JP4678057B2 - 時刻情報受信装置、電波時計およびプログラム - Google Patents

Description

この発明は、標準電波を受信してタイムコードを解析する時刻情報受信装置、タイムコードに基づき時刻修正を行う電波時計、および、標準電波の復調信号からタイムコードの解析を行わせるためのプログラムに関する。

以前より、タイムコードが含まれる標準電波を受信して時刻修正を行う電波時計がある。また、世界の各地で送信されている複数の方式の標準電波を受信することのできるマルチバンド対応の電波時計もある。

マルチバンド対応の電波時計においては、何れの送信局の標準電波を受信するのか手動により受信方式を切り換えるものと、自動的に受信方式を切り換えるものとがある。手動により受信方式を切り換えるものでは、世界の各地に移動した際、ユーザにより受信方式の設定を変更操作してもらう必要があり、この操作は頻繁に行われるものでないため操作方法も忘れやすくユーザにとって煩雑なものであった。

一方、受信方式を自動的に切り換えるものでは、一般に、送信局の判別を行わずに受信方式を１つずつ切り替えながら受信が成功するまで電波受信を繰り返すという方式が採用され、このような構成では、無駄な受信処理によって受信時間が長くなったり消費電流が増大したりするという欠点があった。

そこで、従来、マルチバンド対応の電波時計において、標準電波の復調信号から送信局の判別を行って受信方式を決定する幾つかの方法について提案されている。例えば、特許文献１には、一定期間の復調信号から信号レベルがハイレベルだった期間をカウントしたり、１秒間の復調信号に含まれる立ち上がりエッジの数や、１秒の開始に復調信号の立ち上がりエッジが検出されない回数をカウントしたりして送信局を判別する方式が開示されている。

また、特許文献２には、復調信号の立ち上がりエッジを１０秒間程度検出して立ち上がり同期となっているか判定したり、復調信号の立ち下がりエッジを１０秒間程度検出して立ち下がり同期となっているか判定したりして、送信局を判別する方式が開示されている。

特開２００３−１２１５７１号公報 国際公開第２００５／０６２１３７号パンフレット

しかしながら、上記特許文献１の判別方式では、復調信号を３０秒以上１００ｍｓ単位でサンプリングする必要があり、比較的に長い時間と複雑な処理を要するものであった。さらに、特許文献１や特許文献２の判別方式では、復調信号の劣化によってその立ち上がりエッジや立ち下がりエッジが鈍ってきた場合に、正確な送信局の判別を行うことが困難になるという課題があった。

本発明は、短い時間でタイムコードの種別を判別できるとともに、復調信号が劣化していてもタイムコードの種別を正確に判別できる時刻情報受信装置、電波時計およびプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
データパルスが所定周期で配されているタイムコードを含んだ標準電波を受信して、当該標準電波の復調信号からタイムコードを解析する時刻情報受信装置において、
前記復調信号の立ち上がり点と立ち下がり点とを判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された複数の立ち上がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち上がり分散量を算出する第１演算手段と、
前記判定手段により判定された複数の立ち下がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち下がり分散量を算出する第２演算手段と、
前記立ち上がり分散量と前記立ち下がり分散量とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づき受信した標準電波に含まれる前記タイムコードの種別を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の時刻情報受信装置において、
前記第１演算手段は、前記判定手段により判定された複数の立ち上がり点のうち、隣接する２個の立ち上がり点の時間間隔と前記所定周期との差分をそれぞれ求め、これら複数の差分から前記立ち上がり分散量を算出し、
前記第２演算手段は、前記判定手段により判定された複数の立ち下がり点のうち、隣接する２個の立ち下がり点の時間間隔と前記所定周期との差分をそれぞれ求め、これら複数の差分から前記立ち下がり分散量を算出することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の時刻情報受信装置において、
前記判定手段は、前記所定周期の９倍〜２０倍の時間間隔分の復調信号から複数の立ち上がり点と複数の立ち下がり点とを判定し、
前記第１演算手段と前記第２演算手段とは、前記時間間隔分の復調信号から判定された複数の立ち上がり点と複数の立ち下がり点とから前記立ち上がり分散量と前記立ち下がり分散量とを算出することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の時刻情報受信装置において、
前記第１演算手段は、前記複数の差分の各絶対値の相加平均を前記立ち上がり分散量として算出し、
前記第２演算手段は、前記複数の差分の各絶対値の相加平均を前記立ち下がり分散量として算出することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項２記載の時刻情報受信装置において、
前記第１演算手段は、前記複数の差分の各二乗値の相加平均を前記立ち上がり分散量として算出し、
前記第２演算手段は、前記複数の差分の各二乗値の相加平均を前記立ち下がり分散量として算出することを特徴としている。

