JPH06311151A

JPH06311151A - 絶対時刻同期制御装置

Info

Publication number: JPH06311151A
Application number: JP9903993A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kamata; 繁雄釡田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1993-04-26
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】標準時計を備えたセンタとこのセンタに伝送
路を介して接続された観測局とからなる観測システムの
絶対時刻同期制御装置に関し、処理ソフトウェアの構造
を単純化し、また、処理機構の処理負荷を軽減すること
を目的とする。【構成】第１のパルス発生手段２が周波数２ｆのパル
スを出力し、第２のパルス発生手段３が周波数ｆのパル
スを出力する。伝送路１１を往復するに要する伝送時間
の間、パルス供給手段５により、カウント手段４へ第２
のパルス発生手段３のパルスを供給する。この往復伝送
時間の間にカウント手段４が計数したパルス数は、片道
伝送時間ｔの間に第１のパルス発生手段２が発生するパ
ルス数と同じである。その後、カウント手段４は、標準
時刻の所定周期Ｔの開始時点から、パルス供給手段５に
よって供給される第１のパルス発生手段２のパルスを、
時間（Ｔ−ｔ）の間カウントして計数完了し観測指示信
号を伝送路１１を介して観測局１２へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は絶対時刻同期制御装置に
関し、特に、標準時計を備えたセンタと、このセンタに
伝送路を介して接続され、標準時計の示す標準時刻に基
づき観測を行う観測局とからなる観測システムの絶対時
刻同期制御装置に関する。

【０００２】例えば地震観測システム等では、遠隔地に
ある複数の地震観測局に対して、センタの有する標準時
計から生成される刻時信号を各伝送路を経由して伝送す
ることが行われている。各地震観測局では、その刻時信
号に基づき観測を行い、観測データを各伝送路を経由し
てセンタにそれぞれ伝送している。地震観測の震源決定
等では、各地震観測局が正確な標準時計に基づいて観測
を行なっている必要がある。そのために、各観測局に届
く刻時信号に対し、センタから各観測局までの伝送遅延
時間分の補正が行われている。

【０００３】

【従来の技術】図５に観測システムの典型的な構成を示
す。すなわち、標準時計１０１ａを有するセンタ１０１
が、複数の観測局（観測局１〜Ｎ）１０２〜１０５から
計量値を伝送路Ｉ₁〜Ｉ_Nを経由して採集する。図に示
す各観測局１０２〜１０５の横方向の位置は、各観測局
がセンタ１０１から種々の距離にあることを模式的に示
している。センタ１０１の標準時計１０１ａは、日本標
準時刻（ＪＪＹ等）により常時較正されており、この標
準時計１０１ａの生成する一定時間間隔の刻時信号が、
システムの標準時刻としてセンタ１０１から各観測局１
０２〜１０５へ送られる。各観測局１０２〜１０５で
は、例えば、送られた刻時信号毎に計量を行い、計量デ
ータをセンタ１０１へ送信する。すなわち、刻時信号の
受信の度に被計量値のサンプリングを行なうようにして
いる。

【０００４】しかし、伝送路Ｉ₁〜Ｉ_Nでは、それらの
距離や伝送装置の特性に依存した伝送遅延時間ｔｄ₁〜
ｔｄ_Nがそれぞれ生じ、センタ１０１からのサンプリン
グ計量の指示は、これらの伝送遅延時間ｔｄ₁〜ｔｄ_N
の後でなければ、各観測局１０２〜１０５へ到達しな
い。これらの伝送遅延時間は各伝送路毎に異なり、それ
らの値は、例えば０〜数百ミリ秒位になる。このため、
全観測局に同一時刻にサンプリング計量させるために
は、各観測局に届く刻時信号に対して各伝送路毎に伝送
遅延時間分の補正をする必要がある。

【０００５】図６は従来の伝送遅延時間分の補正方法で
ある、従来の絶対時刻同期制御方法を説明する図であ
り、図６（ａ）は従来装置の構成を示し、図６（ｂ）は
従来装置での信号のタイミングチャートを示す。

