報TOW、サブフレームID、パリティを取得し、該サブフレームIDを参照して第4サブフレーム以外を受信中であると確認すると(t909の場合)第2ワードの終了後にGPS電源を
オフにする。第4サブフレームを受信中であると確認すると(t906〜t908の場合)第3ワードの衛星番号情報SVID等を取得し、衛星番号情報SVIDが「56」である場合はさらに第9ワードの累積閏秒情報ΔTLSやパリティを取得してからGPS電源をオフにする。
制御回路104は累積閏秒情報ΔTLSが正しく取得できたと判断したときは内部時計の時刻を修正するとともに、前記記憶回路106に記憶されている累積閏秒関係のデータを書き換える。
図9においてt902〜t904にGPS修正指令が出されたときに、もしGPS修正指令後直ちにGPS電源をオンした場合は第3サブフレームから第1、第2ワードを読み取って終了したはずであるが、時刻tr4までまってGPS電源をオンすることにより第4サブフレームから第1、第2、第3、第9ワードを読み取ってから終了する。すなわち累積閏秒情報ΔTLSを取得できる割合がその分増加する。
また時刻t903と時刻tr4の間にGPS修正指令が出された場合、もし直ちにGPS電源をオンした場合は累積閏秒情報ΔTLSの取得はできるが、GPS修正指令から時刻tr4までの間、受信期間が長くなり、消費電力が増大する。すなわち図9に示す特定情報取得モードとすることにより、累積閏秒情報ΔTLSを取得できる割合がその分増加するだけでなく、平均消費電力も縮減できる。
(サーチ時間の上限と特定情報取得の制限)
前述のように、サーチ時間Tαに上限Tαmaxを設けサーチ時間がTαmaxを超えたら強制的にGPS電源をオフにして受信を中止することができる。その効果は単に消費電力の増加を抑制するだけでなく、受信に不適切な環境下でいたずらにサーチ時間を延ばして使用者にもどかしさを感じさせることのないようにする効果もある。
従って取得確率の高く、また利用頻度も高い現在時刻情報(週時刻情報TOW)の取得に関してはTαmaxを低めに設定した方がむしろ使い勝手が良い。一方、サーチ時間Tαが長いほどGPS衛星を捉える感度が上がり、データ取得の確実性が上がるので、タイミング的に手動で取得できる確率が低い特定情報取得モードではTαmaxを大きくしておく方が確実にデータを取得できる利点がある。例えば現在時刻取得モードではTαmaxを3秒とし、特定情報取得モードではTαmaxを6秒にする。
しかし、Tαmaxを大きくした状態では、受信に不適切な環境下でもTαmaxまでサーチを続けるため、全く無駄な電力を余計に消費してしまうことにもなる。そこで特定情報を最後に取得した日時をそれぞれ特定情報取得履歴として記憶回路106に記憶しておき、該特定情報取得履歴に示す日時と現在日時との差がそれぞれの特定情報ごとに決められた所定期間より短ければ、特定情報取得モードであっても現在時刻取得モードと同一のTαmaxとすることにより、消費電力的に有利になる。この場合、前記Ttの値をTαmaxとすればより効果的に電力を節約することができる。
また、さらなる低電力化が必要であれば、前記特定情報取得履歴に示す日時と現在日時との差がそれぞれの特定情報ごとに決められた所定期間より短ければ、現在時刻取得モード、特定情報取得モードのいずれの場合も第2ワードの週時刻情報TOWおよびパリティの取得のみ行い、該当する特定情報は取得しないようにしてもよい。
以上述べた、GPS放送の特定情報および時刻情報の取得動作を、フローチャートを用いて説明する。図11および図14は処理の手順の1例を示すフローチャートである。このフローチャートでは前記特定情報取得履歴に示す日時と現在日時との差がそれぞれの特
定情報ごとに決められた所定期間より短ければ、現在時刻取得モード、特定情報取得モードのいずれの場合も第2ワードの週時刻情報TOWおよびパリティの取得のみ行い、該当する特定情報は取得しないようになっている。
また、特定情報取得モードの対象に第5サブフレームを追加している。第5サブフレームに格納されている衛星番号情報SVIDは前述のようにフレーム番号に対応するので、F18−S4の予測先頭時刻を得るために利用することができる。
(ロールオーバー問題)
さらに図11のフローチャートでは週番号情報WNのロールオーバー問題についての対応の一例も示してある。ロールオーバーについて簡単に説明すると、GPSの週番号情報WNは10ビットの割り当てしかないため、1023までカウントすると次で0に戻ってしまう。この結果日付の計算の基準日が19年8ヶ月ごとに変更されてしまい、正しい日付が得られなくなるという問題があり、この現象は週番号のロールオーバーと呼ばれる。1回目のロールオーバーは1999年8月22日に発生しており、現時点でのロールオーバー回数は1である。
この問題に対処するための方法の1つは、何年何月何日に何回目のロールオーバーの起きるかは容易に算出できるので、内部時計の日付と時刻が該当する日時を経過したら、ロールオーバー回数を変更する方法である。この方法はもちろん有効なものでありこれを用いても良いが、図11ではこれとは異なる方法を用いた場合について示している。すなわち、週番号情報WNにロールオーバーがあるとWNの値は0に戻るため、記憶回路に記憶されている週番号情報(OWN)が19年8ヶ月前より新しいものである場合は、今回取得した週番号情報(NWN)は必ずOWNよりも小さい値となる。そこでNWN<OWNの場合はロールオーバーがあったと判断する。
(処理の流れ)
以下、本実施形態についてフローチャートに基づき説明する。
図14は、本実施形態の処理手順の概要を示すフローチャートであり、外部入力手段の操作によりGPS修正指令が出てから、GPS放送の受信が完了し、取得した情報の内部処理(後処理)に進む前までの処理の流れについて概略を示したものである。
まず、JB01で外部入力手段が操作されてGPS修正指令が発せられる。
