JPH0712966A

JPH0712966A - 標準時情報提供方法および標準時情報提供装置

Info

Publication number: JPH0712966A
Application number: JP9016294A
Authority: JP
Inventors: Robert Dr Westphal; ロバート、ウェストファール
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1995-01-17
Also published as: DE4313945A1; AU5937294A; AU673722B2; CA2121552A1

Abstract

(57)【要約】【目的】正しい地方時（１６）を直接表示する無線時
計（１８）へ地球標準時情報（１２）を送信するための
方法および装置を得る。【構成】各衛星（１３）は地球標準時情報（１２）を
制御送信器（１１）から直接に又は他の基準衛星（１
３．０）を経由して受信し、さらに同期情報（１７）も
受信する。受信した地方時（１６）がその時区（１５）
に直接関連しない場合は、解読された地方時（１６）に
加えて、対応する時区のずれも考慮に入れる。独立した
計時回路（１９）により作動する表示手段（２０）をモ
ニタし、必要があれば、そのときの時刻表示をそれぞれ
の時区に応じて正しく修正するために無線時計（１８）
内の結合手段（２３）で時区のずれを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は標準時刻情報を提供する
ための方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地球表面上の座標に対する位置を確定す
るための衛星システムが、ＧＰＳシステムまたはＧＬＯ
ＮＡＳＳシステムにおいて知られている。受信機が信号
を受信したときの衛星の軌道および現在位置はわかって
いるので、理論上は少なくとも３個且つ実際上は少なく
とも４個の衛星から同時に送信された所定の信号の時間
的ずれを用いた三角法によって、受信機の地理上の位置
を確定することができる。このため、ナビゲーション・
システムの衛星には正確に同期して動作する高精度の時
計が設けられ、市販されている衛星ナビゲーション受信
器では個々の衛星から受信した時刻情報の細部をデジタ
ル表示することもできる。しかし、衛星システムは世界
時と厳密に対応させる必要はなく、かつ固定された関係
にはない。ナビゲーションシステムの時間を世界時標準
に常に同期させることによりナビゲーション情報に関連
する二次的効果として世界標準時の情報を発信するかど
うかは、明らかに望ましいことであるものの、システム
・オペレータの裁量の問題である。しかも、電波の受信
可能な地域を広くするためにはナビゲーション用衛星の
軌道を高くしなければならないので（地表面上約１００
００キロメートル程度の高さ）、受信電界強度レベルが
低くなってしまい、標準時情報受信は無線技術について
の費用が極めて高くなる。それに加えて、受信した時刻
の解読と提供とは衛星システムに対する時刻を与えるだ
けで、受信場所における正確な地方時は与えない。地方
時を与えるためには、当該システムのナビゲーション用
衛星もそのときの位置から完全な位置の確定を行わねば
ならず、その後で、衛星システム時が地球時に対して既
知の関係にあるものと仮定して、基準表から衛星システ
ム時を決定せねばならない。とくにユンハンス(JUNGHAN
S)無線時計の態様で市場において知られているように、
商業用の基本的な需要者時計の枠組み内でそれらの全て
を実行することは費用がかかり過ぎることは明らかであ
る。オプトエレクトロニクスによる時刻表示装置または
電気機械的な時刻表示装置を停止すること無しに作動さ
せるために、それらの無線時計は独立した内部の水晶安
定化計時回路で動作する。更に、磁気長波アンテナによ
って、ブランスウィック(Brunswick)所在の「連邦物理
技術研究所(Physikalisch-Technische Bundesanstalt)
(Federal Institute of Physics and Technology)」に
より定められている、中央ヨーロッパ時区における瞬時
法定時についての２進符号化された絶対情報についての
無線電報が常に受信され、時計の現在の時刻指示と比較
するために、受信機の復調器で復号化される。電動機に
より駆動されるアナログ型表示装置の例についてのEP 0
180 155に詳細に記載されているように、不正確な場合
には、現在受信されていて、正確であると認められる時
刻電信の内容に従って表示装置における表示が修正され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、そのよう
な無線時計は、時刻送信器が電信を発信する対象である
時区における現在時刻に対応する時刻を最初に提示でき
るだけである。広く認められているように、両側に隣接
する時区における大気状態が適度に好ましいものである
場合には、時刻情報の無線受信は確かに可能でもある
（いずれにしても常に）。そうすると、隣接する時区に
おいて動作する時計はそれによってその時計の属する地
域の地方時に設定されるのではなくて、符号化された電
信が示す地方時に設定されるので、１時間だけ狂って表
示される。消費者の無線時計が、表示を制御する時刻レ
ジスタの手動操作についての米国特許明細書第５，１０
５，３９６号に従って構成されていれば、その消費者は
時区を適当にシフトさせることにより、誤った表示を修
正できる。しかしそのためには、無線により開始される
時区の移動による表示が不正確であるという事実および
表示が不正確であることを示すサインに消費者が気づく
必要がある。

