JP6508096B2 - 衛星電波受信装置、電波時計、日時情報出力方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
日時を計数する計時部と、
前記計時部が計数する日時を修正する時計動作制御部と、
衛星電波を受信して受信信号を同定する受信部と、
同定された前記受信信号から第1の日時情報を取得し、当該第1の日時情報に応じた日時を示す日時通知信号を前記時計動作制御部に出力する制御部と、
を備え、
前記日時通知信号には、所定のタイミングであることを示すタイミング通知信号が少なくとも含まれ、
前記制御部は、前記第1の日時情報に応じた日時における各秒の先頭である秒同期点のタイミングを考慮せずに前記所定のタイミングを定めて前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とする衛星電波受信装置である。
[第1実施形態]
図1は、本発明の電波時計の第1実施形態である電子時計1の機能構成を示すブロック図である。
電子時計1は、時計動作制御部としてのホストCPU41(Central Processing Unit)と、ROM42(Read Only Memory)と、記憶部としてのRAM43(Random Access Memory)と、発振回路44と、分周回路45と、計時回路46と、表示部47と、表示ドライバ48と、操作受付部49と、電力供給部50と、衛星電波受信装置としての衛星電波受信処理部60と、アンテナANなどを備える。
これら発振回路44、分周回路45及び計時回路46により計時部が構成される。
計時回路46が計数する日時は、ホストCPU41からの指示によって修正可能となっている。
表示ドライバ48は、表示画面の種別に応じた駆動信号をホストCPU41からの制御信号に基づいて表示部47に出力して、表示画面上に表示を行わせる。
或いは、表示部47は、複数の指針をステッピングモータにより輪列機構を介して回転動作させることで表示を行うアナログ式の構成を有するものであっても良い。
或いは、操作受付部49としてタッチセンサが表示部47の表示画面に重ねて設けられ、当該タッチセンサによるユーザの接触動作に係る接触位置や接触態様の検出に応じた操作信号を出力するタッチパネルとして表示画面を機能させても良い。
ベースバンド部62は、制御部としてのモジュールCPU621と、メモリ622と、記憶部623と、捕捉追尾部624などを備える。
上述のRF部61と捕捉追尾部624とにより受信部が構成される。また、受信部には、モジュールCPU621が含まれ得る。
また、記憶部623には、測位を行ってこの地方時情報を特定するためのプログラムや、日時情報を受信して取得するためのプログラム623aが記憶されており、モジュールCPU621により読み出されて実行される。
GNSSでは、複数の測位衛星を地球上空を周回する軌道上に分散配置させ、観測地点から同時に複数の異なる測位衛星の送信電波を受信可能とすることで、当該受信可能な測位衛星から送信されている当該測位衛星の現在位置に係る情報や日時情報を4機以上の測位衛星(地表面であるとの仮定の上では3機)から取得して、これらの取得データと、取得タイミングのずれ、即ち、各測位衛星からの伝播時間(距離)の差と、に基づいて三次元空間における観測地点の位置座標及び日時を決定することが出来る。また、1機の測位衛星からの日時情報が取得されることで、当該測位衛星からの伝播時間の誤差範囲(約65msec〜約90msec)で現在日時を取得することが出来る。
GPSでは、各GPS衛星からそれぞれ30秒単位のフレームデータが合計25ページ送信されることで、12.5分周期で全てのデータが出力されている。GPSでは、GPS衛星ごとに固有のC/Aコードが用いられており、このC/Aコードは、1.023MHzで1023個の符号(チップ)が配列されて1msec周期で繰り返されている。このチップの先頭は、GPS衛星の内部時計と同期しているので、GPS衛星ごとにこの位相のずれを検出することで、伝播時間、即ち、GPS衛星から現在位置までの距離に応じた位相ずれ(疑似距離)が検出される。