次に、JB02において、内部時計の時刻tから特定サブフレームが到来する予測先頭時刻tp、第1および第2の先行時刻tq、trを算出し、それらの時刻情報に基づいて、各特定サブフレームに対応した時間範囲を設定する(JB03)。
JB04では、JB03で設定された、各特定サブフレームに対応した時間範囲に対して、内部時計の時刻tが、どの時間範囲にあるかを判定し、対応する特定サブフレームを決定する(JB05)。
JB05で、特定サブフレームが決定したら、対象となるサブフレームを受信するために、識別フラグの設定や、受信動作時に必要な時刻情報の設定を行なってから。GPS受信装置を起動する。ここでは、各フレームの第1サブフレーム(S1)に含まれる週番号情報WN、第18フレームの第4サブフレーム(F18−S4)に含まれる累積閏秒情報ΔTLS、各フレームの第5サブフレーム(S5)に含まれる衛星番号情報SVID、といった特定情報と、その他の各サブフレームに含まれる週時刻情報TOWである現在時刻情報のいずれかを取得するための、それぞれが含まれるサブフレームの受信設定について
、JB06〜JB09で行なっている。
例えば、JB06では、週番号情報WNを取得するために、各フレームの第1サブフレーム(S1)を受信するための変数やフラグを設定している。JB04で、内部時計の時刻tが、いずれかのフレームの第1サブフレームの予測先頭時刻tp1に対して、第1の先行時刻tq1と第2の先行時刻tr1との間の時間範囲にあると判定した場合、その時間範囲に対応する特定サブフレームとして、次のJB05でサブフレームS1に決定し、JB06へ条件分岐するわけである。
同様にして、JB07では、累積閏秒情報ΔTLSを取得すべく、第18フレームの第4サブフレーム(F18−S4)を受信するための変数やフラグの設定、JB08では、衛星番号情報SVIDが含まれる各フレームの第5サブフレーム(S5)の受信用の変数やフラグの設定をそれぞれ行なっている。
JB09は、内部時計の時刻tが前記対象となるいずれの特定サブフレームにも対応しない時間範囲であると、JB04で判定した場合に、JB05から分岐してくる処理であり、現在時刻情報として週時刻情報TOWを取得するために、続く各サブフレームを受信するための変数やフラグを設定している。
JB06〜JB09のいずれかで、対象となるサブフレームの受信準備を整えると、サブフレームが到来する予測時刻やサーチ時間の設定内容に応じて、受信動作を開始する時刻になるまで待機状態となり(JB14)、その後、所定の時刻になると、JB10においてGPS受信装置の電源をオンにして受信動作を開始する。
JB11でのGPS放送の受信は、JB06〜JB09で設定された変数やフラグにより受信動作に制御をかけながら、対象となるサブフレームに対し識別フラグに応じて行なわれ、JB12で必要となる情報を取得して内部メモリ等に格納する。
受信動作を完了すると、JB13においてGPS受信装置の電源をオフにする。その後は、識別フラグに応じて格納された情報を用いて、内部時計の修正などの後処理が実行される。
以上に説明した処理手順の概要について、図11を用いてさらに詳細に説明する。図11に示すAs−AeルーチンはGPS修正指令が出ていない適当な時間に定期的に実行され、実行時の時刻tが前記の特定情報取得履歴に示す日時tj1、4、5にそれぞれの特定情報ごとに決められた所定期間Tj1、4、5を加えた値以上であれば対応するフラグFL1、4、5を1にし、そうでなければ0にする。
またFL=1とするときは対応するTt1、4,5の値にそれぞれのデフォルト値Tt10,40、50を代入し、FL=0とするときは対応するTt1、4,5の値にTαmax0を代入する。Tαmax0は現在時刻取得モードでのTαmaxのデフォルト値である。
フラグFLは対応する特定情報すなわちFL1は第1サブフレームの週番号情報WN、FL4はF18−S4の衛星番号情報SVIDおよび累積閏秒情報ΔTLS、FL5は第5サブフレームの衛星番号情報SVIDを取得するかどうかを指示する。FLが0のときは特定情報取得モードになる時間範囲であっても該当する特定情報を取得しない。
図11のJ1にてGPS修正指令が発せられるとJ2においてS1,F18−S4およびS5の予測先頭時刻tp1、tp4、tp5を内部時計の時刻上で確定し、同時に対応
するtq、trを算出する。J3、J7、J10で内部時計の示す現在時刻tがいずれかのtq〜tr範囲にあるかどうかを判定する。いずれのtq〜tr範囲にもないと判断するとJ10−noを経てJ13に進み、tssなる変数にTαmax0を代入し、tppなる変数に0を代入してJ21へ進む。
J3、J7、J10での現在時刻tがいずれかのtq〜tr範囲にあると判断したときはJ4、J8、J11で対応するフラグFL(FL1、FL4、FL5)が1かどうかをチェックし、1でないときはJ14へ進み、tssなる変数にTαmax0を代入し、tppなる変数に0を代入してJ21へ進む。
J4、J8、J11で対応するフラグFLが1の場合はJ5、J9またはJ12へ進み、tssなる値を対応するサーチ時間の上限値(Tαmax1、4、5)に、tppなる値を対応する予測先頭時刻(tp1、4、5)に、trrなる値を対応する受信動作開始時刻(tr1、4、5)に設定しJ6へ進む。tppは特定情報取得モードにおいて目標とするサブフレーム以外を受信して終了することを避ける処理に用いる。
J6では現在時刻tがtrrになるまで待機し、trrになるとJ21に進む。J21ではGPS電源をオンにするとともに、カウンタC1、C2をスタートさせる。カウンタC1はサーチ時間の上限をチェックするために用いられ、カウンタC2は受信時間が異常に長い場合に強制終了させるための時間制限に用いられる。