【０００６】センタ２０１は、一定時間間隔で観測局２
０２に対してサンプリング開始指示信号ＳＮＤを送信す
る。この信号ＳＮＤは下り方向伝送遅延時間ｔｄｄの後
に観測局２０２に到達する。観測局２０２は、信号ＳＮ
Ｄの受信に伴いサンプリング計量を行う一方、信号ＳＮ
Ｄの受信直後に、信号ＳＮＤを受信した旨を知らせる指
示受領信号ＲＣＶをセンタ２０１へ返送する。信号ＲＣ
Ｖは、上り方向伝送遅延時間ｔｄｕの後にセンタ２０１
に到達する。

【０００７】センタ２０１では、信号ＳＮＤの送信時刻
Ｔ_SNDから信号ＲＣＶの到着時刻Ｔ _RCVまでの時間を計
測し、この半分の時間が、センタ２０１と観測局２０２
との間の片道の伝送遅延時間ｔであると判断する。ただ
し、この判断は、下り方向伝送遅延時間ｔｄｄと上り方
向伝送遅延時間ｔｄｕとが等しいことを前提としてい
る。

【０００８】センタ２０１は、観測局２０２でのサンプ
リング時点Ｔ_Nをセンタ２０１の標準時刻Ｔ_Oに一致さ
せるために、次回のサンプリング開始指示信号ＳＮＤ
を、今回計測された片道の伝送遅延時間ｔだけ次回の標
準時刻Ｔ_Oよりも先行して観測局２０２へ送信するよう
に、送信時刻Ｔ_SNDを調整する。

【０００９】こうした調整動作を、一定時間間隔でサン
プリング開始指示を行う毎に連続して行うようにする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置では、
制御処理機構としてマイクロプロセッサ等によるプログ
ラム制御が採られる。しかし、この制御は実時間処理で
あるためプログラム構造が複雑となり、また、高い同期
精度を確保する必要があるためサンプリング開始指示信
号の送信時刻調整のための制御が大きな処理負荷となっ
ている。

【００１１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、処理ソフトウェアの構造を単純化し、また、
サンプリング開始指示信号の送信時刻調整を処理機構か
ら分離して処理機構の処理負荷の軽減を図った絶対時刻
同期制御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は、上記目的を達成
するために成された本発明の原理を説明する図である。

【００１３】本発明に係る観測システムが、標準時計１
を備えたセンタ１０と、センタ１０に伝送路１１を介し
て接続され、標準時計１の示す標準時刻に基づき観測を
行う観測局１２とから構成される。そして、本発明の絶
対時刻同期制御装置は、所定周波数のパルスを出力する
第１のパルス発生手段２と、この所定周波数の２分の１
の周波数のパルスを出力する第２のパルス発生手段３
と、標準時刻の所定周期の間に第１のパルス発生手段２
が出力するパルスの数に相当する所定個数のパルスが入
力したとき、観測指示信号を伝送路１１を介して観測局
１２へ出力するカウント手段４と、伝送路１１を往復す
るに要する伝送時間の間、カウント手段４へ第２のパル
ス発生手段３のパルスを供給し、その後、標準時刻の所
定周期の開始時点からカウント手段４へ第１のパルス発
生手段２のパルスを供給するパルス供給手段５とから構
成される。

【００１４】また、絶対時刻同期制御装置は更に、セン
タ１０から伝送路１１を介して観測局１２へ所定信号を
送信する送信手段６と、観測局１２から伝送路１１を介
してセンタ１０へ折り返し送られる、所定信号を受信し
た旨を通知する通知信号を受信する受信手段７とから構
成され、パルス供給手段５は、送信手段６が所定信号を
送信した時点からカウント手段４へ第２のパルス発生手
段３のパルスを供給し、受信手段７が通知信号を受信し
た時点でカウント手段４への第２のパルス発生手段３の
パルスの供給を停止する。

