JPH07209012A - 緯度・経度を知る方法及びこの方法を利用する時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人工衛星に頼る必要がない、地球表面上に位
置する場所の緯度及び経度を少なくとも概数的に決定す
る方法を提供すること。 【構成】 本方法によれば、地球表面上に位置する場所
の経度が、現地時間と基準時間帯の時間との比較によっ
て決定され、その場所の緯度が、水平面に対する地球の
磁場の傾きを測定することによって決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地球表面上に位置する
場所の緯度及び経度を少なくとも概数的に決定する方法
に関するものである。本発明はまた、タイムベースと、
現地時間を表示するための少なくとも時及び分表示手段
と、前記表示手段の時間を設定する手段とを設けてお
り、また少なくとも地球表面上での位置の関数であるデ
ータを表示する手段を設けている時計に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】地球表面上に位置する場所の緯度及び経
度を決定する最も一般的な方法は、天文的な演算か、さ
らには人工衛星から発信される信号の解読に頼ってい
る。そのような方法は、時計内に全自動式に使用するに
は適していない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、本発明の目
的は、全自動式に使用するのに適しており、人工衛星に
頼る必要がない、地球表面上に位置する場所の緯度及び
経度を少なくとも概数的に決定する方法を提供すること
である。

【０００４】本発明の第２の目的は、時計等の小型装置
内に使用できる、地球表面上に位置する場所の緯度及び
経度を少なくとも概数的に決定する方法を提供すること
である。

【０００５】本発明の第３の目的は、位置する場所の緯
度及び経度によって決まるデータを自動的に表示できる
時計を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、１
つには、地球表面上に位置する場所の緯度及び経度を少
なくとも概数的に決定する方法であって、現地時間と基
準時間帯の時間との時間差の値を決定する段階と、前記
時間差の値を現地経度の概数値に変換する段階と、水平
面に対する地球の磁場の傾きを決定する段階と、前記地
球の磁場の傾きを現地緯度の概数値に変換する段階とを
有することを特徴とする方法に関するものである。

【０００７】時間差の決定は、例えば単純に２つの時計
によって与えられるデータを比較することによって行う
ことができ、また地球の磁場の傾きは、共に磁気センサ
によって得られるそれの垂直成分とそれの水平成分との
関係から決定することができる。

【０００８】本発明による方法の好適な変更実施例で
は、地球の磁場の傾きを緯度に変換する時に経度を考慮
に入れている。水平面に対する地球の磁場の傾きは、緯
度の関数であるだけでなく、ある程度は経度の関数でも
あるため、地球の磁場の傾きを緯度に変換する段階で経
度を考慮に入れれば、はるかにもっと正確な緯度の値を
得ることができる。

【０００９】本発明はまた、タイムベースと、現地時間
を表示するための少なくとも時及び分表示手段と、前記
表示手段の時間を設定する手段とを設けており、また地
球表面上に位置する場所の関数であるデータを表示する
手段を設けている時計であって、その時計が位置してい
る前記場所を決定できるように本発明の方法の段階を実
行するための測定、計算及び変換手段を含むことを特徴
とする時計に関するものである。

【００１０】本発明の特別な実施例によれば、前記計算
手段は、前記緯度及び前記経度から、地球表面上の所定
場所の方位を決定することもできる。変更例によれば、
前記測定手段は、さらに磁北の方向も決定することがで
き、前記計算及びデータ表示手段は、前記方位及び前記
磁北の方向の関数として前記所定場所の方位を決定し、
その方向を表示することができる。

【００１１】本発明の他の特徴及び利点は、一例として
示されている添付の図面を参照した以下の説明を読めば
明らかになるであろう。

【００１２】

【実施例】以下に説明する時計は、本発明による方法を
用いることができ、緯度の値及び経度の値を用いてメッ
カの方向を決定することができる。本実施例の時計がブ
ロック図で示されている。この時計は、水晶発振器２
と、１／６０Ｈｚ（１サイクル／分）の信号を送り出す
分周チェーン４と、分針位置カウンタ６とを直列に有し
ている。それはまた、分周チェーン４から出力信号を受
け取る１２単位分周器８と、時針位置カウンタ１０とを
有しており、このカウンタ１０の入力部は分周器８の出
力部に連結されている。カウンタ６及び１０は、標準モ
ードにおいて時計文字盤の時間円における分針及び時針
の位置を定める６０単位カウンタである。

【００１３】図示の実施例では、時計に３つのモータ１
８、１９及び２０が設けられて、それぞれ駆動回路１
２、１４及び１６によって制御されて、それぞれ分針、
時針及び方向針と呼ばれる、メッカの方向を示すための
別の針を駆動する。最初の２つの駆動回路１２、１４
は、標準モードにおいて、それぞれ分針位置カウンタ６
及び時針位置カウンタ１０の入力部に加えられたパルス
を受け取る。