J22、J23はサーチ完了までの待機ループであり、J22において前記カウンタC1の内容がtssを超えると受信不可とみなしてJ27へ進み、GPS電源をオフにし、後処理1を実行して終了する。該後処理1ではGPS受信に失敗したことを示すエラー表示などが行われる。
J23で制限時間内にサーチが完了するとJ25、J26へ進む。J25、J26ではプリアンブルの到来を待つと同時にカウンタC2の内容が制限時間tdd内か否かをチェックし、制限時間tddを超えた場合は前記J27へ進み、終了する。制限時間tddの値は前もって設定されている。
J26で制限時間内にプリアンブルが検出できたときはJ28へ進み、週時刻情報TOW、サブフレームID(SFID)を含む第2ワードのデータ(以下単にW2という)を取得してND2に代入し、J29に進む。J29では第2ワード終了時点でカウンタC3を初期化し、スタートさせる。カウンタC3は後述する後処理2において内部時計の時刻修正を行う際に、週時刻情報TOWの取得から時刻修正までの処理時間を補正するために用いられる。また次に受信するサブフレームの予測先頭時刻までの時間を計測するために用いることも出来る。ただし、第2ワード終了時点でスタートしたカウンタC3の内容はTOWの示す時刻(次のサブフレームの先頭到来時刻)より0.6×8=4.8秒先行してスタートすることになる。
J30、J40、J50においてJ28でND2に格納されたW2の中のSFIDを参照してサブフレーム番号をチェックする。SFIDが2または3の場合はJ30−no、J40−no、J50−noを経てJ60に進む。J60では現在時刻tがtppを超えているか否かがチェックされる。もし今回のGPS修正指令が現在時刻取得モードで発せられていた場合は、J3−no、J7−no、J10−noを経由してJ13でtpp=0に設定されているので、J60の判定はyesとなりGPS電源はオフにされ後処理2に進む。この場合取得したデータはJ28でND2に格納された週時刻情報TOWとSFIDおよびパリティビットのみである。
もし今回のGPS修正指令が特定情報取得モードで発せられていたにもかかわらずJ50−noを経由してJ60に至った場合は、J5、J9,J12にいずれかでtppに前記tp1,4、5のいずれかが代入されているので、現在時刻tがtppに達する前にJ60に至ったときはJ60−noを経てJ25に戻り継続して次のサブフレームを受信する。この場合ND2は新たに受信するサブフレームのW2で書き換えられ、また前記カウンタC3は初期化されて再スタートする。
J50でSFIDが1の場合はJ51でFL1がチェックされ、FL1=0の場合はJ60に飛び、FL1=1の場合はJ52で第1サブフレームの第3ワードのデータ(以下W3という)をND13に代入するとともに、変数TW1にND2に格納されているTOWデータを代入し、J61に進む。
J30でSFIDが4と判定されるとJ31でFL4がチェックされ、FL4=0の場合はJ60へ進む。この場合、経過途中でJ7−yes、J8−no、J14を経由していればtpp=0であるから、J60−yesでJ61へ進むが、例えばJ10−yes、J11−yes、J12、J6を経由し、本来第5サブフレームのデータを取得すべきところ、たまたまタイミングの微差で第4サブフレームを捉えてしまった場合はtppは0ではないので、J60において現在時刻tがtppに達していないと判断されるとJ25へ戻り、継続して次の第5サブフレームを受信することになる。
J31でFL4=1が検出されるとJ32に進みW3を取得してND43に代入する。ND43にはSVIDが格納されるので、J33で該SVIDが56であるか否かをチェックし、56である場合はJ34でW9を取得してND49に代入するとともに、変数TW4にND2に格納されているTOWデータを代入し、J61へ進んでGPS電源をオフにし後処理2へ進む。J33でSVIDが56でなかった場合はそのままJ60に進む。J60以降の流れは上記のとおりである。
受信サブフレームが第5サブフレームだった場合はJ30−no、J40−yesを経由してJ41でFL5がチェックされFL5=0の場合はJ41−noを経てJ60に進む。J41でFL5=1の場合はJ41−yesを経てJ42へ進み、W3を取得してND53に代入するとともに、変数TW5にND2に格納されているTOWデータを代入し、FL1を1に設定してJ25に戻り、後続の第1サブフレームを受信する。
この場合はJ25〜J29を経由した後、J30−no、J40−no、J50−yes、J51−yesと進み、J52にて第1サブフレームのW3をND13に代入するとともに、変数TW1にND2に格納されているTOWデータを代入し、J61に進む。すなわちFL5=1の場合は第5サブフレームの衛星番号情報SVIDと第1サブフレームの週番号情報WNが取得される。
図12は図11における後処理2の1例を示すフローチャートである。図12において後処理工程は累積潤秒情報ΔTLSに関する部分から始められる。まずJ101で変数N、M、フラグS、L1、L4、L5をクリアし、変数NTLSに記憶回路106記憶されている累積閏秒OTLSの内容を代入した後、J102に進む。
フラグSは新たな累積閏秒情報を書き換え可能な不揮発性メモリにOTLSとして書き込む処理に用いる。本実施形態では累積閏秒情報のほか、前記ロールオーバー回数と週番号情報も書き換え可能な不揮発性メモリにそれぞれORN、OWNとして記憶させる形態としており、OWNの書き込み処理にはフラグL1を、ORNの書き込み処理にはフラグL1と変数Nを用いる。またフラグL1、4、5はそれぞれ有効な週番号情報WN、累積閏秒情報ΔTLS、衛星番号情報SVIDを取得できた場合に特定情報取得履歴を書き換
える処理に用いる。
J102においてND43にデータが格納されているか否をチェックする。格納されていなければ(ND43=0)J120へ飛ぶ。格納されていればJ103においてパリティ検査を行い、検査合格ならば104へ進み不合格ならJ120へ飛ぶ。
