JP5374912B2 - 時刻修正装置、時刻修正装置付き計時装置及び時刻修正方法 - Google Patents
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Description
そして、この時刻情報を使用した時刻修正の方法や、GPS衛星に代えて、長波の標準電波に含まれる時刻コードを解析して、表示時刻を修正する電波時計が提案されている(特許文献1)。
また、GPS衛星の時刻情報は、所定の周期で更新されている。そこで、この所定周期後の時刻情報を予測して、GPS衛星の予測時刻を算出し、その予測時刻を用いて、自己の位置情報が得られる。このため、GPS衛星の擬似距離や位置測定が、受信環境に優れていない場合においても得ることができる方法が提案されている(特許文献2)。
この方法によれば、電源投入直後にフルパワー(CPUを動作させ、各部が動作する状態)で航法メッセージを取得する。そして、取得した、航法メッセージに含まれる時刻情報を取得して、時刻計算を行う。その後、この装置の基準のクロック信号を発生するクリスタルの精度と、要求される時計の精度との関係から、時刻計算を行い、次の補正するタイミングを求める。つまり、次に航法メッセージを取得する時間(CPUを停止している状態であり、スリープモードという、)を求める。そして、このスリープモードの経過時間後に再び、航法メッセージを取得する。そして、この航法メッセージからの時刻情報に基づいて、時刻修正を行うようになっている。
しかし、例えば、使用者が、GPS時刻を利用した時刻修正を行いたい場合もある。このような場合において、使用者が時刻修正したいタイミングと近いタイミングで、受信を行い時刻修正ができるように、受信するタイミングを調整する必要がある。また、このように、使用者の時刻修正を行いたいタイミングに近いタイミングで、GPS衛星等の位置情報衛星からの衛星信号を受信して時刻修正を行う場合であっても、時計などの小型の機器においては、消費電力を少なくする必要があるため、短い時間で、時刻修正のための情報を得る必要がある。
従って、生成時刻情報は、例えば、使用者等の入力操作によって受信された修正時刻情報に基づいて修正される。このことから、時刻修正装置は、使用者の時刻修正を行いたいタイミングと近いタイミングで、生成時刻情報の修正を行うことができる。また、時刻修正装置は、使用者等の入力操作によって受信を開始するので、例えば、一定時間ごとに受信する自動受信などと比較して、消費電力を削減することができる。
これにより、時刻修正装置は、サブフレーム情報単位の先頭のサブフレーム1を受信することで、衛星時刻関連情報及び衛星健康情報を受信でき、時刻修正が行える。このことから、時刻修正装置は、受信時間が短時間で済み、消費電力を削減することができる。
これにより、時刻修正装置は、生成時刻情報の修正に不確実な修正時刻情報を用いることを回避できることから、修正された生成時刻情報のずれ量を抑制することができる。
これにより、時刻修正装置は、受信部の受信を一時停止することで効率のよい受信が行われることから、消費電力を削減することができる。
このことから、時刻修正装置は、位置情報衛星の動作状態が正常状態でない場合、別の位置情報衛星からの衛星信号を受信することで、精度の高い時刻修正を行うことが可能となる。
このことから、時刻修正装置は、前回衛星健康情報を受信してから今回までの経過時間が所定時間以上の場合に、サブフレーム1を受信することで、衛星健康情報により位置情報衛星の動作状態が確認できる。これにより、時刻修正装置は、衛星時刻関連情報の信頼性が判断できることから、正確な時刻修正が行える。
図1は、第1の実施形態の時刻修正装置付き計時装置としての、GPS時刻修正装置付き腕時計(以下、GPS付き腕時計という)を示す概略図であり、図2は、図1の概略断面図である。また、図3は、図1及び図2のGPS付き腕時計の主なハードウエア構成等を示す概略図である。
図1及び図2に示すように、GPS付き腕時計10は、その表面に文字板12、秒針、分針、時針等の指針13が配置される時刻表示部と、緯度、経度、都市名等の位置情報及び各種メッセージが表示されるLCD表示パネル等からなるディスプレイ14等が形成されている。そして、指針13は、モータコイル19などからなるステップモータで歯車を介して駆動される。
また、図1に示すように、GPS付き腕時計10は、外部から受信の指示等を入力する外部操作部5を備えている。この外部操作部5は、使用者等がGPS衛星15a(15b〜15d)の受信をして、時刻修正を行いたい場合の指示を入力することができる。
このGPSアンテナ11は文字板12の時刻表示面の反対側の面に配置されている。そして、この文字板12はGPS衛星15a(15b〜15d)からの信号である電波を通す材料であるプラスチック等で形成されている。
なお、GPS衛星15a(15b〜15d)は、位置情報衛星の一例となっており、このGPS衛星15a(15b〜15d)は地球の上空に複数存在している。本実施形態では、このうち、一番受信し易い位置に存在するGPS衛星15a(15b〜15d)からの衛星信号を受信するようになっている。なお、図1では、便宜的に4個のGPS衛星15a〜15dを示しているが、GPS衛星の数はこれに限るものではない。
電池24は、リチウムイオン電池などの二次電池となっている。そして、電池24の下側には、磁性シート21が配置されており、その磁性シート21を介して充電用コイル22が配置されている。従って、電池24は、この充電用コイル22により、外部充電器から電磁誘導で電力を充電できるようになっている。
