JP2022147906A - クロック信号生成装置、制御プログラム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衛星信号の遅延等が推定時刻に与える影響を考慮した高精度な時刻同期クロック信号を生成できるクロック信号生成装置等を提供すること。【解決手段】クロック信号生成装置１０は位相比較回路１１０と処理回路１２０と発振回路１５０とを含む。位相比較回路１１０は、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱとクロック信号ＣＬＫの位相比較を行い、位相差信号ＰＨを出力する。処理回路１２０は、位相差信号ＰＨに基づいて周波数調整信号ＬＰＱを出力する。発振回路１５０は、周波数調整信号ＬＰＱに対応する周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。処理回路１２０は、ＧＮＳＳ受信器２００からの捕捉衛星情報ＩＳＡＴとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいてＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差を推定し、その確度誤差に基づいて位相差信号ＰＨを補正する。【選択図】 図３

Description

本発明は、クロック信号生成装置、制御プログラム及び制御方法等に関する。

特許文献１には、ＧＰＳ受信器が出力する１ＰＰＳと、水晶発振器が出力するクロック信号とをＰＬＬにより同期させることで、高精度なタイミング信号を出力するタイミング信号発生装置が開示されている。このタイミング信号発生装置は、ＧＰＳの測位精度指標値と各衛星の受信感度に基づいて、ＰＬＬの同期とホールドオーバーを切り替えることで、タイミング信号の時刻精度を維持する。

特開２０１６－１７３３２６号公報

ＧＮＳＳ受信器は、ＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に基づいてＵＴＣ時刻を推定し、ＵＴＣと同期するタイミングにＰＰＳ信号を出力するが、その推定時刻は、電離層又はマルチパスによる衛星信号の遅延等、様々な要因によって誤差を生じる。特許文献１では、衛星信号の遅延等が推定時刻に与える影響を的確に把握していないので、時刻精度の低下を正確に判定できないおそれがある。

本開示の一態様は、ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する位相比較回路と、前記位相差信号に基づいて周波数調整信号を出力する処理回路と、前記周波数調整信号に対応する周波数の前記クロック信号を生成する発振回路と、を含み、前記処理回路は、ＧＮＳＳ受信器からの捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報に基づいて前記ＰＰＳ信号の確度誤差を推定し、前記確度誤差に基づいて前記位相差信号を補正するクロック信号生成装置に関係する。

また本開示の他の態様は、ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する位相比較回路と、周波数調整信号に対応する周波数の前記クロック信号を生成する発振回路と、を含むクロック信号生成装置の制御プログラムであって、ＧＮＳＳ受信器から捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報を取得するステップと、前記捕捉衛星情報と前記ＰＰＳ出力情報に基づいて前記ＰＰＳ信号の確度誤差を推定するステップと、前記確度誤差に基づいて前記位相差信号を補正するステップと、補正された前記位相差信号に基づいて前記周波数調整信号を出力するステップと、をコンピューターに実行させる制御プログラムに関係する。

また本開示の更に他の態様は、ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する位相比較回路と、周波数調整信号に対応する周波数の前記クロック信号を生成する発振回路と、を含むクロック信号生成装置の制御方法であって、ＧＮＳＳ受信器から捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報を取得するステップと、前記捕捉衛星情報と前記ＰＰＳ出力情報に基づいて前記ＰＰＳ信号の確度誤差を推定するステップと、前記確度誤差に基づいて前記位相差信号を補正するステップと、補正された前記位相差信号に基づいて前記周波数調整信号を出力するステップと、を含む制御方法に関係する。

ＧＮＳＳ受信器が出力するＰＰＳ信号に同期したクロック信号を生成する手法の原理的な説明図。 マルチパスによる衛星信号受信タイミングの誤差の説明図。 本実施形態におけるクロック信号生成装置の第１構成例。 ＰＰＳタイミングの確度誤差と精度誤差を説明する図。 クロック信号生成装置１０が行う処理のフローチャート。 ＧＮＳＳ受信器がＰＰＳ信号のバイアス値を算出する手法の説明図。 確度補正部が行う確度補正の説明図。 精度誤差のランク分けを示す表。 精度補正部による時定数制御の波形例。 クロック信号生成装置の第２構成例。 ホールドオーバー判定部の動作を説明する図。 ホールドオーバー判定部の動作を説明する図。

以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。

１．時刻同期クロック信号のタイミング誤差について
図１は、ＧＮＳＳ受信器が出力するＰＰＳ信号に同期したクロック信号を生成する手法の原理的な説明図である。なお、ＧＮＳＳはGlobal Navigation Satellite Systemの略である。

図１に示すように、ＧＮＳＳ受信器２００がＧＮＳＳ衛星ＳＡＴ１～ＳＡＴ４を捕捉しているとし、ｉが１以上の整数であるとする。ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉが衛星信号を送信した時刻をｔｕとする。この時刻ｔｕは、ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉの内部時計の時刻である。ＧＮＳＳ受信器２００は、ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉの衛星信号から、時刻ｔｕを取得する。また、衛星のエフェメリス情報からＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉの位置（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を求める。またＧＮＳＳ受信器２００は、ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉからの衛星信号を受信した時刻ｔｉを求める。この時刻ｔｉは、ＧＮＳＳ受信器２００の内部時計における時刻である。

ＧＮＳＳ受信器２００は、時刻ｔｕと時刻ｔｉから、ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉとＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉの距離（ｔｉ－ｔｕ）×ｃを求める。ｃは光速である。ＧＮＳＳ受信器２００は、距離（ｔｉ－ｔｕ）×ｃを用いて測位処理を行うことでＧＮＳＳ受信器２００の位置（ｘ，ｙ，ｚ）とバイアス値Δｔｉとを推定する。各パラメーターの関係は、図１の式Ｆ１により示される。

バイアス値は、基準時刻とＧＮＳＳ受信器２００の内部時計との時間差を意味しており、Δｔｉは、各ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉについて推定されたバイアス値を示す。基準時刻は例えばＵＴＣであり、ＵＴＣはCoordinated Universal Timeの略である。ＧＮＳＳ受信器２００は、バイアス値Δｔｉを用いてＧＮＳＳ受信器２００の内部時計の時間差の真値を推定し、その時間差を補正したタイミングでＰＰＳ信号ＰＰＳＱを出力することで、推定基準時刻に対応したタイミングのＰＰＳ信号ＰＰＳＱを出力する。

同期回路２１０は、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱに位相同期したクロック信号ＣＬＫを生成することで、基準時刻に時刻同期したクロック信号ＣＬＫ及び１ＰＰＳを出力する。