【０００４】たとえば、フランクフルト・アム・マイン
所在の局ＤＣＦ７７のような地球標準時送信器の受信領
域の外部では、従来の無線時計は恐らく全く動作させる
ことができないか、いずれにしてもそれの現在の時刻表
示に関して無線による検査および自動修正はできない。

【０００５】それらの要因を考慮して、本発明の目的は
衛星ナビゲーション・システムから得ることができる時
刻情報と比較して、時計のオペレータにとって余り費用
がかからない、地方時を考慮した世界的標準時送信のた
めの装置を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の目的
は、それぞれの独立形成の特許請求の範囲の特徴部分に
も従う、上記のような一般的な種類の方法および装置に
より達成される。

【０００７】本発明は、理想的には人工衛星の軌道と受
信アンテナ装置の開口とを互いに整合させて１個のアン
テナのみに対して地表の所定の時区に１個のみ直接送信
することとし、送信が行なわれた時区にあわせて標準時
を修正するという原理に基づくものである。しかし、そ
のような理想的な状況は、種々の手段を用いて求められ
る電波が存在するように（衛星の高度とアンテナ開口部
の少なくとも一方に関して）極地帯により近い領域へ向
かう時区が球の形状のために赤道に近い地球の領域から
次第に狭くなるという簡単な理由のために、実際には達
成できない。地球から見て静止している位置に衛星を配
置して、与えられた地理上の地域のみに対してその衛星
を充当することは、非常に非経済的である。他方、人工
衛星に地球から見て静止しない軌道を取らせることとす
ると、赤道に近い時区の幅に対して完全に指向させられ
る電波を発射するために設計した場合に、北半球または
南半球におけるその時点での位置においては、その衛星
は相互に隣接する複数の時区を含んでしまうことを回避
できない。

【０００８】本発明では、定められた軌道を低く飛び、
そのために低レベルの送信電力のみを必要とする衛星シ
ステムへ地球標準時情報が供給される。そして、この情
報は、この時点での当該衛星の位置に対応する時区に応
じて、各衛星間をさらに転送される。これにより、標準
時情報を、各衛星のその時点の位置の時区に対応する地
方時におきかえることができる。しかし、基本的な地球
情報は地上の送信機から直接送信する必要はなく、地球
時刻を保持している衛星から受信することもできる。さ
らに、受信衛星がＧＰＳの配置された位置を通過し、そ
の後、そのシステムの別の衛星に対する時区を付加する
ための基準として、受信した標準時に対する地方時のず
れを決定することもできる。

【０００９】地方時は、個々の衛星により符号化された
状態で、地球へ向かって、地域を限定する方法で送信さ
れる。これらの地方時は、それぞれが属する時区につい
ての情報を更に含む。そして、与えられた時区で動作す
る無線時計においては、現在対象としている時区へは電
波を発射しないが、たとえば隣接する時区へは電波を発
射する衛星との受信通信を当該時計が行っているような
場合には時区を自動的に修正させるための付加情報が提
供される。他方、衛星から地方時を受信すると、衛星軌
道に対する粗位置決定のために時刻の現在のドップラー
変化を計算でき、それにより衛星がほぼ子午線の上を飛
んでいる（したがって、正しい地方時を供給している）
か、時刻帯の西または東へ向かって移動させられている
か（これにより適当な指示修正動作が開始される）を、
その粗位置決定から推定する。

