JP5067452B2 - 時刻情報取得装置および電波時計 - Google Patents

Description

この発明は、標準電波に含まれるタイムコード信号から時刻情報を取得する時刻情報取得装置、および、この時刻情報取得装置を備えた電波時計に関する。

従来、標準電波に含まれるタイムコード信号から時刻情報を取得する際には、タイムコード信号を構成する複数のパルス信号について、何れの符号を表わすものかそれぞれ個別に符号判定し、判定された一連の符号に基づいて時刻情報を生成するのが一般的である（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−２４１３５１号公報

従来の一般的なタイムコード信号の符号判定方法では、タイムコード信号の個々のパルス信号に対して個別に符号判定を行っている。そのため、タイムコード信号に一時的に多くのノイズが混入した場合、判定した一連の符号のうちノイズが多く混入した部分の符号が誤判定される可能性が高くなる。一部の符号が誤判定されると、整合性チェックでエラーとなって、再度、標準電波の受信処理を繰り返す必要が生じたり、或いは、誤った時刻情報が生成されてしまったりと問題が生じる。

この発明の目的は、一時的なノイズの混入に対して耐性が高く、タイムコード信号から正確な時刻情報を取得することのできる時刻情報取得装置および電波時計を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
標準電波に含まれるタイムコード信号から時刻情報を取得する時刻情報取得装置において、
前記タイムコード信号を構成する個々のパルス信号の、１の符号値と０の符号値とに対する近接度を検出するパルス測定手段と、
前記タイムコード信号に含まれる複数個のパルス信号を１つのグループとしてグループ化するグループ化手段と、
前記タイムコード信号のフレーム内における当該グループの位置に出現する可能性のある符号列を推定する符号列推定手段と、
前記グループ化されたパルス信号が表す符号列が、前記推定されたそれぞれの符号列を表している確率を、前記近接度に基づき判定する符号列判定手段と、
前記符号列判定手段により確率が高いと判定された符号列に基づいて前記時刻情報を生成する時刻情報生成手段と、
を備えていることを特徴とする時刻情報取得装置である。

本発明に従うと、タイムコード信号に一時的に多くのノイズが混入した場合でも、パルス信号が表わす符号を個別に判定するのでなく、複数個のパルス信号を１つのグループとして、このグループ単位で確率の大小により符号列を判定する。それゆえ、個別の判定では誤りとなる場合でも、グループ単位の判定によりこの誤りが正される可能性が高くなるという効果が得られる。

本発明の実施形態の電波時計の全体構成を示すブロック図である。 ＣＰＵが実行する時刻修正処理の制御手順を示すフローチャートである。 図２のステップＳ６で実行されるデコード処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 パルス信号の特徴部分のサンプリング処理の内容を説明する図である。 図３のステップＳ１４で実行される１分桁の４ビット符号列判定処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 ノイズの無い理想的なタイムコード信号における１分桁４ビットについて０符号および１符号のパルス信号に対する近接度をそれぞれ表わした図表であり、（ａ）は、ｘ時０８分に送受信された第１フレームのもの、（ｂ）は、ｘ時０９分に送受信された第２フレームのものである。 １分桁グループの符号列の判定パターンと図６の近接度に基づく合計値を表わした図表である。 ノイズの混入されたタイムコード信号における１分桁４ビットについての０符号および１符号のパルス信号に対する近接度をそれぞれ表わした図表であり、（ａ）は、ｘ時０８分に送受信された第１フレームのもの、（ｂ）は、ｘ時０９分に送受信された第２フレームのものである。 １分桁グループの符号列の判定パターンと図８の近接度に基づく合計値を表わした図表である。 図３のステップＳ１５で実行される１０分桁の３ビット符号列判定処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 １０分桁グループの判定パターンと１分桁グループの判定パターンとの関係を説明する図である。 １０時桁グループの判定パターンと１時桁グループの判定パターンとの関係の第１態様を説明する図である。 １０時桁グループの判定パターンと１時桁グループの判定パターンとの関係の第２態様を説明する図である。 １００日桁グループの判定パターンと１０日桁グループの判定パターンと１日桁グループの判定パターンとの関係を説明する図である。 １０年桁グループの判定パターンと１年桁グループの判定パターンとの関係を説明する図である。 曜日桁グループの判定パターンを示す図表である。 ドイツと英国のタイムコードに対応する１０日桁グループの判定パターンと１日桁グループの判定パターンとの関係を説明する図である。 ドイツと英国のタイムコードに対応する１０月桁グループの判定パターンと１月桁グループの判定パターンとの関係を説明する図である。 ドイツのタイムコードに対応する曜日桁グループの判定パターンを示す図表である。 タイムコード信号の立ち上がりタイミングの検出に基づく近接度の求めかたを説明する図である。 日本のタイムコードのフォーマットを示す図である。

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、本発明の実施形態である電波時計１の全体構成を示すブロック図である。

この実施形態の電波時計１は、タイムコードの含まれる標準電波を受信して自動的に時刻修正する機能を有した電子時計であり、文字板上で回転する指針（秒針２、分針３、時針４）と、文字板上に露出されて各種の表示を行う液晶表示器７とによって、それぞれ時刻を表示するようになっている。

この電波時計１は、図１に示すように、標準電波を受信するアンテナ１１と、標準電波を復調してタイムコード信号を生成する電波受信回路（電波受信手段）１２と、種々のタイミング信号を発生させる発振回路１３および分周回路１４と、現在時刻を計数する計時回路（計時手段）１５と、秒針２を回転駆動する第１モータ１６と、分針３および時針４を回転駆動する第２モータ１７と、第１モータ１６および第２モータ１７の回転駆動を各指針に伝達する輪列機構１８と、複数の操作ボタンを有し外部から操作指令を入力する操作部１９と、機器の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）２０と、ＣＰＵ２０に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）２１と、各種の制御データおよび制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）２２等をさらに備えている。