仮に各パラメーター及び測位処理に全く誤差がないと仮定した場合、バイアス値Δｔｉはゼロとなり、ＧＮＳＳ受信器２００の内部時計は基準時刻を示し、ＧＮＳＳ受信器２００は基準時刻に対応した正確なタイミングのＰＰＳ信号ＰＰＳＱを出力する。また同期回路２１０は、基準時刻に正確に時刻同期したクロック信号ＣＬＫと１ＰＰＳを出力する。しかし、衛星内部時計の誤差、電離層遅延による衛星信号受信タイミングの誤差、ＧＮＳＳ受信機内部の発振器に起因するクロック誤差、マルチパスによる衛星信号受信タイミングの誤差、又は測位処理の演算誤差等の様々な誤差によって、バイアス値Δｔｉはゼロでない値をとり得る。このため、バイアス値Δｔｉから推定されたＰＰＳ信号のバイアス値にも誤差が含まれ、ＧＮＳＳ受信器２００が出力するＰＰＳ信号ＰＰＳＱにタイミング誤差が生じる。そして、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱのタイミング誤差の影響を受けて、クロック信号ＣＬＫの時刻同期精度が低下することになる。

図２に、誤差要因の一例として、マルチパスによる衛星信号受信タイミングの誤差の説明図を示す。

マルチパスとは、ＧＮＳＳ衛星ＳＡＴｉからＧＮＳＳ受信器２００に衛星信号が直接的に到達する経路以外に、建築物又は地形等により衛星信号が間接的に到達する経路が発生することである。図２において、実線矢印は直接波を示し、破線矢印は間接波を示す。図２には、直接波が建築物により遮られ、建築物により反射された間接波がＧＮＳＳ受信器２００のアンテナに到達する例を示している。

間接波の経路は直接波の経路より長いため、間接波がＧＮＳＳ受信器２００に受信される時刻ｔｉ’は、直接波がＧＮＳＳ受信器２００に受信される時刻ｔｉより遅い。この間接波の受信時刻ｔｉ’から求められた衛星信号伝搬距離（ｔｉ’－ｔｕ）×ｃは、直接波の経路の衛星信号伝搬距離（ｔｉ－ｔｕ）×ｃよりも長くなっており、それが測位の誤差要因となる。また、図１の式Ｆ１において、ｒｉは、衛星と受信機の位置情報から算出されており、衛星信号伝搬距離（ｔｉ’－ｔｕ）×ｃが有する誤差は、バイアス値Δｔｉの誤差要因となることが分かる。

例えば、都市部のように建築物が密集した環境、或いは山間部のように地形による反射が起きやすい環境において、マルチパスによるバイアス誤差が発生しやすい。そのような環境においては、マルチパスの影響によってクロック信号ＣＬＫの時刻同期精度が低下するおそれがある。いわゆるオープンスカイの環境においてはマルチパスの影響を受けにくいが、ＩＴＳ等の発達によって非オープンスカイの環境においても時刻同期クロック信号が必要な状況が増加しており、マルチパスが生じやすい非オープンスカイ環境において時刻同期クロック信号の精度向上が望まれる。なお、ＩＴＳは、Intelligent Transport Systemsの略である。

２．第１構成例
図３は、本実施形態におけるクロック信号生成装置１０の第１構成例である。クロック信号生成装置１０は、位相比較回路１１０と処理回路１２０と発振回路１５０と分周回路１６０とを含む。またクロック信号生成装置１０はＧＮＳＳ受信器２００を更に含んでもよい。

ＧＮＳＳ受信器２００は、ＧＮＳＳ衛星からの衛星信号を受信し、その衛星信号に基づいて測位を行う。ＧＮＳＳは、一例としてはＧＰＳであるが、ＱＺＳＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ又はＧａｌｉｌｅｏ等の衛星測位システムであってよい。ＧＰＳはGlobal Positioning Systemの略であり、ＱＺＳＳはQuasi-Zenith Satellite Systemの略であり、ＧＬＯＮＡＳＳはGLObal NAvigation Satellite Systemの略である。ＧＮＳＳ受信器２００は、測位により得られる時刻情報に基づいてＰＰＳ信号ＰＰＳＱを出力する。ＰＰＳ信号ＰＰＳＱは基準信号又は時刻パルスとも呼ばれ、１秒間隔で出力されるパルス信号である。またＧＮＳＳ受信器２００は、測位処理において求めた内部パラメーターである捕捉衛星情報ＩＳＡＴ及びＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳを出力する。

捕捉衛星情報ＩＳＡＴは、ＧＮＳＳ受信器２００が捕捉しているＧＮＳＳ衛星に関するパラメーターである。捕捉衛星情報ＩＳＡＴは、測位処理の過程で算出される内部パラメーターであり、具体的には、各ＧＮＳＳ衛星信号を用いて算出したバイアス値と、ＧＮＳＳ受信器２００のクロックドリフト値である。バイアス値は、上述したように、基準時刻とＧＮＳＳ受信器２００の内部時計との時間差である。クロックドリフト値は、ＧＮＳＳ受信器２００が衛星信号を受信する際に用いるクロック信号の周波数ドリフトである。ＧＮＳＳ受信器２００が受信した衛星信号の受信周波数をｆｒとし、ＧＮＳＳ衛星が送信する衛星信号の搬送波周波数をｆｃとし、ドップラー周波数をｆｄｏｐとし、クロックドリフト値をｄとしたとき、ＧＮＳＳ受信器２００は下式（１）によりクロックドリフト値ｄを算出する。ドップラー周波数をｆｄｏｐは、ＧＮＳＳ衛星の速度とＧＮＳＳ受信器２００の速度によって決まる周波数である。

ＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳは、ＰＰＳ信号のタイミングに関するパラメーターである。具体的には、ＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳは、ＰＰＳ信号のバイアス値である。ＰＰＳ信号のバイアス値は、上述したように、ＧＮＳＳ受信器２００により捕捉されている複数のＧＮＳＳ衛星のバイアス値から算出される。ＧＮＳＳ受信器２００は、例えば複数のＧＮＳＳ衛星のバイアス値を平均し、その平均値をＰＰＳ信号のバイアス値とする。

位相比較回路１１０、処理回路１２０、発振回路１５０及び分周回路１６０は、ＰＬＬ回路を構成する。このＰＬＬ回路は、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱに位相同期したクロック信号ＣＬＫを生成する。以下、ＰＬＬ回路がデジタルＰＬＬ回路である例を説明するが、ＰＬＬ回路はアナログＰＬＬ回路であってもよい。