請求項６記載の発明は、
時刻を計時する計時手段と、
該計時手段の計時データに基づいて時刻を表示する時刻表示手段と、
請求項１〜５の何れか一項に記載の時刻情報受信装置と、
前記時刻情報受信装置の前記判別手段により判別されたタイムコード種別のフォーマットに従って前記復調信号からタイムコードを判読して時刻情報を求める判読手段と、
前記判読手段により求められた時刻情報に基づき前記計時手段の計時データを修正する時刻修正手段と、
を備えたことを特徴とする電波時計である。

請求項７記載の発明は、
データパルスが所定周期で配されたタイムコードを含んだ標準電波の復調信号が入力されるコンピュータにより実行可能なプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記復調信号の立ち上がり点と立ち下がり点とを判定する判定機能と、
前記判定機能により判定された複数の立ち上がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち上がり分散量を算出する第１演算機能と、
前記判定機能により判定された複数の立ち下がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち下がり分散量を算出する第２演算機能と、
前記立ち上がり分散量と前記立ち下がり分散量とを比較する比較機能と、
前記比較手段の比較結果に基づいて受信した標準電波に含まれる前記タイムコードの種別を判別する判別機能と、
を実現させることを特徴としている。

本発明に従うと、短時間にタイムコードの種別を判別できる。さらに、上記の立ち上がり分散量と立ち下がり分散量とを比較した結果に基づいてタイムコードの種別を判別するので、復調信号が劣化していても比較的正確な判別を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態の電波時計の全体構成を示すブロック図である。 ＣＰＵにより実行される電波判別処理の手順を示すフローチャートである。 日本福岡局の標準電波“JJY60”のタイムコードについて立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔の一例を示した説明図である。 米国の標準電波“WWVB”のタイムコードについて立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔の一例を示した説明図である。 タイムシフト付加加算処理の対象となるタイムコードの一例を示すデータチャート図である。 図５のタイムコードに対するタイムシフト付加加算処理の内容を説明する図である。 米国の標準電波“WWVB”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理でローレベル期間が現われる組み合わせの一例を示す説明図である。 イギリスの標準電波“MSF”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理の内容の一例を示す説明図である。 判別対象となる３種類のタイムコードの各データパルスの波形を示す説明図であり、その（ａ）は日本福岡局の標準電波“JJY60”に含まれるタイムコードの各データパルス波形、（ｂ）は米国の標準電波“WWVB”に含まれるタイムコードの各データパルス波形、（ｃ）はイギリスの標準電波“MSF”に含まれるタイムコードの各データパルス波形である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の電波時計の全体構成を示すブロック図である。

この実施の形態の電波時計１は、世界の複数の送信局で送信されている複数種類の標準電波を受信して時刻修正を行うことが可能な時計モジュールである。この電波時計１は、標準電波を受信してタイムコード信号を復調する電波受信部３と、電波受信部３により復調されたタイムコード信号がハイレベルまたはローレベルにあるか比較するコンパレータ２１と、タイムコード信号を受けて時刻修正を行ったり時計機能の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）２２と、例えば指針を回転させたり或いはデジタル表示によって時刻を表示する時刻表示器（時刻表示手段）２３と、時刻の計時を行う計時回路（計時手段）２４と、計時回路２４に一定周波数の信号を供給する発振器２５と、ＣＰＵ２２に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）２６と、制御データや制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）２７等を備えている。

電波受信部３は、標準電波を受信するアンテナ１１と、受信信号を増幅するＲＦアンプ１２と、受信信号を中間周波数に変換するミキサ１３と、ミキサ１３に所定の周波数信号を供給する局部発振器１４と、ノイズ除去用の第１ローパスフィルタ１５と、中間周波数の信号を増幅するＩＦアンプ１６と、中間周波数の信号を抽出するバンドパスフィルタ１７と、中間周波数の信号からタイムコード信号を復調する検波器１８と、ノイズ除去用の第２ローパスフィルタ１９と、検波されたタイムコード信号（復調信号）の平均的な信号レベルを一定にするためにＡＧＣ（自動利得制御）信号を生成してＲＦアンプ１２やＩＦアンプ１６の利得を調整するＡＧＣ回路２０等を備えている。

上記の構成のうち、電波受信部３、コンパレータ２１、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２７およびＲＡＭ２６により、時刻情報受信装置が構成される。また、ＣＰＵ２２により、判読手段、時刻修正手段、プログラムを実行可能なコンピュータが構成される。