【００１４】上記のブロック図の要素は、標準時間表示
に関するこの時計の作動を説明している。しかし、前述
したように、ここに記載されている時計は、メッカの位
置も表示することができる。以下に説明する図面の要素
は、一方ではメッカの方向を決定して表示でき、また他
方では時針及び分針を時間に合わせることができる。

【００１５】図示のように、時計にはさらに、一方では
本発明の方法を実行できるようにし、また他方では３本
の針のいずれかを必要時に駆動できるようにする電子制
御手段２２が設けられている。電子制御手段２２は、分
及び時針位置カウンタ６及び１０の内容を読み取る入力
部ＭＮ及びＨと、時間設定ステムの移動によって発生す
る制御信号用の並列アクセスＣＯＲとを有している。

【００１６】電子制御手段２２のアクセスＣＯＲへ送ら
れる信号は、操作ステムの位置及び移動を解釈するため
の回路２４から発生する。これらの時間設定信号によっ
て、表示手段の補正を一度に分単位または時間単位で制
御することができ、これらの各補正はいずれの方向にも
行うことができる。この形式の装置は当業者には公知で
あるから、操作ステム及び解釈回路２４の作動について
はここでは詳細に説明しない。特に、特許ＥＰ−０ １
７５ ９６１は、上記時計に容易に使用することができ
る解釈回路と共に用いられる操作ステムを開示してい
る。

【００１７】また、回路図には、電子制御手段２２の入
出力アクセスＤＨに接続された時間差カウンタ２５が設
けられている。カウンタ２５は、操作ステムによってユ
ーザが実行する、一度に１時間の補正動作に対応した時
間帯変化を計数するための２４単位カウンタである。

【００１８】電子制御手段２２はまた、モータ１８、１
９及び２０へパルスを送る３つの出力部Ｍｍｎ、Ｍｈ及
びＭｄｉｒと、２つの第１駆動回路１２、１４の入力部
に配置された２つのスイッチ２６、２８の状態を制御す
る出力部Ｃとを有しており、スイッチ２６、２８は、そ
れらが位置ａにある時には分及び時針位置カウンタ６及
び１０の入力部に加えられたパルスを、スイッチが位置
ｂにある時には電子制御手段２２から送られたパルスを
駆動回路１２、１４へ送ることができる構造になってい
る。

【００１９】電子制御手段は、プログラムされたマイク
ロコントローラを有する集積回路として形成することが
好ましい。当業者であれば、本説明からマイクロコント
ローラのプログラミングをどのように実行すれば、それ
が本説明の作動を実行できるかがわかるであろう。

【００２０】標準時間表示モードでは、電子制御手段は
不作動状態にあり、スイッチ２６及び２８は位置ａにあ
って、モータ１８、１９は分及び時針位置カウンタ６及
び１０の入力部に加えられたパルスを受け取る。

【００２１】時間設定、時間差及び経度の決定 以上に説明した要素は、一方では針によって表示される
時間を補正することができ、また他方では、本発明の方
法に従って経度を後で決定できるように、基準時間帯と
の時間差のカウント値を保持することができる。ユーザ
は、ステムを引き出すことによって、時間の補正動作を
行うことができる。ステムの外向き移動によって、解釈
回路２４が信号を電子制御手段２２のアクセスＣＯＲへ
送る。この信号を電子制御手段２２が受け取ると、スイ
ッチ２６及び２８が状態ｂへ進められる。同時に、電子
制御手段２２は待機線（図面ではリセットと表示されて
いる）で信号を分周チェーン４へ送って、それが分及び
時針位置カウンタ６及び１０の増分信号を発生しないよ
うにする。

【００２２】次に、解釈回路２４がユーザによるステム
の別の操作に対応したパルスを電子制御手段２２の入力
部ＣＯＲへ送ると、次にそれが、分及び時針位置カウン
タ６及び１０を増分または減分し、また同時に針を従来
通りに分単位で、またはオプションとして一度に１時間
ずつ移動させるようにモータ１８及び１９を制御するた
めの制御パルスを発生する。時間設定動作の終了時にス
テムを押し戻すと、解釈回路２４が不作動化信号を電子
制御手段２２へ送り、それは次にその出力部Ｃから信号
を発生して、スイッチ２６及び２８を状態ａへ移動させ
る。同時に、分周チェーンの待機線の信号がゼロに戻
り、再び針位置カウンタ６及び１０の増分信号を発生し
始める。