分周回路１６０は、発振回路１５０が出力したクロック信号ＣＬＫの周波数をｆとしたとき、クロック信号ＣＬＫの周波数を１／ｆに分周することで、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱと同じ周波数の分周クロック信号ＤＣＬＫを出力する。また分周回路１６０は、クロック信号ＣＬＫの周波数を１／ｆに分周することで、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱ２を出力する。ＰＰＳ信号ＰＰＳＱ２は、分周クロック信号ＤＣＬＫであってもよい。

位相比較回路１１０は、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱと分周クロック信号ＤＣＬＫの位相を比較し、その結果を位相差信号ＰＨとして出力する。位相比較回路１１０は、例えばＴＤＣであり、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱと分周クロック信号ＤＣＬＫの時間差をデジタル値に変換し、そのデジタル値を位相差信号ＰＨとして出力する。なお、ＴＤＣは、Time Digital Convertorの略である。

処理回路１２０は、位相差信号ＰＨ、捕捉衛星情報ＩＳＡＴ及びＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいて、発振回路１５０の発振周波数を調整する周波数調整信号ＬＰＱを出力する。処理回路１２０は、捕捉衛星情報ＩＳＡＴ及びＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいて、クロック信号ＣＬＫの時刻同期に関する確度補正及び精度補正を行う。具体的には、処理回路１２０は、確度補正部１２１と精度補正部１２２と位相補正部１３０とローパスフィルター１４０とを含む。

確度補正部１２１は、ＰＰＳタイミングの確度誤差を推定し、その確度誤差に基づいて、クロック信号ＣＬＫの位相を補正する位相補正値ΔＰＨを出力する。位相補正部１３０は、位相差信号ＰＨと位相補正値ΔＰＨを加算し、補正後位相差信号ＰＨＣを出力する。位相補正部１３０は、例えば加算器である。

精度補正部１２２は、ＰＰＳタイミングの精度誤差を算出し、その精度誤差に基づいてＰＬＬ回路の時定数を制御する制御信号ＣＮＴを出力する。ローパスフィルター１４０は、制御信号ＣＮＴにより指示される時定数で、補正後位相差信号ＰＨＣに対するローパスフィルター処理を行い、その結果を周波数調整信号ＬＰＱとして出力する。ローパスフィルター１４０はデジタルフィルターであり、デジタル値の周波数調整信号ＬＰＱを出力する。なお、確度誤差と精度誤差について、及び処理回路１２０の各部の詳細については、図４以降で説明する。

発振回路１５０は、周波数調整信号ＬＰＱに応じた発振周波数で発振することで、周波数調整信号ＬＰＱに応じた周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。発振回路１５０として様々なタイプのデジタル制御発振器を採用できるが、一例としては、発振回路１５０はＤ／Ａ変換回路と電圧制御発振器で構成される。Ｄ／Ａ変換回路は、周波数調整信号ＬＰＱをＤ／Ａ変換して周波数調整電圧を出力し、電圧制御発振器は、周波数調整電圧に応じた発振周波数で発振する。

なお、上記では処理回路１２０がデジタル値の周波数調整信号を出力するが、処理回路１２０がアナログ信号の周波数調整信号を出力してもよい。例えば、上記において発振回路１５０に含まれるとしたＤ／Ａ変換回路と電圧制御発振器のうちＤ／Ａ変換回路が処理回路１２０に含まれてもよい。この場合、Ｄ／Ａ変換回路が出力する周波数調整電圧が、処理回路１２０が出力する周波数調整信号に相当することになる。或いは、ＰＬＬ回路がアナログＰＬＬ回路である場合、ローパスフィルター１４０は抵抗とキャパシター等で構成されるアナログフィルターであり、ローパスフィルター１４０がアナログ信号の周波数調整信号を出力してもよい。

クロック信号生成装置１０のハードウェア構成は種々可能であるが、一例としては、処理回路１２０はＣＰＵ又はマイクロコンピューター等のプロセッサーにより構成され、位相比較回路と発振回路１５０と分周回路１６０が１又は複数の集積回路装置により構成される。この場合、確度補正部１２１と精度補正部１２２と位相補正部１３０とローパスフィルター１４０の処理が記述された制御プログラムを不図示のメモリーが記憶しており、プロセッサーは、不図示のメモリーに記憶された制御プログラムを実行することで、確度補正部１２１と精度補正部１２２と位相補正部１３０とローパスフィルター１４０の処理を実現する。或いは、確度補正部１２１と精度補正部１２２がプロセッサーにより構成され、位相比較回路１１０と位相補正部１３０とローパスフィルター１４０と発振回路１５０と分周回路１６０とが１又は複数の集積回路装置により構成されてもよい。

図４と図５は、ＰＰＳタイミングの確度誤差と精度誤差を説明する図である。ＰＰＳタイミングは、ＰＰＳ信号のパルスのタイミングであり、確度誤差と精度誤差の「誤差」とは、ＵＴＣタイミングに対するＰＰＳタイミングの誤差である。なお、ここでは基準時刻をＵＴＣとするが、これに限定されるものではない。

図４上段に、ＰＰＳタイミングの出現率分布を示す。ＣＯＰＳは、オープンスカイ環境で取得される出現率分布を示し、ＣＭＬＰはマルチパス環境で取得される出現率分布を示す。横軸に付した「ＵＴＣ」は真のＵＴＣタイミングを示し、各出現率分布から推定されるＵＴＣタイミングを推定ＵＴＣタイミングと呼ぶこととする。推定ＵＴＣタイミングは、例えば出現率分布のピークに対応したタイミングである。

ＰＰＳタイミングの誤差は時間的に変動することから、その出現率分布はある程度の幅を有しており、その幅が精度誤差である。出現率分布の幅は、例えば出現率分布の標準偏差である。図４ではオープンスカイ環境における出現率分布ＣＯＰＳの精度誤差を示しているが、同様にマルチパス環境における出現率分布ＣＭＬＰの精度誤差を定義できる。

オープンスカイ環境における出現率分布ＣＯＰＳは、おおよそ真のＵＴＣタイミング付近に分布すると想定されるので、出現率分布ＣＯＰＳから推定される推定ＵＴＣタイミングは真のＵＴＣタイミングに近いと想定される。一方、マルチパス環境における出現率分布ＣＭＬＰは、マルチパスの影響によって、真のＵＴＣタイミングから離れたところに分布すると想定される。即ち、出現率分布ＣＭＬＰから推定される推定ＵＴＣタイミングと真のＵＴＣタイミングとの差が、オープンスカイ環境よりも大きいと想定される。このような、推定ＵＴＣタイミングと真のＵＴＣタイミングとの差が確度誤差である。なお、ここではマルチパス環境を例に確度誤差を説明しているが、環境に関わらず確度誤差は存在している。