また、磁性シート21は、磁界を迂回させることができるようになっている。これにより、磁性シート21は、電池24の影響を低減して、効率的にエネルギー伝送を行うことができるようになっている。そして、電力転送のために裏ブタ26の中央部には、裏面ガラス部23が配置されている。
GPS付き腕時計10は、以上のように構成されている。
図3に示すように、GPS付き腕時計10は、受信装置40を備え、図1のGPS衛星15a(15b〜15d)から受信した衛星信号を、GPSアンテナ11からフィルタ(SAW)31及びRF(Radio Frequency:無線周波数)部27を介してベースバンド部30で取出す構成となっている。
ここで、フィルタ(SAW)31は、バンドパスフィルタであり、1.5GHzの衛星信号を抜き出すものとなっている。そして、このように抜き出された衛星信号は、LNA47で増幅された後、ミキサ46でVCO41の信号とミキシングされ、IF(中間周波数)にダウンコンバートされる。また、PLL回路34用のクロック信号は、温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO)32から生成されるようになっている。
衛星信号は、IFフィルタ35、IFアンプを通り、ADC(A/D変換器)42でデジタル信号に変換されるようになっている。そして、ベースバンド部30は、制御信号に基づき、衛星信号の演算を行うようになっている。ベースバンド部30で得られた時刻データ等は、制御部20の記憶部に記憶され、駆動回路43を通して、修正された時刻情報を表示するようになっている。
このGPSアンテナ11とフィルタ(SAW)31とを備える受信装置40は、受信部の一例となっており、GPS装置ともいわれるものである。以下、GPSアンテナ11とフィルタ(SAW)31とを備える受信装置40は、受信装置40等という。
また、ベースバンド部30には、DSP(Digital Signal Processor)39、CPU(Central Processing Unit)36、SRAM(Static Random Access Memory)37を備え、温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO)32やフラッシュメモリ33等も接続されている。
GPS付き腕時計10は、制御部20を介して、受信装置40等の受信動作が制御できるようになっている。
上述したように、本実施形態のGPS付き腕時計10は、電子時計となっている。
なお、RTC38は、時刻情報を生成する時刻情報生成部の一例となっており、RTC38で生成した時刻情報である内部時刻データ73b(図7参照)は、生成時刻情報の一例となっている。受信装置40等は、受信部の一例となっている。
図4に示すように、GPS付き腕時計10の制御部20は、各種プログラム格納部50内の各種プログラム、第1の各種データ記憶部60内の各種データ及び第2の各種データ記憶部70内の各種データを処理する構成となっている。
図5は、図4の各種プログラム格納部50内のデータを示す概略図であり、図6は、図4の第1の各種データ記憶部60内のデータを示す概略図である。また、図7は、図4の第2の各種データ記憶部70内のデータを示す概略図である。
なお、図6の第1の各種データ記憶部60には、主に予め格納されているデータをまとめて示してある。また、図7の第2の各種データ記憶部70には、第1の各種データ記憶部60内のデータ等を各種プログラム格納部50内のプログラムで処理した後のデータ等を主に示してある。
図8及び図9は、GPS付き腕時計10の主な動作等を示す概略フローチャートである。
そして、外部操作部5からの受信の指示情報は、図7の受信指示情報記憶部75に受信指示データ75aとして記憶される。そして、図5の操作信号確認プログラム54が、図7の受信指示情報記憶部75を確認し、受信指示データ75aが記憶されているか否かを判断する。
ST11では、受信指示データ75aに基づいて、GPS衛星15a(15b〜15d)の受信を開始するタイミングを設定し、受信開始タイミングデータとして、記憶する。
具体的には、図5の受信開始情報設定プログラム58(受信開始設定部の一例)が、図7の受信指示データ75aが記憶された時刻を図7の内部時刻データ73bを基に確認する。そして、受信開始情報設定プログラム58は、図6の受信タイミング情報格納部61に格納されている受信タイミングデータ61aに基づいて、受信開始データ76aを生成する。
図5の受信開始情報設定プログラム58は、受信指示データ75aの時刻に近い、毎分0秒または30秒のタイミングで図7の内部時刻データ73bの修正を行えるように受信開始データ76aを生成し、受信開始記憶部76に記憶する。
また、例えば、受信指示データ75aの時刻が、午前7時00分51秒から午前7時01分19秒の間であれば、午前7時01分20秒〜28秒の時刻が受信開始データ76aとされる。そして、内部時刻データ73bが午前7時01分30秒の時刻のタイミングで受信が開始されるようになっている。
つまり、内部時刻データ73bの修正が、0秒または30秒の一定時刻のタイミングで行われるように受信指示データ75aを設定するようになっている。
このように、受信開始データ76aは、GPS衛星15a(15b〜15d)の衛星信号の後述するサブフレーム1(サブフレーム情報単位の一例)の送信開始前のタイミングが設定されている。
また、受信開始データ76aは、GPS衛星15a(15b〜15d)のサーチ時間等に加えて、受信装置40等のRF部27の起動時間を考慮して設定されている。
これらにより、受信開始データ76aは、サブフレーム1の送信開始の2〜10秒程度前からGPS衛星15a(15b〜15d)のサーチを開始するように設定されている。
