JP4752916B2 - 時刻情報取得装置、および、電波時計 - Google Patents

Description

本発明は、標準時刻電波を受信してその時刻情報を取得する時刻情報取得装置、および、当該時刻情報取得装置を搭載した電波時計に関する。

現在、日本およびドイツ、イギリス、スイスなどにおいて、長波の標準時刻電波が送信所から送出されている。たとえば、日本では、福島県および佐賀県の送信所から、それぞれ、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波が送出されている。標準時刻電波は、年月日時分を示すタイムコードを構成する符号の列を含み、１周期６０秒で送出されるようになっている。つまり、タイムコードの周期は６０秒である。

このようなタイムコードを含む標準時刻電波を受信し、受信した標準時刻電波からタイムコードを取り出して、時刻を修正することができる時計（電波時計）が実用化されている。電波時計の受信回路は、アンテナにより受信された標準時刻電波を受け入れ、標準時刻電波信号のみを取り出すためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、包絡線検波などによって振幅変調された標準時刻電波信号を復調する復調回路、および、復調回路によって復調された信号に含まれるタイムコードを読み出す処理回路を備える。

従来の処理回路は、復調された信号をコンパレータで２値化して、所定のサンプリング周期で復調された信号の立ち上がりで同期をとった後、バイナリーのビット列である単位時間長（１秒）のデータ（タイムコードデータ）を取得する。さらに、処理回路は、タイムコードデータのパルス幅（つまり、ビット「１」の時間や、ビット「０」の時間）を計測し、その幅の大きさに対応して、符号「Ｐ」、「０」、「１」の何れかを決定し、決定された符号の列に基づいて時刻情報を取得する。

各国で、標準時刻電波の周波数は異なるが、たとえば、日本のＪＪＹ（佐賀県の標準電波送信所からの送信）、米国のＷＷＷＢ、英国のＭＳＦは、いずれも６０ｋＨｚの周波数を使用している。したがって、日本、米国或いは英国の何れかの国で、電波時計を使用する場合には、予め、どの国で使用するかを電波時計において設定しておき、設定された国のフォーマットにしたがったタイムコードを電波時計に取得させる必要があった。

特許文献１には、立ち下りエッジを連続的に検出して、その検出結果から米国のＷＷＷＢ或いは英国のＭＳＦの何れかであるかを判断し、或いは、立ち上がりエッジを連続的に検出して、その検出結果から、日本のＪＪＹが受信されたことを判断する電波時計が開示されている。また、特許文献２には、所定の時間において、ハイレベルとなっている時間の合計値、立ち上がりエッジのカウント値に基づいて、ＭＳＦ、ＷＷＷＢ或いはＪＪＹの何れの電波を受信しているかを判断する技術が提案されている。

さらに、従来の処理回路では、特許文献１，２に開示された標準時刻電波の検出の後、秒同期処理、分同期処理、符号取り込み、整合判定というプロセスを経る。それぞれのプロセスにおいて適切に処理が終了できなかった場合に、処理回路は、最初から処理をやり直す必要がある。このため、信号中に含まれるノイズの影響により処理が何度もやり直さねばならない場合があり、時刻情報が取得できるまでの時間が著しく長くなる場合がある。

なお、秒同期とは、たとえばＪＪＹに関して、タイムコードデータにより示される符号のうち、１秒ごとに到来する符号の立ち上がりを検出することである。また、ＪＪＹにおいては、秒同期を繰り返すことで、フレームの末尾に配置されたポジションマーカー「Ｐ０」およびフレームの先頭に配置されたマーカー「Ｍ」が連続している部分を検出することができる。この連続する部分は１分（６０秒）ごとに到来する。マーカー「Ｍ」の位置がタイムコードデータのうち、先頭のフレームのデータとなる。これを検出することを分同期と称する。上記分同期によりフレームの先頭が認識されるため、以後、符号取り込みが開始され、１フレーム分のデータを獲得した後に、パリティビットを調べられ、ありえない値（年月日時分が現実に起こりえない値）であるか否かが判断される（整合判定）。たとえば、分同期は、フレームの先頭を見出すものであるため、６０秒の時間を要する場合がある。無論、数フレームにわたってフレームの先頭を検出するためにはその数倍の時間を要する。

ＷＯ２００５／６２１３７号公報 特開２００７−１４７３２８号公報 特開２００５−２４９６３２号公報

たとえば、特許文献３においては、ＪＪＹによる標準時刻電波を復調した信号を、所定のサンプリング間隔（５０ｍｓ）で２値化して得られたタイムコードデータが取得され、１秒ごと（２０サンプル）のバイナリーのビット列からなるデータ群がリスト化される。特許文献１に開示された装置は、このビット列と、符号「Ｐ：ポジションマーカー」を表すバイナリーのビット列のテンプレート、符号「１」を表すバイナリーのビット列のテンプレートおよび符号「０」を表すバイナリーのビット列のテンプレートとをそれぞれ比較して、その相関を求め、相関によりビット列が、符号「Ｐ」、「１」、「０」の何れに該当するかを判断する。

特許文献３に開示された技術においては、２値のビット列であるタイムコードデータを取得して、テンプレートとのマッチングを行っている。電界強度が弱い状態や復調された信号に多くのノイズが混入された状態では、取得されたタイムコードデータに多くの誤差が含まれてしまう。したがって、復調された信号からノイズを取り除くためのフィルタや、ＡＤ変換器のスレッショルドを微調整して、タイムコードデータの品質を向上させる必要があった。

本発明は、電界強度の状態や信号のノイズに影響されず、標準時刻電波の種別を判別し、かつ、秒の先頭位置を特定できる時刻情報取得装置、および、時刻情報取得装置を備えた電波時計を提供することを目的とする。

本発明の目的は、標準時刻電波を受信する受信手段と、
前記受信手段から出力されたタイムコードを含む信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングして、各サンプル点が複数ビットにより表される値であり、かつ、タイムコードを構成する１つの符号に相当する時間長に対応する単位時間長のデータに基づき、１以上の単位時間長を有する入力波形データを生成する入力波形データ生成手段と、
各サンプル点が複数ビットにより表される値であり、前記入力波形データと同一の時間長を有し、標準時刻電波の種別ごとに当該種別を代表する１以上の単位時間長の波形データを有するとともに、当該波形データにおいて先頭位置が順次ずれている複数の予測波形データを生成する予測波形データ生成手段と、
前記入力波形データと、前記種別ごとの複数の予測波形データのそれぞれとの間の相関値を算出する相関値算出手段と、
前記相関値算出手段により算出された相関値を比較して、種別ごとに相関値の最適値を算出する相関値比較手段と、
前記種別ごとの最適値に基づいて、前記標準時刻電波の種別を判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段が、
前記判定された種別に関して最適値を示した予測波形データに基づいて、当該予測波形データにおいてタイムコードを構成する符号の先頭に対応する位置を秒の先頭位置と判断するように構成されたことを特徴とする時刻情報取得装置により達成される。

別の好ましい実施態様においては、前記予測波形データ生成手段が、日本のＪＪＹを代表する第１の予測波形データおよび他の種別を代表する第２の予測波形データを生成し、
前記判定手段が、前記第１の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第１の最適値と、前記第２の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第２の最適値とを比較する。

より好ましい実施態様においては、前記予測波形データ生成手段が、第１の予測波形データとして、日本のＪＪＹによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成し、第２の予測波形データとして、米国のＷＷＶＢによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成する。

また、別の好ましい実施態様においては、前記予測波形データ生成手段が、米国のＷＷＶＢを代表する第２の予測波形データおよび英国のＭＳＦを代表する第３の予測波形データを生成し、
前記判定手段が、前記第２の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第２の最適値と、前記第３の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第３の最適値とを比較する。

より好ましい実施態様においては、前記予測波形データ生成手段が、第１の予測波形データとして、日本のＪＪＹによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成し、第２の予測波形データとして、米国のＷＷＶＢによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成し、第３の予測波形データとして、英国のＭＳＦによる「Ａ＝０、Ｂ＝０」に相当する単位時間長のデータを生成する。