コンパレータ２１は、タイムコード信号の信号レベルを所定の閾値と比較して、その比較結果を表わすハイレベル信号またはローレベル信号をＣＰＵ２２に出力するものである。コンパレータ２１の比較閾値は、電波受信部３から送られてくるタイムコード信号のハイレベルとローレベルの中間の信号レベルに設定されている。或いは、ハイレベル寄りの閾値とローレベル寄りの閾値との２つの閾値が設定され、これら２つの閾値によりヒステリシスを持たせてタイムコード信号の信号レベルを比較する構成としても良い。

アンテナ１１は、例えば、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７５ｋＨｚなど、世界の各地で送信されている標準電波の周波数に対応して同調周波数を切り換えることが可能になっている。局部発振器１４も受信周波数に対応させてミキサ１３に供給する発振信号の周波数を切り換え可能になっている。アンテナ１１の同調周波数や局部発振器１４の発振信号の周波数の切り換えはＣＰＵ２２からのチャンネル切換信号（図示略）に基づき行われるようになっている。

ＲＯＭ２７には、計時回路２４の計時データに従って時刻表示器２３を更新していくことで現在時刻の表示を行う時計機能の処理プログラムに加えて、受信されるタイムコードの種別を判別する電波判別処理プログラム２７ａと、判別されたタイムコード種別のフォーマットに従ってタイムコードを判読して時刻情報を求めるタイムコード判読処理プログラム２７ｂと、タイムコードから求められた時刻情報に基づいて計時回路２４の計時データを修正する時刻修正処理プログラム２７ｃなどが格納されている。

これらの処理プログラムは、ＲＯＭ２７に格納しておくほか、汎用のコンピュータにより読み取り可能な、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ等に格納しておき、コンピュータから電波時計１のメモリにダウンロードされるようにしても良い。また、このようなプログラムをキャリアウェーブ（搬送波）を媒体として通信回線やコンピュータを介して電波時計１のメモリにダウンロードされる形態を適用することもできる。

ＣＰＵ２２は、常時は、時計機能の処理プログラムを実行しているが、所定時刻になった場合やユーザからの操作入力があった場合など、所定の条件が成立した場合に、上記の処理プログラム２７ａ〜２７ｃを実行するようになっている。タイムコード判読処理と時刻修正処理については周知の技術なので詳細な説明は省略する。

次に、上記の電波判別処理プログラム２７ａの後半部分で実行される６０ｋＨｚ標準電波判別処理について詳細に説明する。この６０ｋＨｚ標準電波判別処理の前段において、ＣＰＵ２２は、先ず、受信チャンネルを切り換えて何れの周波数帯の電波が到来しているかを判別し、６０ｋＨｚの標準電波が到来していると判別された場合に、この６０ｋＨｚ標準電波判別処理を実行するようになっている。

図２には、ＣＰＵ２２により実行される６０ｋＨｚ標準電波判別処理のフローチャートを示す。

６０ｋＨｚ標準電波判別処理は、６０ｋＨｚで送信されている標準電波が日本福岡局の標準電波“JJY60”か、米国局の標準電波“WWVB”か、イギリス局の標準電波“MSF”かを判別するものである。

６０ｋＨｚ標準電波判別処理が開始されると、ＣＰＵ２２は、先ず、ステップＳ１において、コンパレータ２１の出力を（ｎ＋１）秒間取り込みながら、この期間におけるタイムコード信号の立ち上がりと立ち下がりのエッジ判定を行う（判定手段）。エッジ判定を行う期間は、短すぎるとタイムコードの判別精度が悪くなる一方、長すぎると判別処理にかかる時間や電流消費が増大する。両者の兼ね合いから、エッジ判定を行う期間は９秒〜２０秒、より好ましくは１０秒〜１５秒とすると良い。この実施形態では、１１秒（ｎ＝１０）としている。

エッジ判定が完了したら、続くステップＳ２〜Ｓ６において、ＣＰＵ２２は、第１の電波判別処理として復調したタイムコード信号が“JJY60”のものか、または、“WWVB”或いは“MSF”のものかを判別する処理を行う。すなわち、ステップＳ２，Ｓ３において、ステップＳ１で判定したタイムコード信号の複数の立ち上がりエッジと複数の立ち下がりエッジとから指定の演算処理を行う。次に、ステップＳ４で、これらの算出値を比較する。そして、この比較結果によって、復調したタイムコード信号を“JJY60”のものである判断したり（ステップＳ５）、“WWVB”或いは“MSF”のものであると判断したりする（ステップＳ６）。ここで、これらテップＳ２〜Ｓ６の第１の電波判別処理について詳細に説明する。