そして、内部時刻データ73bに基づく時刻情報が、受信開始データ76aに達していない場合は、内部時刻データ73bに基づく時刻情報が、受信開始データ76aに達するまで受信の開始を待つようになっている。
具体的には、受信装置40等が動作を開始し、GPSアンテナ11から衛星信号を受信するために、後述するGPS衛星15a(15b〜15d)のC/Aコードのパターンを発生させる。
なお、GPS衛星15a(15b〜15d)のサーチは、GPS衛星15a(15b〜15d)の軌道情報の保持の有無でサーチ時間が変わる。軌道情報を保持していないコールドスタート状態からの場合、サーチ時間は数秒を要する。
GPS付き腕時計10は、軌道情報の保持状態によって、確実にサブフレーム1のデータを受信できるように、サーチ開始タイミングを決定するようになっている。
具体的には、図5の受信停止判断プログラム57が、受信開始からの時間をカウントし、GPS衛星15a(15b〜15d)のサーチに一定以上の時間がかかっているか否かを判断する。そして、一定以上の時間がかかっている場合は、タイムアウトであると判断し、ST16に進み、受信を終了する。
これによれば、GPS付き腕時計10が、GPS衛星15a(15b〜15d)を受信できない環境である場合、例えば、屋内であるような場合には、受信装置40等を長時間動作させていると、電力が多く消費されてしまう。このような場合に、GPS付き腕時計10は、一定時間が経過したら、受信を終了することにより無駄に電力が消費されることを回避できるようになっている。
ST17では、GPS衛星15a(15b〜15d)が捕捉できたか否かを判断するようになっている。つまり、図5の衛星サーチプログラム52により、受信装置40等がGPS衛星15a(15b〜15d)をサーチして、同期する。そして、後述するGPS衛星15a(15b〜15d)の衛星信号の一例である航法メッセージが復調できる状態となっているか否かを判断するようになっている。
そして、GPS衛星15a(15b〜15d)が捕捉できない場合は、ST14に戻り、GPS衛星15a(15b〜15d)のサーチが、再度行われ、他のGPS衛星15a(15b〜15d)を捕捉するようになっている。
ここで、ST18の工程を説明する前に、GPS衛星15a(15b〜15d)から送信される航法メッセージについて、説明する。
各GPS衛星15a〜15dからは、図10(a)に示すように、1フレームデータ(30秒)単位で信号が送信されてくる。この1フレームデータは、サブフレーム1からサブフレーム5までの5個のサブフレームデータ(1サブフレームデータは6秒)を有している。各サブフレームデータは、10ワード(1ワードは0.6秒)を有している。
また、各サブフレームデータの先頭のワードは、TLM(Telemetry word)データが格納されたTLMワードとなり、このTLMワード内には、図10(b)に示すように、その先頭にプリアンブルデータが格納されている。
また、TLMワードに続くワードは、HOW(hand over word)データが格納されたHOWワードとなり、このHOWワード内には、その先頭に、TOW(Time of week、)というGPS衛星のGPS時刻情報が格納されている。
GPS時刻情報は、毎週日曜日の0時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の0時に0に戻るようになっている。GPS時刻情報は、週の初めから一週間ごとに示される秒単位の情報であって、経過時間を1.5秒単位で表した数値となっている。
また、GPS時刻情報は、Zカウントデータともいわれ、衛星時刻関連情報の一例となっており、受信装置40等が現在時刻を知る手がかりとなっている。
このZカウントデータの起点は、UTC(世界協定時)における1980年1月6日00:00:00であり、この日に始まる週が週番号0となっている。そして、受信装置40等は、週番号データと経過時間(秒)のデータ(Zカウントデータ)とを取得することで、現在のGPS時刻が分かるようになっている。
また、週番号データは、1週間単位で更新されるデータとなっている。
従って、受信装置40等が、既に週番号データを取得しており、その週番号データを取得した時期からの経過時間がカウントされている場合は、再度、週番号データを取得しなくても、取得している週番号データとZカウントデータとから、GPS衛星15a(15b〜15d)の現在の週番号データが分かる。これにより、通常は、このZカウントデータのみを取得する構成としておくことで、GPS付き腕時計10の受信動作が短時間で行われ、消費電力を削減することができる。
また、図10(b)に示すように、HOWワードのZカウントデータに続くデータには、サブフレーム番号情報であるサブフレームIDデータが含まれている。これにより、GPS付き腕時計10は、このサブフレームIDデータによって、受信したサブフレームデータが、サブフレーム1からサブフレーム5のいずれに該当するかが、判るようになっている。
そして、この主フレームデータは、それぞれ300ビット(bit)ずつの5つのサブフレームデータに分割されている。
上述したように、サブフレーム1からサブフレーム5は、それぞれTLMワード、HOWワードのZカウントデータを有している。
図11に示すように、サブフレーム1のワード3には、上述した週番号(WN)データとGPS衛星15a(15b〜15d)自体の動作状態を示す衛星健康情報の一例としての衛星健康状態情報データ(SVhealthまたは衛星ヘルス情報ともいう)とが入っている。
この場合、特に1ms単位の同期のためにC/Aコード(1023chip(1ms))が用いられる。このC/Aコード(1023chip(1ms))は、地球を周回しているGPS衛星15a(15b〜15d)ごとに異なっており、固有のものとなっている。