また、好ましい実施態様においては、前記判定手段が、標準時刻電波の種別を日本のＪＪＹと判断した場合に、前記最適値を示した第１の予測波形データにおいて、ローレベルからハイレベルへの立ち上がりの位置を、秒の先頭位置と判断する。

別の好ましい実施態様においては、前記判定手段が、前記標準時刻電波の種別を米国のＷＷＶＢと判断した場合に、前記最適値を示す第２の予測波形データにおいて、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒の先頭位置と判断し、前記標準時刻電波の種別を英国のＭＳＦと判断した場合に、前記最適値を示す第３の予測波形データにおいて、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒の先頭位置と判断する。

さらに別の好ましい実施態様においては、前記入力波形生成手段による入力波形データの生成、および、前記相関値算出手段による相関値の算出が複数回繰り返され、
前記相関値比較手段が、前記複数の予測波形データについて、同一の予測波形データについて算出された相関値を累算し、累算された相関値に基づいて、その最適値を算出する。

また、本発明の目的は、上記時刻情報取得装置と、
前記時刻情報取得装置により算出された、前記符号が示す値にしたがって、前記タイムコードを構成する日、時、分を含むコードの値を取得するデコード手段と、
前記デコード手段により取得されたコードの値に基づいて現在時刻を算出する現在時刻算出手段と、
内部クロックにより現在時刻を計時する内部計時手段と、
前記現在時刻算出手段により取得された現在時刻によって、前記内部計時手段により計時された現在時刻を修正する時刻修正手段と、
前記内部計時手段により計時された、或いは、時刻修正手段により修正された現在時刻を表示する時刻表示手段と、を備えたことを特徴とする電波時計により達成される。

本発明によれば、電界強度の状態や信号のノイズに影響されず、標準時刻電波の種別を判別し、かつ、秒の先頭位置を特定できる時刻情報取得装置、および、時刻情報取得装置を備えた電波時計を提供することが可能となる。

図１は、本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図２は、本実施の形態にかかる受信回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図３は、本実施の形態にかかる信号比較回路の構成を示すブロックダイヤグラムである。 図４は、本実施の形態にかかる電波時計において実行される処理の概略を示すフローチャートである。 図５は、ＪＪＹ、ＷＷＶＢ、および、ＭＳＦのそれぞれのフォーマットにしたがった符号の例を示す図である。 図６は、ＪＪＹによる標準時刻電波信号のフォーマットを説明する図である。 図７は、本実施の形態において利用される第１の予測波形データの例を示す図である。 図８は、本実施の形態において利用される第２の予測波形データの例を示す図である。 図９は、図４のステップ４０１の、標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出処理の例をより詳細に示すフローチャートである。 図１０は、図４のステップ４０１の、標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出処理の例をより詳細に示すフローチャートである。 図１１は、本実施の形態にかかる標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出を模式的に示す図である。 図１２は、本実施の形態にかかる標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出を模式的に示す図である。 図１３は、本実施の形態において利用される第３の予測波形データの例を示す図である。 図１４は、図９および図１０に引き続いて実行され得る処理の例を示すフローチャートである。 図１５は、本実施の形態にかかる分先頭位置の検出（分同期）をより詳細に示すフローチャートである。 図１６は、本実施の形態にかかる分先頭位置の検出処理における入力波形データと予測波形データとを概略的に示す図である。 図１７は、第２の実施の形態にかかる標準時刻電波の判定処理の例を示すフローチャートである。 図１８は、第２の実施の形態にかかる標準時刻電波の判定処理の例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態においては、長波帯、特に６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波を受信して、その信号を検波して、信号の種別を判別し、かつ、信号中に含まれるタイムコードを示す符号の列を取り出して、当該符号の列に基づいて時刻を修正する電波時計に、本発明にかかる時刻情報取得装置を設けている。

日本、米国および英国では、送信所から６０ｋＨｚの標準時刻電波が送信されている。日本では、福島県および佐賀県の２つの送信所から、ＪＪＹと称される標準時刻電波が送信されているが、佐賀県の送信所から送信される標準時刻電波の周波数が６０ｋＨｚである。また、米国のＷＷＶＢおよび英国のＭＳＦも、その周波数が６０ｋＨｚである。

標準時刻電波は、基本的には、年月日時分を示すタイムコードを構成する符号の列を含み、１周期６０秒で送出されている。１つの符号は単位時間長（１秒）であるため、１周期では６０個の符号を含み得る。

図１は、本実施の形態にかかる電波時計の構成を示すブロックダイヤグラムである。図１に示すように、電波時計１０は、ＣＰＵ１１、入力部１２、表示部１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、受信回路１６、内部計時回路１７および信号比較回路１８を備える。

ＣＰＵ１１は、所定のタイミングで、或いは、入力部１２から入力された操作信号に応じてＲＯＭ１４に格納されたプログラムを読み出して、ＲＡＭ１５に展開し、当該プログラムに基づいて、電波時計１０を構成する各部への指示やデータの転送などを実行する。具体的には、ＣＰＵ１１は、たとえば所定時間毎に受信回路１６を制御して標準時刻電波を受信させて、受信回路１６から得られた信号に基づくディジタルデータから、標準時刻電波の種別を判定し、判定された種別の信号フォーマットにしたがって、標準時刻電波信号に含まれる符号の列を特定し、この符号の列に基づいて内部計時回路１７で計時される現在時刻を修正する処理を実行する。また、ＣＰＵ１１は、内部計時回路１７によって計時された現在時刻を表示部１３に転送する処理などを実行する。

本実施の形態においては、１以上の単位時間長の、標準時刻電波の種別ごとに、当該種別を代表するような複数の予測符号データを生成して、生成された予測符号データと、受信回路により受信された標準時刻電波から得た複数の入力波形データとを比較することで、受信した標準時刻電波の種別を判定する。標準時刻電波の種別を判定するときには、標準時刻電波の種別ごとに、当該種別を代表する予測符号データが生成される。また、同様に、予測符号データと、入力波形データを比較することで、秒の先頭や分の先頭などを特定することもできる。

入力部１２は、電波時計１０の各種機能の実行を指示するためのスイッチを含み、スイッチが操作されると、対応する操作信号をＣＰＵ１１に出力する。表示部１３は、文字盤やＣＰＵ１１によって制御されたアナログ指針機構、液晶パネルを含み、内部計時回路１７によって計時された現在時刻を表示する。ＲＯＭ１４は、電波時計１０を動作させ、また、所定の機能を実現するためのシステムプログラムやアプリケーションプログラムなどを記憶する。所定の機能を実現するためのプログラムには、後述する、標準時刻電波の判定処理、秒パルスの検出処理、分先頭位置の検出処理、各種（コード）符号が示す値の取得（デコード）処理のためのプログラム等が含まれる。ＲＡＭ１５は、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられ、ＲＯＭ１４から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ１１にて処理されたデータなどを一時的に記憶する。

受信回路１６は、アンテナ回路や検波回路などを含み、アンテナ回路にて受信された標準時刻電波から復調された信号を得て、信号比較回路１８に出力する。内部計時回路１７は、発振回路を含み、発振回路から出力されるクロック信号を計数して現在時刻を計時し、現在時刻のデータをＣＰＵ１１に出力する。

図２は、本実施の形態にかかる受信回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図２に示すように、受信回路１６は、標準時刻電波を受信するアンテナ回路５０、アンテナ回路５０により受信された標準時刻電波の信号（標準時刻電波信号）のノイズを除去するフィルタ回路５１、フィルタ回路５１の出力である高周波信号を増幅するＲＦ増幅回路５２、ＲＦ増幅回路５２から出力された信号を検波して、標準時刻電波信号を復調する検波回路５３を備え、検波回路５３によって復調された信号が信号比較回路１８に出力される。なお、本実施の形態においては、６０ｋＨｚで振幅変調された標準時刻電波信号を受信できるようになっており、フィルタ回路５１や検波回路５３は、６０ｋＨｚの電波を受信するように定数が定められている。