【００１０】したがって、それぞれに正しい地方時を世
界中で利用できる。それに関連して、時計の独立した動
作のためには、地方時を発信する衛星がそれぞれの位置
をカバーする時間間隔の大きさは実際には重要ではな
い。衛星は地球表面上の限られた地域をカバーすること
を意図するだけであるから、低い高度（数１００キロメ
ートル程度）に位置し、したがって、打ち上げに費用が
かからない衛星システムを使用することが可能である。
それにもかかわらず、その目的のためには、特定の軌道
ネットワークを設けることは不必要である。別の方法で
用いられる衛星システムにおいては、たとえば、計画段
階であるＩＲＩＤＩＵＭ−ＬＥＯＳのシステム（ＦＵＮ
ＫＳＣＨＵ１９９１、２５発行、２６／２７ページ）
においては、時区に設定されている標準時を世界中に拡
散するためのチャネルを占有することとすれば十分であ
る。

【００１１】陰影効果をより小さくするために、衛星の
送信周波数はＧＰＳ周波数より低いことが望ましく、好
ましくは、デ−タ放送のために既に開放されている７０
ｃｍ帯または２ｍ帯が望ましい（ＧＰＳの場合の３０ｃ
ｍと比較して）。世界的に、局地的に適応させられる標
準時拡散の商業的な使用のために、個々の衛星により送
信される地方時を、たとえば、時間に依存する符号で符
号化できる。その場合には、許可を受けている人だけが
受信可能である。許可を受けている人は、たとえば現在
有効な解読チップをオペレータから得て、表示修正操作
のために衛星から受信した地方時を復号化できるように
するために、所有する時計受信器にその解読チップをと
りつける。

【００１２】

【実施例】本実施例の図１において、地上の制御送信器
１１が標準時情報１２を、比較的低い軌道を回っている
衛星１３の列のうちの１つの衛星へ送信する。その衛星
のための良好な受信条件は、地域的な環境および大気の
状況に応じて、瞬時に得られる。この衛星を、以後基準
衛星１３．０と呼ぶことにする。標準時情報１２として
は、ブルンスウイック(Brunswick) 所在の「連邦物理技
術研究所(Physikalisch-Technische Buundestalt(FAEDE
RAL Institute of Physics and Technology)) 」により
絶対（法定）時に制定されて普及している絶対中部ヨー
ロッパ時を符号化したもののを受信する。しかし、これ
に代えて、標準時１２をたとえば零子午線に関連する時
刻帯のＧＭＴ標準時とすることもできる。

【００１３】衛星１３は、実際に対象としている地球の
あらゆる領域を全く隙間無しにカバーし、実用的な要求
に応じるためには衛星１３のいずれか１つにより十分な
頻度でカバーされるような、数および飛行経路の方向で
打ち上げられる。この場合、とくに、極軌道１４の場合
に、赤道から離れている領域のような地球の表面の任意
の領域が複数の衛星１３の送信領域によって一時的にま
たは同時にカバーされるかどうかは重要ではない。

【００１４】各衛星１３には、高精度で動作し、かつ、
基準時刻系の情報を常に受信できるならば、その基準時
刻系からのどのようなずれも修正できる、少なくとも水
晶により安定化された絶対時計(autarchic clock) が搭
載される。したがって、中央制御送信器１１からの無線
通信が存在する場合には、基準衛星１３．０は標準時情
報１２を受信する。それから基準衛星１３．０はその同
じ標準時情報１２を基準地方時１６．０として関連する
基準時区１５．０へ送信する。それに加えて、モニタの
ため、および必要があれば別の衛星１３の独立した時計
を修正するために、基準衛星１３．０は同期情報１７
を、次の衛星１３へ、すなわち、電波が十分確実に到達
できる別の衛星１３へ送信する。そのときの位置のため
に基準衛星１３．０からの同期情報１７の送信電波が到
達しないような衛星１３は、これらの衛星１３．０，１
３の間に適切に配置され、これにより基準衛星１３．０
から受信されて、同期情報１７へ変換される基準時情報
に対して中継機能を行う他の衛星１３から、同期情報１
７′、１７″を受信する。