WORD1とWORD2のデータフォーマットは、全てのサブフレームで同一である。WORD1には、8ビットの固定符号列であるプリアンブル(Preamble)に続き、14ビットのテレメトリメッセージ(TLM Message)が含まれ、その後ろに1ビットのIntegrity status flagと1ビットの予備ビットを挟んで、6ビットのパリティ符号列(パリティチェック符号)が配される。WORD2は、週内経過時間を示す17ビットのTOW−Count(Zカウントともいう)に続き、Alert flagとAnti-spoof flagがそれぞれ1ビットずつで示されている。それから、サブフレームの番号(周期番号)を示すサブフレームID(Subframe-ID)が3ビットで示され、パリティ符号列の整合用2ビットを挟んで6ビットのパリティ符号列が配列される。
航法メッセージを解読して日時を取得するには、WN及びTOW−Countの同定が必要になる。また、これらの符号部分を特定するために、通常、先ずプリアンブルが同定される。但し、計時回路46が計数する日時が正確な日時から大きくずれていない場合には、当該計時回路46が計数する日時からWNに対応する情報を予め特定することが出来る(特定可能)ので、WNの受信及び同定を省略することが出来る。即ち、電子時計1では、通常、少なくともプリアンブルの先頭(即ち、各サブフレームの先頭)から2〜3ワード(1.2〜1.8秒)程度の部分の受信が必要になる。このとき、受信開始タイミングによっては、隣り合う2つのサブフレームの一部ずつが受信、同定されても良い。
この場合、単にこれらTOW−Countを復調して同定、解読するだけでなく、通常、当該プリアンブルやTOW−Countを含むWORD1及びWORD2の全符号を同定して、これらの符号から当該WORD1及びWORD2の各6ビットのパリティ符号列に対応するパリティ値(パリティデータ)を求め、当該パリティ値と、パリティ符号列とを照合することで、プリアンブル及びTOW−Countが正しく同定されていることを確認する。
ここでは、計時回路46の計数する日時と、正確な日時との間には若干のずれ、ここでは、計時回路46の計数する日時には、正確な日時から約0.2秒の進みがあるものとして説明する。
計時回路46の計数する日時が予め定められた所定のタイミングとなった場合、又はユーザ操作に応じて命令が取得された場合に、先ず、ホストCPU41が衛星電波受信処理部60を起動させるとともに、日時情報の受信及び取得命令を送信する。衛星電波受信処理部60は、受信処理を開始して衛星電波を捕捉、追尾し、日時情報を取得する動作を行う。
ホストCPU41は、取得された日時情報と、タイミングパルスの受信タイミングとに応じて正確な日時を求め、計時回路46の計数する日時を修正する。
この日時情報受信処理は、本発明の日時情報出力方法の一実施形態であって、ホストCPU41により衛星電波受信処理部60が立ち上げられ、日時情報の取得命令が取得された場合に開始される。
これらの各処理のうち、ステップS604、S606の処理などが日時取得ステップ(日時取得手段)に対応し、ステップS607〜S609の処理などが出力ステップ(出力手段)に対応する。
この日時取得処理は、ユーザによる操作受付部49への所定の入力操作が検出された場合や、一日一回所定の条件を満たした場合などに起動される。所定の条件としては、例えば、図示略の光検出センサによりその日最初に所定の基準光量以上の光量が検出された場合などとすることが出来る。
このように、日時情報が取得されてから次の秒同期点まで日時情報の出力を待機させる必要が無いので、従来よりも日時情報の取得後に柔軟に日時をモジュールCPU621に通知することが出来る。特に、日時情報の取得からタイミング信号の出力までの遅延時間を適切な時間に揃えることが可能となる。これにより、ユーザに不要な待ち時間を強いることなくユーザの利便性の向上を図ることが出来るとともに、当該不要な待ち時間分の衛星電波受信処理部60の動作電力を低減させることが可能となる。
即ち、予め計時回路46から日時情報とその誤差情報を取得しておくことで、測位衛星から日時情報を完全に取得する必要がなく、これにより受信時間を短縮してユーザの待ち時間を短縮するとともに、電波受信に係る電力消費量を低減させることが出来る。
このように、パリティチェックにより取得データの正確性を向上させることが出来る。また、このように、0.6秒単位のワード内のパリティ比較後に日時に係る情報を取得することにより、従来、1.0秒単位の秒同期点との関係がワードによって異なっていて、日時情報の取得からタイミング信号の出力までの待機時間に不要なずれが生じていたが、この待機時間を処理に必要な時間に揃えて適切なタイミングでタイミング信号を出力させることが出来る。