図３は、本実施の形態にかかる信号比較回路の構成を示すブロックダイヤグラムである。図３に示すように、本実施の形態にかかる信号比較回路１８は、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）２１、受信波形データバッファ２２、予測波形データ生成部２３、波形切り出し部２４、相関値算出部２５および相関値比較部２６を有する。

ＡＤＣ２１は、受信回路から出力された信号を、所定のサンプリング間隔で、値が複数ビット（たとえば８ビット）により表されるディジタルデータに変換して出力する。たとえば、上記サンプリング間隔は５０ｍｓであり、１秒あたり２０サンプルのデータを取得することができる。受信波形データバッファ２２は、前記データを順次記憶する。受信波形データバッファ２２は、複数の単位時間長（１秒）のデータ（たとえば、１０単位時間（１０秒））を記憶することができ、新たにデータを記憶する場合には、古い順にデータを消去していく。

予測波形データ生成部２３は、後述するそれぞれの処理において使用する、比較対象とする所定の時間長の予測波形データを生成する。予測波形データ生成部２３において生成する予測波形データについては各処理において詳細に説明する。波形切り出し部２４は、予測波形データの時間長と同じ時間長の入力波形データを、受信波形データバッファ２２から取り出す。

相関値算出部２５は、複数の予測波形データのそれぞれと、入力波形データとの相関値を算出する。本実施の形態においては、後述するように相関をとるために共分散を採用している。相関値比較部２６は、相関値算出部２５において算出された相関値を比較して、その最適値を特定する。

図４は、本実施の形態にかかる電波時計において実行される処理の概略を示すフローチャートである。図４に示す処理は、主として、ＣＰＵ１１およびＣＰＵ１１の指示に基づく信号比較回路１８により実行される。図４に示すように、ＣＰＵ１１および信号比較回路１８（以下、説明の便宜上「ＣＰＵ１１等」とも称する。）は、標準時刻電波の種別を判定するとともに、判定された標準時刻電波における秒パルス位置を検出する（ステップ４０１）。本実施の形態においては、後述するように、入力波形データと、後述する予測波形データとの比較によって、標準時刻電波の種別およびその秒パルス位置（つまり秒の先頭位置）の取得を同時に実現できる。

処理の詳細に先立って、標準時刻電波の種別、および、日本のＪＪＹの標準時刻電波信号のフォーマットを説明する。一般に、標準時刻電波信号においては、１秒の単位時間長の複数種の符号が、６０個連なり、これにより１分の時間長を有するフレームが形成される。

図５は、ＪＪＹ、ＷＷＶＢ、および、ＭＳＦのそれぞれのフォーマットにしたがった符号の例を示す図である。図５（ａ）は、日本のＪＪＹに含まれる符号を示す図である。図５（ａ）に示すように、ＪＪＹには、「０」、「１」および「Ｐ」をそれぞれ示す３つの符号が含まれる。ＪＪＹの符号は、秒の先頭でローレベルからハイレベルに立ち上がる。ＪＪＹの符号「０」は、最初の８００ｍｓだけハイレベルとなり、引き続く２００ｍｓではローレベルとなる。符号「１」は、最初の５００ｍｓだけハイレベルとなり、引き続く５００ｍｓではローレベルとなる。また、符号「Ｐ」は、ポジションマーカー或いはマーカーとして使用される符号であり、最初の２００ｍｓだけハイレベルとなり引き続く８００ｍｓではローレベルとなる。

図５（ｂ）は、米国のＷＷＶＢに含まれる符号を示す図である。図５（ｂ）に示すように、ＷＷＶＢには、「０」、「１」および「Ｐ」をそれぞれ示す３つの符号が含まれる。ＷＷＶＢの符号は、秒の先頭でハイレベルからローレベルに立ち下がる。ＷＷＶＢの符号「０」は、最初の２００ｍｓだけローレベルとなり、引き続く８００ｍｓではハイレベルとなる。符号「１」は、最初の５００ｍｓだけローレベルとなり、引き続く５００ｍｓではハイレベルとなる。また、符号「Ｐ」は、最初の８００ｍｓだけローレベルとなり引き続く２００ｍｓではハイレベルとなる。

図５（ｃ）は、英国のＭＳＦに含まれる符号を示す図である。ＭＳＦでは、ＪＪＹやＷＷＶＢと異なり、５つの符号を有し、そのうち４つは、２つのビット（Ａ、Ｂ）のそれぞれの値を表すことができる。ＭＳＦの符号は、秒の先頭でハイレベルからローレベルに立ち下がる。「Ａ＝０、Ｂ＝０」に相当する符号は、最初の１００ｍｓだけローレベルとなり、引き続く９００ｍｓではハイレベルとなる。「Ａ＝１、Ｂ＝０」に相当する符号は、最初の２００ｍｓだけローレベルとなり、引き続く８００ｍｓでローレベルとなる。また、マーカーに相当する符号「Ｍ」は、最初の５００ｍｓだけローレベルとなり、引き続く５００ｍｓでハイレベルとなる。「Ａ＝０、Ｂ＝１」に相当する符号は、最初の３００ｍｓにおいて、１００ｍｓずつ順次ローレベル、ハイレベル、ローレベルとなり、その後の７００ｍｓでハイレベルとなる。また、「Ａ＝１、Ｂ＝１」に相当する符号は、最初の３００ｍｓだけローレベルとなり、引き続く７００ｍｓではハイレベルとなる。

図６は、ＪＪＹによる標準時刻電波信号のフォーマットを説明する図である。図６に示すように、ＪＪＹによる標準時刻電波信号においては、１秒の単位時間長の上述した「Ｐ」、「１」および「０」を示す符号が連なっている。標準時刻電波は、６０秒を１フレームとしており、１フレームには６０個の符号が含まれる。また、ＪＪＹによる標準時刻電波においては、１０秒ごとにポジションマーカー「Ｐ１」、「Ｐ２」、・・・或いはマーカー「Ｍ」が到来し、また、フレームの末尾に配置されたポジションマーカー「Ｐ０」およびフレームの先頭に配置されたマーカー「Ｍ」が連続している部分を検出することで、６０秒ごとに到来するフレームの先頭、つまり分の先頭位置を見出すことができる。

本実施の形態においては、ＪＪＹを代表する単位時間長のデータである第１の予測波形データと、ＪＪＹ以外を代表する単位時間長のデータである第２の予測波形データとを用意して、かつ、第１の予測波形データおよび第２の予測波形データのそれぞれについて、符号の先頭位置が５０ｍｓずつずらされたような複数の予測波形データを生成している。本実施の形態においては、このような複数の第１の予測波形データと入力波形データとの相関値がそれぞれ算出されるとともに、複数の第２の予測波形データと入力波形データとの相関値がそれぞれ算出される。また、第１の予測波形データに関する最適な相関値と、第２の予測波形データに関する最適な相関値とが比較されて、標準時刻電波の種別を判定する。また、最適な相関値を示す予測波形データのローレベルからハイレベルへの立ち上がり、或いは、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりから、秒パルス位置（秒の先頭位置）が検出される。

標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出（ステップ４０１）の後、ＣＰＵ１１等は、分の先頭位置、つまり、上記１フレームの標準時刻電波信号の先頭位置を検出する（ステップ４０２）。ステップ４０２において、たとえば、標準時刻電波の種別がＪＪＹであると判断された場合には、符号「Ｐ」を２つ連続させた、２単位時間長を有する予測波形データを生成し、予測波形データと、複数の入力波形データとの相関値を算出している。ステップ４０２の処理についても後に詳述する。

その後、ＣＰＵ１１等は、標準時刻電波信号の種々の符号（分の一の位の符号（Ｍ１）、分の十の位の符号（Ｍ１０）、日時や曜日など他の符号）をデコードする（ステップ４０３）。