【００１５】しかし、時間で定められる運動のために地
球座標ネットワークにより軌道位置が常に既知であるよ
うな別の衛星１３は、それに搭載されている時計を、制
御送信器１１により与えられる標準時に直接合わさず、
それらの衛星が上を瞬時に通過する子午線に従って、そ
れらの衛星がそれぞれ関連する時区１５に応じてずらさ
れる時刻に合わす。衛星システム１３の与えられた衛星
の間に定められた無線通信が存在するならば、関連する
時区１５を考慮するその時刻のずれを同期情報１７に含
ませることができる。同期情報１７、１７′、１７″を
受信器に関して不明確に、したがって、あいまいなやり
方で（すなわち、標準時情報の項目１２へのみ向けられ
て）送信すること、および、受信される衛星１３のおの
おのにおいて現在の時区１５に適用され且つそれらの衛
星１３に関して知られている地球座標のために送信端
（標準時情報１２に関連して）において瞬時にカバーさ
れる時区１５に地方時１６として関連させられる時間の
ずれ（一般に時刻帯あたり１時間）の加法的計算または
減法的計算を行うことは、一層簡単である。これに関連
して、その時の地方時スペクトラムと比較したその時の
衛星位置の地理的分布についてのもっともらしさ検査(p
lausibility check)を行うため、および、おそらく誤り
訂正のために一層の制御を開始するために、それぞれの
衛星１３の場所において同期情報１７から得られる上記
地方時１６が同期情報１７の送信器へ（したがって、と
くに基準衛星１３．０へ）補足的に知らせられるように
する予防措置を取ることができる。

【００１６】地上においては、無線時計１８が動作する
時区１５が既知である、たとえば、リスボンしたがって
時刻帯１５．−１、すなわち、中央ヨーロッパ時刻（図
における基準時刻帯１５．０）より１時間遅れている、
線図的に示されているような場合がある。上記一般的な
種類の無線時計で、通常のように、無線時計１８にはオ
プトエレクトロニクスの表示装置または電気機械的表示
装置２０を動作させるために独立した計時回路１９が設
けられる。無線器により受信されて、復調および解読さ
れ、地方時１６についての無線情報の十分に信頼でき、
従って使用できる無線情報が１回だけされるのであるな
らば、必要により修正される２進符号化された実時間情
報のための受信器２１により、表示装置の表示、すなわ
ち、計時回路１９からのそれの作動がモニタされる。し
たがって、受信器１２は常時受信モードである必要はな
く、その受信器１２のアンテナ２２も衛星１３からの送
信エネルギ−に常にさらされる必要もない。有用な時刻
情報を含んでいる送信エネルギ−をアンテナ２２がとき
どき受信するするか、または、および時刻情報を評価す
るために受信器１２がそのときに丁度オンになるか、そ
の後でオンになるならば、それで十分である。

【００１７】現在の衛星通信の場合には、この明細書の
初めの部分において言及した消費者無線時計から知られ
ているように、アンテナ２２は磁気長波アンテナではな
く、電気的に非常に高い周波数（好ましくはギガヘルツ
帯）の電磁場を電流へ変換するための構造を有してい
る。このためには、パラボラ構造は要求されないが、そ
れに反してその目的は表面波効果を基にした、または極
めて高い比誘電率を持つ基体による幾何学的波長短縮を
基にした超小型の電気的アンテナにより達成できる。そ
のような構造のアンテナによってミクロン範囲（すなわ
ち、チップの寸法が）の４分の１波長の共振器を構成す
ることが可能となる。

