JP6493574B2 - 電波受信装置、電波時計、信号取得方法及びプログラム - Google Patents
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に基づいて現在位置を取得する測位装置がある。この測位装置は、衛星電波が受信可能な全地球上において正確な現在位置を取得することが出来るので、ユーザの移動に係るナビゲーションや履歴の記録、及び現在位置の報知や当該現在位置に応じた広告の配信といった種々の用途に用いられている。
電波を受信する電波受信手段と、
前記電波受信手段による電波の受信開始タイミングを設定して受信を開始させる受信制御手段と、
受信された電波から現在位置の算出に必要な数の測位衛星からの送信信号を捕捉する捕捉動作を行う捕捉手段と、
前記捕捉動作の後、捕捉された前記送信信号から現在位置の算出に必要な信号を取得する取得動作を前記測位衛星に応じたフォーマットに従って定まる取得開始タイミングから取得終了タイミングまでの取得時間で行う取得手段と、
現在日時を計数する計時手段と、
前記計時手段が計数する現在日時のずれ幅を見積もるずれ幅設定手段と、
を備え、
前記受信制御手段は、前記取得動作及び前記取得時間に応じた取得電力量と、前記捕捉手段による捕捉動作の開始タイミングから前記取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び前記捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ前記捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定し、
前記受信条件は、前記ずれ幅が大きいほど前記基準時間が短く設定される
ことを特徴とする電波受信装置である。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の電子時計1の機能構成を示すブロック図である。
電子時計1は、CPU(Central Processing Unit)41(日時修正手段、ずれ幅設定手段、表示制御手段)と、ROM(Read Only Memory)42と、RAM(Random Access Memory)43と、表示部45(表示手段)及びその表示ドライバ46と、操作部47と、発振回路50と、分周回路51と、計時回路52(計時手段、時計計時手段)と、衛星電波受信処理部48及びそのアンテナA1と、加速度センサ53と、温度センサ54と、電源部55(電力供給手段)などを備えている。
測位衛星から送信される航法メッセージは、予め定められたフォーマットに従った符号配列である。GPSに係る測位衛星(GPS衛星)からの航法メッセージは、合計25ページのフレームデータからなり、各ページの送信時間は、30秒である。各フレーム(ページ)は、5つのサブフレームデータ(各々6秒、1500ビット)から構成され、1つのサブフレームデータは、更に10個のWORD(各0.6秒、300ビット)からなる。従って、航法メッセージは、12.5分周期で送信されることになる。各ページのデータは、GPS衛星が搭載する原子時計(GPS時計と記す)における毎分0秒及び30秒から開始される。
本実施形態の電子時計1では、CPU41の制御により衛星電波受信処理部48に電力を供給して衛星電波受信処理部48が立ち上げられると共に、CPU41から取得対象のデータに係る情報や種々の設定情報などが衛星電波受信処理部48に送信されることで、衛星電波受信処理部48の処理が開始される。衛星電波受信処理部48で実行される処理としては、測位処理に加えて日時情報のみを取得する処理や、電波受信を行わずに地方時設定情報483bなどを更新設定する処理などがある。また、測位処理には、得られた現在位置に基づいて地方時設定情報483bを参照し、当該現在位置が属するタイムゾーンや夏時間実施ルールを同定して地方時と共に出力する処理が含まれていても良い。
この測位制御処理は、CPU41が衛星電波受信処理部48を用いて測位を行う命令又は測位が必要な命令を手動操作又は自動で取得した場合に起動される。