電波受信回路１２は、アンテナ１１により受信された信号を増幅する増幅部、受信信号の中から標準電波に対応する周波数成分のみを抽出するフィルタ部、振幅変調されている受信信号を復調してタイムコード信号を抽出する復調部、復調されたタイムコード信号をハイレベルとローレベルの信号に波形整形して外部へ出力するコンパレータ等を備えている。この電波受信回路１２は、特に制限されるものではないが、標準電波が振幅大のときに出力がローレベルとなり、標準電波が振幅小のときに出力がハイレベルとなるローアクティブの出力構成となっている。

分周回路１４は、ＣＰＵ２０からの指令を受けてその分周比を様々な値に変更することが可能なものであり、さらに、複数種類のタイミング信号をＣＰＵ２０へ並列的に出力可能な構成になっている。例えば、計時回路１５の計時データを１秒周期で更新するために、１秒周期のタイミング信号を生成してＣＰＵ２０へ供給するとともに、電波受信回路１２から出力されるタイムコード信号を取り込む際には、サンプリング周波数のタイミング信号を生成してＣＰＵ２０に供給するようになっている。

第１モータ１６および第２モータ１７は、ステッピングモータであり、第１モータ１６は秒針２を、第２モータ１７は分針３および時針４を、それぞれ独立にステップ駆動するものである。通常の時刻表示状態において、第１モータ１６は１秒毎に１ステップ駆動されて１分間で秒針２を１回転させる。第２モータ１７は１０秒毎に１ステップ駆動されて６０分で分針３を１回転させ、１２時間で時針４を１回転させる。

ＲＡＭ２１には、都市データの記憶領域２１ａが設けられている。都市データは、ユーザが操作部１９を介して設定入力するもので、この都市データに基づいて受信する標準電波の種類（例えば日本の標準電波ＪＪＹ、米国の標準電波ＷＷＶＢ、英国の標準電波ＭＳＦなど）が判別可能になっている。なお、この標準電波の種類の判別方法は、上記の都市データに基づくものに限られず、種々の方法を適用可能である。例えば、複数種類の標準電波を受信してみて、実際に受信可能な標準電波を探し出すことによって判別するように構成することもできる。

ＲＯＭ２２には、制御プログラムの一つとして、標準電波を受信して時刻を自動的に修正する時刻修正処理のプログラム２２ａが格納されている。

次に、上記構成の電波時計１において実行される時刻修正処理について説明する。図２には、ＣＰＵにより実行される時刻修正処理のフローチャートを示す。

時刻修正処理は、予め設定された時刻になった場合、或いは、操作部１９を介して所定の操作指令の入力が行われた場合に開始される。

時刻修正処理の実行中には、秒針２の１秒毎の運針が停止するように制御される一方、分針３と時針４の１０秒毎の運針は継続するように制御される。そのため、時刻修正処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ２０は、秒針２を文字板上の電波受信中を表わす位置へ早送りさせて、ＲＡＭ２１中の秒針２の運針フラグをオフに設定する（ステップＳ１）。これにより、秒針２の１秒毎の運針処理が停止される。また、この時刻修正処理と並列的に時刻表示処理が実行されることで分針３と時針４の１０秒毎の運針が継続される。

次に、ＣＰＵ２０は、現在受信可能な標準電波の種類を特定するためにＲＡＭ２１から都市データを読み込む（ステップＳ２）。そして、現在受信可能な標準電波に対応するように電波受信回路１２を作動させて受信処理を開始させる（ステップＳ３）。これにより、標準電波が受信されてハイレベルとローレベルで表わされるタイムコード信号が電波受信回路１２からＣＰＵ２０へ供給される。

タイムコード信号が供給されたら、先ず、ＣＰＵ２０は、このタイムコード信号から秒同期点（０．０秒、１．０秒、〜５９．０秒の同期点）の検出を行う秒同期検出処理（ステップＳ４）と、分同期点（ｘ分００秒（ｘは任意の値）の同期点）の検出を行う分同期検出処理（ステップＳ５）を実行する。

ステップＳ４の秒同期検出処理は、例えば、複数秒にわたってタイムコード信号をサンプリングして、秒同期点の波形変化（例えば日本の標準電波ＪＪＹであればハイレベルからローレベルへの変化）が１秒周期で現れるタイミングを検出して、このタイミングを秒同期点と決定することで行われる。

ステップＳ５の分同期検出処理は、タイムコード信号のフレームの開始点にあるマーカーパルス（それぞれパルス幅が２００ｍｓの２連続のパルスの後方）を検出して、このマーカーパルスの開始点を分同期点として決定することで行われる。

秒同期点と分同期点が検出されると、続いて、ＣＰＵ２０は、検出された秒同期点と分同期点を基準にしてタイムコード信号に含まれる複数のパルス信号の符号判定を行って時刻情報を生成するデコード処理を実行する（ステップＳ６）。このデコード処理のプログラムとＣＰＵ２０により時刻情報取得装置が構成される。このデコード処理については後に詳述する。

デコード処理により時刻情報が取得されたら、ＣＰＵ２０は、この時刻情報に基づいて計時回路１５の計時データを修正する（ステップＳ７：時刻修正手段）。さらに、必要があれば分針３と時針４を早送りして指針の位置を修正する（ステップＳ８）。また、停止していた秒針２が計時データに同期して駆動されるように、秒針２の運針フラグをオンにして（ステップＳ９）、この時刻修正処理を終了する。

続いて、上記ステップＳ６で実行されるデコード処理について詳細に説明する。

図３は、上記デコード処理の詳細な制御手順を示したフローチャートである。図４には、このデコード処理のステップＳ１１で実行される特徴部分のサンプリング処理を説明する図を示す。また、図２１には、日本のタイムコードのフォーマットを表わした図を示す。