図４下段に、ＰＰＳタイミング誤差の時間変化を示す。ここでは、マルチパスにより一時的に確度誤差が大きくなる波形例を示している。縦軸の「０」は、ＰＰＳタイミング誤差ゼロ、即ち真のＵＴＣタイミングを示す。

ＰＰＳタイミングが真のＵＴＣタイミングから離れて変動しているとき、そのＰＰＳタイミングの変動の中心と真のＵＴＣタイミングとの差が確度誤差に対応する。そして、ＵＴＣタイミングから離れて変動するＰＰＳタイミングの、その変動の大きさが精度誤差に対応する。

以下、クロック信号生成装置１０が行う処理の詳細を説明する。図５は、クロック信号生成装置１０が行う処理のフローチャートである。

ステップＳ１において、ＧＮＳＳ受信器２００は、衛星信号に基づいて測位処理を行う。ステップＳ２において、ＧＮＳＳ受信器２００は、測位処理の結果に基づいてＰＰＳタイミングを演算し、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱを生成する。ステップＳ３において、ＧＮＳＳ受信器２００は、生成したＰＰＳ信号ＰＰＳＱを出力する。またＧＮＳＳ受信器２００は、測位処理において得られた捕捉衛星情報ＩＳＡＴ及びＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳを出力する。

ステップＳ４において、確度補正部１２１は、捕捉衛星情報ＩＳＡＴ及びＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいてＰＰＳタイミングの確度誤差を推定し、その確度誤差に対応する位相補正値を出力する。ステップＳ５において、位相補正部１３０は、位相補正値に基づいて位相差信号ＰＨを補正することで、確度誤差の補正を行う。図６と図７を用いて確度補正の詳細を説明する。

図６は、ＧＮＳＳ受信器２００がＰＰＳ信号のバイアス値を算出する手法の説明図である。ここではＧＮＳＳ受信器２００が７つのＧＮＳＳ衛星を捕捉しており、その各ＧＮＳＳ衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７が得られたとする。ＧＮＳＳ受信器２００は、バイアス値Δｔ１～Δｔ７の平均値を求め、その平均値をＰＰＳ信号のバイアス値Δｔｐｐｓとする。このバイアス値Δｔｐｐｓは、ＧＮＳＳ受信器２００が推定した推定ＵＴＣタイミングに相当する。

バイアス値Δｔ５とΔｔ６のように、マルチパス等の影響によって真のＵＴＣタイミングから大きく離れたバイアス値が存在する場合、バイアス値Δｔ１～Δｔ７の平均値であるＰＰＳ信号のバイアス値Δｔｐｐｓの誤差、即ち推定ＵＴＣタイミングの誤差が大きくなる。ＧＮＳＳ受信器２００は、バイアス値Δｔｐｐｓに対応したタイミングでＰＰＳ信号ＰＰＳＱを出力するので、本実施形態の確度補正を行うことなくＰＰＳ信号ＰＰＳＱとクロック信号ＣＬＫを位相同期させた場合、クロック信号ＣＬＫの時刻同期精度が低下する。

なお、ＧＮＳＳ受信器２００は、捕捉したＧＮＳＳ衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７のうち一部を取捨選択し、選択したバイアス値からＰＰＳ信号のバイアス値を算出してもよい。その場合、ＧＮＳＳ受信器２００は、捕捉したＧＮＳＳ衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７を全て捕捉衛星情報ＩＳＡＴとして出力する。

図７は、確度補正部１２１が行う確度補正の説明図である。確度補正部１２１は、ＧＮＳＳ衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７から統計値Δｔｓｔを求める。この統計値Δｔｓｔは、確度補正部１２１が推定した推定ＵＴＣタイミングに相当する。統計値Δｔｓｔは、ＧＮＳＳ受信器２００がＰＰＳ信号のバイアス値Δｔｐｐｓを求めるときの統計処理とは異なる統計処理で算出された値である。図７には、統計値がバイアス値Δｔ１～Δｔ７の中央値である例を示すが、統計値は中央値に限定されず、例えば最頻値であってもよい。図７の例ではバイアス値Δｔ３が中央値なので、統計値はΔｔｓｔ＝Δｔ３である。

確度補正部１２１は、統計値ΔｔｓｔとＰＰＳ信号のバイアス値Δｔｐｐｓに基づいて確度誤差Δｔｋｅを推定する。具体的には、確度補正部１２１は、確度誤差をΔｔｋｅ＝Δｔｐｐｓ－Δｔｓｔにより推定する。確度補正部１２１は、推定した確度誤差Δｔｋｅを、位相比較回路１１０における位相差に換算し、その位相差を位相補正値ΔＰＨとして出力する。ここでは、確度誤差Δｔｋｅが正の値であるとき、負の位相補正値ΔＰＨに換算されるとする。位相補正部１３０が位相差信号ＰＨに位相補正値ΔＰＨを加算することで、確度誤差Δｔｋｅに対応する位相差が位相差信号ＰＨから減算される。これにより、補正後位相差信号ＰＨＣは、統計値Δｔｓｔに対応したタイミングのＰＰＳ信号と、分周クロック信号ＤＣＬＫとの位相比較結果と等価になる。即ち、クロック信号ＣＬＫが、確度補正部１２１が推定した推定ＵＴＣタイミングに同期されることと、等価になる。

図７に示すように、中央値又は最頻値である統計値Δｔｓｔは、真のＵＴＣタイミング付近にあるバイアス値から選ばれる可能性が高いので、マルチパスの影響を受けたバイアス値Δｔ５とΔｔ６の影響を受けにくい。このため、確度補正部１２１が推定した推定ＵＴＣタイミングは真のＵＴＣタイミング付近にある可能性が高いので、確度補正により位相同期タイミングを補正することで、位相同期タイミングが真のＵＴＣタイミングに近くなり、高精度に時刻同期したクロック信号ＣＬＫが得られる。

図５のステップＳ６において、精度補正部１２２は、捕捉衛星情報ＩＳＡＴ及びＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいてＰＰＳタイミングの精度誤差を推定する。ステップＳ７において、精度補正部１２２は、推定した精度誤差を、予め設定された複数のランクのうちいずれのランクに該当するかを判定し、その判定結果のランクに対応した時定数を指示する制御信号ＣＮＴを出力する。ステップＳ８において、ローパスフィルター１４０は、ローパスフィルター処理の時定数を、制御信号ＣＮＴにより指示された時定数に設定する。これにより、ＰＬＬ回路の時定数が、精度誤差のランクに応じた時定数に制御される。以降、再びステップＳ１に戻り、ステップＳ１～Ｓ８が実行される。図８と図９を用いて精度補正の詳細を説明する。