同様の処理をND49についてJ104、J105で行う。ND43、ND49がともに有効なデータを有する場合はJ106でフラグL4を1にするとともに変数NTLSに取得したΔTLSを代入してJ107に進み、J107では記憶回路106に記憶されている累積閏秒データOTLSと変数NTLSの内容とを比較し、等しければそのままJ120へ飛び、等しくなければJ108でフラグSを1にしてJ120に進む。
J120でND2の検査を行い、検査不合格の場合はJ120−noを経てJ170へ飛び、時計の表示部102でエラー表示を行い、J166へ進む。J120においてND2の検査が合格ならばJ122へ進む。J122でND13にデータが格納されているか否かをチェックし、データが格納されていればJ123でパリティ検査を行い、検査合格の場合はJ124に進み、L1=1としてJ125へ進む。
J122でデータがないと判断された場合およびJ123で検査不合格となった場合はJ150に飛び、ND2に格納された週時刻情報TOWと累積閏秒情報NTLS(新規なΔTLSの取得がない場合はJ101で代入されたOTLS)および前記カウンタC3の内容に基づいて内部時計の時刻修正のみが行われ、J155で成功表示をした後J156へ進む。
J125、J126ではND53について内容をチェックし、有効なデータがあればJ127に進む。有効なデータが無ければJ125−yesまたはJ126−noを経てJ140に進み、記憶回路106に記憶されている前回取得した週時刻情報OWNとND13に格納されている今回取得した週時刻情報NWNとを比較し、NWNがOWNと等しいか大きければJ141で変数NRNに記憶回路106に記憶されているロールオーバー回数ORNの内容を代入し、J151に進む。
J140でNWNがOWNよりも小さければ週番号情報WNのロールオーバーがあったとみなし、J142で記憶回路106に記憶されているロールオーバー回数ORNの内容に1加えた値を変数NRNに代入し、J143で変数Nを1にしてJ151に進む。
J151では有効と判断された週番号情報NWN、ロールオーバー回数NRN、週時刻情報TOW、累積閏秒情報NTLSおよび前記カウンタC3の内容に基づいて日付と時刻の両方を修正してJ155へ進み、J155で成功表示をした後J156に進む。なお、この場合週時刻情報TOWの値としては図11のJ52でTOWが代入されたTW1が用いられる。
J126−yesを経てJ127に進んだ場合はTW1−TW5がチェックされる。TW1は図11のJ52において、第1サブフレームW3が取得されたときにND2に格納されているTOWの値であり、TW5はJ42において、第5サブフレームW3が取得されたときにND2に格納されているTOWの値である。
図11のフローチャートから分かるように、ND13とND53の両方に有効なデータが格納されるのは、まずJ40yes〜J42でND53に第5サブフレーム第3ワードのデータを格納し、再びJ25に戻り、J30−no、J40−no、J50−yes、J52−yesを経てJ52でND13に後続する第1サブフレーム第3ワードのデータ
を格納した場合のみである。第5サブフレームから第1サブフレームに移行したときにフレーム番号は1増加する。
一方週時刻情報TOWは前述のように、サブフレームごとに1ずつ増加していくので第5サブフレームから第1サブフレームに移行したときにTOWは1増加する。従ってTW1−TW5=1であればフレームが変わったことが確認できるので、J127J128においてND53に格納されたSVIDに1を加えた値を変数NSVに代入する。
J129ではSVIDが52か否かをチェックする。SVIDを取得したサブフレームが第25サブフレームであった場合はSVIDは51となるので、J128で1を加えると52となる。従って52である場合はJ130において値を1に変更し、J131でL5=1とした後、J140に進む。
J156からJ161は特定情報が正しく取得できた場合に前記特定情報取得履歴を書き換えるルーチンで、週番号情報WNが取得できた場合はJ124でL1が1にされ、累積閏秒情報ΔTLSが取得できた場合はJ106でL4が1にされ、第5サブフレームのSVIDが取得できたときはJ131でL5が1にされるので、J156〜J161でこれらのフラグが1の場合は対応する特定情報取得履歴tj1、4、5を更新する。
tj1の更新は単にJ151またはJ150で修正された内部時計の現在の日付時刻(あるいは日付のみ)を書き込むだけでよい。特定情報取得履歴tj4、tj5をF18−S4の予測先頭時刻を求めるために使用するには、正確な取得日時を記録することが必要である。そのため更新には図11のJ34でTW4に代入した週時刻情報TOWまたはJ42でTW5に代入した週時刻情報TOWを使用する。
例えばtj4について説明すると、TW4のTOWから時分秒(JST)を求めれば累積閏秒情報ΔTLSを取得したサブフレームの第3ワードの先頭時刻が得られる。この時分秒から2ワード分の12秒を引けばF18−S4の先頭時刻が得られるので、これと内部時計の日付を組み合わせてtj4に特定情報取得履歴として記録する。すなわち特定情報取得履歴tj4には上記のようにF18−S4の先頭到来日時が記憶されているから、これに12.5分×nを加えれば今後に到来するF18−S4の予測先頭時刻を簡単に求めることができる。tj5の更新についてもtj4と同様に正確な取得日時を記録することにより、F18−S4の予測先頭時刻を求めるために使用することができる。tj4とtj5の両方が有効な場合はより最近の方を用いる方が望ましい。
J162、J163はロールオーバー監視のためにJ140で使用するOWNの値を不揮発性メモリに書き込むルーチンで、新規な週番号情報WNを取得した場合はJ124でL1=1に設定されるためJ162−yesとなりJ163でOWNに新規な値の書き込みが行われる。
