JP2019158733A - 計時装置、計時システム、及び計時方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような計時システムでは、計時装置同士をペアリングする双方向通信に比べて容易にネットワークの構築が可能である。例えば、計時装置同士の間に適切なリンク関係を自動的に構築可能な計時装置が知られている(特許文献1)。
特に、設置に手間のかかる計時装置では、一度設置すると移動が容易ではないため、上位階層の計時装置との通信距離を変更することが容易ではない。例えば、掛時計や置時計では、腕時計と異なり一度設置すると上位階層の時計との通信距離が決まってしまう。そのため掛時計や置時計では、自動受信ができなかった場合には、ユーザがより上位階層の計時装置に近い場所へ設置し直すなど手間が掛かっていた。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は、本実施形態に係る計時システムSの構成の一例を示す図である。計時システムSでは、複数の計時装置C1〜C6を備え、それら計時装置C1〜C6がツリー型のネットワークを構成している。
以下では、計時装置C1〜C6のうちの1つを計時装置Cと呼ぶことがある。
そのため計時システムSでは、計時装置C1〜C6は、標準電波を受信する親機と、親機から基準時刻信号を受信する子機とに分けられる。ここで基準時刻信号とは、時刻修正のための時刻情報である基準時刻情報Bを含む信号である。親機となる計時装置C1は、標準電波の受信しやすい窓際などに設置される。一方、子機となる計時装置C2及び計時装置C3は、建物の奥側に設定され、親機である計時装置C1から基準時刻信号を受信する。
計時システムSでは、計時装置Cは、受信した基準時刻信号の強度が所定の閾値以上である場合に、この基準時刻信号を送信した送信装置を基準送信装置とすることにより、時刻情報を安定して受信できる。
図2は、本実施形態に係る基準時刻情報B及び通信チャネルの一例を示す図である。基準時刻情報Bは、レイヤ情報B1、送信チャネル情報B2、時刻情報B3、及び局情報B4を含む。
局情報B4は、時刻情報B3がどの情報源に基づいて修正されたのかを示す情報である。局情報B4は、例えば、UTC、JJY(40kHz;東・福島送信所)、JJY(60kHz,西・九州送信所)、スマートフォン、及び手動調整時の別を示す情報である。
計時システムSでは、混信を防ぐために10秒毎のタイムスロットTSを設けてレイヤ、及び送信CHから基準時刻情報Bの送信タイミングを決定し、複数の送信装置間において送信タイミングが重なることを防いでいる。ここで送信CHは、周波数ではなく時分割したタイムスロットを意味し、番号0〜59からランダムに設定される。送信タイミングの一例は、式(1)により表される。
図3は、本実施形態に係る計時装置Cの構成の一例を示す図である。計時装置Cは、長波受信回路1と、電源回路2と、コネクタ3と、主装置4と、表示装置5とを備える。
電源回路2は、AC(交流)アダプタ接続プラグ21と、バッテリ22とを備え、ACアダプタまたはバッテリ22からの直流電力を、コネクタ3を介して主装置4に供給する。
図4は、本実施形態に係る表示装置5の表示パネルPの表示の一例を示す図である。表示パネルPは、午前表示セグメントP1、午後表示セグメントP2、TLマークセグメントP3、時間表示セグメントP4、区切りセグメントP5、分表示セグメントP6、秒表示セグメントP7、親機子機モードマークセグメントP8、情報源マークセグメントP9、BLEマークセグメントP10、アンテナマークセグメントP11、受信レベルセグメントP12、バッテリマークセグメントP13、月表示セグメントP14、日表示セグメントP15、曜日表示セグメントP16を備える。
TLマークセグメントP3は、上位レイヤの計時装置Cから基準時刻信号を受信できていることなどを表示するための表示セグメントである。また、このTLマークセグメントP3の表示態様の切り替えにより、受信中であること、送信中であることなどを表示する。
時間表示セグメントP4と、区切りセグメントP5と、分表示セグメントP6と、秒表示セグメントP7とは、現在時刻を「時:分秒」の形式において表示する。
アンテナマークセグメントP11と受信レベルセグメントP12とは、受信電波の強度
を表示するためのセグメントである。