図８は、精度誤差のランク分けを示す表である。精度補正部１２２は、精度誤差としてバイアス観測誤差Δｅｒｒｏｒの標準偏差σを求め、その標準偏差σに応じてローパスフィルター１４０の時定数を設定する。

精度補正部１２２は、下式（２）によりバイアス観測誤差Δｅｒｒｏｒを求める。（ｋ）は、ｋ番目のＰＰＳパルスを演算する際に得られた結果であることを示す。ｔｄｒｉｆｔは、ＰＰＳタイミングのドリフトであり、上式（１）のクロックドリフト値ｄに対応する。

精度補正部１２２は、下式（３）によりバイアス観測誤差Δｅｒｒｏｒの標準偏差σを求める。ｎは、標準偏差σの演算に用いられるΔｅｒｒｏｒの総数である。即ち、所定の期間中にバイアス観測誤差Δｅｒｒｏｒがｎ個求まるとしたとき、精度補正部１２２は、そのｎ個のバイアス観測誤差Δｅｒｒｏｒから標準偏差σを求める。Δｅｒｒｏｒの上にバーを付した記号は、ｊ＝ｋ＋１～ｋ＋ｎまでのｎ個のΔｅｒｒｏｒ（ｊ）の平均値を示す。

図８に示すように、標準偏差σの閾値σ１、σ２が、例えば不図示のレジスター等に予め設定される。精度補正部１２２は、ローパスフィルター１４０の時定数を、標準偏差がσ≦σ１のときＴ１に設定し、標準偏差がσ１＜σ≦σ２のときＴ２に設定し、標準偏差がσ２＜σのときＴ３に設定する。Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１である。

図９は、精度補正部１２２による時定数制御の波形例である。上式（２）と（３）により、所定間隔でバイアス観測誤差Δｅｒｒｏｒの標準偏差σが得られる。例えば、精度補正部１２２は、１ＰＰＳタイミング毎に標準偏差σを求める。精度補正部１２２は、σ≦σ１からσ１＜σ≦σ２に変化したとき、時定数をＴ１からＴ２に変化させ、σ１＜σ≦σ２からσ≦σ１に変化したとき、時定数をＴ２からＴ１に変化させる。

精度誤差である標準偏差σが大きいほどＰＰＳタイミングの時間変動が大きくなるが、ローパスフィルター１４０の時定数が長く設定されることで、ＰＬＬ回路による同期がＰＰＳタイミングの時間変動に影響されにくくなる。これにより、ＰＰＳタイミングの精度誤差が大きい状況であっても、高精度に時刻同期したクロック信号ＣＬＫが得られる。

以上の本実施形態では、クロック信号生成装置１０は位相比較回路１１０と処理回路１２０と発振回路１５０とを含む。位相比較回路１１０は、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱとクロック信号ＣＬＫの位相比較を行い、位相差信号ＰＨを出力する。処理回路１２０は、位相差信号ＰＨに基づいて周波数調整信号ＬＰＱを出力する。発振回路１５０は、周波数調整信号ＬＰＱに対応する周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。処理回路１２０は、ＧＮＳＳ受信器２００からの捕捉衛星情報ＩＳＡＴとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいてＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差を推定し、その確度誤差に基づいて位相差信号ＰＨを補正する。

捕捉衛星情報ＩＳＡＴはＧＮＳＳ受信器２００においてＵＴＣタイミングの推定に用いられていることから、処理回路１２０は、捕捉衛星情報ＩＳＡＴを用いてＵＴＣタイミングを推定し直すことが可能である。処理回路１２０は、その推定し直したＵＴＣタイミングとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいて、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差を推定できる。その確度誤差により位相差信号ＰＨが補正されることで、クロック信号ＣＬＫを、推定し直したＵＴＣタイミングに同期させることが可能になる。これにより、マルチパス等の影響によりＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差が大きい場合であっても、高精度に時刻同期したクロック信号ＣＬＫが得られる。

また本実施形態では、捕捉衛星情報ＩＳＡＴは、複数の衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７を含む。ＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳは、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱのバイアス値Δｔｐｐｓを含む。

バイアス値は、ＵＴＣとＧＮＳＳ受信器２００の内部時刻との時間差を示している。このことから、処理回路１２０は、複数のＧＮＳＳ衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７を用いることで、ＵＴＣタイミングを推定できる。そして、処理回路１２０は、推定ＵＴＣタイミングとＰＰＳ信号ＰＰＳＱのバイアス値Δｔｐｐｓから、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差を推定できる。

また本実施形態では、処理回路１２０は、複数の衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７から求めた統計値Δｔｓｔと、ＰＰＳ信号のバイアス値Δｔｐｐｓとの差分を、確度誤差Δｔｋｅとして求める。

本実施形態によれば、処理回路１２０が、複数のＧＮＳＳ衛星のバイアス値Δｔ１～Δｔ７から統計値Δｔｓｔを求めることで、ＵＴＣタイミングを推定できる。ＵＴＣタイミングに対するＰＰＳタイミングの誤差が確度誤差なので、処理回路１２０が、推定ＵＴＣタイミングとＰＰＳ信号のバイアス値Δｔｐｐｓとの差分を求めることで、確度誤差を推定できる。

また本実施形態では、統計値は、中央値又は最頻値である。

図６で説明したように、バイアス値Δｔ１～Δｔ７のうち一部のバイアス値がマルチパス等の影響で大きな値である場合、それ以外の多数のバイアス値は小さな値であり、真のＵＴＣタイミング付近に存在すると考えられる。このため、バイアス値Δｔ１～Δｔ７の中央値又は最頻値によりＵＴＣタイミングを推定することで、真のＵＴＣタイミングに近い推定ＵＴＣタイミングが得られる。

また本実施形態では、処理回路１２０は、確度誤差Δｔｋｅにより補正された位相差信号ＰＨＣのローパスフィルター処理を行い、周波数調整信号ＬＰＱを出力する。

本実施形態によれば、位相比較回路１１０、処理回路１２０及び発振回路１５０を含むＰＬＬ回路が構成され、このＰＬＬ回路がＰＰＳ信号ＰＰＳＱとクロック信号ＣＬＫを位相同期させることで、時刻同期したクロック信号ＣＬＫを生成する。そして、処理回路１２０が確度補正を行うことで、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差が時刻同期に与える影響を低減できる。

また本実施形態では、処理回路１２０は、捕捉衛星情報ＩＳＡＴとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいてＰＰＳ信号ＰＰＳＱの精度誤差を推定し、その精度誤差に基づいてローパスフィルター処理の時定数を設定する。