このような電子時計1では、専用の衛星電波受信処理部60に係るモジュールから、より柔軟なタイミングでホストCPU41が日時情報を取得することが可能となり、秒同期点待ちによるユーザの待ち時間や衛星電波受信処理部60の動作時間の不要な増加を抑えることが出来る。
このような構成により、衛星電波受信処理部60から外部のホストCPU41への日時情報の伝達をより柔軟に行うことが可能になり、また、衛星電波受信処理部60による日時の同定タイミングに応じて大小ばらついていた衛星電波受信処理部60からの出力に係る無駄な待機時間を低減し、衛星電波受信処理部60からより安定して日時情報を出力可能となる。
特に、電子時計1専用の衛星電波受信処理部60を用いることで、衛星電波受信処理部60の出力フォーマットに他の機器への出力との互換性などを考慮する必要がなく、従来の秒単位での出力フォーマットに合わせずに出力させる構成を設けて電子時計1に搭載することで、上述のような柔軟且つ適切な日時情報の出力が容易に可能となる。
このようなプログラム623aを記憶部623などに記憶させておき、ソフトウェア的に実行させることで、追加の機能構成をハードウェア的に設ける必要なく、容易且つ柔軟に衛星電波受信処理部60から外部(ホストCPU41)に取得された日時情報の出力タイミングを制御することが出来る。特に、日時情報を速やかに出力可能となることで、出力可能となるまでの不要な待ち時間を低減させてユーザの利便性の向上と動作に係る電力消費の低減とを図ることが出来る。
次に、第2実施形態の電子時計1aについて説明する。
図6は、本実施形態の電子時計1aの機能構成を示すブロック図である。
この電子時計1aは、第1実施形態の電子時計1の構成に対して温度計測部としての温度センサ51が追加され、また、RAM43に温度履歴情報431(動作温度の履歴情報)が記憶保持されている点を除き同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付すこととして説明を省略する。
この日時修正動作では、計時回路46の計数する日時についての想定最大ずれ量の大きさが所定の範囲内である場合に、衛星電波受信処理部60から明示的に現在の日時を出力しない。
図7(a)に示すように、先ず、予め温度センサ51の計測する現在の温度や前回の日時修正からの温度履歴情報431を取得して、前回の日時修正以降の日時のずれ方向を特定しておく。ここでは、計時回路46の計数する日時が進んでいるものと想定される。
このように、日時情報を明示的に取得しなくても日時が同定可能となり、この進み時間が求められれば、すぐに計時回路46の計数する日時を修正することが出来る。
この日時情報受信処理は、第1実施形態の電子時計1による日時情報受信処理におけるステップS606、S607の処理の代わりにステップS616〜S619の処理が追加された点を除き、第1実施形態の電子時計1による日時情報受信処理と同一であり、同一の処理内容には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
ステップS605の判別処理でタイムアウト時間を超過していないと判別された場合には(ステップS605で“NO”)、モジュールCPU621は、何れかのワードの先頭位置が同定されたか否かを判別する(ステップS616)。何れかのワードの先頭位置が同定されていないと判別された場合には(ステップS616で“NO”)、モジュールCPU621の処理は、ステップS605に戻る。
なお、後述のように、ホストCPU41により計時回路46による計数日時のずれ方向が特定できなかった場合には、当該情報を受け取り、ステップS617の判別処理における基準の時間を0.6秒から0.3秒に変更することとしても良い。
この日時取得処理では、第1実施形態の電子時計1で実行される日時取得処理に対して、ステップS111〜S113の処理が追加され、ステップS106の処理が削除され、また、ステップS107の処理の代わりにステップS107aの処理が行われる。その他の処理については同一であり、同一の処理内容については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