［第１の電波判別処理］
図３には、標準電波“JJY60”のタイムコードの立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔とを表わした説明図を、図４には、標準電波“WWVB”のタイムコードの立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔とを表わした説明図を示す。また、図９には、３種類の標準電波（ａ）“JJY60”，（ｂ）“WWVB”，（ｃ）“MSF”のタイムコードを構成する各データパルス波形を表わした説明図を示す。

図９（ａ）に示すように、標準電波“JJY60”のデータパルスは、１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち上がりエッジがあり、パルス幅によって３種類のデータ（マーカ“Ｍ”およびポジションマーカ“Ｐ”、データ値“１”，“２”）が表わされるようになっている。一方、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、標準電波“WWVB”，“MSF”のデータパルスは、１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち下がりエッジがあり、パルス幅やパルス波形によって３種類又は５種類のデータ（マーカ“Ｍ”，“Ｐ”、データ値“１”，“０”，“００”，“０１”，“１０”，“１１”）が表わされるようになっている。そして、これらのデータパルスが１秒周期で６０個配列されて１セットのタイムコードが構成されている。

第１の電波判別処理においては、図９（ａ）に示したように“JJY60”のタイムコードが１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち上がりエッジが揃っている一方、図９（ｂ），（ｃ）に示すように“WWVB”と“MSF”のタイムコードが１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち下がりエッジが揃っていることを利用して、これらのタイムコードの種別を判別するようになっている。

第１の電波判別処理では、まず、図２のステップＳ２において、ＣＰＵ２２はステップＳ１で判定した複数の立ち上がりエッジのうち、隣接する２個の立ち上がりエッジを１組としてそれらの時間間隔Ｔｒ１〜Ｔｒｎ（図３，図４参照）とパルス周期“１ｓ”との差分、ならびに、これら複数の差分の散ばり具合を表わす立ち上がり分散量として、各差分の絶対値の相加平均を次式（１）のように算出する（第１演算手段）。この実施形態では、１０個のエッジ間隔Ｔｒ１〜Ｔｒ１０から立ち上がり分散量を算出している。

続いて、図２のステップＳ３において、ＣＰＵ２２はステップＳ１で判定した複数の立ち下がりエッジのうち、隣接する２個の立ち下がりエッジを１組としてそれらの時間間隔Ｔｆ１〜Ｔｆｎ（図３，図４参照）とパルス周期“１ｓ”との差分、ならびに、これら複数の差分の散ばり具合を表わす立ち下がり分散量として、各差分の絶対値の相加平均を次式（２）のように算出する（第２演算手段）。この実施形態では、１０個のエッジ間隔Ｔｆ１〜Ｔｆ１０から立ち下がり分散量を算出している。

ここで、受信した標準電波が“JJY60”である場合、図３に示すように、理想的なタイムコード信号の波形では、立ち上がりエッジが１秒周期で揃っているため、式（１）の立ち上がり分散量は「０」となる。一方、立ち下がりエッジは１秒周期に対してバラツキがあるので、式（２）の立ち下がり分散量は「０．２７」など、０以上の値となる。“JJY60”のタイムコードにおいては、同じデータ値（例えば“０”）が連続して配置される場合でも、パルス幅の小さなポジションマーカパルスが１０秒間に一回は配置されるので、１０個のエッジ間隔Ｔｆ１〜Ｔｆ１０には必ずばらつきが生じる。

また、受信した標準電波が“WWVB”である場合、図４に示すように、理想的なタイムコード信号の波形では、立ち下がりエッジが１秒周期で揃っているため、式（２）の立ち下がり分散量は「０」となる。一方、立ち上がりエッジは１秒周期に対してバラツキがあるので、式（１）の立ち上がり分散量は「０．２７」など、０以上の値となる。“WWVB”のタイムコードにおいては、同じデータ値（例えば“０”）が連続して配される場合でも、パルス幅の異なるポジションマーカパルスが１０秒に一回は配置されるので、１０個のエッジ間隔Ｔｒ１〜Ｔｒ１０には必ずばらつきが生じる。