J164、J165は新規なロールオーバー回数を不揮発性メモリに書き込むルーチンで、新規なロールオーバー回数が検出されたときはJ143でN=1に設定され、かつJ124でL1=1に設定されるためJ162−yes、J163、J164−yesを経由してJ165でORNに新規な値の書き込みが行われる。
J166、J167は累積閏秒情報ΔTLSを不揮発性メモリに書き込むルーチンで、取得した累積閏秒情報ΔTLSが記憶している累積閏秒情報OTLSと異なればJ108でS=1とされるためJ166−yesとなりJ167でOTLSに新規な値の書き込みが行われる。
J162でL1が1でない場合はJ162−noを経てJ166に飛ぶため、OWNとORNの書き込みは行われない。J171ではND2,13、53、43、49をすべてクリアし、J172で終了となる。
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(現在時刻取得モードの他の実施形態)
上述した現在時刻取得モードは、GPS修正指令が発せられると直ちに受信動作を開始するものであるが、GPS修正指令から決められた時刻まで待って受信動作を開始する方法もある。
図10は、週時刻情報TOWを取得する場合の受信動作の模式図であり、前記外部入力手段の操作により現在取得モードに対応する時点でGPS修正指令が発せられると、前記計時部101の内部時計が示す時刻を参照し、いずれかのサブフレームの先頭が到来する時刻を予測して受信動作開始時刻を決定する様子を示している。
すなわち衛星サーチに要する時間を適当な値Tγ(以下見込みサーチ時間と言う)に見込み、かつ内部時計の誤差Tθの許容量を許容誤差Tθmaxとしてこれに適当な値を見込み、サブフレームの予測先頭時刻よりTw=Tγ+Tθmaxだけ早い時刻を見込み受信動作開始時刻tvとし、GPS修正指令が発せられると、それ以降の最先の見込み受信動作開始時刻tvを受信動作開始時刻とするものである。
図10は見込みサーチ時間Tγを3秒、内部時計の許容誤差Tθmaxを0.6秒とし、実際のサーチ時間Tαも3秒と仮定した場合のGPSデータ取得の状態を示しており、図10(a)は内部時計の時刻に進み遅れがない場合、図10(b)は内部時計の時刻が0.6秒進んでいる場合、図10(c)は内部時計の時刻が0.6秒遅れている場合を示している。図中、黒の3角マークは内部時計の時刻に進み遅れがない場合の前記見込み受信動作開始時刻であり、白の3角マークは誤差のある内部時計の示す見込み受信動作開始時刻である。
図10(a)において、任意のサブフレームSnの先頭時刻tnからTw=Tγ+Tθなる時間先行した時刻をtvn、サブフレームSn+1の先頭時刻tn+1からTw先行した時刻をtvn+1とし、以下同様とする。ただしtn、tn+1・・・、tvn、tvn+1・・・は内部時計の示す時刻とする(以下同様)。
このモードでは時刻tvnと時刻tvn+1の間にGPS修正指令が発せられたときは、時刻tvn+1まで待ってから受信動作を開始する。図10(a)においてt151、t152でGPS修正指令が発せられた場合は、時刻tvnまで待ってから受信動作を開始し、3秒後にサーチが完了するとすぐにサブフレームSnの先頭にあるプリアンブルを確認し、第2ワードから週時刻情報TOWその他を取得して第2ワードの終了後にGPS電源がオフにされる。
時刻tvn以降で時刻tvn+1より前の時刻t153〜t156でGPS修正指令が発せられた場合は、時刻tvn+1まで待ってから受信動作を開始し、3秒後にサーチが完了するとすぐにサブフレームSn+1の先頭にあるプリアンブルを確認し、第2ワードから週時刻情報TOWその他を取得して第2ワードの終了後にGPS電源がオフにされる。以下同様である。
図10(a)について図6の場合と同様に受信期間Ta、修正期間Tx、無効受信期間
Tzを調べると、受信期間Taは4.8秒で一定であり、修正期間Txはtvnの直前にGPS修正指令が発せられ、即受信動作が開始される場合が最も短く4.8秒となり、最も長くなるのは例えば時刻tvnにGPS修正指令が発せられた場合で10.8秒となる。無効受信期間Tzは0.6秒一定である。
図10(b)の場合は内部時計が0.6秒進んでいる分だけ、サーチ完了からプリアンブルの確認までの時間がのび、Ta=5.4、Tx=5.4〜11.4、Tz=1.2となる。図10(c)の場合は逆に内部時計が0.6秒遅れている分だけ、サーチ完了からプリアンブルの確認までの時間がなくなるため、Ta=4.2、Tx=4.2〜10.2、Tz=0となる。
整理すると、
図10(a):Ta=4.8; Tx=4.8〜10.8; Tz=0.6
図10(b):Ta=5.4; Tx=5.4〜11.4; Tz=1.2
図10(c):Ta=4.2; Tx=4.2〜10.2; Tz=0.0
となり、内部時計の時刻誤差が±0.6秒の範囲にあれば
Ta=4.2〜5.4、 Tx=5.4〜11.4、 Tz=0〜1.2
の範囲に入ることになる。従って電力的には図6の場合(外部入力手段によりGPSデータの取得指令が発せられると直ちに受信動作を開始する方法)より有利といえる。
内部時計の誤差±0.6秒は通常の使用環境ではほぼ2日分にあたり、従って1〜2日に1度GPSデータを受信して時刻修正を行うような場合は図11に示す方法は有効であるが、内部時計が0.6秒以上遅れると修正期間Txが最大で16.2秒までのびる場合が出てくる。
また、図6(b)で示したように、実際のサーチ時間Tαが短い場合、図6(b)ではその分Ta、Txが短くなる場合があるが、図10の場合はTαが短くなってもその効果は得られない(時計の誤差がTθmaxを超えた場合は効果が出るときがある)。
図6の方法にするか図10の方法にするかは一長一短があり、どちらかを択一的に選択しても良いし、前回のGPS受信による時刻修正時からの経過時間計測しておき、経過時間が例えば2日以内なら図11に示す方法、それ以上なら図6に示す方法で受信動作が行われるようにプログラムしても良い。