【００１５】

【作用】図２は標準時計の出力パルスと観測指示信号Ｓ
ＮＤとの出力タイミングを示すタイミングチャートであ
る。この図を参照しながら、以上のように構成される絶
対時刻同期制御装置の動作を説明する。

【００１６】伝送路１１を往復するに要する伝送時間の
間、パルス供給手段５により、カウント手段４へ第２の
パルス発生手段３のパルスを供給する。この往復伝送時
間の間にカウント手段４が計数したパルス数は、片道伝
送時間の間に第１のパルス発生手段２が発生するパルス
数と同じである。したがって、その後、カウント手段４
が、標準時刻の所定周期Ｔの開始時点Ｔ_n-1から、パル
ス供給手段５によって第１のパルス発生手段２のパルス
を供給された場合、標準時刻の所定周期Ｔから片道伝送
時間ｔを除いた時間（Ｔ−ｔ）だけ経過すると、カウン
ト手段４が観測指示信号ＳＮＤを伝送路１１を介して観
測局１２へ出力する。

【００１７】すなわち、観測指示信号ＳＮＤが、標準時
刻の所定周期Ｔの終了時点Ｔ_nよりも片道伝送時間ｔだ
け先行してカウント手段４から伝送路１１へ送り出され
る。そのため、この観測指示信号ＳＮＤは観測局１２
へ、標準時刻の所定周期の終了時点Ｔ_nに丁度到着す
る。観測局１２は、この到着直後に観測を行う。標準時
刻の所定周期の終了時点Ｔ_nは次の所定周期の開始時点
であり、観測局１２は所定周期の開始時点毎に観測を行
うことができ、伝送路の遅延時間分を補正した標準時刻
に基づき観測が可能となる。

【００１８】また、伝送路１１を往復するに要する伝送
時間の間、パルス供給手段５により、カウント手段４へ
第２のパルス発生手段３のパルスを供給する具体的な方
法は、送信手段６が所定信号を送信した時点からカウン
ト手段４へ第２のパルス発生手段３のパルスを供給し、
受信手段７が通知信号を受信した時点でカウント手段４
への第２のパルス発生手段３のパルスの供給を停止する
ようにする。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図３は、本発明に係る絶対時刻同期制御装置を
含む観測システム全体の構成を示すブロック図である。
点線で囲まれた部分が絶対時刻同期制御装置２０であ
り、その他が絶対時刻同期制御装置２０に関連する部分
である。

【００２０】図中、標準時計２１は、システム全体の時
刻基準を提供するものであり、日本標準時刻に一致した
１秒周期、デューティ比５０％のパルス状の刻時信号を
出力する。発振器２２は、周波数２ｆのクロックパルス
を出力するクロック信号発振器である。標準時計２１お
よび発振器２２は、発振周波数の安定度が非常に高いも
のを用いる。

【００２１】分周器２３は、発振器２２の出力クロック
パルスの周波数を半分のｆにする分周器である。ゲート
回路２４は、発振器２２から周波数２ｆのクロックパル
スを、また分周器２３から周波数ｆのクロックパルスを
入力されるとともに、標準時計２１から刻時信号を、後
述のＮ進カウンタ２５から計数終了信号を、波形整形回
路２８から指示受領信号をそれぞれ入力される。ゲート
回路２４は、刻時信号、計数終了信号、および指示受領
信号に応じて、周波数２ｆおよびｆのクロックパルスを
選択的にＮ進カウンタ２５へ出力する。

【００２２】Ｎ進カウンタ２５は、所定数Ｎのパルスが
入力したとき、計数終了をして計数終了信号を出力する
カウンタである。所定数Ｎは、標準時計２１が示す標準
時刻の所定周期（例えば１／２秒）の間に周波数２ｆの
発振器２２が出力するパルスの数に設定する。