また、受信した標準電波が“MSF”である場合、基本的には上記“WWVB”と同様のことが言える。ただし、“MSF”のデータパルスには、図９（ｃ）の“０１”データパルスのように、１個のデータパルスの途中に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを有するデータパルスが含まれるため、このデータパルスを受信した場合には、立ち下がり分散量は０以上の値となる。しかしながら、このデータパルスを受信した場合には、その途中にある余分な立ち上がりエッジにより、立ち上がり分散量にも同様の値が加算されることとなる。したがって、立ち下がり分散量と立ち上がり分散量の両者を比較した場合、データパルスの途中にあるエッジの影響はほぼ相殺されることとなる。

なお、ステップＳ３のエッジ判定の処理において、コンパレータ出力にパルス幅が０．１秒程度の短いハイレベルパルスが含まれる場合に、このハイレベルパルスをノイズとみなしてその始端と終端のエッジは無視するようにすることで、“MSF”のタイムコードに含まれるデータ値“０１”のデータパルスの途中の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの影響を排除するようにしても良い。

上記のように立ち上がり分散量と立ち下がり分散量とを算出したら、次に、図２のステップＳ４において、ＣＰＵ２２は、次式（３）に示すように立ち上がり分散量と立ち下がり分散量との比較を行う（比較手段）。

立ち上がり分散量と立ち下がり分散量とは、上記のように“JJY60”のタイムコードであれば後者の方が大きくなるため、このステップＳ４の比較結果は“ＹＥＳ”となる。一方、“MSF”又は“WWVB”のタイムコードであれば前者の方が大きくなるため、このステップＳ４の比較結果は“ＮＯ”となる。

標準電波の電界強度が低下して信号波形が劣化したりノイズの混入が多くなった場合には、データパルスの立ち上がりエッジや立ち下がりエッジの判定タイミングには揺らぎが生じる。そのため、理想的な波形のタイムコードであれば、立ち上がり分散量又は立ち下がり分散量の一方が「０」となる場合でも、実際のタイムコードではその算出値は０以上の値となる。しかしながら、上記の判定タイミングの揺らぎによって、もう一方の分散量の値も、理想的な波形の場合の算出値よりも大きくなることが殆どであり、逆に理想的な波形の場合の算出値よりも小さくなることは少ない。従って、信号波形が極端に劣化している場合でなければ、上記式（３）の比較結果は理想的な波形の場合と一致する。

従って、ステップＳ４の比較結果が“ＹＥＳ”であればＣＰＵ２２は“JJY60”のタイムコードと判断し（ステップＳ５）、比較結果が“ＮＯ”であればＣＰＵ２２は“WWVB”或いは“MSF”のタイムコードであると判断する（ステップＳ６）。これらステップＳ５，Ｓ６の処理が判別手段として機能する。

ステップＳ５で標準電波“JJY60”と判断したら、タイムコードの種別は一意に決定されるので、このままこの６０ｋＨｚ標準電波判別処理を終了する。一方、ステップＳ６で標準電波“WWVB”或いは“MSF”と判断したら、タイムコードの種別は未だ一意に決まらないので、ステップＳ７〜Ｓ１１の第２の電波判別処理を行って、復調したタイムコード信号が“WWVB”のものか、または、“MSF”のものかを判別する。次に、ステップＳ７〜Ｓ１１の第２の電波判別処理について詳細に説明する。

［第２の電波判別処理］
図５には、タイムシフト付加加算処理の対象となるタイムコード信号の一例を示すデータチャート図を、図６には、図５のタイムコード信号に対するタイムシフト付加加算処理の内容を説明する図を示す。

第２の電波判別処理においては、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、“WWVB”のタイムコードにはデータパルスの５００ｍｓの時点以降にローレベルが現われるデータパルスがあるのに対して、“MSF”のタイムコードでは全てのデータパルスが５００ｍｓの時点以降が全てハイレベルになっていることを利用して、“WWVB”または“MSF”のタイムコード種別を判別するようになっている。

第２の電波判別処理に移行すると、先ず、ステップＳ７において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１でエッジ判定して得られたタイムコード信号の個々のデータパルスに対してタイムシフト付加加算の計算を実施する。タイムシフト付加加算とは、１個のデータパルスと、次のデータパルスを５００ｍｓタイムシフトしたものとを、１秒間にわたって論理和演算するものである。例えば、ステップＳ１のエッジ判定により図５のタイムコード信号が得られた場合、図６（ａ）に示すように、先ず、１番目のデータパルスｐ１と、２番目のデータパルスｐ２を５００ｍｓタイムシフトしたものとで、データパルスｐ１の始端から１秒間にかけて論理和演算を行う。論理和演算の結果、少なくとも何れか一方がハイレベルとなる期間の計算結果はハイレベル、両方ともローレベルとなる期間の計算結果はローレベルとなる。