図２１に示すように、標準電波に含まれるタイムコードは、１秒毎に６０個の符号が配列されて１フレームのコードが構成される。６０個の符号のうち、フレーム開始点から０秒、９秒、１９秒、・・・５９秒には、フレーム内の位置を表わすマーカー（Ｍ）およびポジションマーカー（Ｐ１〜Ｐ５，Ｐ０）が配置される。その他の箇所には０符号又は１符号が配置されて、時刻情報の分、時、通算日、年、曜日、うるう秒、パリティが表わされる。

従って、図３のデコード処理に移行すると、ＣＰＵ２０は、先ず、０符号又は１符号が配置される箇所の各パルス信号に対してその特徴部分のサンプリングを行う（ステップＳ１１：パルス測定手段：サンプリング手段）。

ここで、特徴部分とは、判定対象となる複数種類のパルス信号において信号レベルが異なる区間のことであり、日本のタイムコードにおいては、図４に示すように、理想的な０符号のパルス信号（「０信号」と記す）と、理想的な１符号のパルス信号（「１信号」と記す）とで、信号レベルが異なる区間、すなわち、秒同期点ｔ０を基準に５００ｍｓ〜８００ｍｓの範囲である。図４（ｃ）に示すように、ＣＰＵ２０は、この特徴部分の信号レベルの検出を所定のサンプリング間隔で複数回（例えば１０回）行う。

そして、１つのパルス信号に対してサンプリング処理を行ったら、このサンプリング処理で検出されたハイレベルの数およびローレベルの数をタイムコードのビット位置に対応させてＲＡＭ２１に記憶する（ステップＳ１２）。ノイズの混入がなければ、１符号のパルス信号であればハイレベルが１０個でローレベルが０個となり、０符号のパルス信号であればハイレベルが０個でローレベルが１０個となる。

サンプリング結果を記憶させたら２フレーム分の処理を完了したか判別し（ステップＳ１３）、未だであればステップＳ１１に戻り、完了していれば次のステップに進む。これららステップＳ１１〜Ｓ１３のループ処理により、２フレームのタイムコード信号の０符号又は１符号が配置される範囲の各パルス信号について、その特徴部分のサンプリング処理とその結果の記憶とが行われる。

２フレーム分のサンプリング処理とその結果の記憶が完了したら、この記憶したサンプリング結果のデータを用いてタイムコード信号の符号列の判定を行っていく。符号列の判定は、個々のパルス信号ごとに行うのではなく、複数のパルス信号をまとめたグループ毎に行う。具体的には、先ず、１分桁の値を表わす４ビット（分同期点から０５秒〜０８秒の４ビット）を１グループとして、このグループの符号判定を行う（ステップＳ１４）。このステップＳ１４に加えて、続いて示されるステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ２１〜Ｓ２６の各処理により符号列判定手段がそれぞれ構成されている。

ここで、先ず、この１分桁の４ビット符号列のグループ単位での判定処理について具体的に説明する。

図５には、ステップＳ１４の１分桁４ビット符号列判定処理の手順を示すフローチャートを示す。

１分桁４ビット符号列判定処理に移行すると、先ず、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１１〜Ｓ１３のループ処理で記憶した特徴部分のサンプリング結果のデータから、第１フレームの受信で取得した１分桁４ビット（分同期点から０５秒〜０８秒の４ビット）のパルス信号のサンプリング結果をそれぞれ読み出す。そして、個々のパルス信号ごとに、ハイレベル数を１信号の近接度とし、ローレベル数を０信号の近接度として、それぞれ設定する（ステップＳ３１）。

次に、ＣＰＵ２０は、同様に、第２フレームの受信で取得した１分桁４ビットのパルス信号のサンプリング結果を読み出して、個々のパルス信号ごとに、ハイレベル数を１信号の近接度とし、ローレベル数を０信号の近接度として、それぞれ設定する（ステップＳ３２）。

図６には、ノイズの無い理想的なタイムコード信号における１分桁４ビットについて０信号および１信号に対する近接度をそれぞれ表わした図表を示す。同図（ａ）は、ｘ時０８分に送受信された第１フレームのもの、（ｂ）は、ｘ時０９分に送受信された第２フレームのものである。

０８分に送受信される１分桁４ビットの符号列は、十進数で「８」を表わすＢＣＤ（Binary Coded Decimal）表記“１０００”の符号列となり、０９分に送受信される１分桁４ビットの符号列は、十進数で「９」を表わすＢＣＤ表記“１００１”の符号列となる。従って、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ノイズの無い理想的なタイムコード信号の場合、当該４ビットの個々のパルス信号の近接度は、合致する符号に対する近接度が「１０」となり、合致しない符号に対する近接度が「０」となる。

図８には、ノイズの混入されたタイムコード信号における１分桁４ビットについての０符号および１符号のパルス信号に対する近接度をそれぞれ表わした図表を示す。同図（ａ）は、ｘ時０８分に送受信された第１フレームのもの、（ｂ）は、ｘ時０９分に送受信された第２フレームのものである。

一方、図８（ａ），（ｂ）に示すように、ノイズの混入のあるタイムコード信号の場合には、１分桁４ビットの個々のパルス信号の近接度は、合致する符号に対する近接度が「１０」より小さくなったり、合致しない符号に対する近接度が「０」より大きくなったりと、それぞればらつく。図８（ａ）の「４分ｂｉｔ」の列に示すように、ノイズが多くなることで、合致するはずの０信号に対する近接度よりも、合致しないはずの１信号に対する近接度の方が大きな値になったりもする。