バッテリマークセグメントP13は、バッテリ22の電圧状態を表示するためのセグメントである。
月表示セグメントP14と、日表示セグメントP15と、曜日表示セグメントP16と
は、月日と曜日とを表示するためのセグメントである。
主装置4は、電圧デテクタ6と、レギュレータ7と、スイッチ群8と、RF(Radio Frequency;高周波)回路9と、水晶振動子10と、制御部11とを備える。
レギュレータ7は、電源回路2から供給される電圧を安定化して、主装置4内に供給する。
RECVスイッチが操作されると、所定時間、受信信号を受信する手動受信処理が実行される。
MODEスイッチが操作されると、長波を受信する長波受信親機モードと、スマートフォンからBLEによる受信により時刻情報を取得するBLE親機モードと、子機モードとの3つのモードが切り替わる。なお、親機モードと子機モードとの2つのモードを切り替えて、親機モードにおいて長波受信とBLE受信とのいずれを用いて時刻情報を取得するかは、自動で選択されてもよい。
水晶振動子10は、所定の発振周波数で発振し、発振信号を制御部11に供給する。
図5は、本実施形態に係る制御部11の構成の一例を示す図である。制御部11は、プロセッサ20と、計時データ取得部30と、エンコーダ40と、デコーダ50と、信号強度取得部60と、キー入力部70と、電圧データ入力部80と、レジスタ群90とを備える。
プロセッサ20は、CPU、RAM、及びROMなどにより実現される。
基準送信装置決定部202は、RF回路9が受信した受信信号の強度が所定の閾値以上であると信号強度判定部201が判定した計時装置Cを基準送信装置であると決定する。
信号判定部203は、RF回路9が受信した受信信号を計時データの修正に用いるか否かを判定する。
計時部205は、修正部204が修正した計時データに基づき計時を行う。
表示制御部208は、表示装置5への種々の情報の表示制御を行う。
デコーダ50は、長波受信回路1及びRF回路9が受信した受信信号をデコードして、例えば、標準時刻情報や基準時刻情報Bのベースバンド信号を復調し、プロセッサ20に供給する。
電圧データ入力部80は、電圧デテクタ6が検出した電圧値をプロセッサ20に出力する。
計時データレジスタ902は、計時装置Cが計時している現在時刻を示す情報を計時データとして記憶する。ここで現在時刻を示す情報とは、月・日・時・分・秒・曜日を示す情報である。
ユーザは、計時システムSを構成する複数の計時装置Cを、RF回路9による通信が可能な距離範囲において配置し、電源を投入する。
計時装置Cは、電源が投入されると他の初期化動作と共に時刻情報を受信するための前処理を開始する。この前処理は、スイッチ群8のRESETスイッチが操作され制御部11が初期状態となった場合にも開始される。
ステップS100:親機子機モード制御部206は、計時装置Cが親機モードに設定されているか否かを判定する。ここで親機モードは、長波受信親機モードと、BLE親機モードとのいずれかである。
一方、親機子機モード制御部206が、親機子機モード設定情報が、長波受信親機モードを示さないと判定する場合(ステップS101;NO)、プロセッサ20はステップS103の親機モード近距離通信処理を実行する。親機モード近距離通信処理については、図7を参照し後述する。
ステップS200:通信制御部207は、長波受信回路1を制御して、JJYの九州送信所から60kHzにおいて放送されている標準電波を受信させる。ここで所定時間とは、例えば30秒間である。通信制御部207は、長波受信回路1が受信した受信信号を、デコーダ50にデコードさせ、標準時刻情報を取得する。
ステップS206:通信制御部207は、長波受信回路1がUTCを受信できたか否かを判定する。通信制御部207が、長波受信回路1がUTCを受信できたと判定する場合(ステップS206;YES)、プロセッサ20はステップS211の処理を実行する。
一方、通信制御部207が、長波受信回路1がUTCを受信できなかったと判定する場合(ステップS206;NO)、プロセッサ20はステップS207の処理を実行する。
表示制御部208は、通信制御部207が供給する信号に基づいて、表示装置5にアンテナマークセグメントP11と受信レベルセグメントP12とを用いて、長波受信に失敗したことを表示させる。ここで表示装置5は、例えば、アンテナマークセグメントP11を点滅させ、受信レベルセグメントP12を消灯させる。