ステップS104、S105の判別処理からステップS106の処理に移行すると、CPU41は、衛星電波受信処理部48の動作を停止させ、取得された出力データを反映する(ステップS106)。CPU41は、取得された測位データや当該測位データに基づいて衛星電波受信処理部48で設定されたデータ、例えば、タイムゾーンや夏時間実施ルールなどを取得する。そして、CPU41は、測位結果を表示部45に表示させたり、取得されたタイムゾーンや夏時間実施ルールなどを地方時設定情報483bに反映したりする。或いは、CPU41は、単純に取得された現在位置の緯度経度を日時情報と共にRAM43に記憶させてユーザの移動の履歴として保持したり、表示ドライバ46に制御信号を出力して当該緯度経度や緯度経度に応じた都市/地域名を現在日時と共に又は交代で表示部45に表示させたりしても良い。それから、CPU41は、測位制御処理を終了する。
この測位処理は、CPU41により衛星電波受信処理部48が起動されて、測位動作を実行する命令が取得された場合に開始される。
GPS衛星から送信されている電波は、同一周波数の信号が各GPS衛星に対して固有に設定された1023kHzの疑似ランダム符号(C/Aコード)で位相変調されて送信されている。測位衛星からの電波に含まれる送信信号の捕捉動作においては、複数のGPS衛星に対応するC/Aコードを複製して受信電波に係る信号と相関をとることで複数のGPS衛星に対して並列的に捕捉動作が行われるので、既に取得されたGPS衛星からの電波を受信して必要な情報を解読、取得する取得動作(追尾動作)と比較して消費電力が大きくなりやすい。設定された捕捉上限時間よりも早く捕捉動作が終了した場合には、当該捕捉動作に係る消費電力量(捕捉電力量)の減少よりも追尾動作に係る消費電力量(取得電力量)の増加の方が小さく、合計した消費電力量が低減される。
なお、捕捉動作の開始タイミングの代わりに上述の測位開始タイミングが決定されても良い。
ここでは、捕捉動作時の消費電流が4.5mA、追尾、データ取得動作時の消費電流が3.0mAとし、また、一ヶ月あたりの計時回路52が計数する日時の一日当たりのずれ量(歩度)を0.5秒とする。また、上限消費電力量を150mA・secとする。ここでいう捕捉開始秒は、GPS時計における毎分各秒である。
図5に示したように、予め設定された上限消費電力量に対して、ここでは、経過時間に対して5段階で捕捉上限時間及び捕捉開始秒が対応付けられている。このテーブルデータは、受信制御情報422に記憶され、CPU41は、上述の測位動作設定処理においてこのテーブルデータを参照し、経過時間に応じた適切な捕捉上限時間及び捕捉開始タイミングを取得して衛星電波受信処理部48に出力すれば良い。なお、テーブルデータとして別途ROM42に記憶させず、測位動作設定処理のプログラム内で対応関係が設定保持されていても良い。また、捕捉上限時間は、経過時間をより細かく区切ることで、確実に長く定めることが出来る一方、電源部55から供給される電力の細かい変動や捕捉動作から取得動作への切り替え時間などを考慮して、或いは、捕捉動作時間を更に伸ばしても最終的な捕捉成功率があまり上昇しないような場合には、ずれ幅内における捕捉上限値の最小値より多少(1秒や2秒など)短い値に設定されても良い。
受信制御手段としてのCPU41は、取得動作及び取得時間に応じた取得電力量と、捕捉部481bによる捕捉動作の開始タイミングから取得動作に係る取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす受信開始タイミングを設定する。
即ち、上限消費電力量が先に定められて、その中でなるべく長い捕捉動作を可能とすることが出来るので、消費電力としては余裕があるにも拘わらず途中で捕捉動作を中止して再受信を行う必要が生じたり、画一的な捕捉時間の設定により、航法メッセージの送信タイミングとの関係で取得動作に要する時間が長くなって消費電力に余裕が無くなったりする状況を確実に避けながら送信信号の捕捉の可能性を上げることが出来る。従って、適切に設定された上限消費電力量を超えるような過大な電力消費を避けつつ、捕捉動作に時間を要する場合でも一度の受信でより確実に測位に必要な情報を取得することが出来る。
このように、計時回路52の日時修正が滞って正確な日時が計数されていない場合であっても、そのずれ幅の範囲内であれば、消費電力量が上限消費電力量を超えないように受信開始タイミング及び捕捉上限時間が定められるので、計時回路52の計数する現在日時のずれに起因して消費電力が過大になったり、途中で電波受信を中止せざるを得なくなったりすることを防いで適切に受信開始タイミングや捕捉上限時間を定めることが出来る。
従って、バッテリ残量に余裕が無いにも拘わらず無理に電波受信を続けることなく、可能な範囲で柔軟に受信可能時間を定めることが出来る。
このような構成により電波時計において、過大な電力消費を避けつつ一度の電波受信で地方時をより取得しやすくなるので、電波時計のバッテリの容量を増大せずとも良く、従って、電波時計のサイズを増大させたり重量を増加させたりしない。