１回のタイム付加加算の計算処理を実行したら、次のステップＳ８において、その計算結果が始端から終端まで全てハイレベル（論理値“１”）か否かを判別する。そして、図６（ａ）の計算結果のように全てハイレベルであれば、ステップＳ９に移行して、計算処理をＮ回（例えば１０回）以上行ったか否かを判別する。さらに、未だ、Ｎ回に達していなければ、ステップＳ７に戻って、次のデータパルスに対してタイムシフト付加加算の計算を実施する。一方、ステップＳ８の判別処理で、計算結果が何れかの期間にローレベル（論理値“０”）があると判別されれば、“ＮＯ”側に移行する。

図５のタイムコード信号の場合、図６（ａ）に示したように１回目のタイムシフト付加加算の計算結果が全てハイレベルであるので、ステップＳ７に戻って、次のデータパルスｐ２に対するタイムシフト付加加算の計算を行う（図６（ｂ））。さらに、図５のタイムコード信号の場合、その後、計算結果が全てハイレベルとなって、６番目のデータパルスｐ６までタイムシフト付加加算の処理が続けられる（図６（ｃ））。

一方、図５のタイムコード信号では、８番目のデータパルスｐ８がハイレベルのパルス幅の小さなマーカパルスであるため、７番目のデータパルスｐ７と８番目のデータパルスｐ８のタイム付加加算の計算では、何れかにローレベルが現われる計算結果となる（図６（ｄ））。従って、この７回目のタイムシフト付加加算処理の後のステップＳ８の分岐処理で“ＮＯ”側に移行する。

図７は、“WWVB”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理でローレベル期間が現われる組み合わせの一例を示した説明図、図８は、“MSF”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理の一例を示す説明図である。

ステップＳ１で得られたタイムコード信号が標準電波“WWVB”のものである場合、マーカパルス“Ｍ”やポジションマーカパルス“Ｐ”は、ハイレベルのパルス幅が２００ｍｓと狭いため、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、このデータパルスが現われるタイムシフト付加加算の処理では、必ず、１秒間の何れかの期間がローレベルとなる計算結果が得られる。また、マーカパルス“Ｍ”やポジションマーカパルス“Ｐ”は、１０秒間に必ず１回は現われるデータパルスなので、連続する１０回のタイムシフト付加加算を行えば、少なくとも１回は１秒間の何れかの期間にローレベルが現われる計算結果が得られ、それにより、ステップＳ８の判別処理で“ＮＯ”側へ移行される。

一方、ステップＳ１で得られたタイムコード信号が標準電波“MSF”のものである場合、ハイレベルのパルス幅が一番狭いマーカパルス“Ｍ”でもパルス幅は５００ｍｓあるため、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、このデータパルスが現われるタイムシフト付加加算でも計算結果は１秒間の全てがハイレベルとなるものとなる。従って、標準電波“MSF”のタイムコード信号に対しては、１０回以上のタイムシフト付加加算を行っても、全てハイレベルとなる計算結果のみが得られ、それにより１０回の計算処理の後にステップＳ９の判別処理で“ＹＥＳ”側に移行される。

従って、ステップＳ８の判別処理で“ＮＯ”側に移行したらタイムコード信号が“WWVB”のものであると判断する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ９の判別処理で“ＹＥＳ”側へ移行したらタイムコード信号が“MSF”のものであると判断する（ステップＳ１０）。そして、この６０ｋＨｚ標準電波判別処理を終了する。このような判別処理によって、６０ｋＨｚの標準電波のタイムコード種別が一意に判別される。

なお、図６〜図８の例では、データパルスの秒同期点（コンマ０秒の立ち下がり点）を始点とした１秒間の信号と、次の１秒間のデータパルス信号を５００ｍｓシフトした信号とを論理和演算を行っているが、演算対象のデータパルスの取り方には種々のバリエーションがある。例えば、データパルスの秒同期点を始点とした１秒間の信号と、この１秒間の同一の信号を５００ｍｓシフトした信号とを論理和演算するようにしても良い。

また、タイムコードの任意の時点を第１の始点とする１秒間の信号と、この第１の始点から５００ｍｓ遅れた時点を第２の始点とする１秒間の信号とを、上記第１の始点と第２の始点とが重なるようにタイムシフトして論理和演算するようにしても良い。或いは、タイムコードの任意の時点を第１の始点とする１秒間の信号と、この第１の始点から１５００ｍｓ遅れた時点を第２の始点とする１秒間の信号とを、上記第１の始点と第２の始点とが重なるようにタイムシフトして論理和演算するようにしても良い。このような演算方法とすることで、例えば、データパルスの秒同期点が正確に認識されていなくても、タイムコード信号が“MSF”のものであるのか、“WWVB”のものであるのか、問題なく判別することができる。