計時部205は、計時データレジスタ902に受信した標準電波に基づく計時データをセットする。
通信制御部207は、受信チャネルレジスタ903に時刻種類に標準電波であることと東西送信所の別を示す情報を設定する。また、通信制御部207は、レイヤレジスタ905にレイヤの値として0を設定する。通信制御部207は、連続受信失敗回数レジスタ906に記憶される連続受信失敗回数をリセットする。
ステップS301:通信制御部207は、RF回路9に、スマートフォンと接続するためのアドバタイズ信号を間欠的に所定時間送信させる。ここで所定時間とは、例えば、30秒間である。
表示制御部208は、通信制御部207が供給する信号に基づいて、表示装置5にBLEマークセグメントP10と、アンテナマークセグメントP11と受信レベルセグメントP12とを用いて、近距離通信に失敗したことを表示させる。ここで表示装置5は、例えば、BLEマークセグメントP10を点灯させ、アンテナマークセグメントP11を点滅させ、受信レベルセグメントP12を消灯させる。
計時部205は、計時データレジスタ902に受信した近距離時刻信号に基づく計時データをセットする。
通信制御部207は、受信チャネルレジスタ903に時刻種類にスマートフォンなどから受信した時刻であることを示す情報を設定する。また、通信制御部207は、レイヤレジスタ905にレイヤの値として0を設定する。通信制御部207は、連続受信失敗回数レジスタ906に記憶される連続受信失敗回数をリセットする。
ステップS401:通信制御部207は、RF回路9が近距離時刻信号を受信したか否かを判定する。通信制御部207が、RF回路9が近距離時刻信号を受信したと判定する場合(ステップS401;YES)、デコーダ50から基準時刻情報Bを取得する。その後、プロセッサ20はステップS402の処理を実行する。
一方、通信制御部207が、RF回路9が近距離時刻信号を受信していないと判定する場合(ステップS401;NO)、プロセッサ20はステップS405の処理を実行する。
受信信号の強度を判定するための所定の閾値は、例えば、基準送信装置と子機である計時装置Cとの距離と、基準時刻信号の受信成功率との関係を実験により調べ、予め決められる。
基準送信装置決定部202は、通信制御部207に基準時刻情報Bから送信チャネル情報を取得させる。基準送信装置決定部202は、通信制御部207に、取得した送信チャネル情報が示す送信チャネルを、受信チャネルレジスタ903の受信チャネル指定データに設定する。
通信制御部207は、連続受信失敗回数レジスタ906に記憶される連続受信失敗回数をリセットする。
通信制御部207は、RF回路9を起動させてから所定時間が経過したと判定する場合(ステップS405;YES)、ステップS406の処理を実行する。一方、通信制御部207は、RF回路9を起動させてから所定時間が経過していないと判定する場合(ステップS405;NO)、ステップS401の処理を繰り返す。
表示制御部208は、通信制御部207が供給する信号に基づいて、アンテナマークセグメントP11と受信レベルセグメントP12とを用いて、基準時刻信号の受信に失敗したことを表示装置5に表示させる。ここで表示装置5は、例えば、アンテナマークセグメントP11を点滅させ、受信レベルセグメントP12を消灯させる。ユーザは、計時装置Cが基準時刻信号の受信に失敗したことに応じて、計時装置Cの位置を変えて設置し直してもよい。
このように、表示装置5は、信号強度判定部201が受信信号の強度が所定値未満であると判定する場合、受信信号の強度が所定値未満であることを表示する。
通常の動作時において、制御部11の計時データ取得部30は、水晶振動子10の発振信号を用いて一定時間(例えば、50ms)を計時する毎に、計時時刻を更新するための計時割込信号をプロセッサ20に供給する。この計時信号に応答して、プロセッサ20は、図10に示す処理を開始する。
図10は、本実施形態に係る通常時の計時処理の一例を示す図である。
ステップS501:計時部205は、表示制御部208に表示装置5の表示情報の更新などの処理を実行させる。
この計時割込信号に応答して、プロセッサ20は、図11に示す処理を開始する。
ステップS600:通信制御部207は、リルート条件が満たされたか否かを判定する。ここでリルート条件とは、例えば、基準時刻信号を基準送信装置から所定の時間以上受信できないことである。ここで所定の時間とは、例えば、24時間である。基準送信装置から所定の時間以上受信できない場合とは、例えば、基準送信装置に故障や電池切れなどの障害が発生した場合である。