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
(一括モード)
上記した週時刻情報TOW、週番号情報WN、累積閏秒情報ΔTLSの取得は個々に使用者の外部入力手段の操作によって行う場合について述べたものであり、そのねらいは消費電力の低減化とGPS受信のために使用者が拘束される状況をできるだけ短くすることにある。しかし多少時間が掛かっても1度に全ての修正を済ませたい場合もあると思われる。以下にその詳細を述べる。
このモードの動作を図13に示すフローチャートを参照して説明する。K1で外部入力手段105の操作により一括モードでのGPS修正指令が発せられると、K2でサーチ時間の上限Tαmax5の設定、プログラムの制御に使用するフラグFN1、FN4、FN5、NTの初期化を行った後カウンタC1、C2を初期化してスタートさせると同時にGPS電源をオンにする。
K3、K4でGPS受信装置103からサーチ完了の通知を待つ。カウンタC1はサーチ完了までの時間を計時する。K3にてサーチ完了の通知が来る前にカウンタC1の内容がTαmax5に達したときは受信不能としてK5に進み、GPS電源をオフにし、表示部102でエラーを表示するなどの後処理10を行う。K3にてカウンタC1の内容がTαmax5に達する前にGPS受信装置103からサーチ完了の通知があったときはカウンタC1は計時を終了し、K6にてカウンタtcの内容にマージンとして一定時間α(例えば0.1〜1秒)を加えた時間を必要サーチ時間Tuとして記憶回路106の一部に記憶する。
K7、K8にてプリアンブルの到来を待つが、この間にカウンタC2が制限時間tddを超えた場合はK5に進んで終了する。カウンタC2はGPS修正指令発令後、電源がオンになってからK5またはK42で一括モードが終了するまで計時する。tddの値としては例えば15分が設定される。
K8でプリアンブルを検出すると、K9にてプリアンブルを検出したサブフレームの第2ワードのデータ(週時刻情報TOW、SFIDおよびパリティなど、以下単にW2という)を取得し、変数ND2に格納するとともに、第2ワード終了時点でカウンタC3をリセットしスタートさせK10へ進む。C3の機能は図11、図12の場合と同様である。
K10、K11は受信したサブフレームが予測したものであるか否かをチェックする工程で、当初はNT=0であるからK10−yesを経てK12へ進む。K12〜K14で受信したサブフレームの番号がチェックされ、SFIDの示すサブフレームによって以降の動作が異なる。
(イ)最初に受信したサブフレームが第2、第3サブフレームであった場合はK12−no、K13−no、K14−yesを経てK30に進みGPS電源をオフにし、ついでK31で受信したSFIDから受信可能な第5サブフレームの予測先頭時刻tp5を予測し、予測したtp5を変数tppに代入し、NT=5に設定してK68に進む。
(ロ)最初に受信したサブフレームが第1サブフレームであった場合はK12−no、K13−yesを経てK40に進む。当初FN4=0であるからK40−noを経てK43に進み、ここでもFN5=0であるのでK43−noを経てK30に進み、GPS電源をオフにし、ついでK31で受信したSFIDから受信可能な第5サブフレームの予測先頭時刻tp5を予測し、予測したtp5を変数tppに代入し、NT=5に設定してK68に進む。
(ハ)最初に受信したサブフレームが第17、第18フレーム以外の第4サブフレームであった場合は、K12−yesを経てK61へ進み、SVIDを含む第3ワードのデータ(以下単にW3という)をND43に格納してK62へ進みSVIDの値をチェックする。SVIDは56(18フレーム)ではないのでK70でGPS電源をオフにした後、K71でSVIDが55(17フレーム)か否かをチェックするがここでもnoであるからK72でC3>5となるまで待機し、C3>5となった時点でK31を経てK68へ進む。
K72でC3>5となるまで待機するのは後続する第5サブフレームを受信させないためである。前述のようにGPS受信は非常に大きな電流を消費するため、連続して長時間受信すると電池電圧が下がり、動作に影響を及ぼす可能性があるため、できるだけ分散して休止時間を入れて受信することが望ましい。そこでこの一括モードでは連続したサブフレームを受信しないように構成している。
上記(イ)、(ロ)、(ハ)のほか最初に受信したサブフレームが、(ニ)第17フレ−ムの第4サブフレームであった場合、(ホ)第5サブフレームであった場合、(ヘ)第18フレ−ムの第4サブフレームであった場合があるが、まず(イ)、(ロ)、(ハ)についてその後の工程を説明する。(イ)、(ロ)、(ハ)の場合は結局すべてK31を経由してK68に至る。
K68でtpp(K31で第5サブフレームの予測先頭時刻tp5に設定されている)より必要サーチ時間Tuだけ早い時刻になるまで待ってからK69へ進み、カウンタC1を初期化してスタートさせると同時にGPS電源をオンにしてK3に戻る。K3、K4でサーチ完了までの時間を再測定し、K6で必要サーチ時間Tuの補正を行う。ただしTuは最初の値に固定してもよい(以下同様)。
K8でプリアンブルを確認後、K9でW2データを取得し、カウンタC3をリセットして再スタートさせ、K10へ進む。K31でNT=5に設定されているからK10−noを経てK11へ進み、SFIDがNT(=5)に等しいかか否かがチェックされ、noの場合は第5サブフレームが受信できていないことになりK5に進んで終了する。第5サブフレームが正しく受信できていればK11−yesを経てK12に進み、K12〜K14でSFIDの値がチェックされる。SFIDは5であるから、K12〜K14はすべてnoとなり、K20へ進む。K20以降は(ホ)の場合と同様の工程となる。
