JP3856391B2 - 時刻発生装置及び方法 - Google Patents
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Description
[作用]
この発明のデータ記録装置によれば、長大橋や超大型タンカー或いは大きな建物に、本発明のデータ記録装置を、複数個分散設置して、絶対時刻に同期したセンサ出力を記録すると、データ収集のためのケーブル敷設作業が不要となり、構造設計等の振動解析確認作業を容易に実施することができる。又、時刻補正時以外はGPS受信機の電源供給を停止できるので、低消費電力で絶対時刻補正が行える。従って、同一容量の電池であればより長時間の地震データが記録できると共に、携帯型データ記録装置の重量を著しく軽量化できる。更に、GPS時刻較正システムを利用して時刻補正するので、10μsec〜1msec単位の時刻補正が可能となり、物理探査の計測精度を飛躍的に高めることができる。
(数1)現在時刻(秒)=基準時間(秒)+カウント値(N)/タイマ周波数(Hz)
尚、タイマ周波数(Hz)はタイマ8の設定周波数であり、タイマ周波数を1000Hzとすると、分解能は1ミリ秒となる。
4 GPS受信機
6 発振器
8 タイマ・カウンタ・モジュール
10 MPU
12 リセット手段
14 記憶手段
16 入出力制御手段
20,20a デジタル回路
20b 表示手段
30 電池
40 電源制御手段
50 アナログ回路
60a〜60m センサ
70 入力手段
100,100a 時刻発生装置
200a,200n データ記録装置
Claims (29)
- 時刻発生装置であって、GPS受信信号から時刻データ及び絶対時刻に同期したクロックパルスを抽出するGPS受信機と、所定の周波数でパルス信号を発生する発振器と、前記GPS受信機で得られる最新の時刻データを基準時刻として格納する記憶手段と、前記発振器で得られるパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値を前記発振器の設定周波数で割り、その結果に前記記憶手段に格納された基準時間を加算して現在時刻を求める演算手段と、この演算手段及び前記GPS受信機に統合され、前記GPS受信機で得られるクロックパルスが、1msec〜10msecの所定の期間内に入っていることを確認して前記カウンタのリセット信号を生成するカウンタリセット信号生成手段とを具え、
前記時刻発生装置の現在時刻を、前記カウンタのリセットの時点でも、1msec〜10msec以内の期間内で、前記絶対時刻に同期させると共に、
前記カウンタで計測されるカウンタ値の精度が、前記カウンタのリセットの時点でも、所定の精度の範囲内に収まるように、前記発振器の周波数安定精度に応じて時刻補正を行うようにしたことを特徴とする時刻発生装置。 - 少なくとも1つのセンサからのセンサ信号を獲得し、記録するための時刻発生装置であって、GPS受信信号から時刻データ及び絶対時刻に同期したクロックパルスを抽出するGPS受信機と、所定の周波数でパルス信号を発生する発振器と、前記GPS受信機で得られる最新の時刻データを基準時間として格納する記憶手段と、前記発振器で得られるパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値を前記発振器の設定周波数で割り、その結果に前記記憶手段に格納された基準時間を加算して現在時刻を求める演算手段と、この演算手段及び前記GPS受信機に統合され、前記GPS受信機で得られるクロックパルスが、1msec〜10msecの所定の期間内に入っていることを確認して前記カウンタのリセット信号を生成するカウンタリセット信号生成手段とを具え、
前記時刻発生装置の現在時刻を、前記カウンタのリセットの時点でも、1msec〜10msec以内の期間内で、前記絶対時刻に同期させると共に、
前記カウンタで計測されるカウンタ値の精度が、前記カウンタのリセットの時点でも、所定の精度の範囲内に収まるように、前記発振器の周波数安定精度に応じて時刻補正を行い、更に、
前記センサ信号を、前記絶対時刻と同期した現在時刻と共に獲得し、前記記憶手段に記録するようにしたことを特徴とする時刻発生装置。 - 前記演算手段に結合され、前記GPS受信機の電源をオンオフ制御する電源制御手段を更に具え、前記カウンタで計測されるカウンタ値の精度が、所定の精度範囲内となるように、前記GPS受信機及びカウンタリセット信号生成手段に、前記電源制御手段により間欠的に電源を供給するようにした請求項1又は2に記載の時刻発生装置。
- 前記電源制御手段により、前記GPS受信機及びカウンタリセット信号生成手段の電源をオフ制御した場合、次にこの電源をオン制御する迄の時間を前記カウンタに設定した後、当該設定時間経過中、更に前記演算手段を省電力モードで待機させるようにした請求項3に記載の時刻発生装置。
- 前記GPS受信機の前記電源オフ制御期間が、100秒乃至6時間である請求項3又は4に記載の時刻発生装置。
- 前記発振器が、周波数安定精度で、0.1ppm乃至10ppmの精度である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記発振器が、温度補償付発振器である請求項1乃至6のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記時刻発生装置の電源が充電可能な電池で構成された請求項1乃至7のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 太陽電池で前記電池に充電するようにした請求項8に記載の時刻発生装置。
- 前記GPS受信機に接続されるGPSアンテナが太陽電池を兼備した請求項1乃至9のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記記憶手段が、フラッシュメモリ、又は、バッテリーバックアップされた半導体RAMメモリで構成されている請求項1乃至10のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記時刻発生装置が携帯型時刻発生装置である請求項1乃至11のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記カウンタが、1、2、5、10、20、50、100、200、500、1000、2000、又は5000ミリ秒のクロックを出力できる請求項1乃至12のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記GPS受信機から、当該時刻発生装置の空間位置も記録するようにした請求項1乃至13のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記センサが、加速度センサ、磁気センサ、地震計、又は、受振器である請求項2乃至14のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 前記センサの記録データに、測定位置、測定時刻、プリアンプゲイン、フィルタ条件、AD変換条件、プリトリガ期間、ウインドウ期間、外部増幅器ゲイン、温度/湿度データ、又は、各センサのAD変換値を含む請求項2乃至15のいずれか1項に記載の時刻発生装置。