次に、第2実施形態の電子時計1aについて説明する。
図7は、本発明の第2実施形態の電波受信装置を含む電子時計1aの機能構成を示すブロック図である。
この測位処理は、第1実施形態の電子時計1の衛星電波受信処理部48で実行される測位処理が制御する測位処理のステップS201の処理がステップS211〜S213の処理に置き換えられた点を除き同一であり、同一の処理については同一の符号を付して説明を省略する。
例えば、上記実施の形態では、捕捉電力量と取得電力量の和が上限消費電力量以下となることとして設定したが、実際の処理では、衛星電波受信処理部48の初期立ち上げやデータ出力、立ち下げの消費電力を含めても良い。この場合には、これらの消費電力を含めた上限消費電力量が設定されるが、初期立ち上げや立ち下げなどの消費電力は概ね固定値と見込まれる。
その他、上記実施の形態で示した構成及び制御内容や手順などの細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
<請求項1>
電波を受信する電波受信手段と、
前記電波受信手段による電波の受信開始タイミングを設定して受信を開始させる受信制御手段と、
受信された電波から現在位置の算出に必要な数の測位衛星からの送信信号を捕捉する捕捉動作を行う捕捉手段と、
前記捕捉動作の後、捕捉された前記送信信号から現在位置の算出に必要な信号を取得する取得動作を前記測位衛星に応じたフォーマットに従って定まる取得開始タイミングから取得終了タイミングまでの取得時間で行う取得手段と、
を備え、
前記受信制御手段は、前記取得動作及び前記取得時間に応じた取得電力量と、前記捕捉手段による捕捉動作の開始タイミングから前記取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び前記捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ前記捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定する
ことを特徴とする電波受信装置。
<請求項2>
現在日時を計数する計時手段と、
前記計時手段が計数する現在日時を修正する日時修正手段と、
前記計時手段が計数する現在日時のずれ幅を見積もるずれ幅設定手段と、
を備え、
前記受信制御手段は、前記現在日時が前記ずれ幅の範囲内でずれていても前記受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定し、前記計時手段の計数する現在日時に基づいて前記電波受信手段に受信を開始させる
ことを特徴とする請求項1記載の電波受信装置。
<請求項3>
前記受信条件は、前記ずれ幅が大きいほど前記基準時間が短く設定されることを特徴とする請求項2記載の電波受信装置。
<請求項4>
前記ずれ幅設定手段は、前記計時手段が計数する現在日時の単位時間当たりのずれ量と、現在日時の修正が前回行われてからの経過時間とに基づいて当該現在日時のずれ幅を見積もることを特徴とする請求項2又は3記載の電波受信装置。
<請求項5>
前記電波受信手段に電力を供給する電力供給手段の残余電力量を取得する残余取得手段を備え、
前記受信条件は、当該残余電力量に応じて前記上限消費電力量を変化させて設定される
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の電波受信装置。
<請求項6>
取得された信号に基づいて現在位置を算出する現在位置算出手段を備えることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の電波受信装置。
<請求項7>
現在日時を計数する計時手段と、
算出された現在位置に応じた地方時情報を取得する地方時情報取得手段と、
取得された前記地方時情報に基づいて前記現在日時に応じた地方時を取得する地方時取得手段と、
を備えることを特徴とする請求項6記載の電波受信装置。
<請求項8>
請求項7記載の電波受信装置と、
表示手段と、
前記地方時取得手段で取得される地方時を前記表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする電波時計。
<請求項9>
請求項1〜7の何れか一項に記載の電波受信装置と、
現在日時を計数する時計計時手段と、
表示手段と、