次に、本実施の形態にかかる標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出処理（ステップ４０１）についてより詳細に説明する。なお、本明細書において、秒パルス位置の検出を秒同期とも称する。

図７は、本実施の形態において利用される第１の予測波形データの例、図８は、本実施の形態において利用される第２の予測波形データの例を示す図である。図７に示すように、２０個の第１の予測波形データＰａ（１，ｊ）〜Ｐａ（２０，ｊ）は、それぞれ、ＪＪＹに基づく単位時間長の符号「０」のデータについて、符号の先頭位置を５０ｍｓずつ順次ずらしたような値を有する。たとえば、最初の第１の予測波形データＰａ（１，ｊ）（符号７０１参照）においては、データの先頭位置（符号７００参照）と、符号の先頭とが一致している。これに対して、次の第１の波形データＰａ（２，ｊ）（符号７０２参照）においては、データの先頭位置７００に対して、符号の先頭は５０ｍｓ遅れている。

また、実施の形態においては、第１の予測波形データは、入力波形データと同様に、値が複数ビット（たとえば、８ビット）により表されるディジタルデータであり、サンプリング間隔を５０ｍｓとしている。したがって、隣接する第１の予測波形データ（たとえば、Ｐａ（１，ｊ）およびＰａ（２，ｊ）は、１サンプルだけずれたものとなる。また、本実施の形態において、第１の予測波形データと入力波形データのビット数は同一である。

図８に示すように、２０個の第２の予測符号データＰｂ（１，ｊ）〜Ｐｂ（２０，ｊ）は、それぞれ、ＷＷＶＢの符号「０」のデータについて、符号の先頭位置を５０ｍｓずつ順次ずらしたような値を有する。たとえば、最初の第２の予測波形データＰｂ（１，ｊ）（符号８０１参照）においては、データの先頭位置（符号８００参照）と、符号の先頭とが一致している。これに対して、次の第２の波形データＰｂ（２，ｊ）（符号８０２参照）においては、データの先頭位置８００に対して、符号の先頭は５０ｍｓ遅れている。

第１の予測波形データと同様に、第２の予測波形データも、値が複数ビット（たとえば、８ビット）により表されるディジタルデータであり、サンプリング間隔を５０ｍｓとしている。また、第２の予測波形データのビット数も、第１の予測波形データおよび入力波形データのビット数と同一である。

図９および図１０は、図４のステップ４０１の、標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出処理の例をより詳細に示すフローチャートである。また、図１１および図１２は、本実施の形態にかかる標準時刻電波の種別の判定および秒パルス位置の検出を模式的に示す図である。

図９に示すように、予測波形データ生成部２３は、ＪＪＹによる符号「０」の先頭位置が５０ｍｓ（１サンプル）だけ順次ずれているような、複数の第１の予測波形データＰａ（１，ｊ）〜Ｐａ（２０，ｊ）を生成するとともに（ステップ９０１）、ＷＷＶＢによる符号「０」の先頭位置が５０ｍｓ（１サンプル）だけ順次ずれているような、複数の第２の予測波形データＰｂ（１，ｊ）〜Ｐｂ（２０，ｊ）を生成する（ステップ９０２）。生成された第１の予測波形データおよび第２の予測波形データは、たとえば、予測波形データ生成部２３中のバッファ（図示せず）に一時的に記憶される。

次いで、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、波形切り出し部２４は、受信波形データバッファ２２から、１単位時間長（１秒）のデータを切り出して、入力波形データＳ（ｊ）を生成する（ステップ９０３）。なお、処理を高速化させ、或いは、受信波形データバッファ２２のサイズを小さくするために、波形切り出し部２４は、１単位時間長のデータの全てが受信波形データバッファ２２に格納されない状態で、Ｓ（１）、Ｓ（２）、・・・という順で順次、２０個のサンプルデータを取り出していっても良い。

その後、相関値算出部２５は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データＳ（ｊ）と、第１の予測波形データＰａ（ｐ，ｊ）のそれぞれとの間の相関値（共分散値）Ｃａ（ｐ）（ｐ＝１〜２０）を算出する（ステップ９０４）。本実施の形態において、相関値算出部２５は、入力波形データＳ（ｊ）と、その平均値Ｓｍ、予測波形データＰａ（ｐ，ｊ）と、その平均値Ｐａｍとを用いて、以下の数式にしたがって、共分散値Ｃａ（ｐ）を算出する。図１１において、符号８０−１〜８０−２０は、それぞれ共分散算出部を示している。

Ｃａ（ｐ）＝（１／Ｎ）＊Σ（（Ｓ（ｊ）−Ｓｍ）＊（Ｐａ（ｐ、ｊ）−Ｐａｍ））
Ｓｍ＝（１／Ｎ）＊Σ（Ｓ（ｊ））、Ｐａｍ＝（１／Ｎ）＊Σ（Ｐａ（ｐ、ｊ））
なお、シグマは、ｊ＝１〜Ｎについてのものである。なお、上述したように、波形切り出し部２４が、Ｓｎ（１）、Ｓｎ（２）、・・・という順で順次、サンプルデータを取り出していく場合には。全てのＳｎ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｎ）がステップ７０３の当初には取得されていない。したがって、ステップ９０４の当初の段階では、平均値Ｓｍ＝（１／Ｎ）＊Σ（Ｓｎ（ｊ））が得られない。

しかしながら、上記Ｃａ（ｐ）は、
Ｃａ（ｐ）＝（１／Ｎ）Σ（Ｓ（ｊ）＊Ｐａ（ｐ，ｊ））−Ｓｍ＊Ｐｍ
と変形される。したがって、波形切り出し部２４が、サンプルデータＳ（ｊ）を取得するごとに、相関値算出部２５は、Ｓ（ｊ）＊Ｐａ（ｐ，ｊ）を演算して、乗算結果を、加算結果に累算することを繰り返し、最後のサンプルデータＳ（Ｎ）が得られたときに、相関値算出部２５が、平均値Ｓｍを算出して、累算結果から、Ｓｍ＊Ｐｍを減算すればよい。

全ての相関値（共分散値）Ｃａ（１）〜Ｃａ（２０）が取得されると、相関値比較部２６は、相関値Ｃａ（１）〜Ｃａ（２０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃａ（Ｘ）を見出す（ステップ９０５、図１１の符号８１参照）。ＣＰＵ１１は、最適値Ｃａ（Ｘ）を受け入れて、当該最適値が有効であるか否かを判断する（ステップ９０６）。

得られた共分散値Ｃａ（ｐ）の中で最大値を示すＣａ（Ｘ）が最も相関の高い予測波形であるが、母数の不十分な標本から得られた共分散値においては、ノイズによる偶発的な要因で最大値が出現する場合もある。このような場合を排除する目的で、たとえば、ステップ９０６においては、たとえば、以下のような判断基準を設け、誤検出を避ける。
（１）共分散計算に使用した入力波形データの数が既定数以上であること
（２）Ｃａ（Ｘ）を示すｘの値が複数回数出現し、かつ、複数回数ｘの値が等しく、その頻度が他に比べて大きいこと。（ｘが最頻値）
（３）既定回数以上連続してｘの値が等しいこと。（最頻値の連続性）
なお、上記（１）〜（３）の判断をする場合には、図９のステップ９０３〜９０５の処理の組を複数回数実行することになる。
（４）Ｃａ（ｐ）の分散が規定値以下であること、
（５）Ｃａ（ｐ）の統計量である尖度や歪度もしくは、それに準ずる評価関数を計算し、その結果が規定値に達しているかを判断すること
無論、有効性の判断は上述した手法に限定されず、相関値の平均値や標準偏差を利用して、たとえば、相関値の極大値であっても、平均値より小さいものは有意ではないと判断しても良いし、統計において一般的な有意水準（たとえば、５パーセント）を利用しても良い。