【００２３】復帰制御回路２６は、Ｎ進カウンタ２５か
らの計数終了信号の受信から所定時間の後にリセット信
号ＲＳＴをＮ進カウンタ２５へ出力する。リセット信号
ＲＳＴの入力でＮ進カウンタ２５は初期状態に復帰す
る。この所定時間の遅延により、Ｎ進カウンタ２５から
は最終的に所定パルス幅を有したサンプリング開始指示
信号ＳＮＤが、波形整形回路２７へ出力される。

【００２４】波形整形回路２７は、サンプリング開始指
示信号ＳＮＤを送信回路２９に適合する信号形式に波形
を整形するための回路である。波形整形回路２７から出
力されたサンプリング開始指示信号ＳＮＤは、送信回路
２９および伝送路３１を経て観測局３２へ送られ、観測
局３２の処理機構に対して、サンプリング計量や測定結
果の送信の要求のための割り込み信号として作用する。

【００２５】一方、観測局３２において、サンプリング
開始指示信号ＳＮＤが受信された旨を示す指示受領信号
ＲＣＶが、伝送路３１を介して即時返送される。指示受
領信号ＲＣＶは、受信回路３０を経て波形整形回路２８
へ入力され、波形整形回路２８で、ゲート回路２４に適
合する信号形式に波形整形される。

【００２６】なお、絶対時刻同期制御装置２０、標準時
計２１、送信回路２９、および受信回路３０が、観測局
３２に対するセンタを構成する。以上のように構成され
る絶対時刻同期制御装置２０の動作を、図４を参照して
以下に説明する。

【００２７】図４は、絶対時刻同期制御装置２０各部に
おける信号のタイミングチャートである。図３に示す信
号（ａ）〜（ｇ）は図４の（ａ）〜（ｇ）にそれぞれ対
応する。

【００２８】まず、Ｎ進カウンタ２５は初期状態にある
とする。１秒周期、デューティ比５０％のパルス状の刻
時信号（ａ）の立下がり（タイミングＴ_n-1）により、
ゲート回路２４は発振器２２の周波数２ｆのクロックパ
ルスをＮ進カウンタ２５へ供給する（ｂ）。Ｎ進カウン
タ２５は、入力したパルス数がＮ個になったとき、計数
終了信号を復帰制御回路２６へ出力する。前述したよう
に、Ｎ個になるのは、１／２秒後のタイミングＴ_nのと
きである（ｄ）。

【００２９】復帰制御回路２６は、計数終了信号の入力
後、所定時間後にリセット信号ＲＳＴ（ｆ）をＮ進カウ
ンタ２５へ出力する。この所定時間は僅かであるので、
図４では、タイミングＴ_nのときリセット信号ＲＳＴが
発生しているものとして表示している。Ｎ進カウンタ２
５がサンプリング開始指示信号ＳＮＤ（ｅ）を出力する
と、それが伝送路３１を経由して観測局３２へ送られ
る。

【００３０】一方、ゲート回路２４は、計数終了信号に
より分周器２３の周波数ｆのクロックパルスをＮ進カウ
ンタ２５へ供給するように切り替わる（ｃ）。したがっ
て、Ｎ進カウンタ２５は、サンプリング開始指示信号Ｓ
ＮＤが観測局３２へ送り出された後、リセットされた上
で、入力する周波数ｆのクロックパルスの数をカウント
し始める。

【００３１】Ｎ進カウンタ２５から送信されたサンプリ
ング開始指示信号ＳＮＤが観測局３２へ至り、折り返
し、指示受領信号ＲＣＶがゲート回路２４へ返送される
（ｇ）。サンプリング開始指示信号ＳＮＤの送信時から
指示受領信号ＲＣＶの受信時までに要する時間が、往復
の伝送遅延時間２ｔである。指示受領信号ＲＣＶがゲー
ト回路２４へ至ると、ゲート回路２４は、分周器２３か
らＮ進カウンタ２５への周波数ｆのクロックパルスの供
給を停止させる（ｄ）。そのためＮ進カウンタ２５は、
それまでカウントした値を保持したまま待機状態にな
る。この保持されるカウント値は、往復の伝送遅延時間
２ｔの間に周波数ｆのクロックパルスをカウントした値
であり、これは、片道の伝送遅延時間ｔの間に周波数２
ｆのクロックパルスをカウントした値に相当する。