それから、ホストCPU41の処理は、ステップS108に移行する。
即ち、計時回路46の計数する日時が修正されていない期間における温度変化に応じた誤差の見積もりを累積的に行うことが出来るので、より正確且つ適切に日時情報の取得が行われる。
例えば、上記実施の形態では、一の測位衛星からの電波受信に応じた日時の取得を前提として説明したが、複数の測位衛星からの航法メッセージを受信して測位を行うとともに日時情報を取得しても良い。また、測位を行うのが困難又は測位には特定の条件が必要な複数の測位衛星(即ち、2機又は3機)から航法メッセージを受信した場合に、これらの航法メッセージから得られた日時の相対的なずれを適宜調整して日時を取得しても良い。
また、想定最大ずれ量の算出は、前回の日時修正からの経過時間及び動作温度情報のみに依存して求められる場合に限られず、他のパラメータが考慮されても良い。
その他、上記実施の形態で示した構成、制御手順や表示例などの具体的な細部は、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>
衛星電波を受信して受信信号を同定する受信部と、
同定された前記受信信号から第1の日時情報を取得し、当該第1の日時情報に応じた日時を示す日時通知信号を外部に出力する制御部と、
を備え、
前記日時通知信号には、所定のタイミングであることを示すタイミング通知信号が少なくとも含まれ、
前記制御部は、前記第1の日時情報に応じた日時における各秒の先頭である秒同期点のタイミングを考慮せずに前記所定のタイミングを定めて前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とする衛星電波受信装置。
<請求項2>
前記日時通知信号には、前記所定のタイミングの日時に係る情報を含む設定日時信号が含まれることを特徴とする請求項1記載の衛星電波受信装置。
<請求項3>
前記制御部は、
外部から第2の日時情報と、当該第2の日時情報が示す日時に含まれると想定される最大誤差に係る最大誤差情報とを取得し、
前記受信部により受信される衛星電波から取得可能な日時情報のうち、前記第2の日時情報に基づいて前記最大誤差の範囲内で日時を特定可能な一部の情報を前記第1の日時情報として取得し、
前記第1の日時情報と前記第2の日時情報を用いて前記日時通知信号により示される日時を求める
ことを特徴とする請求項1又は2記載の衛星電波受信装置。
<請求項4>
前記制御部は、
外部から第2の日時情報と、当該第2の日時情報が示す日時に含まれると想定される最大誤差に係る最大誤差情報とを取得し、
前記第1の日時情報に応じた日時のうち、前記第2の日時情報に基づいて前記最大誤差の範囲内で当該日時を特定可能な一部を示す情報を含む前記日時通知信号を外部に出力する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。
<請求項5>
前記受信信号をなす複数の符号の配列には、所定の符号数の符号ブロックごとにパリティチェック符号が含まれ、
前記制御部は、前記符号ブロックの各符号から求められるパリティデータと、当該符号ブロック内に含まれる前記パリティチェック符号とを照合し、当該照合の結果に基づいて前記第1の日時情報を取得する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。
<請求項6>
前記符号ブロックの送信に要する時間は、1秒未満であり、
前記制御部は、前記第1の日時情報を取得した後、最初の前記符号ブロックの先頭の送信タイミングで前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とする請求項5記載の衛星電波受信装置。
<請求項7>
請求項1〜6の何れか一項に記載の衛星電波受信装置と、
日時を計数する計時部と、
前記計時部が計数する日時に基づく日時の表示を行う表示部と、
前記衛星電波受信装置が出力した前記日時通知信号を取得して、前記計時部が計数する日時を修正する時計動作制御部と、
を備えることを特徴とする電波時計。
<請求項8>
請求項3又は4記載の衛星電波受信装置と、
日時を計数する計時部と、
前記計時部が計数する日時に基づく日時の表示を行う表示部と、