前記現在日時と、前記現在位置算出手段により算出された現在位置に係る情報とを同時又は選択的に前記表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする電波時計。
<請求項10>
電波を受信して、現在位置の算出に必要な数の測位衛星からの信号を取得する信号取得方法であって、
電波の受信開始タイミングを設定して受信を開始する受信制御ステップ、
受信された電波から前記必要な数の測位衛星からの送信信号を捕捉する捕捉動作を行う捕捉ステップ、
前記捕捉動作の後、捕捉された前記送信信号から現在位置の算出に必要な信号を取得する取得動作を前記測位衛星に応じたフォーマットに従って定まる取得開始タイミングから取得終了タイミングまでの取得時間で行う取得ステップ、
を含み、
前記受信制御ステップでは、前記取得動作及び前記取得時間に応じた取得電力量と、前記捕捉ステップにおける捕捉動作の開始タイミングから前記取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び前記捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ前記捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定する
ことを特徴とする信号取得方法。
<請求項11>
電波を受信する電波受信手段を備える電波受信装置のコンピュータを、
前記電波受信手段による電波の受信開始タイミングを設定して受信を開始させる受信制御手段、
受信された電波から現在位置の算出に必要な数の測位衛星からの送信信号を捕捉する捕捉動作を行う捕捉手段、
前記捕捉動作の後、捕捉された前記送信信号から現在位置の算出に必要な信号を取得する取得動作を前記測位衛星に応じたフォーマットに従って定まる取得開始タイミングから取得終了タイミングまでの取得時間で行う取得手段、
として機能させ、
前記受信制御手段は、前記取得動作及び前記取得時間に応じた取得電力量と、前記捕捉手段による捕捉動作の開始タイミングから前記取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び前記捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ前記捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定する
ことを特徴とするプログラム。
1a 電子時計
41 CPU
42 ROM
421 プログラム
422 受信制御情報
43 RAM
431 日時修正履歴
45 表示部
46 表示ドライバ
47 操作部
48 衛星電波受信処理部
481 受信部
481a RF部
481b 捕捉部
482 制御部
483 記憶部
483a 受信制御情報
483b 地方時設定情報
483c プログラム
50 発振回路
51 分周回路
52 計時回路
53 加速度センサ
54 温度センサ
55 電源部
551 残量検出部
A1 アンテナ
Claims (10)
- 電波を受信する電波受信手段と、
前記電波受信手段による電波の受信開始タイミングを設定して受信を開始させる受信制御手段と、
受信された電波から現在位置の算出に必要な数の測位衛星からの送信信号を捕捉する捕捉動作を行う捕捉手段と、
前記捕捉動作の後、捕捉された前記送信信号から現在位置の算出に必要な信号を取得する取得動作を前記測位衛星に応じたフォーマットに従って定まる取得開始タイミングから取得終了タイミングまでの取得時間で行う取得手段と、
現在日時を計数する計時手段と、
前記計時手段が計数する現在日時のずれ幅を見積もるずれ幅設定手段と、
を備え、
前記受信制御手段は、前記取得動作及び前記取得時間に応じた取得電力量と、前記捕捉手段による捕捉動作の開始タイミングから前記取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び前記捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ前記捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定し、
前記受信条件は、前記ずれ幅が大きいほど前記基準時間が短く設定される
ことを特徴とする電波受信装置。 - 前記計時手段が計数する現在日時を修正する日時修正手段と、
を備え、
前記受信制御手段は、前記現在日時が前記ずれ幅の範囲内でずれていても前記受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定し、前記計時手段の計数する現在日時に基づいて前記電波受信手段に受信を開始させる