【００２３】ユーザは、旅行中に時間帯を変更する場合
に一度に１時間の表示補正を行う上記オプションを使用
するだけである。その場合、上記説明に従って電子制御
手段２２が時針位置カウンタ１０を増分または減分する
ための制御パルスを発生する時、それは時間差カウンタ
２５を増分または減分するための制御パルスも発生す
る。このため、時間差カウンタ２５は、永久的に時計の
ユーザが位置している場所と基準時間帯との間の時間差
の値を含んでいる。

【００２４】一部の国の法定時間は、２つの時間帯の中
間に位置している。そのため、これらの国と隣接国との
間の時間差が半時間になる。本発明の好適な変更例によ
れば、政治的地理のこれらの特殊性を考慮に入れること
ができる。この目的のため、時間差カウンタ２５をモジ
ュロカウンタ４８に変更し、同時に時間帯の変更時に行
われる表示の補正が、一度に１時間ではなく半時間にな
るように、操作ステム移動解釈回路２４を変更する方法
は、当業者には問題なく明らかであろう。

【００２５】基準時間帯のプログラミングは、時針及び
分針を基準時間帯として選択した時間帯の時間に対応し
た位置へ移動させてから、竜頭を１０秒間押し付けるこ
とによって行われる。ユーザが竜頭に加える圧力が信号
に変換されて、電子制御手段２２へ送られる。電子制御
手段がその入力部ＣＯＲにこの信号を３秒間検出した
時、それは時間差カウンタ２５の内容をゼロにリセット
し、これによって表示時間に対応した時間帯が基準時間
帯になる。

【００２６】時間帯は地球表面をそれぞれ約１５゜の角
度幅の２４地域に分割しているので、時間差カウンタ２
５の内容は、その時計の着用者が位置している場所の経
度の概略的表示に対応する。従って、これらの内容は、
電子制御手段２２が本発明の方法を実行できるために必
要な時間差データを構成することができる。

【００２７】地球の磁場の向き及び緯度の決定 添付の図面からわかるように、時計にはさらに、互いに
直交するように配置されて、従って直交する３方向の外
部磁場の強さを測定するための３つの単方向性磁気セン
サ３２、３４及び３６で形成されたモジュール３０が設
けられている。様々な形式の磁気センサが公知であり、
本発明に使用されるセンサは、それらが地球の磁場を測
定できる十分な感度を備え、時計に組み込むことができ
るように十分に小型であり、それらの電気消費量が過大
ではない限り、どのような形式であるかは重要ではな
い。これらの条件は、例えばフラックスゲート形式のセ
ンサによって達成される。

【００２８】センサのうちの２つ（３２及び３４）は、
時計文字盤（図示せず）の平面に平行な２本の軸線に沿
った地球の磁場の強さを測定できるような向きで時計に
取り付けられている。これらの２つのセンサのうちの一
方（３４）は、文字盤の６時と１２時を通る直径に平行
な軸線に沿った向きであるのに対して、他方のセンサ３
２は、文字盤の３時と９時を通る直径に平行に配置され
ている。最後になるが、時計の第３センサ３６は、文字
盤に対して直交する向きに設けられている。このよう
に、時計を平らに置いた時、すなわち文字盤平面が水平
である時、センサ３２及び３４は地球の磁場の２つの水
平成分Ｂｘ及びＢｙを測定し、第３センサ３６は同磁界
の垂直成分Ｂｚを測定する。３つの測定強さＢｘ、Ｂｙ
及びＢｚは、従来通りにバスで電子制御手段２２へ送ら
れる。手段２２は、地球の磁場の３つの成分の測定値Ｂ
ｘ、Ｂｙ及びＢｚから、水平面に対するこの磁界の傾き
Ｉを計算できるようにプログラムされている。

【００２９】地球の磁場の傾きＩは、地球表面上の場所
によって変化する。ある経度では、それは理論的には緯
度のまぎれもない関数である。これらの状態では、その
場所の経度とその場所での地球の磁場の傾きとがわかれ
ば、理論的にはその場所の緯度を明確に決定することが
できる。この目的のため、電子制御手段２２は、地球の
磁場の傾きＩの値を含む二重入力変換表が時間帯及び緯
度の関数としてプログラムされている持久メモリを有し
ている。この表にアクセスすることによって、電子制御
手段２２はユーザが位置している場所の緯度の値を、時
間差カウンタ２５によって与えられるような時間帯、及
びセンサ３２、３４及び３６によって決定される地球の
磁場の傾きの関数として決定することができる。この決
定を可能にするため、電子制御手段２２は地球表面を十
分な密度で包含できる十分な数の地球の磁場の傾きの値
を記憶できる十分な大きさの持久メモリを利用すること
がもちろん必要である。地球表面全体にほぼ均一に２０
００地点を分布させれば、許容レベルの正確度を得るこ
とができる。