従って、特定のGPS衛星15a(15b〜15d)の航法メッセージを受信する場合は、受信部である受信装置40等から、特定のGPS衛星15a(15b〜15d)に固有のC/Aコードを発生させて位相同期することで、受信することができるようになっている。
そして、C/Aコード(1023chip(1ms))と同期させると、航法メッセージの受信が可能となり、例えば、図11に示すようなサブフレーム1のTLMワードのプリアンブルデータ、HOWワードのZカウントデータが取得できるようになっている。そして、受信装置40等は、TLMワード、HOWワードを取得した後に、続けて週番号(WN)データ、衛星健康状態情報データを取得することができるようになっている。
そして、取得したZカウントデータが信頼できるか否かの判断は、図10に示すHOWワードのZカウントデータの後のパリティデータで、正誤の確認をすること(パリティチェック)により可能である。そして、パリティチェックで誤りが確認された場合は、このZカウントデータには、何らかの異常があるとみなして、時刻修正には、使用しないようにすることができる。
具体的には、図5の時刻データ取得プログラム53が、GPS衛星15a(15b〜15d)からの航法メッセージを受信し、Zカウントデータを取得する。そして、図7の受信衛星時刻情報記憶部71に受信衛星時刻データ71aとして記憶するようになっている。
そして、図5の時刻情報整合性判断プログラム501(判断部の一例)が、取得したZカウントデータである図7の受信衛星時刻データ71a(衛星時刻関連情報の一例)が信頼できるか否かの判断を行うようになっている。
つまり、図5の時刻情報整合性判断プログラム501は、HOWワードのZカウントデータの後のパリティデータで、正誤の確認をするようになっている。そして、パリティデータで誤りが確認された場合は、取得したZカウントデータに、何らかの異常があるとみなして、時刻修正には使用しない。
これにより、異常が見つかった場合は、図5の時刻データ取得プログラム53が、Zカウントデータが取得できなかったとみなして、図8のST14まで戻る。
具体的には、図5の他衛星情報取得プログラム55が、サブフレーム1のワード3に含まれる衛星健康状態情報データを取得する。そして、図5の他衛星情報取得プログラム55は、取得した衛星健康状態情報データを図7の衛星健康状態情報記憶部72の衛星健康状態データ72a(衛星健康情報の一例)として記憶するようになっている。
ここで、衛星健康状態データ72aは、コードデータが0以外の場合は、何らかの異常があることを示し、そのGPS衛星15a(15b〜15d)が使用できないものであることが分かるようになっている。そして、衛星健康状態データ72aは、コードデータが0の場合は、正常であることを示し、そのGPS衛星15a(15b〜15d)が正常状態であることが分かるようになっている。
このことから、GPS付き腕時計10は、GPS衛星15a(15b〜15d)からの航法メッセージが、信頼できるものであるか否かを判断できるようになっている。
ST21では、図5の受信停止判断プログラム57が、受信装置40等の受信を一時停止する。そして、図5の受信衛星変更プログラム59が、受信するGPS衛星15a(15b〜15d)を変更するように図7の変更受信衛星同期情報記憶部74に変更受信衛星同期データ74aを記憶する。
そして、ST13に戻り、この変更受信衛星同期データ74aに基づいて、他のGPS衛星15a(15b〜15d)の受信を開始するようになっている。
このことから、GPS付き腕時計10は、GPS衛星15a(15b〜15d)に何らかの異常がある場合、異常のない他のGPS衛星15a(15b〜15d)からの航法メッセージを受信することによって、精度の高い時刻修正を行うことが可能となる。
ST22では、内部時刻データと整合性が取れたか否かを判断する。具体的には、閾値ずれ判断プログラム503が、現在の時刻情報である図7の内部時刻データ73bと受信時刻データ73aの1回目受信時刻データ73a1とのずれ量が、図6の整合性検証閾値格納部62に格納されている整合性検証閾値データ62a(閾値ずれ量の一例)となっているかを判断する。この整合性検証閾値データ62aは、例えば、1日当たりで0.5秒程度となっている。
ここで、図7の内部時刻データ73bは、内部時刻データ73bを生成するRTC38の性能に依存する値となっている。そして、内部時刻データ73bのずれは、RTC38の基準クロックとなる制御部20に接続された水晶振動子の周波数ずれ(以下、RTC38の周波数ずれともいう)に起因するものである。
従って、何らかの影響で、RTC38の周波数ずれが大きくなり、図7の内部時刻データ73bと1回目受信時刻データ73a1とのずれ量が、図6の整合性検証閾値データ62aより大きくなってしまった場合は、整合性が取れなかったと判断して、ST23に進む。
ST23では、図5の時刻データ取得プログラム53が、サブフレーム1のZカウントデータを取得した時と同一のGPS衛星15a(15b〜15d)から次のサブフレームデータであるサブフレーム2やサブフレーム3のZカウントデータを取得する。そして、図7の時刻データ記憶部73の受信時刻データ73aの2回目受信時刻データ73a2(修正時刻情報の一例)に、サブフレーム2のZカウントデータが記憶され、3回目受信時刻データ73a3(修正時刻情報の一例)に、サブフレーム3のZカウントデータが記憶される。なお、GPS付き腕時計10は、この場合にも、上述した図5の時刻情報整合性判断プログラム501が、各Zカウントデータの正誤判断であるパリティチェックを行うようになっている。