図４下段等で説明したように、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱの精度誤差は、ＰＰＳタイミング誤差の時間変動を示している。ローパスフィルター処理の時定数を制御することでＰＬＬ回路の時定数を制御することが可能であり、ローパスフィルター処理の時定数が大きいほどＰＬＬ回路がＰＰＳ信号ＰＰＳＱに追従しにくくなる。本実施形態によれば、処理回路１２０が精度誤差に応じてＰＬＬ回路の時定数を制御できることで、精度誤差に応じてＰＰＳ信号ＰＰＳＱへの追従性を制御できる。

また本実施形態では、処理回路１２０は、精度誤差が第１範囲に属するとき、時定数を第１時定数に設定する。処理回路１２０は、精度誤差が、第１範囲より大きい第２範囲に属するとき、時定数を、第１時定数より長い第２時定数に設定する。なお、図８の例では、精度誤差が標準偏差σであり、第１範囲がσ≦σ１であり、第１時定数がＴ１であり、第２範囲がσ１＜σ≦σ２であり、第２時定数がＴ２である。

本実施形態によれば、精度誤差が大きいほどローパスフィルター処理の時定数が大きくなるので、精度誤差が大きいほどＰＬＬ回路がＰＰＳ信号ＰＰＳＱに追従しにくくなる。これにより、ＰＰＳタイミング誤差の時間変動が大きい場合であっても、その時間変動が時刻同期の精度に与える影響が低減されるので、高精度に時刻同期したクロック信号ＣＬＫが得られる。

また本実施形態の手法は、以下の制御プログラムとして実施可能である。即ち、制御プログラムは、クロック信号生成装置１０の制御プログラムである。クロック信号生成装置１０は、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱとクロック信号ＣＬＫの位相比較を行うことで位相差信号ＰＨを出力する位相比較回路１１０と、周波数調整信号ＬＰＱに対応する周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する発振回路１５０と、を含む。制御プログラムは、ＧＮＳＳ受信器２００から捕捉衛星情報ＩＳＡＴとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳを取得するステップと、捕捉衛星情報ＩＳＡＴとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいてＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差Δｔｋｅを推定するステップと、確度誤差Δｔｋｅに基づいて位相差信号ＰＨを補正するステップと、補正された位相差信号ＰＨＣに基づいて周波数調整信号ＬＰＱを出力するステップと、をコンピューターに実行させる。

また本実施形態の手法は、以下の制御方法として実施可能である。即ち、制御方法は、クロック信号生成装置１０の制御方法である。クロック信号生成装置１０は、ＰＰＳ信号ＰＰＳＱとクロック信号ＣＬＫの位相比較を行うことで位相差信号ＰＨを出力する位相比較回路１１０と、周波数調整信号ＬＰＱに対応する周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する発振回路１５０と、を含む。制御方法は、ＧＮＳＳ受信器２００から捕捉衛星情報ＩＳＡＴとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳを取得するステップと、捕捉衛星情報ＩＳＡＴとＰＰＳ出力情報ＩＰＰＳに基づいてＰＰＳ信号ＰＰＳＱの確度誤差Δｔｋｅを推定するステップと、確度誤差Δｔｋｅに基づいて位相差信号ＰＨを補正するステップと、補正された位相差信号ＰＨＣに基づいて周波数調整信号ＬＰＱを出力するステップと、を含む。

３．第２構成例
図１０は、クロック信号生成装置１０の第２構成例である。第２構成例では、処理回路１２０が、ホールドオーバー判定部１２３とホールドオーバー処理部１７０と確度補正部１２１と精度補正部１２２と位相補正部１３０とローパスフィルター１４０とを含む。なお、既に説明した構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての説明を適宜に省略する。

ホールドオーバー判定部１２３は、ＰＬＬ回路をホールドオーバー遷移させるか否かを判定し、その結果をホールドオーバー信号ＨＯＬＤとして出力する。具体的には、ホールドオーバー判定部１２３は、捕捉衛星情報ＩＳＡＴであるＧＮＳＳ衛星のバイアス値と、確度補正部１２１が求めた統計値Δｔｓｔとに基づいて、上記判定を行う。

ホールドオーバー処理部１７０は、ホールドオーバー信号ＨＯＬＤに基づいて選択した周波数調整信号ＨＤＱを、発振回路１５０に出力する。ホールドオーバー処理部１７０は、ＰＬＬ同期を指示するホールドオーバー信号ＨＯＬＤが入力されたとき、ローパスフィルター１４０が出力する周波数調整信号ＬＰＱを選択し、周波数調整信号ＨＤＱとして出力する。ホールドオーバー処理部１７０は、ホールドオーバーを指示するホールドオーバー信号ＨＯＬＤが入力されたとき、ホールドオーバー用の周波数調整信号を選択し、周波数調整信号ＨＤＱとして出力する。例えば、ホールドオーバー処理部１７０は、ＰＬＬ同期からホールドオーバーに切り替わる直前にローパスフィルター１４０が出力している周波数調整信号ＬＰＱを保持し、その保持した周波数調整信号ＬＰＱをホールドオーバー用の周波数調整信号とする。或いは、ホールドオーバー処理部１７０は、上記保持した周波数調整信号ＬＰＱを初期値として、エージング等による自走発振周波数の時間変化を考慮した補正処理を行うことで、ホールドオーバー用の周波数調整信号を生成してもよい。

図１１と図１２は、ホールドオーバー判定部１２３の動作を説明する図である。図１１と図１２に示すように、ホールドオーバー判定部１２３は、統計値Δｔｓｔを中心とする所定範囲ＲＡ内にバイアス値が入るＧＮＳＳ衛星の数を求める。その衛星数をＮｒａとし、ＧＮＳＳ受信器２００により捕捉されたＧＮＳＳ衛星の総数をＮとする。ホールドオーバー判定部１２３は、図１１に示すように（Ｎｒａ／Ｎ）×１００％≧５０％であるとき、ＰＬＬ回路の同期を維持すると判定し、図１２に示すように（Ｎｒａ／Ｎ）×１００％＜５０％であるとき、ＰＬＬ回路をホールドオーバー遷移させると判定する。