【００３０】また、人口の多い領域を大洋上よりも高密
度にする等の不均等分布を用いれば、変換表に必要な地
点の数を減少させることができる。

【００３１】磁北及びメッカの方向の決定 前述したように、上記時計は、メッカの方向を表示する
ためのものである。この目的のため、メッカの地理的位
置（緯度及び経度）が電子制御手段２２の第２持久メモ
リ内に予めプログラムされている。このため、地球表面
上で時計が位置している場所の緯度及び経度が上記のよ
うにして決定されていれば、電子制御手段２２はメッカ
の方向に対応した方位を計算することができる。この計
算は、既知の三角関数の関係を含むだけである。さら
に、この計算を実行するための装置は公知であり、例え
ば特許ＤＥ−Ａ−３４１２７７７に開示されている。

【００３２】メッカの方位が決定されていれば、メッカ
の方向を表示できるようにするためには北の方向を知れ
ば十分である。この目的のため、電子制御手段２２は、
上記の２つの水平方向センサ３２及び３４によって測定
された地球の磁場の成分Ｂｘ及びＢｙから磁北の方向を
決定することもできる。地球の磁場の成分Ｂｙは、時計
の文字盤の１２時−６時の直径の方向に平行な成分であ
るため、２つの強さＢｘ及びＢｙの関係から、簡単な三
角関数の計算で磁北が時計の文字盤の１２時−６時の軸
線に対してなす角度を知ることができる。

【００３３】次に、電子制御手段２２は、先に計算され
たメッカの方位と、磁北と時計の文字盤の１２時−６時
の直径との間の角度との合計を計算する。この合計は、
メッカの方向と時計の１２時−６時の軸線との間の角度
に一致する。

【００３４】前述したように、上記の合計は実際には、
センサ３２、３４によって決定された磁北の方向が実際
の地理学的北の方向と同じであると認められる範囲で、
メッカの方向と時計の１２時−６時の軸線との間の角度
に一致するだけである。公知のように、一般的には同じ
ではない。以上で無視してきた磁北の偏角（磁北と地理
学的北との間の角度）が、メッカの方向を決定する際の
誤差の原因になる可能性がある。時間帯及び緯度によっ
て表された地球表面上の各地点に対する地球の磁場の偏
角を含む第２の二重入力表を持久マイクロプロセッサメ
モリ内に設けることによって、この誤差原因をなくすこ
とができる。

【００３５】本発明の好適な変更例によれば、メッカの
方位を決定する方法が簡単になる。これを行うため、持
久時計メモリは、メッカの実際の方位を一度だけ直接的
に計算した値を時間帯及び地球の磁場の傾きの関数とし
て与える二重入力表を１つだけ有している。

【００３６】メッカの方向の表示 前述したように、時計には、駆動回路１６によって制御
されて、メッカの方向を表示できるように方向針を駆動
する第３モータ２０が設けられている。図１に示されて
いるように、時計にはさらに、方向針の位置カウンタ３
８が設けられている。このカウンタ３８は、時計の時間
円の３６０度における方向針の位置を定める３６０単位
カウンタである。

【００３７】方向針でメッカの方向を表示するため、電
子制御手段２２は最初に方向針位置カウンタ３８の内容
を読み取り、この数をメッカの方向と時計の１２時−６
時の軸線との間の角度の予め計算されている値から引
く。

【００３８】この引き算の結果は、方向針をメッカに向
けるためにモータ２０が進むべき段階数に一致してい
る。電子制御手段２２は、モータが進むべき段階数に一
致した数のパルスを駆動回路１６へ送ることによって、
モータ２０の前進を制御する。モータ２０を前進させる
ために電子制御手段２２によって送られるパルスは、同
時に方向針位置カウンタ３８を増分する。このようにし
て、カウンタ３８の内容は常に文字盤上の方向針の位置
に一致している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の時計の１つの実施例の作動を説明す
る概略的回路図である。

【符号の説明】

２ 水晶発振器、 ２２ 電子制御手段、 ２４ 解釈
回路 ３０ ３方向性磁気センサモジュール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地球表面上に位置する場所の緯度及び経
   度を少なくとも概数的に決定する方法であって、 現地時間と基準時間帯の時間との時間差の値を決定する
   段階と、 前記時間差の値を現地経度の概数値に変換する段階と、 水平面に対する地球の磁場の傾きを決定する段階と、 前記地球の磁場の傾きを現地緯度の概数値に変換する段
   階とを有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 タイムベース（２）と、現地時間を表示
   するための表示手段と、前記現地時間用の時間設定手段
   （２４）とを有しており、前記表示手段はまた、地球表
   面上に位置する場所の関数であるデータを表示できるよ
   うになっている時計であって、その時計が位置している
   場所を自動的に決定できるように請求項１の方法を実行
   するための測定（３０）、計算及び変換（２２）を行う
   手段を含むことを特徴とする時計。