そして、各データ(Zカウントデータ)間のずれ量が、本来の各サブフレームデータ間のずれ量と略一致している場合は、整合性が取れたと判断し、その整合性の取れた受信時刻データ73aを採用するようになっている。具体的には、サブフレームデータは、6秒単位で送信されており、各サブフレームデータのZカウントデータも6秒のずれ量となっている。
従って、受信時刻データ整合性判断プログラム505は、1回目受信時刻データ73a1と2回目受信時刻データ73a2とが、6秒のずれ量となっているか否か、2回目受信時刻データ73a2と3回目受信時刻データ73a3とが、6秒のずれ量となっているか否か、1回目受信時刻データ73a1と3回目受信時刻データ73a3とが、12秒のずれ量となっているか否かを判断する。
そして、ST25に進む。従って、ST23では、受信時刻データ73aと内部時刻データ73bとの整合性の判断は行わないようになっている。
そして、ST26に進み、図5の時刻情報修正プログラム502が、図7の内部時刻データ73bを受信時刻データ73aに基づいて、時刻修正するようになっている。
なお、受信時刻データ73aは、ST22で、内部時刻データ73bとの整合性が取れた場合には、受信時刻データ73aの1回目受信時刻データ73a1を使用し、ST22で、内部時刻データ73bとの整合性が取れなかった場合には、ST24で採用された受信時刻データ73aを使用するようになっている。
そして、図5の時刻情報修正プログラム502が、修正した時刻を図7の時計表示用時刻データ73cとして記憶するようになっている。
そして、図5の時計表示時刻データ修正プログラム504が、図7の時計表示用時刻データ73cに基づいて、GPS付き腕時計10の文字板12の指針13やディスプレイ14の表示時刻を修正するようになっている。
GPS付き腕時計10は、以上の動作等で、時刻修正を行うようになっている。
図12に示すように、(A)受信指示の時点で、使用者が、外部操作部5を操作して、GPS衛星15a(15b〜15d)の受信の指示を入力する。そして、GPS付き腕時計10は、ディスプレイ14等の表示により、使用者に、GPS衛星15a(15b〜15d)の航法メッセージの受信開始を知らせるようになっている。
しかしながら、この時点(サブフレーム2のワード10の時点)では、設定されている受信開始のタイミング(毎分0秒または30秒の時刻の2〜10秒程度前)に達していないため、受信装置40等は、GPS衛星15a(15b〜15d)の航法メッセージの受信動作に入らない。
そして、受信装置40等は、設定されている受信開始のタイミングに達するまで待機状態となっている。そして、受信装置40等は、設定されている受信開始のタイミングに達した時点でGPS衛星15a(15b〜15d)の航法メッセージの受信を開始する。
従って、受信装置40等は、この待機状態の間、受信動作をしていない。これにより、GPS付き腕時計10は、時刻修正の際の消費電力の増加量を抑制することができる。
図12(a)は、受信装置40等が、サブフレーム1の2秒(3ワード分)程度手前から受信動作を開始し、サブフレーム1のTLMワードからワード3までを受信していることを示している。
ここで、受信装置40等は、衛星サーチによりGPS衛星15a(15b〜15d)のC/Aコードと同期が取れている。これにより、受信装置40等は、受信開始の際に、サブフレーム1のTLMワードの開始位置と同期が取れて、TLMワードに続くHOWワードのZカウントデータ(TOW)、ワード3の衛星健康状態情報データを取得することができる。
これにより、GPS付き腕時計10は、サブフレーム1の総てのワードを受信する場合と比較して、受信期間(受信時間)が短くなる。また、GPS付き腕時計10は、サブフレーム1のワード3から取得した衛星健康状態情報データにより、衛星の動作状態が把握できる。これらにより、GPS付き腕時計10は、短い受信時間で、正確な時刻修正を行うことができる。
図12(b)に示すように、GPS付き腕時計10は、サブフレーム1のTLMワードの受信開始から1.8秒間(3ワード分)程度経過後に、受信を一時停止する一時停止期間とし、受信装置40等に供給される電力供給量を減らして、サブフレーム1の残りの7ワード分の時間である4.2秒間程度、受信を停止する。
そして、GPS付き腕時計10は、サブフレーム2のTLMワードの受信開始から1.2秒間(2ワード分)程度経過後に、再び一時停止期間とし、受信装置40等に供給される電力供給量を減らして、サブフレーム2の残りの8ワード分の時間である4.8秒間程度、受信を停止する。
そして、GPS付き腕時計10は、一時停止期間経過後に、再び受信期間として、受信装置40等への電力供給量を増やして、サブフレーム3のTLMワード、HOWワードのZカウントデータを取得する。そして、GPS付き腕時計10は、サブフレーム3のTLMワードの受信開始から1.2秒間(2ワード分)程度経過後に、受信を終了する。
なお、RTC38等の誤差を考慮して、各サブフレームデータの受信開始のタイミングは、想定タイミングより早めに設定し、各サブフレームデータの受信終了のタイミングは、想定タイミングより遅めに設定するのが好ましい。
これにより、GPS付き腕時計10は、使用者の時刻修正を行いたいタイミングに近いタイミングで、時刻修正(内部時刻データ73bの修正)を行うことができる。
これにより、GPS付き腕時計10は、異常のないGPS衛星15a(15b〜15d)からの航法メッセージのZカウントデータによって内部時刻データ73bが修正できる。このことから、GPS付き腕時計10は、確実に、精度の高い時刻修正を行うことができる。
第2の実施形態のGPS付き腕時計10aは、その多くの構成が第1の実施形態と共通するので、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