統計値Δｔｓｔは、確度補正部１２１がバイアス値の中央値又は最頻値を求めることで推定した推定ＵＴＣタイミングである。図１１に示すように、マルチパスの影響を受けたＧＮＳＳ衛星が少数であり、直接波が受信されるＧＮＳＳ衛星が支配的である場合、推定ＵＴＣタイミング付近にバイアス値の多くが集まる。この場合、バイアス値の中央値又は最頻値が真のＵＴＣタイミング付近にある可能性が高い。一方、図１２に示すように、マルチパスの影響を受けたＧＮＳＳ衛星が多数あり、直接波が受信されるＧＮＳＳ衛星が支配的でない場合、推定ＵＴＣタイミング付近に存在するバイアス値が少ない。この場合、バイアス値の中央値又は最頻値が真のＵＴＣタイミング付近にない可能性がある。このため、ホールドオーバー判定部１２３は、（Ｎｒａ／Ｎ）×１００％＜５０％の条件を満たし、推定ＵＴＣタイミング付近に存在するバイアス値が少ないと判定した場合には、推定ＵＴＣタイミングの信頼性が低いと判断し、ＰＬＬ回路をホールドオーバー遷移させる。

以上の本実施形態では、処理回路１２０は、統計値Δｔｓｔを中心とする所定範囲ＲＡ内にバイアス値が属する衛星の数が、捕捉衛星数の所定割合未満であるとき、ホールドオーバー処理を行う。

本実施形態によれば、統計値Δｔｓｔを中心とする所定範囲ＲＡ内にバイアス値が属する衛星の数が、捕捉衛星数の所定割合未満であるとき、マルチパスの影響を受けたＧＮＳＳ衛星が多数あり、直接波が受信されるＧＮＳＳ衛星が支配的でないと判断できる。このようなＰＰＳ信号ＰＰＳＱの信頼性が低い場合に、処理回路１２０がＰＬＬ回路をホールドオーバー遷移させることで、クロック信号ＣＬＫがＰＰＳ信号ＰＰＳＱに同期しなくなるので、信頼性が低いＰＰＳ信号ＰＰＳＱにクロック信号ＣＬＫが同期しなくなる。

以上に説明した本実施形態のクロック信号生成装置は、位相比較回路と処理回路と発振回路とを含む。位相比較回路は、ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する。処理回路は、位相差信号に基づいて周波数調整信号を出力する。発振回路は、周波数調整信号に対応する周波数のクロック信号を生成する。処理回路は、ＧＮＳＳ受信器からの捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報に基づいてＰＰＳ信号の確度誤差を推定し、確度誤差に基づいて位相差信号を補正する。

捕捉衛星情報はＧＮＳＳ受信器においてＵＴＣタイミングの推定に用いられていることから、処理回路は、捕捉衛星情報を用いてＵＴＣタイミングを推定し直すことが可能である。処理回路は、その推定し直したＵＴＣタイミングとＰＰＳ出力情報に基づいて、ＰＰＳ信号の確度誤差を推定できる。その確度誤差により位相差信号が補正されることで、クロック信号を、推定し直したＵＴＣタイミングに同期させることが可能になる。これにより、マルチパス等の影響によりＰＰＳ信号の確度誤差が大きい場合であっても、高精度に時刻同期したクロック信号が得られる。

また本実施形態では、捕捉衛星情報は、複数の衛星のバイアス値を含んでもよい。ＰＰＳ出力情報は、ＰＰＳ信号のバイアス値を含んでもよい。

バイアス値は、ＵＴＣとＧＮＳＳ受信器の内部時刻との時間差を示している。このことから、処理回路は、複数の衛星のバイアス値を用いることで、ＵＴＣタイミングを推定できる。そして、処理回路は、推定ＵＴＣタイミングとＰＰＳ信号のバイアス値から、ＰＰＳ信号の確度誤差を推定できる。

また本実施形態では、処理回路は、複数の衛星のバイアス値から求めた統計値と、ＰＰＳ信号のバイアス値との差分を、確度誤差として求めてもよい。

本実施形態によれば、処理回路が、複数の衛星のバイアス値から統計値を求めることで、ＵＴＣタイミングを推定できる。ＵＴＣタイミングに対するＰＰＳタイミングの誤差が確度誤差なので、処理回路が、推定ＵＴＣタイミングとＰＰＳ信号のバイアス値との差分を求めることで、確度誤差を推定できる。

また本実施形態では、統計値は、中央値又は最頻値であってもよい。

衛星のバイアス値のうち一部のバイアス値がマルチパス等の影響で大きな値である場合、それ以外の多数のバイアス値は小さな値であり、真のＵＴＣタイミング付近に存在すると考えられる。このため、バイアス値の中央値又は最頻値によりＵＴＣタイミングを推定することで、真のＵＴＣタイミングに近い推定ＵＴＣタイミングが得られる。

また本実施形態では、処理回路は、統計値を中心とする所定範囲内にバイアス値が属する衛星の数が、捕捉衛星数の所定割合未満であるとき、ホールドオーバー処理を行ってもよい。

本実施形態によれば、統計値を中心とする所定範囲内にバイアス値が属する衛星の数が、捕捉衛星数の所定割合未満であるとき、マルチパスの影響を受けたＧＮＳＳ衛星が多数あり、直接波が受信されるＧＮＳＳ衛星が支配的でないと判断できる。このようなＰＰＳ信号の信頼性が低い場合に、処理回路がＰＬＬ回路をホールドオーバー遷移させることで、クロック信号がＰＰＳ信号に同期しなくなるので、信頼性が低いＰＰＳ信号にクロック信号が同期しなくなる。

また本実施形態では、処理回路は、確度誤差に基づいて補正された位相差信号のローパスフィルター処理を行い、周波数調整信号を出力してもよい。

本実施形態によれば、位相比較回路、処理回路及び発振回路を含むＰＬＬ回路が構成され、このＰＬＬ回路がＰＰＳ信号とクロック信号を位相同期させることで、時刻同期したクロック信号を生成する。そして、処理回路が確度補正を行うことで、ＰＰＳ信号の確度誤差が時刻同期に与える影響を低減できる。

また本実施形態では、処理回路は、捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報に基づいてＰＰＳ信号の精度誤差を推定し、精度誤差に基づいてローパスフィルター処理の時定数を設定してもよい。

ＰＰＳ信号の精度誤差は、ＰＰＳタイミング誤差の時間変動を示している。ローパスフィルター処理の時定数を制御することでＰＬＬ回路の時定数を制御することが可能であり、ローパスフィルター処理の時定数が大きいほどＰＬＬ回路がＰＰＳ信号に追従しにくくなる。本実施形態によれば、処理回路が精度誤差に応じてＰＬＬ回路の時定数を制御できることで、精度誤差に応じてＰＰＳ信号への追従性を制御できる。

また本実施形態では、処理回路は、精度誤差が第１範囲に属するとき、時定数を第１時定数に設定してもよい。処理回路は、精度誤差が、第１範囲より大きい第２範囲に属するとき、時定数を、第１時定数より長い第２時定数に設定してもよい。

