JPS63118687A - Timepiece - Google Patents

Timepiece

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Publication number
JPS63118687A
JPS63118687A JP61263720A JP26372086A JPS63118687A JP S63118687 A JPS63118687 A JP S63118687A JP 61263720 A JP61263720 A JP 61263720A JP 26372086 A JP26372086 A JP 26372086A JP S63118687 A JPS63118687 A JP S63118687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gps
watch
time
clock
function
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61263720A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsutaka Kosaka
小坂 満隆
Toshiro Sasaki
敏郎 佐々木
Kuniaki Matsumoto
松本 邦顕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61263720A priority Critical patent/JPS63118687A/en
Publication of JPS63118687A publication Critical patent/JPS63118687A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electric Clocks (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To display accurate time and position by adding a global positioning system (GPS) receiver, the function of a processor where a position measurement calculating device and a normal clock part are combined and controlled, etc. CONSTITUTION:A GPS receiver 1 and the function of a processor 2 where the measurement position calculating device and the normal clock part are combined and controlled are added to this clock. An input terminal 8 is attached to designate whether the position measurement processing or the normal clock function is executed, and the processing flow is so controlled that the operation in the designated processing mode is possible, thereby combining two parts, namely, the clock part and the position measuring part different in function. The GPS receiver 1 uses the GPS standard time, and the normal clock uses a local time. The difference between these times is taken into consideration as the clock. Two accumulator 5 are prepared for local time and GPS standard time, and the conversion function between two times is provided, and data required for position measurement is stored in a memory 9 and is rewritten on demand. Thus, accurate time and position are displayed on a display device.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、腕時計等時刻を計測する時計を対象としたも
ので、時計内にGPS受信機能をもち。 時刻と位置を計測できることを可能にするものである。 〔従来の技術〕 近年、衛星の電波を利用して自分の位置を計測するGP
Sグローバル ポジショニング システム: (Glo
bal Positoning System)の開発
が進められている。 1990年代には、GPS衛星が
18個以上打ち上げられ、常時5つ以上の衛星が全世界
で可視状態となる。よってGPS受信器と位置計算を行
なうための処理装置があれば、全世界で高精度な位置決
定が可能になった。一方、登山等で自分の位置を正確に
知りたいというニーズがあり、位置計測位の時計が望ま
れている。 尚、上記GPSに関する文献として例えば、文献1: 
「ザ ジ−ピーニス ナビゲーションメツセージ、ナビ
ゲーション第25巻。 第2号第147〜165頁、 1978年(The G
PS Navigation Message。 Navigation Vo fl 25 、 Na 
2 ) J r文献2: 「ア ポジション フイキシ
ング、アルゴリズム フォー ザ ロー コス ト ジ−ビーニス レシーバ、アイイ ーイーイー トランザクションズ オ ン ニーイーニス(A Pa5ition Fixin
gAlgorithm for the Low Co
5t GPSReceiver、 IEEE Tran
s、 on AES) 1976年3月」 等が挙げられる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、GPS受信器は、移動体の位置計測用に
設計されており、この機能を腕時計等の携帯用時計内に
内蔵させて、ある時は、時間の機能を、ある時は位置計
算機能をはたすようにするためには、 (i)GSP信号受信に必要な衛星データの記憶(it
)  GSP信号を用いた位置計算時の時刻補正量の修
正方法 (徂)時刻データ、位置データの表示方法等解決すべき
問題が多い0本発明では、上記問題点を解決し、GPS
受信機能を時計に内蔵させ。 正確な時刻と正確な位置を表示できる時計を提供するも
のである。
[Industrial Field of Application] The present invention is directed to timepieces that measure time, such as wristwatches, and have a GPS reception function within the watch. This makes it possible to measure time and position. [Conventional technology] In recent years, GP systems that measure one's position using satellite radio waves have been introduced.
S Global Positioning System: (Glo
bal Positioning System) is being developed. In the 1990s, more than 18 GPS satellites were launched, and more than five satellites were visible all over the world at any given time. Therefore, with a GPS receiver and a processing device for position calculation, highly accurate position determination is now possible all over the world. On the other hand, there is a need to accurately know one's position when climbing a mountain, etc., and a positioning watch is desired. In addition, as the above-mentioned GPS-related documents, for example, Document 1:
"The G-Pinis Navigation Message, Navigation Volume 25. No. 2, pp. 147-165, 1978 (The G
PS Navigation Message. Navigation Vo fl 25, Na
2) J.R. Reference 2: “A Position Fixing, Algorithm for the Low-Cost G-Binis Receiver, A Pa5ition Fixin
gAlgorithm for the Low Co
5t GPS Receiver, IEEE Tran
s, on AES) March 1976. [Problems to be Solved by the Invention] However, GPS receivers are designed to measure the position of moving objects, and this function is built into a portable timepiece such as a wristwatch. In order to perform the position calculation function at certain times, it is necessary to (i) store the satellite data necessary for receiving GPS signals;
) A method for correcting the time correction amount when calculating a position using a GPS signal (2) There are many problems to be solved such as a method for displaying time data and position data.