ステップ９０６でＮｏと判断された場合には、ステップ９０３に戻る。その一方、ステップ９０６でＹｅｓ、つまり、入力波形データと、第１の予測波形データとの間の共分散値の最適値Ｃａ（Ｘ）が有効であれば、波形切り出し部２４は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、受信波形データバッファ２２から、１単位時間長（１秒）のデータを切り出して、入力波形データＳ（ｊ）を生成する（ステップ１００１）。

相関値算出部２５は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データＳ（ｊ）と、第２の予測波形データＰｂ（ｐ，ｊ）のそれぞれとの間の相関値（共分散値）Ｃｂ（ｐ）（ｐ＝１〜２０）を算出する（ステップ１００２）。共分散値の算出は、ステップ９０４と同様に以下の式により算出される。また、図１２において、符号８２−１〜８２−２０は、それぞれ共分散算出部を示している。

Ｃｂ（ｐ）＝（１／Ｎ）＊Σ（（Ｓ（ｊ）−Ｓｍ）＊（Ｐｂ（ｐ、ｊ）−Ｐｂｍ））
Ｓｍ＝（１／Ｎ）＊Σ（Ｓ（ｊ））、Ｐｂｍ＝（１／Ｎ）＊Σ（Ｐｂ（ｐ、ｊ））
全ての相関値（共分散値）Ｃｂ（１）〜Ｃｂ（２０）が取得されると、相関値比較部２６は、相関値Ｃｂ（１）〜Ｃｂ（２０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃｂ（Ｙ）を見出す（ステップ１００３、図１２の符号８３参照）。ＣＰＵ１１は、最適値Ｃｂ（Ｙ）を受け入れて、当該最適値が有効であるか否かを判断する（ステップ１００４）。ステップ１００４における有効性の判断は、ステップ９０６と同様である。

ステップ１００４でＮｏと判断された場合には、ステップ１００１に戻る。その一方、ステップ１００４でＹｅｓ、つまり、入力波形データと、第２の予測波形データとの間の共分散値の最適値Ｃｂ（Ｙ）が有効であれば、相関値比較部２６は、第１の予測波形データに関する最適値Ｃａ（Ｘ）と、第２の予測波形データに関する最適値Ｃｂ（Ｙ）とを比較して、Ｃａ（Ｘ）＞Ｃｂ（Ｙ）であるかを判断する（ステップ１００５）。ステップ１００５でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、受信した標準時刻電波が、ＪＪＹによるものであると判断し、最適値Ｃａ（Ｘ）が示す第１の予測波形データの符号「０」の先頭位置、つまり、ローレベルからハイレベルへの立ち上がりの位置を、秒パルス位置と判断する（ステップ１００６）。ＣＰＵ１１は、秒パルス位置の情報を、ＲＡＭ１５に格納しておく。この秒パルス位置は、以下に述べる分先頭位置の検出等の処理で使用される。

図９、１０に示す例においては、ステップ１００５において、ＪＪＹであるか否かが判断され、ＪＪＹ以外の標準時刻電波（ＷＷＶＢ或いはＭＳＦ）を比較していないが、無論、標準時刻電波が、ＷＷＶＢによるものであるかＭＳＦによるものであるかを比較しても良い。

図１３は、第３の予測波形データの例、図１４は、図９および図１０に引き続いて実行され得る処理の例を示すフローチャートである。図１３に示すように、２０個の第３の予測波形データＰｃ（１，ｊ）〜Ｐｃ（２０，ｊ）は、それぞれ、ＭＳＦに基づく単位時間長の符号「Ａ＝０、Ｂ＝０」のデータについて、符号の先頭位置を５０ｍｓずつ順次ずらしたような値を有する。たとえば、最初の第３の予測波形データＰｃ（１，ｊ）（符号１３０１参照）においては、データの先頭位置（符号１３００参照）と、符号の先頭とが一致している。これに対して、次の第３の波形データＰｃ（２，ｊ）（符号１３０２参照）においては、データの先頭位置１３００に対して、符号の先頭は５０ｍｓ遅れている。

図１４に示すように、ステップ１００５でＮｏと判断された場合には、予測波形データ生成部２３は、ＭＳＦによる符号「Ａ＝０、Ｂ＝０」の先頭位置が５０ｍｓ（１サンプル）だけ順次ずれているような、複数の第３の予測波形データＰｃ（１，ｊ）〜Ｐｃ（２０，ｊ）を生成する（ステップ１４０１）。

次いで、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、波形切り出し部２４は、受信波形データバッファ２２から、１単位時間長（１秒）のデータを切り出して、入力波形データＳ（ｊ）を生成する（ステップ１４０２）。その後、相関値算出部２５は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データＳ（ｊ）と、第３の予測波形データＰｃ（ｐ，ｊ）のそれぞれとの間の相関値（共分散値）Ｃｃ（ｐ）（ｐ＝１〜２０）を算出する（ステップ１４０３）。

共分散値の算出は、ステップ９０４やステップ１００２と同様に以下の式により算出される。

Ｃｃ（ｐ）＝（１／Ｎ）＊Σ（（Ｓ（ｊ）−Ｓｍ）＊（Ｐｃ（ｐ、ｊ）−Ｐｃｍ））
Ｓｍ＝（１／Ｎ）＊Σ（Ｓ（ｊ））、Ｐｃｍ＝（１／Ｎ）＊Σ（Ｐｃ（ｐ、ｊ））
全ての相関値（共分散値）Ｃｃ（１）〜Ｃｃ（２０）が取得されると、相関値比較部２６は、相関値Ｃｃ（１）〜Ｃｃ（２０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃｃ（Ｚ）を見出す（ステップ１４０４）。ＣＰＵ１１は、最適値Ｃｃ（Ｚ）を受け入れて、当該最適値が有効であるか否かを判断する（ステップ１４０５）。ステップ１４０５における有効性の判断は、ステップ９０６やステップ１００４と同様である。

ステップ１４０５でＮｏと判断された場合には、ステップ１４０２に戻る。その一方、ステップ１４０５でＹｅｓ、つまり、入力波形データと、第３の予測波形データとの間の共分散値の最適値Ｃｃ（Ｚ）が有効であれば、相関値比較部２６は、第２の予測波形データに関する最適値Ｃｂ（Ｙ）と、第３の予測波形データに関する最適値Ｃｃ（Ｚ）とを比較して、Ｃｂ（Ｙ）＞Ｃｃ（Ｚ）であるかを判断する（ステップ１４０６）。ステップ１４０６でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、受信した標準時刻電波が、ＷＷＶＢによるものであると判断し、最適値Ｃｂ（Ｙ）が示す、第２の予測波形データにおける符号「０」の先頭位置、つまり、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒パルス位置と判断する（ステップ１４０７）。ＣＰＵ１１は、秒パルス位置の情報を、ＲＡＭ１５に格納しておく。

ステップ１４０６でＮｏと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、受信した標準時刻電波が、ＭＳＦによるものであると判断し、最適値Ｃｃ（Ｚ）が示す、第３の予測波形データにおける符号「Ａ＝０、Ｂ＝０」の先頭位置、つまり、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒パルス位置と判断する（ステップ１４０８）。ＣＰＵ１１は、秒パルス位置の情報を、ＲＡＭ１５に格納しておく。

このように、図９および図１０に示す処理に、図１４に示す処理を加えることにより、ＷＷＶＢおよびＭＳＦの何れかを判断することも可能となる。

次に、分先頭位置の検出について詳細に説明する。以下、ステップ１００５においてＹｅｓと判断され、受信した標準時刻電波がＪＪＹであった場合について説明する。なお、
分先頭位置の検出を分同期とも称する。