従って、上記の近接度の大小に応じて各ビットの符号判定を個別に行った場合、図６（ａ），（ｂ）のノイズの無い理想的なタイムコード信号では、近接度が大きい方を選択して、第１フレームの符号列が「１０００」、第２フレームの符号列が「１００１」と正しく判定できる。一方、図８（ａ），（ｂ）のノイズが混入されたタイムコード信号では、近接度が大きい方を選択すると、第１フレームの符号列が「１１０１」、第２フレームの符号列が「１００１」と誤判定となる場合がある。

そこで、この実施形態のデコード処理では、個々のパルス信号ごとに符号判定を行うのではなく、複数のパルス信号を１つのグループとして、このグループの符号列をまとめて判定するようになっている。すなわち、２フレームにわたって各グループに出現する可能性のある符号列の組み合わせを判定パターンとし、上記の各符号に対する近接度に基づいて各判定パターンの発生確率の大小を表わす値をそれぞれ求め、発生確率が一番大きな判定パターンの符号列を判定結果とする。

図７には、１分桁グループの符号列の判定パターンと図６の近接度の合計値を表わす図表を示す。図９には、１分桁グループの符号列の判定パターンと図８の近接度の合計値を表わす図表を示す。

詳細には、１分桁４ビットの部分に出現する可能性のある符号列の組み合わせは、図７および図９の「第１フレーム」の列と「第２フレーム」の列にそれぞれ示す１０パターンである。すなわち、第１フレームは十進数で「０，１，２，〜，９」、ＢＣＤ表記で「（００００），(０００１)，（００１０），〜，（１００１）」の符号列に、第２フレームは十進数で第１フレームの値に「＋１」加算した値「１，２，〜，９，０」、ＢＣＤ表記で「 (０００１)，（００１０），〜，（１００１），（００００）」の符号列となる。１分桁の値は１フレームごとに「＋１」更新されるからである。

従って、ＣＰＵ２０は、２フレームにわたる上記１０パターンの符号列（４ビット×２フレーム＝８ビット）の各組み合わせについて、該当の符号に対する各パルス信号の近接度を合計することで、各判定パターンの発生確率の大小を表わす値をそれぞれ求める（ステップＳ３３）。例えば、図７の第１フレームが「０：（００００）」、第２フレームが「１：（０００１）」の判定パターンについては、第１フレームの４ビットの０信号に対する近接度（図６（ａ）参照）を合計し、第２フレームの上位３ビットは０信号に対する近接度を、下位１ビットは１信号に対する近接度（図６（ｂ）参照）を合計する。その結果が「６０」となっている。

このような計算を、出現する可能性のある符号列の１０パターンの組み合わせについてそれぞれ実行する。図７の「近接度の合計値」の欄において、「１分前」の列には第１フレームのみの近接度の合計値が、「今回」の列には第２フレームのみの近接度の合計値が、「合計」の列には２フレーム分の近接度の合計値が示されている。

次に、上記のような計算を行ったら、２フレーム分の近接度の合計値を比較して、その中で最大となる符号列の判定パターンが一番確率の高いものとして、受信したタイムコード信号の１分桁の符号列のパターンとして決定する（ステップＳ３４：時刻情報生成手段）。

図７の例では、図表中で網掛けにより示すように、合計値「８０」が最大なので、この行の符号列パターンである第１フレーム「８：（１０００）」、第２フレーム「９：（１００１）」の判定パターンを１分桁４ビットの符号列として決定する。なお、１分前と今回と２フレーム分のサンプリングを行っているので、直前に受信した第２フレームの値「９分」を、現在の時刻情報の１分桁の値として決定する。

図８および図９に示すように、ノイズの混入があって、個々にパルス信号の符号判定を行うと誤判定が生じるような場合でも、１分桁の４ビットを１グループとして２フレーム分の符号列を組み合わせた１０パターンについて、それぞれ発生確率に関する値を計算することで、図９の図表中で網掛けにより示すように、２フレーム分の近接度の合計値「５３」が最大となって、この行の符号列パターンである第１フレーム「８：（１０００）」、第２フレーム「９：（１００１）」の判定パターンを１分桁４ビットの符号列として決定することができる。

図９の図表中で網掛けにより示すように、第１フレームのみの近接度の合計値は「９：（１００１）」の符号列で最大値「２８」となり、第１フレームのみで符号判定を行った場合には誤判定となるが、２フレームで近接度の合計を求めていることで、正しい判定結果が得られている。

１分桁の４ビットの符号列の判定が済んだら（図３のステップＳ１４）、続いて、１０分桁の値を表わす３ビット（分同期点から０１秒〜０３秒の３ビット）の符号列を１グループとして、このグループの符号判定を行う（ステップＳ１５）。

図１０には、この１０分桁３ビット符号列判定処理の手順を示すフローチャートを示す。

１０分桁３ビット符号列判定処理に移行すると、先ず、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１１〜Ｓ１３のループ処理で記憶した特徴部分のサンプリング結果のデータから、第１フレームの受信で取得した１０分桁３ビットのパルス信号のサンプリング結果をそれぞれ読み出す。そして、個々のパルス信号ごとに、ハイレベル数を１信号に対する近接度とし、ローレベル数を０信号に対する近接度として、それぞれ設定する（ステップＳ４１）。

次に、ＣＰＵ２０は、同様に、第２フレームの受信で取得した１０分桁３ビットのパルス信号のサンプリング結果を読み出して、個々のパルス信号ごとに、ハイレベル数を１信号に対する近接度とし、ローレベル数を０信号に対する近接度として、それぞれ設定する（ステップＳ４２）。

続いて、ＣＰＵ２０は、１０分桁３ビットを１つのグループとして、２フレームにわたってこのグループの部分に出現する可能性のある符号列の組み合わせを判定パターンとし、各判定パターンについて上記の近接度に基づき発生確率の大小を表わす値（近接度の合計）を求める（ステップＳ４３）。