A reception function is built into the watch. To provide a clock that can display accurate time and position.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明では、GPS受信器および側位計算装置と通常の
時計部分とを結合し、制御する処理装置機能を付加し、
測位処理を行なうのか、通常の時計機能を行なわせるの
かを指定する入力端子を取りつけ、推定された処理モー
ド椅で動作できるよう処理フローを制御することによっ
て機能の異なる時計と測位の2つの部分を組み合わせる
ことを可能にした。また、GPSは、GPS標準時間を
使用し、通常の時計は現地時間を利用する。この2つの
差を時計として考慮しなければならない。 そこで、現地時間用とGPSII!l1111時間用と
2つのアキュムレータを用意し、2つの時刻間の変換機
能をもたせ、GPS時間と現地時間の対応をとった。ま
た、測位に必要なデータをメモリにたくねえ、必要に応
じて書き換えることを可能とするようにした。 このようにGPS測位機能と通常の時計機能とを結合し
制御する制御装置を付加することによって目的の機能を
達成した。詳細は以下、実施例で説明する。 〔実施例〕 以下、本発明を図に従かい詳細に説明する。第1図が本
発明による時計を構成するハードウェアのブロック図で
ある。破線で示した部分が、従来のGPS受信器に含ま
れるハードウェアである。 第1図に示すシステムの動作の概要は以下の通りである
。 GPS信号受信器1では、GPSm屓からの航法データ
を含む信号を受信し、これを解読して。 GPS信号内容に関する仕様(文献1)から、GPS信
号に含まれる航法データを取り出す。 第2図に、GPS受信器の構成を示す。GPS受信器は
、1チヤネルから4チヤネルまでのものが考えられるが
、ここでは、4つの衛星からの電波を同時に受信できる
4チヤネルの受信器を考えるが、1チヤネル、2チヤネ
ルの受信器でも若干の変更はあるが、本質は変わらない
。 第2図では、アンテナで各衛星の電波を受信し、処理装
置2で選択された4つの衛星の電波の搬送波をバンドパ
スフィルタ13で取り除き、ディジタル信号を取り出す
。このディジタル信号には、擬似乱数コードが加えられ
ており、選択された衛星に対応する擬似乱数コードを使
った同期回路14により、航法データがとり出され、バ
ッファ15にだくわえられる。受信時刻は1時刻を示す
アキュームレータの内容をディジタル信号の各パルスに
付加することによって与えられる。すなわち、受信器1
の出力では、前記(文献1)に従がつたGPS*Mから
の航法データが取り出されることになる。 処理装置2は、通常のGPS測位システムの位置決定方
式に基づくアルゴリズムを使用する。第3図に、処理装
置2で行なう処理のフローチャートを示す。まず、処理
装置7で入力端子からの測位計算コマンドが入力される
と、処理装置7が処理装置2を起動する。起動された処
理装置2ではまず、メモリ9から、GPS衛星の軌道要
素を読み込み、現在時刻を示すレジスタ5の時刻に基づ
いて、現在時刻における衛星位置を求める。軌道要素か
ら、衛星の現在位置を求める計算は、GPSの航法デー
タの定義(文献1)に基づき計算する。 本GPS受信器では、衛星受信用に4チヤネルを使用し
ており、しかも、後から述べるように。 受信位置(X、Y、Z)と、GPSシステムが管理する
GPS時間と時計内のクロック(たとえば水晶発振器)
が作る時刻、すなわちアキュームレータ5の内容との時
間差ΔTの4パラメータがGPS航法計算での未知パラ
メータとなる。このため、4つのGPS衛星を航法計算
のために選択することが必要となる。このため、従来は
、測位理論の分野でG D OP (Geometri
c Dilution ofPrecision)と呼
ばれる評価規範を用いて衛星の選択を行なっていた。G
DOPは、ユーザ受信器位置からGPS衛星iへの単位
ベクトルを(al。 bI、at )で定義すると、4つの単位ベクトルから
できる行列H を用いて、(HT H戸のトレースの平方根としてGD