なお、リルート条件は、基準時刻信号を基準送信装置から受信することを、所定の回数以上失敗することであってもよい。ここで所定の回数とは、例えば、8回である。
ここで、通信制御部207は、レイヤレジスタ905に記憶される自装置のレイヤの値と、受信チャネルレジスタ903に記憶される受信チャネルとに基づいて、上述した式(1)から受信タイミングを算出する。受信タイミングとは、基準送信装置の送信タイミングである。
通信制御部207は、デコーダ50から基準時刻情報Bを取得する。
一方、信号判定部203が、RF回路9が受信した基準時刻信号である受信信号を、計時データの修正に用いないと判定する場合(ステップS603;NO)、プロセッサ20はステップS609の処理を実行する。
ここで、通信制御部207は、レイヤレジスタ905に記憶される自装置のレイヤの値と、送信チャネルレジスタ904に記憶される送信チャネルとに基づいて、上述した式(1)から送信タイミングを算出する。通信制御部207は、計時データレジスタ902に記憶される計時データを取得する。通信制御部207は、算出した送信タイミングと、取得した計時データが示す現在時刻とを比較し、現在時刻が基準時刻信号の送信タイミングかである否かを判定する。
計時部205は、生成した基準時刻情報Bを通信制御部207に供給する。
プロセッサ20は、リルート処理を実行すると、ステップS601の処理を実行する。
なお、ステップS701、ステップS702、ステップS703、ステップS704、ステップS705、ステップS706、ステップS707、及びステップS708の各処理は、図9におけるステップS401、ステップS402、ステップS403、ステップS404、ステップS405、ステップS406、ステップS407、及びステップS408の各処理と同様であるため、異なる部分を除き説明を省略する。
その後、プロセッサ20は、ステップS701〜ステップS708の各処理により、他の基準送信装置から受信信号を受信し、計時データを修正する。
プロセッサ20は、例えば、500ms毎の周期的な割込処理により、図13に示す
表示制御処理を実行する。
図13は、本実施形態に係る表示制御処理の一例を示す図である。
通信制御部207は、過去24時間以内に基準時刻情報を受信したと判定する場合(ステップS801;YES)、ステップS802の処理を実行する。一方、通信制御部207が、過去24時間以内に基準時刻情報を受信していないと判定する場合(ステップS801;NO)、プロセッサ20は表示制御処理を終了する。
受信部(通信制御部207)は、計時データを修正するための基準時刻情報Bを含み送信装置(上位レイヤの計時装置C)が送信する基準時刻信号を受信信号として受信する。
信号強度判定部201は、受信部(通信制御部207)が受信した受信信号の強度を判定する。
基準送信装置決定部202は、受信信号の強度が所定の閾値以上であると信号強度判定部201が判定した送信装置(上位レイヤの計時装置C)を基準送信装置であると決定する。
信号判定部203は、基準送信装置決定部202が基準送信装置を決定した後には、基準送信装置決定部202が決定した基準送信装置からの受信信号を計時データの修正に用いると判定するとともに、基準送信装置決定部202が決定した基準送信装置以外の送信装置(上位レイヤの計時装置C)からの受信信号を計時データの修正に用いないと判定する。
修正部204は、信号判定部203の判定結果が示す受信信号に含まれる基準時刻情報Bに基づいて、計時データを修正する。
計時部205は、修正部204が修正した計時データに基づき計時を行う。
この構成により、本実施形態に係る計時装置Cでは、受信信号を初めて受信した場合に受信信号の強度を判定できるため、受信信号を受信する度に受信信号の強度を判定する場合に比べて処理の負荷を軽くすることができる。
この構成により、本実施形態に係る計時装置Cでは、基準送信装置との接続が途絶えた場合であっても、受信信号の強度が所定の閾値以上である送信装置(上位レイヤの計時装置C)から計時データの修正に用いる受信信号を受信することができるため、基準送信装置との接続が途絶えた場合であっても、時刻情報を安定して受信できる。