図１５は、本実施の形態にかかる分先頭位置の検出（分同期）をより詳細に示すフローチャートである。秒同期によって、すでに秒パルス位置（秒の先頭位置）は確定している。また、図６に示すように、ＪＪＹにおいては、分先頭位置では、その前後（６０秒および１秒）で、符号「Ｐ」（デューティ２０％の符号）が連続している。そこで、ＪＪＹについての分同期においては、符号「Ｐ」が連続している形態の２単位時間長の予測波形データを生成する。また、それぞれ秒パルス位置（秒先頭位置）から開始される２単位時間長（２秒）の入力波形データを６０個生成する。予測波形データと、６０個の入力波形データの各々との相関値を算出することにより６０個の相関値（共分散値）Ｃ（１）〜Ｃ（６０）を得ることができる。

図１５に示すように、予測波形データ生成部２３は、ＣＰＵ１１からの指示にしたがって、符号「Ｐ」を２つ連ねた形態の２単位時間長の予測波形データＰｄ（ｊ）を生成する（ステップ１５０１）。図１６に示すように、この予測波形データ（符号１６００参照）は、単位時間長（１秒）において最初の２００ｍｓがハイレベルで残りの８００ｍｓがローレベルであるような波形を２つ連ねたものである。

次いで、秒先頭位置を特定するためのパラメータｉが初期化され、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、波形切り出し部２４は、受信波形データバッファ２２から秒先頭位置から２単位時間長（２秒）の入力波形データＳｎ（ｉ，ｊ）を取得する（ステップ１５０３）。相関値算出部２５は、入力波形データＳｎ（ｉ，ｊ）と、予測波形データＰｄ（ｊ）との相関値（共分散値）Ｃｄ（ｉ）を算出する（ステップ１５０４）。共分散値の算出は、秒同期処理と同様であるため説明を省略する。

ＣＰＵ１１は、パラメータｉが６０であるか否かを判断し（ステップ１５０５）、ステップ１５０５でＮｏと判断された場合には、パラメータｉをインクリメントする（ステップ１５０６）。引き続くステップ１５０３においては、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、波形切り出し部２４は、次の秒先頭位置（つまり、先の入力波形データの秒先頭位置から２０サンプルだけ後ろの位置）から２単位時間長（２秒）の入力波形データＳｎ（ｉ，ｊ）を取得する。以下、新たに取得した入力波形データＳｎ（ｉ，ｊ）と予測波形データＰｄ（ｊ）との間で共分散値が算出される。

図１６は、本実施の形態にかかる分先頭位置の検出処理における入力波形データと予測波形データとを概略的に示す図である。図１６に示すように、入力波形データＳｎ（１，ｊ）は、ある秒先頭位置からの２単位時間長のデータ１６０１、１６０２から構成される。次の入力波形データＳｎ（２，ｊ）は、次の秒先頭位置からの２単位時間長のデータ１６０２、１６０３から構成される。このように、Ｓｎ（ｎ−１，ｊ）とＳｎ（ｎ，ｊ）とは、単位時間長（１秒）だけ秒先頭位置がずれたデータとなっている。最後尾の入力波形データＳｎ（６０，ｊ）は、先頭の入力波形データＳｎ（１，ｊ）から５９秒ずれた２単位時間長のデータ１６５９、１６６０から構成される。

入力波形データＳ（１，ｊ）、Ｓ（２，ｊ）、Ｓ（３，ｊ）、・・・、Ｓ（６０，ｊ）について、それぞれ、予測波形データとの共分散値が算出される。図１６においては、図示の便宜上、Ｓｎ（１，ｊ）、Ｓｎ（２，ｊ）、Ｓｎ（３，ｊ）、・・・、Ｓｎ（６０，ｊ）との間で共分散を算出する予測波形データを、Ｐｄ（１，ｊ）、Ｐｄ（２，ｊ）、Ｐｄ（３，ｊ）、・・・、Ｐｄ（６０，ｊ）としているが、実際にはこれらは同じ値Ｐｄ（ｊ）である。

全ての相関値（共分散値）Ｃｄ（１）〜Ｃｄ（６０）が取得されると、相関値比較部２６は、相関値Ｃｄ（１）〜Ｃｄ（６０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃｄ（Ｘ）を見出す（ステップ１５０７）。ＣＰＵ１１は、最適値Ｃｄ（Ｘ）を受け入れて、当該最適値が有効であるか否かを判断する（ステップ１５０８）。有効であるか否かの判断も秒同期処理の場合（図９のステップ９０６）と同様である。ステップ１５０８でＮｏと判断された場合には、ステップ１５０２に戻り、波形切り出し部２４は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、受信波形バッファ２２に格納された、先の処理に用いられたデータとは別の入力波形データを取得する。

ステップ１５０８でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、最適値Ｃｄ（Ｘ）が示す入力波形データにおいて、２番目の符号「Ｐ」の先頭位置、つまり、２番目のローレベルからハイレベルへの立ち上がりの位置を、分の先頭位置と判断する（ステップ１５０９）。ＣＰＵ１１は、分の先頭位置の情報を、ＲＡＭ１５に格納しておく。

その後、ＣＰＵ１１は、分の先頭位置から、順次６０個の符号を取り込み、符号の値を判別して、符号をデコードする（図４のステップ４０３）。判別された符号の値から現在時刻を得ることができる。したがって、ＣＰＵ１１は、得られた現在時刻に基づいて、内部計時回路１７において計時された現在時刻を修正するとともに、得られた現在時刻を表示部１３に表示する。

本実施の形態によれば、波形切り出し部２４は、受信波形データバッファ２２から、受信回路から出力されたタイムコードを含む信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングして、各サンプル点が複数ビットにより表される値であり、かつ、タイムコードを構成する１つの符号に相当する時間長に対応する単位時間長のデータに基づき、１以上の単位時間長を有する入力波形データを生成する。また、予想波形データ生成部２３は、各サンプル点が複数ビットにより表される値であり、前記入力波形データと同一の時間長を有し、標準時刻電波の種別ごとに、当該種別を代表する１以上の単位時間長を有する予測波形データ（第１の予測波形データや第２の予測波形データ）を生成する。相関値算出部２５は、種別ごとの予測波形データのそれぞれとの間の相関値を算出し、相関値比較部２６は、種別ごとに相関値の最適値を算出する。ＣＰＵ１１は、前記種別ごとの最適値に基づいて、前記標準時刻電波の種別を判定する。このように、入力波形データと、予想波形データとの相関値を算出し、種別ごとの相関値の最適値を比較して、標準時刻電波の種別を判定することにより、電界強度が弱い場合や、信号にノイズが多く含まれる場合にも入力波形データの形状に依存せずに、正確かつ高速に、標準時刻電波の種別を判定することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、ＣＰＵ１１は、判定された種別に関して最適値を示した予測波形データに基づいて、当該予測波形データにおいてタイムコードを構成する符号の先頭に対応する位置を秒の先頭位置と判断する。すなわち、本実施の形態においては、標準時刻電波の種別の判定とともに、秒同期（秒の先頭位置の判定）を行なうことが可能となる。

たとえば、本実施の形態においては、予測波形データ生成部２３が、日本のＪＪＹを代表する第１の予測波形データおよび他の種別（たとえばＷＷＶＢ）を代表する第２の予測波形データを生成して、前記第１の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第１の最適値と、前記第２の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第２の最適値とを比較する。第１の最適値が、第２の最適値よりも良好さを示す値であれば、標準時刻電波の種別をＪＪＹであると判断することができる。

より詳細には、本実施の形態においては、予測波形データ生成部２３が、第１の予測波形データとして、ＪＪＹによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成し、第２の予測波形データとして、ＷＷＶＢによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成する。これにより、単純なデータ構成の予測波形データを用いた相関値の算出および標準時刻電波の種別の判定が可能となる。

また、本実施の形態においては、予測波形データ生成部２３は、ＷＷＶＢを代表する第２の予測波形データおよびＭＳＦを代表する第３の予測波形データを生成し、前記判定手段が、前記第２の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第２の最適値と、前記第３の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第３の最適値とを比較する。これにより、標準時刻電波が、ＷＷＶＢによるものであるか或いはＭＳＦによるものであるかを判断することも可能となる。