【００３２】つぎに、刻時信号（ａ）の次の立下がり
（タイミングＴ_n+1）により、ゲート回路２４は発振器
２２の周波数２ｆのクロックパルスをＮ進カウンタ２５
へ供給する（ｂ）。この場合、Ｎ進カウンタ２５には、
周波数２ｆのクロックパルスが片道の伝送遅延時間ｔの
間、供給された場合のパルス数に相当するカウント値が
保持されているので、Ｎ進カウンタ２５は、カウント再
開後、（１／２秒−ｔ）経過の時点で計数終了信号を出
力し（ｄ）、それに伴いサンプリング開始指示信号ＳＮ
Ｄを出力することになる（ｅ）。

【００３３】この出力されたサンプリング開始指示信号
ＳＮＤは、片道の伝送遅延時間ｔの経過後（タイミング
Ｔ_n+2）に観測局３２へ到着する。観測局３２はこのサ
ンプリング開始指示信号ＳＮＤの到着時（タイミングＴ
_n+2）にサンプリング測定を行う。すなわち、伝送遅延
時間ｔの補正が行われた刻時信号によりサンプリング測
定が行われることになる。

【００３４】この後は、タイミングＴ_n以降の動作と同
じ動作が繰り返される。なお、タイミングＴ_n-1からタ
イミングＴ_nまでの動作は、初期状態でＮ進カウンタ２
５にカウント値の蓄積がない場合の動作であり、絶対時
刻同期制御装置２０に電源が供給された最初の周期の動
作である。

【００３５】以上のように、センタでは、前周期で計測
された観測局３２までの往復の伝送遅延時間２ｔの半分
ｔをセンタから観測局３２までの片道の伝送遅延時間で
あるとして、今度の周期において、サンプリング開始指
示信号ＳＮＤを片道の伝送遅延時間ｔの分だけ早く送信
する。これにより、サンプリング開始指示信号ＳＮＤの
観測局３２への到着時刻をセンタの標準時刻に一致させ
ることができる。

【００３６】上記実施例では観測局３２を１つのみ示し
たが、センタに対して複数の観測局が各伝送路を介して
接続し得る。この場合、絶対時刻同期制御装置は、セン
タに観測局毎に、最も伝送路に近い位置で設けられて独
立に作動する。また、絶対時刻同期制御装置は、センタ
の処理機構に、サンプリング開始指示信号のみで結合さ
れるため、伝送路毎に異なる実時間性の強いタイミング
調整を処理機構から分離できる。したがって、処理ソフ
トウェアの構造を単純化することができ、また、処理機
構への処理負荷の軽減に役立つ。

【００３７】また、上記実施例では、絶対時刻同期制御
装置２０が、１秒周期、デューティ比５０％のパルス状
の刻時信号の１／２秒分を１周期として動作するが、こ
れに代わって、１秒周期のパルス状の刻時信号の１秒分
を１周期として動作するようにしてもよい。なおこの場
合、刻時信号のデューティ比は５０％である必要はな
い。さらには、刻時信号は１秒以外の任意の周期であっ
てもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、従来、
処理機構およびソフトウェアにより行われていた絶対時
刻同期制御の中から実時間処理機能部分、即ち、自律的
に処理機構に対してサンプリング開始指示をする機能、
伝送路の遅延時間を計測する機能、およびサンプリング
開始指示信号の送信時刻を調整する機能を外し、これら
の機能をハードウェアによって実行するようにした。こ
れにより、処理ソフトウェアの構造を単純化でき、ま
た、処理機構の処理負荷を軽減することができるように
なった。