【００１８】基本的には、無線時計１８は、それが動作
している時区１５に関連する地方時１６を丁度受信して
いる衛星１３から、アンテナ２２を介してピックアップ
だけすべきである。線図で示されている本発明の実施例
により与えられているケースでは、ポルトガルで動作さ
せられている無線時計１８はその時刻帯１５．−１に瞬
時に関連させられている衛星軌道１４．−１から地方時
１６．−１を受信するだけである。そうすると、表示装
置２０のそのときの表示のどのような誤差も地方時１
６．−１に合わせて直接修正される。

【００１９】しかし、実際には時計のアンテナ２２も隣
接する軌道１４．０を回っている衛星１３．０からの電
波を一時的に受信することになり、したがって、隣接す
る地方時１６．０を受信することが避けられない（そし
て、とぎれたカバーに関しては望ましいことでさえあ
る）。その結果として、表示装置２０の表示は１時間だ
け進められることになり、したがって、それに対応する
表示誤差が生ずる結果となるが、これは望ましくないこ
とがある。

【００２０】したがって、それぞれの衛星１３により送
信された地方時１６へある時刻において関連づけるべき
時区１５についての付加情報を、その地方時１６の２進
符号化時に付随させることも望ましい。たとえば、イギ
リス、ポルトガル、および西アフリカを包含する西ヨー
ロッパ地方時１６．−１がその例である。その時区１
５．−１で動作する無線時計１８における永久提携手段
(association means) または可変結合手段２３が、衛星
システム１３へ送信される標準時情報の項目１２に対す
る時間のずれ（−１時間）だけ、それの現在の地方時１
６．−１へ設定される。

【００２１】衛星１３の１つから適当に符号化された関
連する地方時１６．−１がその無線時計１６のアンテナ
２２を介して受信されたとすると、それは直接には表示
装置２０のためのモニタ情報である。しかし、一層西ま
たは一層東である時区１５．０または１５．−３の地方
時１６．０または１６．−３が、ずれている軌道１４．
０または１４．−３の１つにおける１つの衛星１３から
受信されて、それに含まれていて、それから解読された
識別記号（それぞれ０または−３）が、内部回路１９に
おける評価において対応する時間のずれが、表示装置２
０の制御に関して、すなわち、受信されたが不正確なそ
れぞれの地方時１６．−３または１６．０と比較して考
慮に入れられるようにするものとすると、それぞれ場合
に１６．−１を与えるためにそれぞれ２時間の加算また
は１時間の減算が行われる。それは無線時計１８の時間
レジスタにおいてそれぞれ時間加算または時間減算によ
って容易に行うことができる。

【００２２】以上説明したように、本発明によって、時
区１５に設定されている無線時計１８のオペレータの観
点からは、いずれにしても、受信を行っている衛星が実
際にその時区１５に直接関連する軌道１４上の衛星１３
であるか、隣接する軌道１４の１つにおける衛星１３で
あるかとは無関係に、衛星の支援でモニタされる正確な
地方時１６が常に確実に表示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】標準時情報の項目を地域に正しく関連させて世
界中に拡散させるための地球から見て静止していない衛
星の低い軌道の地球を取り巻くネットワークを示す概念
図である。