前記衛星電波受信装置が出力した前記日時通知信号を取得して、前記計時部が計数する日時を修正する時計動作制御部と、
前記計時部による計数動作に係る動作温度を計測する温度計測部と、
を備え、
前記時計動作制御部は、
前記計時部が計数する日時が直近に修正されてからの経過時間と、前記温度計測部による動作温度の計測値とに基づいて、前記計時部が計数する日時に含まれると想定される最大誤差を算出し、前記衛星電波受信装置に前記第1の日時情報の取得を要求する場合に、前記計時部が計数する日時に係る情報を前記第2の日時情報として出力するとともに、前記最大誤差に係る最大誤差情報を前記衛星電波受信装置に出力する
ことを特徴とする電波時計。
<請求項9>
前記温度計測部が計測する動作温度の履歴情報を記憶する記憶部を備え、
前記時計動作制御部は、前記計時部が計数する日時が直近に修正されてから、今回前記衛星電波受信装置に前記第1の日時情報の取得を要求するまでの間の前記履歴情報に基づいて前記最大誤差を算出する
ことを特徴とする請求項8記載の電波時計。
<請求項10>
衛星電波を受信して受信信号を同定する受信部を備える衛星電波受信装置の日時情報出力方法であって、
同定された前記受信信号から第1の日時情報を取得する日時取得ステップ、
当該第1の日時情報に応じた日時を示す日時通知信号を外部に出力する出力ステップ、
を含み、
前記日時通知信号には、所定のタイミングであることを示すタイミング通知信号が少なくとも含まれ、
前記出力ステップでは、前記第1の日時情報に応じた日時における各秒の先頭である秒同期点のタイミングを考慮せずに前記所定のタイミングを定めて前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とする日時情報出力方法。
<請求項11>
衛星電波を受信して受信信号を同定する受信部を備える衛星電波受信装置のコンピュータを、
同定された前記受信信号から第1の日時情報を取得する日時取得手段、
当該第1の日時情報に応じた日時を示す日時通知信号を外部に出力する出力手段、
として機能させ、
前記日時通知信号には、所定のタイミングであることを示すタイミング通知信号が少なくとも含まれ、
前記出力手段は、前記第1の日時情報に応じた日時における各秒の先頭である秒同期点のタイミングを考慮せずに前記所定のタイミングを定めて前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とするプログラム。
41 ホストCPU
42 ROM
421 プログラム
43 RAM
431 温度履歴情報
44 発振回路
45 分周回路
46 計時回路
47 表示部
48 表示ドライバ
49 操作受付部
50 電力供給部
51 温度センサ
60 衛星電波受信処理部
61 RF部
62 ベースバンド部
621 モジュールCPU
622 メモリ
623 記憶部
623a プログラム
624 捕捉追尾部
AN アンテナ
Claims (11)
- 日時を計数する計時部と、
前記計時部が計数する日時を修正する時計動作制御部と、
衛星電波を受信して受信信号を同定する受信部と、
同定された前記受信信号から第1の日時情報を取得し、当該第1の日時情報に応じた日時を示す日時通知信号を前記時計動作制御部に出力する制御部と、
を備え、
前記日時通知信号には、所定のタイミングであることを示すタイミング通知信号が少なくとも含まれ、
前記制御部は、前記第1の日時情報に応じた日時における各秒の先頭である秒同期点のタイミングを考慮せずに前記所定のタイミングを定めて前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とする衛星電波受信装置。 - 前記日時通知信号には、前記所定のタイミングの日時に係る情報を含む設定日時信号が含まれることを特徴とする請求項1記載の衛星電波受信装置。
- 前記制御部は、
前記時計動作制御部から第2の日時情報と、当該第2の日時情報が示す日時に含まれると想定される最大誤差に係る最大誤差情報とを取得し、
前記受信部により受信される衛星電波から取得可能な日時情報のうち、前記第2の日時情報に基づいて前記最大誤差の範囲内で日時を特定可能な一部の情報を前記第1の日時情報として取得し、
前記第1の日時情報と前記第2の日時情報を用いて前記日時通知信号により示される日時を求める