より詳細には、予測波形データ生成部２３は、第３の予測波形データとして、ＭＳＦによる「Ａ＝０、Ｂ＝０」に相当する単位時間長のデータを生成する。したがって、単純なデータ構成の予測波形データを用いた相関値の算出および標準時刻電波の種別の判定が可能となる。

たとえば、ＣＰＵ１１は、標準時刻電波の種別をＪＪＹと判断した場合に、最適値を示した第１の予測波形データにおいて、ローレベルからハイレベルへの立ち上がりの位置を、秒の先頭位置と判断する。また、ＣＰＵ１１は、標準時刻電波の種別をＷＷＶＢと判断した場合に、最適値を示す第２の予測波形データにおいて、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒の先頭位置と判断し、標準時刻電波の種別をＭＳＦと判断した場合に、最適値を示す第３の予測波形データにおいて、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒の先頭位置と判断する。これにより、複雑な処理を経ることなく、また、ノイズなどに影響される入力波形データの形状に依存せずに、秒の先頭位置を判断することが可能となる。

次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態においては、共分散の最適値（たとえばＣａ（Ｘ）、Ｃｂ（Ｙ））の有効性を判断して、当該最適値が有効であるときに、最適値を比較して、標準時刻電波の種別を判定するとともに、判定された標準時刻電波における秒の先頭位置を特定している。このような構成に限定されず、最適値の有効性を判断することなく、標準時刻電波の種別を判定しても良い。

図１７および図１８は、第２の実施の形態にかかる標準時刻電波の判定処理の例を示すフローチャートである。図１７において、ステップ１７０１〜１７０３は、図９のステップ９０１〜９０３と同様である。

ステップ１７０３の後、相関値算出部２５は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データＳ（ｊ）と、第１の予測波形データＰａ（ｐ，ｊ）のそれぞれとの間の相関値（共分散値）Ｃａ（ｐ）（ｐ＝１〜２０）を算出する（ステップ１７０４）。共分散値の算出も、ステップ９０４と同様である。全ての相関値（共分散値）Ｃａ（１）〜Ｃａ（２０）が取得されると、相関値比較部２６は、相関値Ｃａ（１）〜Ｃａ（２０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃａ（Ｘ）を見出す（ステップ１７０５）。

また、相関値算出部２５は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データＳ（ｊ）と、第２の予測波形データＰｂ（ｐ，ｊ）のそれぞれとの間の相関値（共分散値）Ｃｂ（ｐ）（ｐ＝１〜２０）を算出する（ステップ１７０６）。全ての相関値（共分散値）Ｃｂ（１）〜Ｃｂ（２０）が取得されると、相関値比較部２６は、相関値Ｃｂ（１）〜Ｃｂ（２０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃｂ（Ｙ）を見出す（ステップ１７０７）。

相関値比較部２６は、第１の予測波形データに関する最適値Ｃａ（Ｘ）と、第２の予測波形データに関する最適値Ｃｂ（Ｙ）とを比較して、Ｃａ（Ｘ）＞Ｃｂ（Ｙ）であるかを判断する（ステップ１７０８）。ステップ１７０８でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、受信した標準時刻電波が、ＪＪＹによるものであると判断する（ステップ１７０９）。

第２の実施の形態においては、ステップ１７０７でＮｏと判断された場合には、受信した標準時刻電波がＷＷＶＢによるものであるか、ＭＳＦによるものであるかを判断している。図１８に示すように、予測波形データ生成部２３は、ＭＳＦによる符号「Ａ＝０、Ｂ＝０」の先頭位置が５０ｍｓ（１サンプル）だけ順次ずれているような、複数の第３の予測波形データＰｃ（１，ｊ）〜Ｐｃ（２０，ｊ）を生成する（ステップ１８０１）。また、波形切り出し部２４は、受信波形データバッファ２２から、１単位時間長（１秒）のデータを切り出して、入力波形データＳ（ｊ）を生成する（ステップ１８０２）。

その後、相関値算出部２５は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データＳ（ｊ）と、第２の予測波形データＰｂ（ｐ，ｊ）のそれぞれとの間の相関値（共分散値）Ｃｂ（ｐ）（ｐ＝１〜２０）を算出し（ステップ１８０３）、その後、相関値比較部２６は、相関値Ｃｂ（１）〜Ｃｂ（２０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃｂ（Ｙ）を見出す（ステップ１８０４）。なお、ステップ１７０６、１７０７において、共分散値の算出および最適値の選択は既に行なわれているため、ステップ１８０３、１８０４は省略しても良い。

相関値算出部２５は、ＣＰＵ１１の指示にしたがって、入力波形データＳ（ｊ）と、第３の予測波形データＰｃ（ｐ，ｊ）のそれぞれとの間の相関値（共分散値）Ｃｃ（ｐ）（ｐ＝１〜２０）を算出し（ステップ１８０５）、その後、相関値比較部２６は、相関値Ｃｃ（１）〜Ｃｃ（２０）を比較して、最適値（この場合には最大値）Ｃｃ（Ｚ）を見出す（ステップ１８０６）。

次いで、相関値比較部２６は、第２の予測波形データに関する最適値Ｃｂ（Ｙ）と、第３の予測波形データに関する最適値Ｃｃ（Ｚ）とを比較して、Ｃｂ（Ｙ）＞Ｃｃ（Ｚ）であるかを判断する（ステップ１８０７）。ステップ１８０７でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、受信した標準時刻電波が、ＷＷＶＢによるものであると判断する（ステップ１８０８）。その一方、ステップ１８０７でＮｏと判断された場合には、ＣＰＵ１１は、受信した標準時刻電波が、ＭＳＦによるものであると判断する（ステップ１８０９）。

なお、第２の実施の形態においては、標準時刻電波の種別が判断された後、秒同期、つまり、秒の先頭位置を特定する処理を行なっても良い。この場合には、入力波形データＳ（ｊ）と、判定された種別にかかる予測波形データ（たとえば、ＪＪＹと判定された場合には、第１の予測波形データＰａ（１，ｊ）〜Ｐａ（２０，ｊ））との共分散を算出し、その最適値を得て、最適値が有効であると判断された場合に、当該有効な最適値が示す符号の先頭位置を、秒パルス位置（秒の先頭位置）と判断しても良い。

或いは、ステップ１７０９、１８０８、１８０９のそれぞれにおいて、それぞれ、標準時刻電波の種別を判断することに加えて、ＣＰＵ１１が、最適値が示す予測波形データにおける、所定の符号（ＪＪＹやＷＷＶＢであれば符号「０」、ＭＳＦであれば符号「Ａ＝０、Ｂ＝０」）の先頭位置を、秒パルス位置と判断しても良い。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

たとえば、前記実施の形態においては、ＪＪＹを代表する第１の予測波形データとして、ＪＪＹによる符号「０」の先頭位置が所定時間長（５０ｍｓ）だけ順次ずれているような、複数の第１の予測波形データが生成されている。また、ＷＷＶＢを代表する第２の予測波形データとして、ＷＷＶＢによる符号「０」の先頭位置が所定時間長（５０ｍｓ）だけ順次ずれているような、複数の第２の予測波形データが生成されている。さらに、ＭＳＦを代表する第３の予測波形データとして、ＭＳＦによる符号「Ａ＝０、Ｂ＝０」の先頭位置が所定時間長（５０ｍｓ）だけ順次ずれているような、複数の第３の予想波形データが生成されている。

これは、ＪＪＹ、ＷＷＶＢ、ＭＳＦのそれぞれにおいて、符号「０」、符号「０」および符号「Ａ＝０、Ｂ＝０」の出現頻度が、他の符号より高いため、これら符号を用いて、予測符号データを生成し、入力波形データと比較することで、より適した共分散値を得ることができるからである。しかしながら、これに限定されること無く、以下のような予測波形データを生成しても良い。