【符号の説明】

１１地球制御送信器１３衛星１３．０基準衛星１８無線時計１９独立した計時回路２０指示装置２１受信器２２アンテナ２３結合手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】比較的狭く限定され且つ少なくとも１つの
時区を包含する地球表面領域をカバーする複数個の衛星
の少なくとも１個に対して標準時情報を送信し、地球の標準時情報から生成した同期情報を用いて１個又
は複数個の衛星において同期される独立時計を使用し、
この独立時計を用いて認識される時点での地球軌道上の
衛星の位置と一致させた地方時を、その時点でカバーさ
れている時区に対応させて符号化して送信する、ことを特徴とする、地球標準時情報を無線時計に提供す
るための標準時情報提供方法。
【請求項２】位置に応じて衛星から送信される地方時が
時区情報を用いて符号化されることを特徴とする請求項
１記載の標準時情報提供方法。
【請求項３】衛星により符号化されて送信された地方時
をエンコード化することを特徴とする請求項１または２
記載の標準時情報提供方法。
【請求項４】標準時情報を地球上の送信器から少なくと
も１つの衛星へ送信することを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の標準時情報提供方法。
【請求項５】衛星をＬＥＯＳ衛星として設計し、これら
のＬＥＯＳ衛星のうちの少なくとも１個はナビゲーショ
ン用衛星から標準時情報を受信して、受信した複数のナ
ビゲーション用衛星から前記ＬＥＯＳ衛星の位置を得る
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の標準
時情報提供方法。
【請求項６】同期情報を衛星の間で交換することを特徴
とする請求項１〜５のいずれか記載の標準時情報提供方
法。
【請求項７】地方時の送信のための周波数帯はＬＥＯＳ
通信衛星用の周波数帯であることを特徴とする請求項１
〜６のいずれか記載の標準時情報提供方法。
【請求項８】ナビゲーション用衛星の送信周波数より十
分に低い周波数でデ−タを放送するために自由化されて
いる周波数帯の１つで地方時を送信することを特徴とす
る請求項１〜７のいずれかに記載の標準時情報提供方
法。
【請求項９】受信端部において、受信を行った衛星の相
対的な軌道の決定を、時間についてのドップラー変化か
ら行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載
の標準時情報提供方法。
【請求項１０】地球からの軌道が低いために、赤道付近
の領域においては時区（１５）に対応する領域と比較し
て広さが十分でない任意の地域のみをカバーするような
無線放送を行う衛星システム（１３）と、この衛星システム（１３）から少なくとも１個の基準衛
星（１３．０）へ少なくとも１つの標準時情報（１２）
を送信するために設けられた、少なくとも１個の制御送
信器（１１）と、を備え、前記基準衛星（１３．０）からこれに隣接する衛星（１
３）への同期情報（１７、１７′、１７″）の送信およ
びこの基準衛星（１３．０）と直接通信できない相互に
隣接する衛星（１３）間の同期情報（１７、１７′、１
７″）の送信を行ない、且つ、各衛星（１３）がそれぞ
れその時点での位置に対応する地方時を、前記基準時情
報（１２）に基いて、地球表面に送信する、ことを特徴とする、地球標準時情報（１２）を無線時計
に提供するための標準時情報提供装置。
【請求項１１】衛星（１３）により送信される地方時
（１６）は、対応する時区（１５）についての情報によ
って符号化されていることを特徴とする請求項１０記載
の標準時情報提供装置。
【請求項１２】衛星により発射される地方時（１６）を
エンコード化することを特徴とする請求項１０または１
１記載の標準時情報提供装置。
【請求項１３】地球制御送信器（１０）が設けられるこ
とを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の標
準時情報提供装置。
【請求項１４】制御送信器（１１）がナビゲーション用
衛星に設置され、このナビゲーション用衛星が位置を決
定するための信号を前記基準衛星（１３．０）から受信
することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記
載の標準時情報提供装置。
【請求項１５】低い軌道を回る衛星（１３）より送信さ
れた地方時（１６）を受信して復号化するための無線時
計受信器（２１）を備えることを特徴とする、独立の計
時回路（１９）および表示手段（２０）を有する無線時
計（１８）に地球標準時情報を提供するための標準時情
報提供装置。
【請求項１６】符号化された状態で受信される地方時
（１６）中に付加情報として含まれている、この地方時
（１６）に対応する時区（１５）を示す情報を評価する
ための結合手段（２３）が設けられたことを特徴とする
請求項１５記載の標準時情報提供装置。
【請求項１７】無線時計（１８）には、符号化された状
態で受信される地方時（１６）を復号化するための可変
手段が設けられることを特徴とする請求項１５または１
６に記載の標準時情報提供装置。
【請求項１８】無線時計（１８）には、受信された地方
時（１６）と時区との関係について、時間についてのド
ップラー変化を評価するための手段が設けられることを
特徴とする請求項１５または１６に記載の標準時情報提
供装置。