(ニ)最初に受信したサブフレームが第17フレ−ムの第4サブフレームであった場合はK12−yes、K61、K62−no、K70を経てK71に進み、第17フレ−ム第4サブフレームのSVIDは55であるからK71−yesとなり、K24へ進む。これ以降は(ホ)のK22−noの場合と共通の工程となる。
(ホ)最初に受信したサブフレームが第1サブフレームであった場合はK12〜K14はすべてnoとなり、K20へ進み、K20で衛星番号情報SVIDを含むW3を取得してND53に格納し、K21でGPS電源をオフにした後、K22でND53に格納されている衛星番号情報SVIDを参照し、SVID=17であればK23へ進んでF18−S4の予測先頭時刻tp4を求めてtppに代入し、NT=4に設定してK68へ進む。K22でSVIDが17以外であればK22−noを経てK24に進み、フラグFN5=1とした後、K25でF18−S1(第18フレーム第1サブフレーム)の予測先頭時刻tp18を求めてtppに代入しNT=1に設定してK68へ進む。
K22でSVIDが17の場合とそれ以外の場合に分けた理由は、第17フレーム第5サブフレームの次は第18フレーム第1サブフレームとなるが、週番号情報WNをこの第1サブフレームから取得しようとすると連続したサブフレームを受信することになるので、WNは第19フレーム第1サブフレームから取得するようにし、第18フレームからは第4サブフレームの閏秒関係情報のみを取得するようにしているためである。
K68でtppより必要サーチ時間Tuだけ早い時刻になるまで待ってからK69へ進み、カウンタC1を初期化してスタートさせると同時にGPS電源をオンにしてK3に戻る。K3からK9までの動作は前記の場合と同様である。K10ではNTの値が1の場合と4の場合がある。すなわちK22−no、K24、K25を経由した場合はNT=1(受信目標第18フレーム第1サブフレーム)であり、K22−yes、K23を経由した場合はNT=4(受信目標第18フレーム第4サブフレーム)である。
いずれの場合でも予測したサブフレームが正しく受信されていればK11−yesとなり、予測と異なるサブフレームが受信された場合はK11−noを経てK5に進んで終了する。予測したサブフレームが正しく受信されていてK11−yesとなればSFIDが
1の場合はK13−yesでK40へ進み、SFIDが4の場合はK12−yesでK61へ進む。K61以降は次の(ヘ)の場合と同様の工程となる。
(ヘ)最初に受信したサブフレームが第18フレ−ムの第4サブフレームであった場合はK12−yesからK61に進み、SVIDを含むW3をND43に格納後、K62でSVIDが56であることを確認するとK63ヘ進み、累積閏秒情報ΔTLSを含むW9をND49に格納し、K64でGPS電源をオフにし、K65で変数TW4にND2に格納されている週時刻情報TOWを代入し、K66に進む。
K66ではフラグFN1をチェックし、週番号情報WNが取得済みか否かを調べる。ここではまだWNは取得されていないのでFN1=0であり、K66−noを経てK67に進み、フラグFN4を1に設定し、WNを取得すべく最先の第1サブフレーム、すなわち第19フレーム第1サブフレームの予測先頭時刻tp1を求めtppに代入し、受信目標としてNT=1としてK68に進む。フラグFN4は累積閏秒情報ΔTLSが取得済みか否かを示す。
K68でtppよりTuだけ早い時刻まで待ってからK69でカウンタC1を初期化してスタートさせるとともにGPS電源をオンしてK3に戻る。K3からK11までの工程は前述のとおりである。K12−no、K13−yesでK40に進み、FN4はK67で1に設定されているのでK40−yesとなり、K41に進んで週番号情報WNやSVHEALTHを含む第19フレーム第1サブフレームのW3をND13に代入し、GPS電源をオフにした後、ND2からTOWを取り出してTW1に代入し、K42に進んで後処理20を実行する。
FN4に1が設定されていない状態でK22−no、K24、K25を経由してK40に進んだ場合はK40−noを経てK43に進み、FN5はK24で1に設定されているのでK43−yesとなりK44で第18フレーム第1サブフレームのW3をND13に代入し、GPS電源をオフにした後、ND2からTOWを取り出してTW1に代入し、FN1=1としてK23に進む。
K23では累積閏秒情報ΔTLSを取得すべく最先の第4サブフレーム、すなわち第18フレーム第4サブフレームの予測先頭時刻tp4を求めtppに代入し、受信目標としてNT=4としてK68に進む。
K68〜K3〜K12までの工程は説明が重複するので省略する。K12−yesでK61に進み、第18フレーム第4サブフレームのW3をND43に格納後、K62でSVIDが56であることを確認するとK63ヘ進み、第18フレーム第4サブフレームのW9をND49に格納し、K64でGPS電源をオフにし、K65で変数TW4にND2に格納されている週時刻情報TOWを代入し、K66に進む。
FN1はK44で1に設定されているためK66−yesとなり、K42へ進んでGPS電源をオフにし、後処理20に入る。
以上で全ての場合について説明したことになるが、上記の説明で必要サーチ時間Tuを用いた理由は消費電力の低減であるが、この一括モードでは時計の場所も姿勢も変わらないとの前提で、15分程度の時間であれば受信状態に大きな変化がなくサーチ時間も変わらないとの考えに基づくものである。この一括モードではGPS電源をオンにするタイミングは前記必要サーチ時間Tuに基づいて決定するので、前記特定情報取得モードは無効になっている。
なお、図13でK21、K30、K41、K44、K64、K70でGPS電源をオフにしてからK69で再び電源をオンにするまでの間、C/Aコードその他の必要なパラメータを保持しておいて電源オン後の衛星捕捉時間を短縮しても良い。