上述した６０ｋＨｚ標準電波判別処理（図２）によりタイムコード種別が一意に判別されたら、次いで、ＣＰＵ２２は、タイムコード判読処理プログラム２７ｂと時刻修正処理プログラム２７ｃとを実行して、タイムコードから時刻情報を求めるとともに、計時回路２４の時刻データをタイムコードの時刻情報によって修正することとなる。

以上のように、この実施の形態の電波時計１によれば、上記の第１の電波判別処理によって、１０秒程度の短い時間の電波受信でタイムコードが“JJY60”のものか、または、“WWVB”或いは“MSF”のものかを判別することができる。また、この第１の電波判別処理によれば、立ち上がり分散値と立ち下がり分散値とを比較することでタイムコードの種別の判別を行うので、電波の電界強度が弱くて復調したタイムコード信号の信号波形が劣化していたりノイズの混入があったりする場合でも、比較的正確にタイムコードの種別を判別することができる。

また、上記の第１電波判別処理では、タイムコード信号中の隣接する立ち上がりエッジ間の各時間間隔Ｔｒ１〜Ｔｒ１０と、隣接する立ち下がりエッジ間の各時間間隔Ｔｆ１〜Ｔｆ１０とを求め、これらから立ち上がり分散量と立ち下がり分散量を算出する構成なので、例えば、２個や３個離れた立ち上がりエッジ間の時間間隔を演算に使用する場合と比較して、タイムコード信号の立ち上がりエッジの分散量と立ち下がりエッジの分散量との差異をはっきりと表わすことができ、タイムコードの種別を効率的に判別することができる。

また、立ち上がり分散量として、立ち上がりエッジの時間間隔Ｔｒ１〜Ｔｒ１０とパルス周期（１ｓ）との差分の各絶対値の相加平均を算出し、立ち下がり分散量として、立ち下がりエッジの時間間隔Ｔｆ１〜Ｔｆ１０とパルス周期（１ｓ）との差分の各絶対値の相加平均を算出しているので、負荷の小さな演算処理により上記差分の散ばり具合を求めることができる。

なお、立ち上がり分散量や立ち下がり分散量として、上記差分の各二乗値の相加平均を採用することもできる。この場合、演算処理の負荷はやや大きくなるものの上記差分の散ばり具合をより大きく算出結果に反映させることができる。

また、上記の第２電波判別処理により、１０秒程度の短い時間の電波受信によって標準電波が“WWVB”のものか、または、“MSF”のものかを判別することができるので、これにより、６０ｋＨｚの標準電波の種別を３種類の中から一意に判別することができる。

従って、この実施形態の電波時計１によれば、ユーザが電波時計１を携帯して世界の各地に移動した際に、ユーザは煩雑な設定変更の操作を行うことなく、自動的に各地の標準電波の種別を判別して、当該標準電波から時刻情報を得ることができる。さらに、標準電波の判別には短時間の電波受信しか要さないので、判別処理の後にすぐに電波受信処理を実行して速やかな時刻修正が可能となり、さらに、不要な電波受信処理が省かれるので電流消費量の低減が図られることとなる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、第１の電波判別処理により判別される標準電波として、６０ｋＨｚの標準電波“MSF”，“WWVB”，“JJY60”を例示したが、他の周波数で立ち上がり同期の標準電波と立ち下がり同期の標準電波とがあれば、同様の方法によりこれら２種類の標準電波の判別を行うことができる。

また、上記実施の形態の第１の電波判別処理では、タイムコード信号の隣接する２個の立ち上がりエッジの時間間隔と、データパルスの周期（１ｓ）との差分から、立ち上がり分散量を演算しているが、例えば、タイムコード信号中の複数の立ち上がりエッジのうち２個や３個離れた立ち上がりエッジの時間間隔と、データパルスの周期（１ｓ）の２倍や３倍との差分から、立ち上がり分散量を演算するようにしても良い。立ち下がり分散量についても同様である。

また、上記実施の形態の第１の電波判別処理では、立ち上がり分散量や立ち下がり分散量を、その前段で算出した複数の差分値の各絶対値の相加平均や各二乗値の相加平均から求めた例を示したが、その他、上記の差分値の散らばり具合が反映される量であれば、どのような演算式を適用しても良い。