この構成により、本実施形態に係る計時装置Cでは、手動受信により新たな送信装置(上位レイヤの計時装置C)から受信信号を受信する場合であっても、受信信号の強度が所定の閾値以上である送信装置(上位レイヤの計時装置C)から計時データの修正に用いる受信信号を受信することができるため、手動受信により新たな送信装置(上位レイヤの計時装置C)から受信信号を受信する場合であっても、時刻情報を安定して受信できる。
表示装置5は、信号強度判定部201が受信信号の強度が所定値未満であると判定する場合、受信信号の強度が所定値未満であることを表示する。
この構成により、本実施形態に係る計時装置Cでは、受信信号の強度が所定値未満であることを表示できるため、ユーザが受信信号の強度が所定値未満であることを知ることができる。
この構成により、本実施形態に係る計時システムSでは、各計時装置Cが時刻情報を安定して受信できるため、正確な時刻を維持することができる。
また、上述した実施形態における計時装置Cの一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。計時装置Cの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
Claims (7)
- 計時データを修正するための基準時刻情報を含み送信装置が送信する基準時刻信号を受信信号として受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記受信信号の強度を判定する信号強度判定部と、
前記受信信号の強度が所定の閾値以上であると前記信号強度判定部が判定した前記送信装置を基準送信装置であると決定する基準送信装置決定部と、
前記基準送信装置決定部が前記基準送信装置を決定した後には、前記基準送信装置からの前記受信信号を前記計時データの修正に用いると判定するとともに前記基準送信装置以外の前記送信装置からの前記受信信号を前記計時データの修正に用いないと判定する信号判定部と、
前記信号判定部の判定結果が示す前記受信信号に含まれる前記基準時刻情報に基づいて、前記計時データを修正する修正部と、
前記修正部が修正した前記計時データに基づき計時を行う計時部と、
を備える計時装置。 - 前記信号強度判定部は、前記受信部が動作を開始後に前記受信信号を初めて受信した場合に、前記受信部が受信した前記受信信号の強度を判定する
請求項1に記載の計時装置。 - 前記基準送信装置決定部は、前記基準送信装置との接続が途絶えた場合、前記受信信号の強度が所定の閾値以上であると前記信号強度判定部が判定した前記送信装置を、基準送信装置であると新たに決定する
請求項1または請求項2に記載の計時装置。 - 前記信号強度判定部は、前記受信部が前記受信信号を手動受信により受信した場合に、前記受信部が受信した前記受信信号の強度を判定する
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の計時装置。 - 前記信号強度判定部が前記強度が所定値未満であると判定する場合、前記強度が所定値未満であることを表示する表示部をさらに備える
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の計時装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の計時装置を複数備える
計時システム。 - 計時データを修正するための基準時刻情報を含み送信装置が送信する基準時刻信号を受信信号として受信する受信手順と、
前記受信手順において受信された前記受信信号の強度を判定する信号強度判定手順と、
前記受信信号の強度が所定の閾値以上であると前記信号強度判定手順において判定された前記送信装置を基準送信装置であると決定する基準送信装置決定手順と、
前記基準送信装置決定手順において前記基準送信装置が決定された後には、前記基準送信装置からの前記受信信号を前記計時データの修正に用いると判定するとともに前記基準送信装置以外の前記送信装置からの前記受信信号を前記計時データの修正に用いないと判定する信号判定手順と、
前記信号判定手順の判定結果が示す前記受信信号に含まれる前記基準時刻情報に基づいて、前記計時データを修正する修正手順と、
前記修正手順において修正された前記計時データに基づき計時を行う計時手順と、
を有する計時方法。
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