図１１には、１０分桁３ビットの判定パターンと１分桁４ビットの判定パターンとの関係を説明する図である。

１０分桁３ビットの部分に出現する可能性のある符号列は、１分桁の繰り上がりがなければ、第１フレーム（１分前）も第２フレーム（今回）も十進数表記で「０〜５」の同じ値となる。また、１分桁の繰り上がりがあれば、第１フレームが十進数表記「０〜５」で、第２フレームが第１フレームの値に「＋１」加算した値「１〜５，０」となる。これらの各組合せが、図１１の「１０分桁」の図表の上半分（或いは下半分）の１２個の判定パターンに示されている。

従って、ステップＳ４３の演算処理では、上記の１２パターンの符号列（３ビット×２フレーム＝６ビット）の各組み合わせについて、該当の符号に対する各パルス信号の近接度を合計することで、各判定パターンの発生確率の大小を表わす値をそれぞれ求める。

そして、上記の計算を行ったら、１２パターンの発生確率の大小を近接度の合計値を比較して、最大値の判定パターンをタイムコード信号の１０分桁の符号列のパターンとして決定する（ステップＳ４４：時刻情報生成手段）。

１０分桁の３ビットの符号列の判定が済んだら（図３のステップＳ１５）、続いて、現在までに判定した１分桁と１０分桁の符号列の整合性チェックを行う（ステップＳ１６）。

整合性チェックにおいては、図１１の矢印で表わした「１分桁」の判定パターンと「１０分桁」の判定パターンとの対応関係に示すように、１分桁の判定結果と１０分桁の判定結果との関係によって良（ＯＫ）か不良（ＮＧ）か判断される。すなわち、１分桁の判定結果が繰り上がりのないとき（確定値「１〜９」のとき）には、「１０分桁」の図表の上半分の「判定パターン」および「時刻確定値」が適用される。すなわち、第１フレーム（１分前）と第２フレーム（今回）とで同じ値となるパターンなら、整合性チェックの結果を良として、その値を現在時刻の１０分桁の値として確定する。また、第１フレームと第２フレームとで「＋１」異なるパターンが判定結果となった場合には、整合性チェックの結果をエラーとする。

一方、１分桁の判定結果が繰り上がりのあるとき（図１１中、網掛けで示す確定値「０」のとき）には、「１０分桁」の図表の下半分の「判定パターン」および「時刻確定値」が適用される。すなわち、第１フレーム（１分前）と第２フレーム（今回）とで同じ値となるパターンが判定結果となった場合には、整合性チェックの結果をエラーとする。また、第１フレームと第２フレームとで「＋１」異なるパターンが判定結果となった場合には、第２フレームの値を現在時刻の１０分桁の値として確定する。

ステップＳ１６の整合性チェックの結果、不良（ＮＧ）の結果であれば、エラー処理（ステップＳ２７）を行って、このデコード処理を終了する。良（ＯＫ）の結果であれば、次に進む。

次に進んだら、１時桁を表わす４ビット（分同期点から１５秒〜１８秒の４ビット）の符号列を１グループとして、このグループの符号判定を行い（ステップＳ１７）、続いて、１０時桁を表わす２ビット（分同期点から１２秒、１３秒の２ビット）の符号列を１グループとして、このグループの符号判定を行う（ステップＳ１８）。符号列の判定方法は、ステップＳ１４，Ｓ１５のものと同様である。

そして、上記の１時桁の判定結果と１０時桁の判定結果との整合性チェックを行う（ステップＳ１９）。

図１２と図１３には、１０時桁グループの判定パターンと１時桁グループの判定パターンとの関係を説明する図を示す。図１２は、時キャリーがないときの関係図、図１３は、時キャリーがあるときの関係図である。

ステップＳ１９の整合性チェックは、ステップＳ１５で判定された１０分桁の符号列の結果に基づいて図１２のパターンと図１３のパターンとの何れかが選択的に実行される。先ず、１０分桁の符号列の判定結果が「５→０」以外で、時桁への繰り上がりがない場合には、図１２に示すパターンで整合性チェックが実行される。すなわち、図１２の「１０時桁」および「１時桁」の図表で第１フレーム（１分前）と第２フレーム（今回）とが同じ値となるパターンが判定結果となれば、整合性チェックの結果は良として、「時刻確定値」の列に示す値を現在時刻の１時桁および１０時桁の値として確定する。一方、第１フレーム（１分前）と第２フレーム（今回）とで「＋１」だけ値が異なるパターンや、１時桁の判定結果が「９→０」または「３→０」の繰り上がりのある判定パターンであれば、整合性チェックの結果をエラーとする。

逆に、１０分桁の判定結果が「５→０」で時桁への繰り上がりがある場合には、図１３に示すパターンで整合性チェックが行われる。すなわち、１時桁の値が、第１フレーム（１分前）と第２フレーム（今回）とで同じになるパターンが判定結果となれば、整合性チェックの結果をエラーとする。

一方、１時桁の値が、第１フレーム（１分前）と第２フレーム（今回）とで「＋１」異なるパターンや、「９→０」または「３→０」の繰り上がりのある判定結果であれば、１０時桁の判定結果がそれに対応するものであるか否かにより整合性の良否を判断する。すなわち、図１３の矢印に対応関係を示すように、１時桁の判定結果が繰り上がりのないパターンａのときには、１０時桁の判定結果は第１および第２フレームで同一値となるパターンＡのときに整合性チェックの結果を良とする。また、１時桁の判定結果が「９→０」のパターンｂのときには、１０時桁の判定結果が「０→１」或いは「１→２」のパターンＢの場合に整合性チェックの結果を良とする。また、１時桁の判定結果が「３→０」のパターンｃにときには、１０時桁の判定結果が「２→０」のパターンＣの場合に整合性チェックの結果を良とする。１時桁と１０時桁の判定結果が上記の対応関係以外のときには、整合性チェックの結果をエラーとする。