GPS付き腕時計10aの概略説明図である図1乃至図4、図6は、第1の実施形態と共通する構成となっている。
そして、図15及び図16は、GPS付き腕時計10aの主な動作等を示す概略フローチャートである。また、図13は、GPS付き腕時計10aの各種プログラム格納部150の各種プログラムを示し、図14は、第2の各種データ記憶部170の各種データを示している。
図17に示すように、第2の実施形態では、外部操作部5から、直ちに受信の指示があると、GPS衛星15a(15b〜15d)のサーチを開始して、受信を行うようになっている。
そして、受信できた最初のサブフレームデータからZカウントデータ及びサブフレームIDデータを取得する(図10(b)参照)。サブフレームIDデータは、上述したように、サブフレームデータが、何番目のサブフレームデータであるかの情報となっている。
このことから、GPS付き腕時計10aは、サブフレーム3のTLMワードの受信開始から1.2秒間(2ワード分)程度経過後に、一時停止期間とし、受信装置40等への電力供給量を減らして、サブフレーム3の残りの8ワード分とサブフレーム4、サブフレーム5分の時間である16.8秒間程度、受信を停止する。
そして、GPS付き腕時計10aは、上記一時停止期間経過後に、再び受信期間として、受信装置40等への電力供給量を増やして、後続のサブフレーム1のTLMワード、HOWワードのZカウントデータ、ワード3の衛星健康状態情報データを取得する。
そして、GPS付き腕時計10aは、上記のサブフレーム1のTLMワードの受信開始から1.8秒間(3ワード分)程度経過後に、受信を終了する。
これにより、GPS付き腕時計10aは、2回のZカウントデータを取得することができるので、より正確な時刻修正を行うことが可能となる。
第2の実施形態のGPS付き腕時計10aでは、第1の実施形態と異なり、ST10の工程の後に、GPS衛星15a(15b〜15d)の受信を開始して、GPS衛星を捕捉する工程となっている(ST200、ST201)。
つまり、図15に示すように、ST10で、外部操作部5が操作され、受信の指示がなされ、指示情報である受信指示データ75aが記憶されると、ST200で図13の衛星受信開始プログラム508が、受信指示データ75aが記憶されるタイミング(直ちにのタイミングの一例)で、GPS衛星15a(15b〜15d)の受信を開始する。
そして、ST201に進み、図13の衛星サーチプログラム52が、GPS衛星15a(15b〜15d)との同期データを出力し、GPS衛星15a(15b〜15d)のサーチを開始して、GPS衛星15a(15b〜15d)を捕捉する。そして、ST15からST18の工程は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
ST202では、図13のサブフレームID確認プログラム506が、Zカウントデータに続く、サブフレームIDデータを取得して、図14のサブフレームIDデータ77aとしてサブフレームID情報記憶部77に記憶する。すると、上述したように、例えば、当該サブフレームデータが、サブフレーム3であることが分かるようになっている。
なお、ST18で、Zカウントデータが取得できない場合、ST201に戻ることになっているが、ST202に進んでサブフレームIDデータを取得するようにしてもよい。
つまり、当該サブフレームデータが、サブフレーム3であれば、次のサブフレーム1のTLMワードの受信の開始タイミングは、サブフレーム3のTLMワードの受信の開始タイミングから18.0秒(30ワード分)程度後の時刻として設定される。
そして、その開始タイミングまで受信を一時停止する。
そして、サブフレーム1受信開始データ716aに達したと判断されると、ST205に進み、図13の時刻データ取得プログラム53及び他衛星情報取得プログラム55が、サブフレーム1のZカウントデータ、衛星健康状態情報データを取得するようになっている。
ついで、ST20に進む。ST20以下ST26までの工程は第1の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
一方、図14の内部時刻データ73bがサブフレーム1受信開始データ716aに達していない場合は、図14の内部時刻データ73bがサブフレーム1受信開始データ716aに達するまで待機する。
そして、GPS付き腕時計10aは、次のような場合に、より効果的な時刻修正が行える。
例えば、前回の受信成功の際の時刻からの経過時間が長く、内部時刻データ73bの時刻情報のずれ量が大きくなっている場合、GPS付き腕時計10aは、サブフレーム1の受信のタイミングを逃してしまう可能性がある。
この様な場合に、GPS付き腕時計10aは、外部操作部5からの直ちに受信の指示に従って、直ちに受信動作を開始し、GPS衛星15a(15b〜15d)の航法メッセージと同期をとり、サブフレームIDデータを取得し、サブフレーム1などのZカウントデータを取得して、時刻修正を行う。
このような時刻修正は、GPS付き腕時計10aの内部時刻データ73bを生成するRTC38の精度が、月差±15秒程度であるので、一ヶ月以上受信していない場合に、行われることが好ましい。
第3の実施形態のGPS付き腕時計10bは、その多くの構成が第1の実施形態と共通するので、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
GPS付き腕時計10bの概略説明図である図1乃至図4は、第1の実施形態と共通する構成となっている。
そして、図18は、GPS付き腕時計10bの主な動作等を示す概略フローチャートである。