- 時刻発生装置を利用した時刻発生方法であって、前記時刻発生装置が、GPS信号から時刻データ及び絶対時刻に同期したクロックパルスを抽出するGPS受信機と、所定の周波数でパルス信号を発生する発振器と、前記GPS受信機で得られる最新の時刻データを基準時間として格納する記憶手段と、前記発振器で得られるパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値を前記発振器の設定周波数で割り、その結果に前記記憶手段に格納された基準時間を加算して現在時刻を求める演算手段と、この演算手段及び前記GPS受信機に結合され、前記GPS受信機で得られるクロックパルスが、1msec〜10msecの期間内に入っていることを確認して前記カウンタのリセット信号を生成するカウンタリセット信号生成手段とを具え、
イ)前記GPS受信機により、GPS受信信号から、時刻データ及び絶対時刻に同期した同期クロックパルスを抽出すると共に、前記絶対時刻を記憶するGPS受信工程と、
ロ)前記発振器からのパルス信号を前記カウンタで計測するパルス計測工程と、
ハ)前記GPS受信工程の同期クロックパルスと、前記パルス計測工程のパルス信号とを、前記カウンタのリセットの時点でも、1msec〜10msecの期間内で、前記絶対時刻に同期させると共に、
前記カウンタで計測されるカウンタ値の精度が、前記カウンタのリセットの時点でも、所定の精度の範囲内に収まるように、前記発振器の周波数安定精度に応じて時刻補正を行う時刻補正工程とを含むことを特徴とする時刻発生方法。 - 少なくとも1つのセンサからのセンサ信号を獲得し、記録するための時刻発生装置を利用した時刻発生方法であって、
前記時刻発生装置が、GPS受信信号からの時刻データ及び絶対時刻に同期したクロックパルスを抽出するGPS受信機と、所定の周波数でパルス信号を発生する発振器と、前記GPS受信機で得られる最新の時刻データ基準時間として格納する記憶手段と、前記発振器で得られるパルス信号をカウントするカウンタと、このカウンタのカウント値を前記発振器の設定周波数で割り、その結果に前記記憶手段に格納された基準時間を加算して現在時刻を求める演算手段と、この演算手段及び前記GPS受信機に結合され、前記GPS受信機で得られるクロックパルスが、1msec〜10msecの所定の期間内に入っていることを確認して前記カウンタのリセット信号を生成するうカウンタリセット信号生成手段とを具え、
イ)前記GPS受信機により、GPS受信信号から、時刻データ及び絶対時刻に同期した同期クロックパルスを抽出すると共に、前記絶対時刻を記憶するGPS受信工程と、
ロ)前記発振器からのパルス信号を前記カウンタで計測するパルス計測工程と、
ハ)前記GPS受信工程の同期クロックパルスと、前記パルス計測工程のパルス信号とを、前記カウンタのリセットの時点でも、1msec〜10msecの期間内で、前記絶対時刻に同期させると共に、
前記カウンタで計測されるカウンタ値の精度が、前記カウンタのリセットの時点でも、所定の精度の範囲内に収まるように、前記発振器の周波数安定精度に応じて時刻補正を行う時刻補正工程と、
ニ)前記センサ信号を、前記絶対時刻と同期した現在時刻と共に獲得し、前記記憶手段に記録するセンサ信号記録工程とを含むことを特徴とする時刻発生方法。 - 前記演算手段に結合され、前記GPS受信機の電源をオンオフ制御する電源制御手段を更に具え、前記カウンタで計測されるカウンタ値の精度が、所定の精度範囲内となるように、前記GPS受信機及びカウンタリセット信号生成手段に、前記電源制御手段により間欠的に電源を供給するGPS電源制御工程を更に含む請求項17又は18に記載の時刻発生方法。
- 前記電源制御手段により、前記GPS受信機及びカウンタリセット信号生成手段の電源をオフ制御した場合、次にこの電源をオン制御する迄の時間を前記カウンタに設定した後、当該設定時間経過中、更に前記演算手段を省電力モードで待機させる工程を含む請求項19に記載の時刻発生方法。
- 前記GPS受信機の前記電源オフ制御期間が、100秒乃至6時間である請求項19又は20に記載の時刻発生方法。
- 前記発振器が、周波数安定精度で、0.1ppm乃至10ppmの精度である請求項17乃至21のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
- 前記発振器が、温度補償付発振器である請求項17乃至22のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
- 前記時刻発生装置の電源が充電可能な電池で構成された請求項17乃至23のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
- 前記記憶手段が、フラッシュメモリ、又は、バッテリーバックアップされた半導体RAMメモリで構成されている請求項17乃至24のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
- 前記時刻発生装置が携帯型時刻発生装置である請求項17乃至25のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
- 前記GPS受信機から、当該時刻発生装置の空間位置を記録する工程を更に含む請求項17乃至26のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
- 前記センサが、加速度センサ、磁気センサ、地震計、又は、受振器である請求項18乃至27のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
- 前記センサの記録データに、測定位置、測定時刻、プリアンプゲイン、フィルタ条件、AD変換条件、プリトリガ期間、ウインドウ期間、外部増幅器ゲイン、温度/湿度データ、又は、各センサのAD変換値を含む請求項18乃至28のいずれか1項に記載の時刻発生方法。
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