ことを特徴とする請求項1又は2記載の衛星電波受信装置。 - 前記制御部は、
前記時計動作制御部から第2の日時情報と、当該第2の日時情報が示す日時に含まれると想定される最大誤差に係る最大誤差情報とを取得し、
前記第1の日時情報に応じた日時のうち、前記第2の日時情報に基づいて前記最大誤差の範囲内で当該日時を特定可能な一部を示す情報を含む前記日時通知信号を前記時計動作制御部に出力する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。 - 前記受信信号をなす複数の符号の配列には、所定の符号数の符号ブロックごとにパリティチェック符号が含まれ、
前記制御部は、前記符号ブロックの各符号から求められるパリティデータと、当該符号ブロック内に含まれる前記パリティチェック符号とを照合し、当該照合の結果に基づいて前記第1の日時情報を取得する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の衛星電波受信装置。 - 前記符号ブロックの送信に要する時間は、1秒未満であり、
前記制御部は、前記第1の日時情報を取得した後、最初の前記符号ブロックの先頭の送信タイミングで前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とする請求項5記載の衛星電波受信装置。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載の衛星電波受信装置と、
前記計時部が計数する日時に基づく日時の表示を行う表示部と、
を備えることを特徴とする電波時計。 - 請求項3又は4記載の衛星電波受信装置と、
前記計時部が計数する日時に基づく日時の表示を行う表示部と、
前記計時部による計数動作に係る動作温度を計測する温度計測部と、
を備え、
前記時計動作制御部は、
前記計時部が計数する日時が直近に修正されてからの経過時間と、前記温度計測部による動作温度の計測値とに基づいて、前記計時部が計数する日時に含まれると想定される最大誤差を算出し、前記衛星電波受信装置に前記第1の日時情報の取得を要求する場合に、前記計時部が計数する日時に係る情報を前記第2の日時情報として出力するとともに、前記最大誤差に係る最大誤差情報を前記衛星電波受信装置に出力する
ことを特徴とする電波時計。 - 前記温度計測部が計測する動作温度の履歴情報を記憶する記憶部を備え、
前記時計動作制御部は、前記計時部が計数する日時が直近に修正されてから、今回前記衛星電波受信装置に前記第1の日時情報の取得を要求するまでの間の前記履歴情報に基づいて前記最大誤差を算出する
ことを特徴とする請求項8記載の電波時計。 - 日時を計数する計時部と、前記計時部が計数する日時を修正する時計動作制御部と、衛星電波を受信して受信信号を同定する受信部を備える衛星電波受信装置の日時情報出力方法であって、
同定された前記受信信号から第1の日時情報を取得する日時取得ステップ、
当該第1の日時情報に応じた日時を示す日時通知信号を前記時計動作制御部に出力する出力ステップ、
を含み、
前記日時通知信号には、所定のタイミングであることを示すタイミング通知信号が少なくとも含まれ、
前記出力ステップでは、前記第1の日時情報に応じた日時における各秒の先頭である秒同期点のタイミングを考慮せずに前記所定のタイミングを定めて前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とする日時情報出力方法。 - 日時を計数する計時部と、前記計時部が計数する日時を修正する時計動作制御部と、衛星電波を受信して受信信号を同定する受信部を備える衛星電波受信装置のコンピュー
タを、
同定された前記受信信号から第1の日時情報を取得する日時取得手段、
当該第1の日時情報に応じた日時を示す日時通知信号を前記時計動作制御部に出力する出力手段、
として機能させ、
前記日時通知信号には、所定のタイミングであることを示すタイミング通知信号が少なくとも含まれ、
前記出力手段は、前記第1の日時情報に応じた日時における各秒の先頭である秒同期点のタイミングを考慮せずに前記所定のタイミングを定めて前記タイミング通知信号を出力する
ことを特徴とするプログラム。
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