本実施形態によれば、精度誤差が大きいほどローパスフィルター処理の時定数が大きくなるので、精度誤差が大きいほどＰＬＬ回路がＰＰＳ信号に追従しにくくなる。これにより、ＰＰＳタイミング誤差の時間変動が大きい場合であっても、その時間変動が時刻同期の精度に与える影響が低減されるので、高精度に時刻同期したクロック信号が得られる。

また本実施形態のクロック信号生成装置は、捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報を出力するＧＮＳＳ受信器を含んでもよい。

また本実施形態の制御プログラムは、クロック信号生成装置の制御プログラムである。クロック信号生成装置は位相比較回路と発振回路とを含む。位相比較回路は、ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する。発振回路は、周波数調整信号に対応する周波数のクロック信号を生成する。制御プログラムは、ＧＮＳＳ受信器から捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報を取得するステップと、捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報に基づいてＰＰＳ信号の確度誤差を推定するステップと、確度誤差に基づいて位相差信号を補正するステップと、補正された位相差信号に基づいて周波数調整信号を出力するステップと、をコンピューターに実行させる。

また本実施形態の制御方法は、クロック信号生成装置の制御方法である。クロック信号生成装置は位相比較回路と発振回路とを含む。位相比較回路は、ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する。発振回路は、周波数調整信号に対応する周波数のクロック信号を生成する。制御方法は、ＧＮＳＳ受信器から捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報を取得するステップと、捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報に基づいてＰＰＳ信号の確度誤差を推定するステップと、確度誤差に基づいて位相差信号を補正するステップと、補正された位相差信号に基づいて周波数調整信号を出力するステップと、を含む。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本開示の範囲に含まれる。またＧＮＳＳ受信器、位相比較回路、処理回路、発振回路、分周回路及びクロック信号生成装置等の構成及び動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０…クロック信号生成装置、１１０…位相比較回路、１２０…処理回路、１２１…確度補正部、１２２…精度補正部、１２３…ホールドオーバー判定部、１３０…位相補正部、１４０…ローパスフィルター、１５０…発振回路、１６０…分周回路、１７０…ホールドオーバー処理部、２００…ＧＮＳＳ受信器、２１０…ＰＬＬ回路、ＣＬＫ…クロック信号、ＩＰＰＳ…ＰＰＳ出力情報、ＩＳＡＴ…捕捉衛星情報、ＬＰＱ…周波数調整信号、ＰＨ…位相差信号、ＰＰＳＱ…ＰＰＳ信号、ＲＡ…所定範囲、ＳＡＴ１～ＳＡＴ４…ＧＮＳＳ衛星、Δｔ１～Δｔ７…ＧＮＳＳ衛星のバイアス値、Δｔｋｅ…確度誤差、Δｔｐｐｓ…ＰＰＳ信号のバイアス値、Δｔｓｔ…統計値、σ…標準偏差

Claims (11)

1. ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する位相比較回路と、
   前記位相差信号に基づいて周波数調整信号を出力する処理回路と、
   前記周波数調整信号に対応する周波数の前記クロック信号を生成する発振回路と、
   を含み、
   前記処理回路は、
   ＧＮＳＳ受信器からの捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報に基づいて前記ＰＰＳ信号の確度誤差を推定し、前記確度誤差に基づいて前記位相差信号を補正する特徴とするクロック信号生成装置。
2. 請求項１に記載のクロック信号生成装置において、
   前記捕捉衛星情報は、複数の衛星のバイアス値を含み、
   前記ＰＰＳ出力情報は、前記ＰＰＳ信号のバイアス値を含むことを特徴とするクロック信号生成装置。
3. 請求項２に記載のクロック信号生成装置において、
   前記処理回路は、
   前記複数の衛星のバイアス値から求めた統計値と、前記ＰＰＳ信号のバイアス値との差分を、前記確度誤差として求めることを特徴とするクロック信号生成装置。
4. 請求項３に記載のクロック信号生成装置において、
   前記統計値は、中央値又は最頻値であることを特徴とするクロック信号生成装置。
5. 請求項３又は４に記載のクロック信号生成装置において、
   前記処理回路は、
   前記統計値を中心とする所定範囲内にバイアス値が属する衛星の数が、捕捉衛星数の所定割合未満であるとき、ホールドオーバー処理を行うことを特徴とするクロック信号生成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の回路装置において、
   前記処理回路は、
   前記確度誤差に基づいて補正された前記位相差信号のローパスフィルター処理を行い、前記周波数調整信号を出力することを特徴とするクロック信号生成装置。
7. 請求項６に記載のクロック信号生成装置において、
   前記処理回路は、
   前記捕捉衛星情報と前記ＰＰＳ出力情報に基づいて前記ＰＰＳ信号の精度誤差を推定し、前記精度誤差に基づいて前記ローパスフィルター処理の時定数を設定することを特徴とするクロック信号生成装置。
8. 請求項７に記載の回路装置において、
   前記処理回路は、
   前記精度誤差が第１範囲に属するとき、前記時定数を第１時定数に設定し、
   前記精度誤差が、前記第１範囲より大きい第２範囲に属するとき、前記時定数を、前記第１時定数より長い第２時定数に設定することを特徴とするクロック信号生成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のクロック信号生成装置において、
   前記捕捉衛星情報と前記ＰＰＳ出力情報を出力する前記ＧＮＳＳ受信器を含むことを特徴とするクロック信号生成装置。
10. ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する位相比較回路と、周波数調整信号に対応する周波数の前記クロック信号を生成する発振回路と、を含むクロック信号生成装置の制御プログラムであって、
    ＧＮＳＳ受信器から捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報を取得するステップと、
    前記捕捉衛星情報と前記ＰＰＳ出力情報に基づいて前記ＰＰＳ信号の確度誤差を推定するステップと、
    前記確度誤差に基づいて前記位相差信号を補正するステップと、
    補正された前記位相差信号に基づいて前記周波数調整信号を出力するステップと、
    をコンピューターに実行させることを特徴とする制御プログラム。
11. ＰＰＳ信号とクロック信号の位相比較を行い、位相差信号を出力する位相比較回路と、周波数調整信号に対応する周波数の前記クロック信号を生成する発振回路と、を含むクロック信号生成装置の制御方法であって、
    ＧＮＳＳ受信器から捕捉衛星情報とＰＰＳ出力情報を取得するステップと、
    前記捕捉衛星情報と前記ＰＰＳ出力情報に基づいて前記ＰＰＳ信号の確度誤差を推定するステップと、
    前記確度誤差に基づいて前記位相差信号を補正するステップと、
    補正された前記位相差信号に基づいて前記周波数調整信号を出力するステップと、
    を含むことを特徴とする制御方法。

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