JP2012093281A - Gps時計 - Google Patents
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Abstract
【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
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。
る。
(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。
(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。
、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。
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。
以下、本発明の第1の実施形態について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
のGPS時刻0時8分48秒と言うことになる。
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。
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。
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。
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。
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。
、JB06〜JB09で行なっている。
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。
える処理に用いる。
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。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
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。
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(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。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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