ことを特徴とする請求項1記載の電波受信装置。 - 前記ずれ幅設定手段は、前記計時手段が計数する現在日時の単位時間当たりのずれ量と、現在日時の修正が前回行われてからの経過時間とに基づいて当該現在日時のずれ幅を見積もることを特徴とする請求項2記載の電波受信装置。
- 前記電波受信手段に電力を供給する電力供給手段の残余電力量を取得する残余取得手段を備え、
前記受信条件は、当該残余電力量に応じて前記上限消費電力量を変化させて設定される
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の電波受信装置。 - 取得された信号に基づいて現在位置を算出する現在位置算出手段を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の電波受信装置。
- 現在日時を計数する計時手段と、
算出された現在位置に応じた地方時情報を取得する地方時情報取得手段と、
取得された前記地方時情報に基づいて前記現在日時に応じた地方時を取得する地方時取得手段と、
を備えることを特徴とする請求項5記載の電波受信装置。 - 請求項6記載の電波受信装置と、
表示手段と、
前記地方時取得手段で取得される地方時を前記表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする電波時計。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の電波受信装置と、
現在日時を計数する時計計時手段と、
表示手段と、
前記現在日時と、前記現在位置算出手段により算出された現在位置に係る情報とを同時又は選択的に前記表示手段に表示させる表示制御手段と、
を備えることを特徴とする電波時計。 - 電波を受信して、現在位置の算出に必要な数の測位衛星からの信号を取得する信号取得方法であって、
電波の受信開始タイミングを設定して受信を開始する受信制御ステップ、
受信された電波から前記必要な数の測位衛星からの送信信号を捕捉する捕捉動作を行う捕捉ステップ、
前記捕捉動作の後、捕捉された前記送信信号から現在位置の算出に必要な信号を取得する取得動作を前記測位衛星に応じたフォーマットに従って定まる取得開始タイミングから取得終了タイミングまでの取得時間で行う取得ステップ、
現在日時を計数する計時ステップ、
前記計時ステップが計数する現在日時のずれ幅を見積もるずれ幅設定ステップ、
を含み、
前記受信制御ステップでは、前記取得動作及び前記取得時間に応じた取得電力量と、前記捕捉ステップにおける捕捉動作の開始タイミングから前記取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び前記捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ前記捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定し、
前記受信条件は、前記ずれ幅が大きいほど前記基準時間が短く設定される
ことを特徴とする信号取得方法。 - 電波を受信する電波受信手段を備える電波受信装置のコンピュータを、
前記電波受信手段による電波の受信開始タイミングを設定して受信を開始させる受信制御手段、
受信された電波から現在位置の算出に必要な数の測位衛星からの送信信号を捕捉する捕捉動作を行う捕捉手段、
前記捕捉動作の後、捕捉された前記送信信号から現在位置の算出に必要な信号を取得する取得動作を前記測位衛星に応じたフォーマットに従って定まる取得開始タイミングから取得終了タイミングまでの取得時間で行う取得手段、
現在日時を計数する計時手段、
前記計時手段が計数する現在日時のずれ幅を見積もるずれ幅設定手段、
として機能させ、
前記受信制御手段は、前記取得動作及び前記取得時間に応じた取得電力量と、前記捕捉手段による捕捉動作の開始タイミングから前記取得開始タイミングまでの捕捉上限時間及び前記捕捉動作に応じた捕捉電力量とを合計した消費電力量が、予め定められた上限消費電力量以下となり、且つ前記捕捉上限時間が所定の基準時間以上となる受信条件を満たす前記受信開始タイミングを設定し、
前記受信条件は、前記ずれ幅が大きいほど前記基準時間が短く設定される
ことを特徴とするプログラム。
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