たとえば、ＪＪＹにしたがった実際の所定期間にわたるタイムコードに関して、複数の単位時間長の符号に切り出し、単位時間長の符号のサンプル点ごとの平均値を示す予測波形データを生成し、その先頭位置が５０ｍｓ（１サンプル）だけ順次ずれるような複数の第１の予測波形データを生成しても良い。この例では、ある特定の時刻を先頭時刻として、Ｍ秒、たとえば、６０秒分の複数の符号について、単位時間長（１秒）の符号Ｃｋ（ｊ）（ｋ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜２０）ごとに、対応するサンプル点の値をそれぞれ累算する。そして、サンプル点の累算値を、符号の総数Ｍで除算することで、サンプル点ごとの平均値を得ることができる。すなわち、得られた予測波形データＳ（ｊ）は、以下のような値となる。

Ｓ（ｊ）＝Σ（Ｃｋ（ｊ）／Ｍ
ただし、上記式において、Σはｋ（ｋ＝１〜Ｍ）に関するものである。また、ｊ＝１〜２０である。

ＷＷＶＢおよびＭＳＦについても、それぞれ、どうように、実際の所定期間にわたるタイムコードに関して、単位時間長の符号のサンプル点の平均値を示す予測波形データを生成し、その先頭位置が５０ｍｓ（１サンプル）だけ順次ずれるような複数の第２の予測波形データおよび第３の予測波形データを生成しても良い。

また、標準時刻電波の種別の判定（および同時に行われ得る秒同期）において、複数回にわたって入力波形データを生成し、それぞれ、入力波形データと、複数の予測波形データとの相関値（共分散値）を算出し、関連する予測波形データ（同一の予測波形データ）について、相関値を累算し、最終的に、累算された相関値を参照して、その最適値を見出しても良い。累算された相関値を使用することにより、相関値において、入力波形データに含まれるノイズの影響を小さくすることが可能となる。分同期においても、複数回にわたって入力波形データを生成し、それぞれ、入力波形データと、複数の予測波形データとの相関値（共分散値）を算出し、関連する予測波形データ（同一の予測波形データ）について、相関値を累算し、最終的に、累算された相関値を参照して、その最適値を見出しても良い。

このように、累算した相関値を利用することにより、ノイズの影響をより適切に排除することができ、より正確に標準時刻電波の種別の判定が可能となる。

また、前記実施の形態にかかる標準時刻電波の判定においては、単位時間長の入力波形データおよび予測波形データが生成されている。しかしながら、データ長はこれに限定されるものではなく、１以上の単位時間長、たとえば、２単位時間長のデータを生成しても良い。この場合には、波形切り出し部２４は、受信波形データバッファ２２は、２単位時間長の入力波形データを生成する。また、予測波形データ生成部２３は、単位時間長の予測波形データを２つ連続させたような第１の予測波形データないし第３の予測波形データを生成する。無論、２単位時間長よりデータ長を長くしても良いことは言うまでもない。

また、前記実施の形態においては、相関値として共分散値を利用したがこれに限定されるものではない。たとえば、相関値として、差分の絶対値の総和である残差を利用しても良い。或いは、共分散や残差の代わりに、相互相関係数を利用しても良い。

１０ 電波時計
１１ ＣＰＵ
１２ 入力部
１３ 表示部
１４ ＲＯＭ
１５ ＲＡＭ
１６ 受信回路
１７ 内部時計回路
１８ 信号比較回路
２１ ＡＤＣ
２２ 受信波形データバッファ
２３ 予測波形データ生成部
２４ 波形切り出し部
２５ 相関値算出部
２６ 相関値比較部

Claims (9)

1. 標準時刻電波を受信する受信手段と、
   前記受信手段から出力されたタイムコードを含む信号を、所定のサンプリング周期でサンプリングして、各サンプル点が複数ビットにより表される値であり、かつ、タイムコードを構成する１つの符号に相当する時間長に対応する単位時間長のデータに基づき、１以上の単位時間長を有する入力波形データを生成する入力波形データ生成手段と、
   各サンプル点が複数ビットにより表される値であり、前記入力波形データと同一の時間長を有し、標準時刻電波の種別ごとに当該種別を代表する１以上の単位時間長の波形データを有するとともに、当該波形データにおいて先頭位置が順次ずれている複数の予測波形データを生成する予測波形データ生成手段と、
   前記入力波形データと、前記種別ごとの複数の予測波形データのそれぞれとの間の相関値を算出する相関値算出手段と、
   前記相関値算出手段により算出された相関値を比較して、種別ごとに相関値の最適値を算出する相関値比較手段と、
   前記種別ごとの最適値に基づいて、前記標準時刻電波の種別を判定する判定手段と、を備え、
   前記判定手段が、
   前記判定された種別に関して最適値を示した予測波形データに基づいて、当該予測波形データにおいてタイムコードを構成する符号の先頭に対応する位置を秒の先頭位置と判断するように構成されたことを特徴とする時刻情報取得装置。
2. 前記予測波形データ生成手段が、日本のＪＪＹを代表する第１の予測波形データおよび他の種別を代表する第２の予測波形データを生成し、
   前記判定手段が、前記第１の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第１の最適値と、前記第２の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第２の最適値とを比較することを特徴する請求項１に記載の時刻情報取得装置。
3. 前記予測波形データ生成手段が、第１の予測波形データとして、日本のＪＪＹによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成し、第２の予測波形データとして、米国のＷＷＶＢによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成することを特徴とする請求項２に記載の時刻情報取得装置。
4. 前記予測波形データ生成手段が、米国のＷＷＶＢを代表する第２の予測波形データおよび英国のＭＳＦを代表する第３の予測波形データを生成し、
   前記判定手段が、前記第２の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第２の最適値と、前記第３の予測波形データと前記入力波形データとの間の相関値の第３の最適値とを比較することを特徴とする請求項２に記載の時刻情報取得装置。
5. 前記予測波形データ生成手段が、第１の予測波形データとして、日本のＪＪＹによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成し、第２の予測波形データとして、米国のＷＷＶＢによる符号「０」に相当する単位時間長のデータを生成し、第３の予測波形データとして、英国のＭＳＦによる「Ａ＝０、Ｂ＝０」に相当する単位時間長のデータを生成することを特徴とする請求項４に記載の時刻情報取得装置。
6. 前記判定手段が、標準時刻電波の種別を日本のＪＪＹと判断した場合に、前記最適値を示した第１の予測波形データにおいて、ローレベルからハイレベルへの立ち上がりの位置を、秒の先頭位置と判断するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の時刻情報取得装置。
7. 前記判定手段が、前記標準時刻電波の種別を米国のＷＷＶＢと判断した場合に、前記最適値を示す第２の予測波形データにおいて、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒の先頭位置と判断し、前記標準時刻電波の種別を英国のＭＳＦと判断した場合に、前記最適値を示す第３の予測波形データにおいて、ハイレベルからローレベルへの立ち下がりの位置を、秒の先頭位置と判断するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の時刻情報取得装置。
8. 前記入力波形生成手段による入力波形データの生成、および、前記相関値算出手段による相関値の算出が複数回繰り返され、
   前記相関値比較手段が、前記複数の予測波形データについて、同一の予測波形データについて算出された相関値を累算し、累算された相関値に基づいて、その最適値を算出することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の時刻情報取得装置。
9. 請求項３または７に記載の時刻情報取得装置と、
   前記時刻情報取得装置により算出された、前記符号が示す値にしたがって、前記タイムコードを構成する日、時、分を含むコードの値を取得するデコード手段と、
   前記デコード手段により取得されたコードの値に基づいて現在時刻を算出する現在時刻算出手段と、
   内部クロックにより現在時刻を計時する内部計時手段と、
   前記現在時刻算出手段により取得された現在時刻によって、前記内部計時手段により計時された現在時刻を修正する時刻修正手段と、
   前記内部計時手段により計時された、或いは、時刻修正手段により修正された現在時刻を表示する時刻表示手段と、を備えたことを特徴とする電波時計。