GPS付き腕時計10bは、前回航法メッセージを受信して衛星健康状態情報データを取得した時点から今回までの経過時間が所定時間以上の場合に、サブフレーム1を受信して、Zカウントデータ及び衛星健康状態情報データを取得する。
そして、GPS付き腕時計10bは、上記経過時間が所定時間未満の場合に、サブフレームデータのナンバーに拘わらず、サブフレームデータを受信してZカウントデータを取得する。
また、GPS付き腕時計10bは、上記経過時間が所定時間未満の場合に、サブフレームデータのナンバーに拘わらず、直近のサブフレームデータを受信してZカウントデータを取得することから、受信時間が短くなり、時刻修正が短時間で行える。これにより、GPS付き腕時計10bは、時刻修正の際の消費電力の増加量を抑制することができる。
まず、ST10で外部操作部5が操作され、受信の指示がなされると、ST300に進む。
ついで、ST300では、記憶している衛星健康状態情報データが有効か否かを判断する。具体的には、図5の衛星健康情報確認プログラム56が、前回衛星健康状態情報データを取得して、図7の衛星健康状態データ72aとして衛星健康状態情報記憶部72に記憶した時点から今回までの経過時間が所定時間以上経過したか否かを判断する。
なお、所定時間としては、GPS付き腕時計10bの非受信時の時間精度が月差±15秒程度であることを考慮すると、24時間程度が好ましい。
そして、ST300で、記憶している衛星健康状態情報データが有効の場合には、ST13に進み、GPS衛星15a(15b〜15d)の受信を開始する。以降、ST14〜ST18、ST22までは、第1の実施形態と共通なので説明を省略する。
一方、ST300で、記憶している衛星健康状態情報データが有効でない場合には、ST11に進み、以降、第1の実施形態と同様の動作となる。
一方、ST22で、取得したZカウントデータが、図7の内部時刻データ73bとの整合性が取れなかった場合には、ST301に進む。
そして、ST301では、ST18で取得したZカウントデータが含まれるサブフレームデータの、後続のサブフレームデータを2つ受信して、それぞれのZカウントデータを取得する。
そして、ST302で、各Zカウントデータの整合性が2回以上取れた場合には、ST25に進み、以降、第1の実施形態と同様の動作となる。
一方、ST302で、各Zカウントデータの整合性が2回以上取れなかった場合には、ST13に戻り、上述の動作を繰り返す。
また、上述の各実施形態において、ST10では、外部操作部5により受信の指示の有無を判断したが、これに限定するものではない。ST10では、外部操作部5に代えて、例えば、各GPS付き腕時計に傾斜スイッチ、ジャイロセンサなどを内蔵し、各GPS付き腕時計の傾斜の程度、傾斜スピード等を検知することで、受信の指示の有無を判断してもよい。
Claims (9)
- 時刻情報を生成して生成時刻情報とする時刻情報生成部と、
GPS(Global Positioning System)衛星の時刻関連情報である衛星時刻関連情報と前記GPS衛星の動作状態を示す衛星健康情報とを含み、前記衛星時刻関連情報とサブフレームIDデータとをそれぞれに含むサブフレーム1からサブフレーム5までの5つのサブフレーム情報単位を単位とし、前記サブフレーム情報単位ごとに前記GPS衛星から順番に送信される衛星信号を受信する受信部と、
外部からの入力により、前記受信部に受信を指示する指示情報を生成する外部入力部と、
前記外部入力部の前記指示情報に基づいて、直ちにまたは一定のタイミングで前記衛星信号を受信するように、前記受信部の受信の開始タイミングを設定する受信開始設定部と、
前記受信部で受信された前記衛星信号の前記衛星時刻関連情報を修正時刻情報として記憶する修正時刻情報記憶部と、を有し、
前記生成時刻情報が、前記修正時刻情報に基づいて修正され、
前記開始タイミングが到来した時点から前記受信部の受信が開始される時刻修正装置であって、
前記衛星健康情報は、前記サブフレーム1に含まれ、
前記受信部の受信の開始タイミングが直ちにである場合、前記受信部が受信を開始し、
前記受信開始設定部は、前記受信部が今回受信した最初の前記サブフレームIDデータに基づいて、後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングを設定し、前記後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングが到来するまで前記受信部の受信を一時停止し、前記後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングが到来した時点から前記受信部の受信を再開することにより、
前記受信部が、前記後続の前記サブフレーム1の前記衛星時刻関連情報及び前記衛星健康情報を受信することを特徴とする時刻修正装置。 - 請求項1に記載の時刻修正装置において、
前記受信開始設定部は、前記サブフレーム1の送信タイミングより所定時間前に、前記受信の開始タイミングを設定することを特徴とする時刻修正装置。 - 請求項2に記載の時刻修正装置において、
前記所定時間は、前記受信部が前記GPS衛星をサーチする時間と前記受信部が有するRF部の起動時間との少なくともいずれか一つに基づく時間であること特徴とする時刻修正装置。 - 請求項1〜3に記載の時刻修正装置において、前記受信部は、受信した前記衛星時刻関連情報の正誤判断を行う判断部を有し、
前記修正時刻情報は、前記判断部で正しいと判断された前記衛星時刻関連情報であることを特徴とする時刻修正装置。 - 請求項4に記載の時刻修正装置において、前記修正時刻情報に基づいて修正された前記生成時刻情報の時刻修正量である今回時刻修正量が、前回の前記生成時刻情報の修正の際の、前記生成時刻情報からの経過時間に対応した時刻ずれ量である閾値ずれ量を超えている場合、