さらに、ステップＳ１９の整合性チェックでは、１０時桁と１時桁の確定値に基づき、１０時桁と１時桁の２桁の数値が「２４〜２９」と時刻の値として発生し得ない値になっていれば、整合性チェックの結果をエラーとする。

ステップＳ１９の整合性チェックの結果、不良（ＮＧ）の結果であれば、エラー処理（ステップＳ２７）を行って、このデコード処理を終了する。一方、良（ＯＫ）の結果であれば、次に進む。

次に進んだら、現段階までのタイムコード信号の判定結果から、日キャリー（日桁への繰り上がり）が発生しているか否かの判別を行う（ステップＳ２０：繰り上り判別手段，判定中止手段）。すなわち、図１３の図表で網掛けにより示すように、１時桁が「３→０」で１０時桁が「２→０」の判定結果のときに日キャリーが発生し、その他の場合には、日キャリーの発生はない。従って、これらの１時桁と１０時桁の判定結果に基づいて日キャリーの有無を判別する。

その結果、日キャリーが有ると判別されたら、その後の符号列の判定処理は行わずに、エラー処理（ステップＳ２７）を行って、このデコード処理を終了する。一方、日キャリーが無いと判別されたら、次の符号列の判定処理へ進む。

次に進んだら、順次、通算日の１日桁を表わす４ビット（分同期点から３０秒〜３３秒の４ビット）を１グループとした符号判定（ステップＳ２１）、通算日の１０日桁を表わす４ビット（分同期点から２５秒〜２８秒の４ビット）を１グループとした符号判定（ステップＳ２２）、通算日の１００日桁を表わす２ビット（分同期点から２２秒、２３秒の２ビット）を１グループとした符号判定（ステップＳ２３）を、それぞれ実行する。

図１４には、１日桁グループ、１０日桁グループおよび１００日桁グループの各判定パターンの関係を説明する図を示す。

ステップＳ２１〜Ｓ２３の符号判定の処理では、該当する複数ビットに２フレームにわたって出現する可能性のある値を組合せた判定パターンとして、図１４の各図表の「判定パターン」の列に示される複数のパターンが適用される。そして、これらの各判定パターンについて近接度の合計を算出し、合計値が最大となる判定パターンの値を現在日時の対応する桁の確定値とする。

ここで、図１４の各図表の「×」マークで示すように、１日桁、１０日桁、１００日桁の符号判定では、繰り上がりにより第１フレームと第２フレームとで値が異なるパターンについては、判定パターンの中から除外されている。これは、ステップＳ２０の判別処理で、日キャリーが発生している場合に、エラーとしてそれ以降の符号列の判定を行わないようにしているからである。このように日キャリーのあるパターンを判定パターンの中から除外することで、１日桁以降の桁の符号判定処理において符号列の判定パターンの組合せ数を減らして、ＣＰＵ２０の演算処理の負荷が低減されるようになっている。

なお、上記の通算日の各桁の符号判定後に、通算日の３桁の値が「３６７〜３９９，０００」など年間通算日としてあり得ない値となっている場合には、整合性の不良としてエラー処理に移行するようにすると良い。

通算日の各桁の符号判定が済んだら、続いて、１年桁を表わす４ビット（分同期点から４５秒〜４８秒の４ビット）を１グループとした符号判定（ステップＳ２４）、１０年桁を表わす４ビット（分同期点から４１秒〜４４秒の４ビット）を１グループとした符号判定（ステップＳ２５）、曜日を表わす３ビット（分同期点から５０秒〜５２秒の３ビット）を１グループとした符号判定（ステップＳ２６）を、それぞれ実行する。

図１５には、１年桁グループと１０年桁グループの各判定パターンの関係を説明する図を、図１６には、曜日桁グループの各判定パターンを説明する図を示す。

ステップＳ２４〜Ｓ２６の符号判定の処理では、該当する複数ビットに２フレームにわたって出現する可能性のある値を組み合わせた判定パターンとして、図１５と図１６の各図表の「判定パターン」の列に示される複数のパターンが適用される。そして、これらの各判定パターンについて近接度の合計を算出し、合計値が最大となる判定パターンの値を、現在の西暦下２桁の年数および曜日を表わす確定値とする。

ここで、図１５と図１６の各図表の「×」マークで示すように、１年桁、１０年桁、曜日桁の符号判定では、繰り上がりにより第１フレームと第２フレームとで値が異なるパターンについては、判定パターンの中から除外されている。ステップＳ２０の判別処理で日キャリーが発生している場合にそれ以降の符号判定を行わないようにしているからである。それにより、ＣＰＵ２０の演算処理の負荷が低減されるようになっている。

そして、上記一連の符号判定が済んだら、このデコード処理を終了して、時刻修正処理（図２）の次のステップへ移行する。そして、上述したように、取得された時刻情報に基づいて内部時刻や表示時刻が自動的に修正されるようになっている。

以上のように、この実施形態の電波時計１およびそのデコード処理によれば、先ず、タイムコード信号に含まれる個々のパルス信号について各符号のパルス信号にどれだけ近いかを表わす近接度がそれぞれ測定される。さらに、タイムコード信号に含まれる複数個のパルス信号を１つのグループとして、当該グループの部分に出現する可能性のある符号列の中から何れの符号列となる確率が高いか、上記の近接度に基づいて計算する。そして、その結果に基づいて、当該グループの部分の符号列を確定するようになっている。それ故、一時的に多くのノイズが混入して、個々のパルス信号ごとに符号判定していたのでは誤りが生じる場合でも、グループ単位の符号判定によりこの誤りが正される可能性が高くなる。