また、上記実施の形態では、電波判別処理を電波受信処理の前段で常に行うように説明したが、例えば、１回目の電波受信処理は前回の受信が成功した方式で行い、１回目の電波受信処理で正常受信できなかった場合に電波判別処理を実行してから再度の電波受信処理を実行するように構成しても良い。また、上記実施形態では、コンパレータによりタイムコード信号のエッジ判定を行っているが、タイムコード信号を所定のサンプリングレートでＡＤ変換してＣＰＵ２２に取り込み、このＡＤ変換されたデータからＣＰＵ２２がエッジ判定を行うように構成しても良い。その他、実施の形態で具体的に示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 電波時計
３ 電波受信部
１１ アンテナ
２１ コンパレータ
２２ ＣＰＵ
２３ 時刻表示器
２４ 計時回路
２５ 発振器
２６ ＲＡＭ
２７ ＲＯＭ
２７ａ 電波判別処理プログラム
２７ｂ タイムコード判読処理プログラム
２７ｃ 時刻修正処理プログラム

Claims (7)

1. データパルスが所定周期で配されているタイムコードを含んだ標準電波を受信して、当該標準電波の復調信号からタイムコードを解析する時刻情報受信装置において、
   前記復調信号の立ち上がり点と立ち下がり点とを判定する判定手段と、
   前記判定手段により判定された複数の立ち上がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち上がり分散量を算出する第１演算手段と、
   前記判定手段により判定された複数の立ち下がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち下がり分散量を算出する第２演算手段と、
   前記立ち上がり分散量と前記立ち下がり分散量とを比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に基づき受信した標準電波に含まれる前記タイムコードの種別を判別する判別手段と、
   を備えたことを特徴とする時刻情報受信装置。
2. 前記第１演算手段は、前記判定手段により判定された複数の立ち上がり点のうち、隣接する２個の立ち上がり点の時間間隔と前記所定周期との差分をそれぞれ求め、これら複数の差分から前記立ち上がり分散量を算出し、
   前記第２演算手段は、前記判定手段により判定された複数の立ち下がり点のうち、隣接する２個の立ち下がり点の時間間隔と前記所定周期との差分をそれぞれ求め、これら複数の差分から前記立ち下がり分散量を算出することを特徴とする請求項１記載の時刻情報受信装置。
3. 前記判定手段は、前記所定周期の９倍〜２０倍の時間間隔分の復調信号から複数の立ち上がり点と複数の立ち下がり点とを判定し、
   前記第１演算手段と前記第２演算手段とは、前記時間間隔分の復調信号から判定された複数の立ち上がり点と複数の立ち下がり点とから前記立ち上がり分散量と前記立ち下がり分散量とを算出することを特徴とする請求項２記載の時刻情報受信装置。
4. 前記第１演算手段は、前記複数の差分の各絶対値の相加平均を前記立ち上がり分散量として算出し、
   前記第２演算手段は、前記複数の差分の各絶対値の相加平均を前記立ち下がり分散量として算出することを特徴とする請求項２記載の時刻情報受信装置。
5. 前記第１演算手段は、前記複数の差分の各二乗値の相加平均を前記立ち上がり分散量として算出し、
   前記第２演算手段は、前記複数の差分の各二乗値の相加平均を前記立ち下がり分散量として算出することを特徴とする請求項２記載の時刻情報受信装置。
6. 時刻を計時する計時手段と、
   該計時手段の計時データに基づいて時刻を表示する時刻表示手段と、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の時刻情報受信装置と、
   前記時刻情報受信装置の前記判別手段により判別されたタイムコード種別のフォーマットに従って前記復調信号からタイムコードを判読して時刻情報を求める判読手段と、
   前記判読手段により求められた時刻情報に基づき前記計時手段の計時データを修正する時刻修正手段と、
   を備えたことを特徴とする電波時計。
7. データパルスが所定周期で配されたタイムコードを含んだ標準電波の復調信号が入力されるコンピュータにより実行可能なプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記復調信号の立ち上がり点と立ち下がり点とを判定する判定機能と、
   前記判定機能により判定された複数の立ち上がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち上がり分散量を算出する第１演算機能と、
   前記判定機能により判定された複数の立ち下がり点の時間間隔と前記所定周期に係る時間との差分、および、複数の当該差分の散ばり具合を表わす立ち下がり分散量を算出する第２演算機能と、
   前記立ち上がり分散量と前記立ち下がり分散量とを比較する比較機能と、
   前記比較手段の比較結果に基づいて受信した標準電波に含まれる前記タイムコードの種別を判別する判別機能と、
   を実現させるプログラム。

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