【００３９】すなわち、処理ソフトウェアに関しては、
処理ソフトウェアの構造を単純化することができ、ま
た、サンプリング開始指示信号のみで結合されるため、
絶対時刻同期制御装置とセンタの処理機構との分界点が
明確化され、さらに、伝送路毎に異なる実時間性の強い
タイミング調整を処理機構から分離でき、処理負荷を軽
減できる。処理機構に関しては、各絶対時刻同期制御装
置が、伝送路に最も近い位置で独立に作動するため、絶
対時刻同期制御の障害に対して危険分散が可能であり、
また、伝送路毎に異なる実時間性の強いタイミング調整
を伝送路対応部分で実行するため、機能部位が明確化さ
れる。回路の集積化に関しては、この絶対時刻同期制御
装置をごく一般的な論理ＩＣ回路により構成可能であ
る。すなわち、伝送路毎に対応して設置される回路部分
は、観測システムによっては多数必要になるため、回路
部分をＬＳＩ等の高集積回路に組み入れる場合があり、
この場合に絶対時刻同期制御装置もそのＬＳＩの一部と
して併合することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】標準時計の出力パルスと観測指示信号の出力タ
イミングを示すタイミングチャートである。

【図３】本発明に係る絶対時刻同期制御装置を含む観測
システム全体の構成を示すブロック図である。

【図４】絶対時刻同期制御装置各部における信号のタイ
ミングチャートである。

【図５】観測システムの典型的な構成を示す図である。

【図６】従来の絶対時刻同期制御方法を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１標準時計２第１のパルス発生手段３第２のパルス発生手段４カウント手段５パルス供給手段６送信手段７受信手段１０センタ１１伝送路１２観測局

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】標準時計（１）を備えたセンタ（１０）
と、前記センタ（１０）に伝送路（１１）を介して接続
され、前記標準時計（１）の示す標準時刻に基づき観測
を行う観測局（１２）とからなる観測システムの絶対時
刻同期制御装置において、所定周波数のパルスを出力する第１のパルス発生手段
（２）と、前記所定周波数の２分の１の周波数のパルスを出力する
第２のパルス発生手段（３）と、標準時刻の所定周期の間に前記第１のパルス発生手段
（２）が出力するパルスの数に相当する所定個数のパル
スが入力したとき、観測指示信号を前記伝送路（１１）
を介して前記観測局（１２）へ出力するカウント手段
（４）と、前記伝送路（１１）を往復するに要する伝送時間の間、
前記カウント手段（４）へ前記第２のパルス発生手段
（３）のパルスを供給し、その後、標準時刻の所定周期
の開始時点から前記カウント手段（４）へ前記第１のパ
ルス発生手段（２）のパルスを供給するパルス供給手段
（５）と、を有することを特徴とする絶対時刻同期制御装置。
【請求項２】前記センタ（１０）から前記伝送路（１
１）を介して前記観測局（１２）へ所定信号を送信する
送信手段（６）と、前記観測局（１２）から前記伝送路
（１１）を介して前記センタ（１０）へ折り返し送られ
る、前記所定信号を受信した旨を通知する通知信号を受
信する受信手段（７）とを更に有し、前記パルス供給手
段（５）は、前記送信手段（６）が前記所定信号を送信
した時点から前記カウント手段（４）へ前記第２のパル
ス発生手段（３）のパルスを供給し、前記受信手段
（７）が前記通知信号を受信した時点で前記カウント手
段（４）への前記第２のパルス発生手段（３）のパルス
の供給を停止するように構成したことを特徴とする請求
項１記載の絶対時刻同期制御装置。
【請求項３】前記送信手段（６）は、標準時刻の所定
周期の前回開始時点で前記所定信号を送信し、前記パル
ス供給手段（５）は、標準時刻の所定周期の今回開始時
点から前記カウント手段（４）へ前記第１のパルス発生
手段（２）のパルスを供給するように構成したことを特
徴とする請求項２記載の絶対時刻同期制御装置。
【請求項４】前記観測局（１２）は、前記観測指示信
号が前記伝送路（１１）を介して届いた時点を標準時刻
の所定周期の次回開始時点と見做して観測を行うことを
特徴とする請求項３記載の絶対時刻同期制御装置。