従って、符号判定で誤りが生じた場合に、整合性チェックでエラーとなって、再度の受信処理を繰り返す必要が生じるか、或いは、次回の電波受信まで時刻情報の生成が中断されるような構成であっても、正しい符号判定が行われる可能性が高くなることで、受信処理の繰り返しや次回の電波受信まで時刻情報の生成が中断されるといった事態の発生頻度を少なくし、短時間のうちに正しい時刻情報を取得することが可能となる。

また、上記実施形態の電波時計１およびそのデコード処理によれば、２フレーム分のタイムコード信号について各パルス信号の近接度の測定を行い、２フレームにわたって出現する可能性のある符号列の判定パターンの中から確率の高い符号列を判定するようになっているので、より正確に符号列の判定を行えるようになっている。

また、上記実施形態の電波時計１およびそのデコード処理によれば、２フレームのタイムコード信号の符号判定の過程で１日桁に繰り上がりが生じていると判定された場合には、１日桁以上の桁の符号判定を行わないように構成されている。従って、１日桁以上の桁の符号判定を行うときに、桁上がりがある判定パターンは出現する可能性がないものとして除外され、この判定パターンの近接度の合計値の計算を省くことができる。従って、ＣＰＵ２０の符号判定処理に掛かる負荷を低減することができる。

また、上記実施形態の電波時計１およびそのデコード処理によれば、符号判定をまとめて行うグループとして、１分桁、１０分桁、１時桁、１０時桁、１日桁、１０日桁、１００日桁、曜日桁の各グループを適用している。それゆえ、各グループの部分に出現する可能性のある符号列と、出現する可能性のない符号列との切り分けが容易なものとなり、符号判定処理の単純化が図れる。

また、上記実施形態では、判定対象となる０信号と１信号との特徴部分でサンプリングを行って、０信号に近い信号レベルの数と、１信号に近い信号レベルの数とをカウントして、これらを０信号と１信号に対する近接度とするように構成されている。従って、０信号と１信号とにどれだけ近いかを表わす値を、容易に且つ適切に求めることができる。

また、上記実施形態では、グループの部分に出現する可能性のある符号列の各判定パターンについて、当該符号列に対する個々のパルス信号の各近接度を合計した値を、当該符号列となる確率の大小を表わす合計値として計算し、この合計値に基づいて符号列を確定するようになっている。それゆえ、各グループの符号列の判定を容易に且つ適切に行うことができる。

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、上記実施形態では、日本の標準電波ＪＪＹのタイムコードに対して符号判定を行う例を示したが、フォーマットの異なるタイムコードに対しても、下記のように適宜対応することができる。

図１７〜図１９には、日本の標準電波ＪＪＹと異なるフォーマットのタイムコードに対する符号列のグループ分けと符号列の判定パターンの一例を表わした説明図を示す。図１７と図１８は、ドイツおよび英国の標準電波ＤＣＦ，ＭＳＦのタイムコードに対する月日を表わす符号列のグループ分けと判定パターンとを示す説明図、図１９は、ドイツの標準電波ＤＣＦのタイムコードに対する曜日を表わす符号列のグループ分けと判定パターンとを示す説明図である。

標準電波ＪＪＹ（日本）、ＷＷＶＢ（米国）のタイムコードは、年間の通算日によって月日が表わすフォーマットを採用しているが、標準電波ＤＣＦ（ドイツ），ＭＳＦ（英国）のタイムコードは、月と日が個別の値で表わすフォーマットを採用している。従って、標準電波ＤＣＦ（ドイツ）、ＭＳＦ（英国）のタイムコードの場合には、図１７と図１８に示すように、１日桁を表わす複数ビット、１０日桁を表わすビット、１月桁を表わす複数ビット、１０月桁を表わす複数ビットを、それぞれ符号列を判定する各グループとする。そして、日キャリーの場合を除外すれば、２フレームにわたって上記の各グループの部分に出現する可能性のある符号列の組合せパターンとして、各図表の「判定パターン」の列に示されるものが適用されることになる。そして、上記実施形態と同様に、これらの各判定パターンについて近接度の合計を算出して、合計値が最大となる判定パターンから月日の値を確定することができる。

また、標準電波ＪＪＹ（日本）、ＷＷＶＢ（米国）、ＭＳＦ（英国）のタイムコードは「０〜６」の値により曜日を表わすフォーマットを採用しているが、標準電波ＤＣＦ（ドイツ）のタイムコードは「１〜７」の値により曜日を表わすフォーマットを採用している。従って、標準電波ＤＣＦ（ドイツ）のタイムコードの場合には、図１９に示すように、曜日桁のグループの部分に２フレームにわたって出現する可能性のある符号列の組合せパターンとして、日キャリーの場合を除外すれば、図表の「判定パターン」の列に示されるものが適用されることになる。そして、上記実施形態と同様に、これらの各判定パターンについて近接度の合計を算出して、合計値が最大となる判定パターンから曜日の値を確定することができる。

図２０には、個々のパルス信号の近接度の検出方法のその他の例を説明する図を示す。

また、上記実施形態では、個々のパルス信号が１信号と０信号にどれだけ近いか近接度を求めるのに、１信号と０信号の特徴部分の信号レベルをサンプリングする例を示したが、図２０に示すような方法で近接度を求めることもできる。図２０の例は、タイムコード信号のハイレベルからローレベルへの立ち下がりの変化、又はローレベルからハイレベルへの立ち上がりの変化が、ＣＰＵ２０によって検出される構成に対応するものである。この構成においては、図２０（ｃ）に示すように、ＣＰＵ２０により秒同期点ｔ０からタイムコート信号の立ち上がりが検出される時点ｔ１までの時間をカウントさせ、この時間が１信号の５００ｍｓに近いか、０信号の８００ｍｓに近いかを、例えば、タイムコード信号の立ち上がり時点ｔ１と１信号又は０信号の立ち上がり時点との時間差ａ，ｂを用いて数値化することで、１信号に対する近接度と、０信号に対する近接度とを求めるようにしても良い。