前記受信部は、後続の複数の前記サブフレーム情報単位の前記衛星時刻関連情報を受信し、受信された前記後続の複数の前記サブフレーム情報単位の前記衛星時刻関連情報は、それぞれ衛星時刻データとして記憶され、
少なくとも2つの前記衛星時刻データ間の差異が、前記少なくとも2つの前記衛星時刻データが含まれるそれぞれの前記サブフレーム情報単位間の差異と、略一致する前記少なくとも2つの前記衛星時刻データのいずれか1つが選択され、
前記生成時刻情報は、選択された前記衛星時刻データに基づいて修正されることを特徴とする時刻修正装置。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の時刻修正装置において、前記GPS衛星は複数存在し、前記受信部は、前記衛星健康情報に基づいて前記GPS衛星の動作状態を判断する状態判断部を有し、
前記状態判断部の判断結果に基づいて、前記受信部は、前記GPS衛星とは別の前記GPS衛星からの前記衛星信号を受信することを特徴とする時刻修正装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の時刻修正装置において、前回前記衛星健康情報を受信してから今回までの経過時間が所定時間以上の場合、
前記受信部は、前記衛星時刻関連情報及び前記衛星健康情報を含む前記サブフレーム情報単位としての前記サブフレーム1を受信することを特徴とする時刻修正装置。 - 時刻情報を生成して生成時刻情報とする時刻情報生成部と、
GPS(Global Positioning System)衛星の時刻関連情報である衛星時刻関連情報と前記GPS衛星の動作状態を示す衛星健康情報とを含み、前記衛星時刻関連情報とサブフレームIDデータとをそれぞれに含むサブフレーム1からサブフレーム5までの5つのサブフレーム情報単位を単位とし、前記サブフレーム情報単位ごとに前記GPS衛星から順番に送信される衛星信号を受信する受信部と、
外部からの入力により、前記受信部に受信を指示する指示情報を生成する外部入力部と、
前記外部入力部の前記指示情報に基づいて、直ちにまたは一定のタイミングで前記衛星信号を受信するように、前記受信部の受信の開始タイミングを設定する受信開始設定部と、
前記受信部で受信された前記衛星信号の前記衛星時刻関連情報を修正時刻情報として記憶する修正時刻情報記憶部と、を有し、
前記生成時刻情報が、前記修正時刻情報に基づいて修正され、
前記開始タイミングが到来した時点から前記受信部の受信が開始される時刻修正装置付き計時装置であって、
前記衛星健康情報は、前記サブフレーム1に含まれ、
前記受信部の受信の開始タイミングが直ちにである場合、前記受信部が受信を開始し、
前記受信開始設定部は、前記受信部が今回受信した最初の前記サブフレームIDデータに基づいて、後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングを設定し、前記後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングが到来するまで前記受信部の受信を一時停止し、前記後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングが到来した時点から前記受信部の受信を再開することにより、
前記受信部が、前記後続の前記サブフレーム1の前記衛星時刻関連情報及び前記衛星健康情報を受信することを特徴とする時刻修正装置付き計時装置。 - 時刻情報を生成して生成時刻情報とする時刻情報生成部と、
GPS(Global Positioning System)衛星の時刻関連情報である衛星時刻関連情報と前記GPS衛星の動作状態を示す衛星健康情報とを含み、前記衛星時刻関連情報とサブフレームIDデータとをそれぞれに含むサブフレーム1からサブフレーム5までの5つのサブフレーム情報単位を単位とし、前記サブフレーム情報単位ごとに前記GPS衛星から順番に送信される衛星信号を受信する受信部と、を有し、
外部からの入力により、前記受信部に受信を指示する指示情報を生成する外部入力工程と、
前記指示情報に基づいて、直ちにまたは一定のタイミングで前記衛星信号を受信するように、前記受信部の受信の開始タイミングを設定する受信開始設定工程と、
前記開始タイミングが到来した時点から前記受信部の受信を開始する工程と、
前記受信部で受信された前記衛星信号の前記衛星時刻関連情報を修正時刻情報として記憶する修正時刻情報記憶工程と、
前記生成時刻情報を前記修正時刻情報に基づいて修正する工程と、
を含む時刻修正方法であって、
前記衛星健康情報は、前記サブフレーム1に含まれ、
前記受信部の受信の開始タイミングが直ちにである場合、前記受信部が受信を開始する工程と、
前記受信部が今回受信した最初の前記サブフレームIDデータに基づいて、後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングを設定する工程と、
前記後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングが到来するまで前記受信部の受信を一時停止する工程と、
前記後続の前記サブフレーム1の受信の開始タイミングが到来した時点から前記受信部の受信を再開する工程と、
前記受信部が、前記後続の前記サブフレーム1の前記衛星時刻関連情報及び前記衛星健康情報を受信する工程と、
を有することを特徴とする時刻修正方法。
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