後処理20では、SVHEALTH、ND13、ND2、ND43、ND49、ND13の検査後、ロールオーバー回数の確認、内部時計の日付と時刻の修正、特定情報取得履歴tj1、tj4、tj5の更新、新たな週時刻情報TOW、週番号情報WN、累積閏秒情報ΔTLS、ロールオーバー回数の更新または書き込み、各種変数のリセットなどを行う。
101 計時部
102 表示部
103 GPS受信装置
104 制御回路
105 外部入力回路
106 記憶回路
201 時針
202 分針
203 秒針
204 日付表示部
205 外部入力手段
206 外部入力手段
207 外部入力手段
208 文字板
209 外装
210 確認用マーク

Claims (12)

  1. 内部時計を有する計時部と、該内部時計の示す時刻を表示する表示部と、受信動作が開始されると複数のGPS衛星をサーチして1の衛星を捕捉し、該衛星からのGPS放送を受信して情報を取得するGPS受信装置と、該GPS放送から取得した情報に基づいて前記内部時計の修正を行うようGPS修正指令を発することができる外部入力手段と、各種データおよびプログラムを記憶する記憶回路と、前記外部入力手段により前記GPS修正指令が発せられると、前記プログラムに従って特定手順で前記GPS受信装置の受信動作を制御し、前記GPS放送の全てのサブフレームに含まれる現在時刻情報と、特定サブフレームにのみ含まれる1以上の特定情報を取得して前記内部時計の修正を行う制御回路とを有するGPS時計であって、
    前記特定手順は、全てのサブフレームを対象として主として前記現在時刻情報を取得する現在時刻取得モードと、特定サブフレームを対象として主として前記特定情報を取得する特定情報取得モードとを有し、少なくとも該特定情報取得モードでは、
    前記外部入力手段によりGPS修正指令が発せられると、前記内部時計を参照して前記特定サブフレームの先頭が到来する時刻を予測して予測先頭時刻tpを算出し、前記GPS修正指令が発せられたときの前記内部時計の時刻tが少なくとも、
    前記特定サブフレームの前記予測先頭時刻tpから第1の所定時間Tsだけ先行する第1の先行時刻tqと、
    前記特定サブフレームの予測先頭時刻tpから第2の所定時間Ttだけ先行する第2の先行時刻trとの間である場合は、
    該第2の先行時刻trまで待ってから受信動作を開始することを特徴とするGPS時計。
  2. 前記現在時刻取得モードはGPS修正指令があると直ちに受信動作を開始することを特徴とする請求項1に記載のGPS時計。
  3. 前記現在時刻取得モードは、各サブフレームの予測先頭時刻より所定の時間Twだけ早い時刻を見込み受信動作開始時刻tvとし、GPS修正指令が発せられると、それ以降の最先の見込み受信動作開始時刻tvを受信動作開始時刻とすることを特徴とする請求項1に記載のGPS時計。
  4. 前記特定情報が2以上である場合において前記第1の所定時間Tsと第2の所定時間Ttは特定情報ごとに設定可能であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のGPS時計。
  5. 前記第1の先行時刻tq以降にGPS修正指令が発せられた場合は、前記予測先頭時刻tpを経過するまでは受信動作が終了しないよう制御することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1に記載のGPS時計。
  6. 前記GPS受信装置が複数のGPS衛星から1のGPS衛星を捕捉するまでの時間の上限を現在時刻取得モードと特定情報取得モードとで異なる値に設定可能としたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1に記載のGPS時計。
  7. 前記記憶回路は1以上の前記特定情報のそれぞれについて前回の受信時刻を記憶しておく受信履歴記憶部を有し、前記外部入力手段によりGPS修正指令が発せられると、前記特定情報のそれぞれについて受信履歴記憶部の記憶内容と前記内部時計の内容との差を特定情報経過時間として算出し、該特定情報経過時間が所定の時間内である特定情報については当該特定情報を有する特定サブフレームについて特定情報取得モードを無効とし、現在時刻取得モードを適用することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1に記載のGPS時計。
  8. 前記特定情報取得モードが無効のときは前記現在時刻取得モードで特定サブフレームから現在時刻情報を取得した後は特定情報を取得することなく受信動作を終了することを特徴とする請求項7に記載のGPS時計。
  9. 前記現在時刻情報は週時刻情報TOWであり、前記特定情報は週番号情報WNまたは/および累積閏秒情報ΔTLSであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1に記載のGPS時計。
  10. 前記特定情報に衛星番号情報SVIDを含むことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1に記載のGPS時計。
  11. 週番号情報WNのロールオーバー回数を前記記憶回路のROMまたは書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させたことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1に記載のGPS時計。
  12. 特定情報の少なくとも1を書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させたことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1に記載のGPS時計。
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