また、上記実施形態では、符号列の判定をまとめて行うグループとして、時刻情報の各桁を表わす夫々のグループを適用した例を示したが、グループの分けかたは様々に変更可能である。例えば、複数フレームのタイムコード信号で符号判定を行う場合には、ランダムに選択した複数ビットを１つのグループとして複数フレームのタイムコード信号からこの複数ビットの符号列の判定を行うこともできる。

また、時刻情報の各桁を表わす複数ビットとパリティビットとを合わせて１グループとして、このグループの符号列の判定をまとめて行うようにしても良いし、また、符号列を判定した後に、パリティビットの値から整合性チェックを行うようにしても良い。

また、上記実施形態では、２フレーム分のタイムコード信号から各パルス信号の近接度の測定を行い、２フレームにわたって出現する可能性のある符号列の判定パターンの中から確率の高い符号列を割り出すようにしているが、３フレームや４フレームなど多数フレームのタイムコード信号を用いるようにしても良い。また、１フレームのタイムコード信号のみで符号判定を行う場合でも、正しい判定結果が得られる可能性が高くなる。例えば、各パルス信号の符号判定を個別に行った場合には、１分桁の４ビットが“１１１１（１０進数表記で「１５」）”と誤判定されるところ、出現する可能性のある符号列の中で発生確率を比較することで“０１１１（１０進数表記で「７」）”と正しく判定される場合などである。誤判定された場合には整合性チェックでエラーとなって再受信や次回まで時刻情報の取得中断などの措置がとられるので、誤判定される可能性があっても、正しい判定結果が得られる可能性が高くなることは有効である。

また、上記実施形態では、複数フレームのタイムコード信号から日キャリーが発生する符号と判定された場合に、それ以上の桁の符号判定を中断することで、符号判定の演算負荷を低減するようにしているが、符号判定を中断する条件として、例えば１０分桁、１時桁、１０時桁、或いは１０日桁に繰り上がりが発生した場合という条件を適用しても良い。

その他、この実施形態で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
２ 秒針
３ 分針
４ 時針
７ 液晶表示器
１１ アンテナ
１２ 電波受信回路
１３ 発振回路
１４ 分周回路
１５ 計時回路
１６ 第１モータ
１７ 第２モータ
１８ 輪列機構
１９ 操作部
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＡＭ
２２ ＲＯＭ
２２ａ 時刻修正処理プログラム

Claims (7)

1. 標準電波に含まれるタイムコード信号から時刻情報を取得する時刻情報取得装置において、
   前記タイムコード信号を構成する個々のパルス信号の、１の符号値と０の符号値とに対する近接度を検出するパルス測定手段と、
   前記タイムコード信号に含まれる複数個のパルス信号を１つのグループとしてグループ化するグループ化手段と、
   前記タイムコード信号のフレーム内における当該グループの位置に出現する可能性のある符号列を推定する符号列推定手段と、
   前記グループ化されたパルス信号が表す符号列が、前記推定されたそれぞれの符号列を表している確率を、前記近接度に基づき判定する符号列判定手段と、
   前記符号列判定手段により確率が高いと判定された符号列に基づいて前記時刻情報を生成する時刻情報生成手段と、
   を備えていることを特徴とする時刻情報取得装置。
2. 前記パルス測定手段は、
   前記タイムコード信号の複数フレームの個々のパルス信号に対してそれぞれ前記近接度を検出し、
   前記符号列推定手段は、
   前記タイムコード信号のフレーム内における前記グループの位置に前記複数フレームにわたって出現する可能性のある符号列を推定する
   ことを特徴とする請求項１記載の時刻情報取得装置。
3. 前記複数フレームのタイムコード信号が１０分桁、１時桁、１０時桁、１日桁、１０日桁のうち予め定められた何れかの桁の値が繰り上がるタイミングを跨いでいるか否かを判別する繰り上り判別手段と、
   この繰り上り判別手段により前記桁の値が繰り上がるタイミングを跨いでいると判別された場合に前記符号列判定手段による判定を中止させる判定中止手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項２記載の時刻情報取得装置。
4. 前記グループには、
   １分桁の値を表わす符号部分のグループ、１０分桁の値を表わす符号部分のグループ、１時桁の値を表わす符号部分のグループ、１０時桁の値を表わす符号部分のグループ、年間通算日の１日桁の値を表わす符号部分のグループ、または、年間通算日の１０日桁の値を表わす符号部分のグループが含まれることを特徴とする請求項１記載の時刻情報取得装置。
5. 前記パルス測定手段は、
   判定対象の複数種類のパルス信号が信号レベルを異ならせる特徴区間内の複数のタイミングに前記タイムコード信号の信号レベルを検出するサンプリング手段を有し、
   前記サンプリング手段により検出された前記複数のタイミングの信号レベルのうち判定対象のパルス信号に近い信号レベルの数を、当該判定対象のパルス信号に対する前記近接度として求めることを特徴とする請求項１記載の時刻情報取得装置。
6. 前記符号列判定手段は、
   前記タイムコード信号のフレーム内における前記グループの位置に出現する可能性のある符号列の各々について、当該符号列に対する前記タイムコード信号の個々のパルス信号の各近接度を合計した値を、当該符号列となる確率の大小を表わす合計値として計算し、当該合計値に基づいて何れの符号列となる確率が高いか判定することを特徴とする請求項５記載の時刻情報取得装置。
7. 時刻を計時する計時手段と、
   標準電波を受信して前記タイムコード信号を復調する電波受信手段と、
   この電波受信手段により復調された前記タイムコード信号を受けて時刻情報を取得する請求項１〜６の何れか一項に記載の時刻情報取得装置と、
   この時刻情報取得装置により取得された時刻情報に基づいて前記計時手段の計時時刻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。

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