OP=ff肩正1〒=   ・・・(2)として定義さ
れる。これを計算するためには、各衛星の位置と受信器
の先験的な位置情報が必要である。GPS@971の高
度、あるいは、これまで発表された初期誤差の影響に対
する評価に関する文献等から、日本国内では、初期誤差
の影響はあまり大きくないと考えられ、先験的な位置情
報としては、前回計算した受信位置を使用する。このた
め、処理ブロックAでは、GPS衛星データとともに前
回計算してメモリに格納しである受信位置(Xo 、 
YO、ZO)も読み込むことにする。この(Xo y 
Yo + Zo )を利用して、まず、受信可能な衛星
として xo(xsI−xo)+yocyss−yo)+zo(
xsI−zo)> cosθO・・・(3) となるものを抽出する。θ0はたとえば、傾斜角10°
以上の衛星は受信可能である場合、θ0=90@−10
°=80°と設定する。次に、受信可能として抽出され
た衛星に対して、単位方向ベクトル(az 、 bt 
HCt )を計算する。さらに、GDOPの評価規範を
使用して、4つのGPS衛星を選択するわけである。す
なわち、GDOPは、予測推定誤差に対応するからこれ
を最小化する4つの衛星を選ぶわけであるが(2)式は
、逆行列計算を含むため、これにかわる規範として、4
つのGPS*ffiと、先験的に与えられる受信器位置
との作る4角すいの体積を最大にする規範をとる。 これは、 ・・・(4) を最大化するものを選ぶことと同等である。さらに、 detH=axas+bxax+asas−β  o(
5)β:a4αl+b4α2+C4α8 と変形すれば、交換対象の衛星を(ax、bz。 OL)とすれば、(5)式を評価すればよい。このよう
に、衛星の選択処理が簡単化できるためマイクロコンピ
ュータ処理に適している。(2)のかわりに、(5)を
使用した場合のシミュレーション結果を、第1表に示す
。このように、評価規範を(5)式に変えても、衛星選
択結果にそれほど差の出ないことがわかる。(処理ブロ
ックB)瞭 寸畷4ゝゝ〜ゝゞゞゞ: F2 M F’
+ C%lゞCn ++1 +−1−−P−1−塚 以上により選択された衛星に対するドツプラ特性等を計
算し、受信装置1へ転送する。 さて、すでに説明したごとく、受信装置1で、GPSか
らの航法データが取り出され、バッファ15に格納され
ると処理装置2では、これを読み出しに行く、各GPS
衛星位置が、慣性座標系で(Xlt ’is t Zt
 ) 、信号発信時刻がGPS標準時間でtst、信号
受信時刻が受信器のクロックで、trで与えられるとす
ると、 (xt−x)”+(3’+−y)2L+(zi−z)”
=c(tsz−tr+b)+n+・・・(6) の形の4つの観測方程時を得る。処理ブロックDでは、
上式の未知数(X+ yt Z’+ b)を受信位置の
先験的位置情報を利用して線形化し、最/JX2乗法を
用と1で推定する。bは、受信器のクロックによる時刻
とGPS標準時間の差である。計算された(Xy Yr
 Zt ’))は、レジスタ、およびメモリへ転送され
る。レジスタ3は、計算されたユーザ位置(x、y、z
)をたくわえるレジスタであり、レジスタ4は、GPS
時刻との時間差すの格納用である。また、受信位置結果
等の必要データをメモリ9に格納する。−回の処理計算
が終了すると、処理装置3は、処理装置7内の状MA監
視フラグを見に行くことにより、測位計算処理を続行す
るかどうかを判断する。終了フラグがオン(ON)なら
ば、終了し、そうでないならば、処理を続行する。この
際、事前に与えられた先験的な受信位置(xo + y
o 、 zo )と新らしく求められた(X+ y+ 
z)の距離が許容値Eより大きい場合には、GPS衛星
を選択し直すことが必要で、この場合は、処理ブロック
Bから、処理を続けることになる。 次に、本発明の最も中心となる時計としての機能をはだ
すだめの諸々の制御を行なう処理装置7の機能について
説明する。 第4図に、処理装置7の必要機能を概念的に図示す。処
理装置7で必要となる機能は、入力機能。 データ変換、状態監視2表示機能、処理フロー制御の5
つであり、第4図に示すような処理機能が。 時計機能として不可欠である。これらの機能を実現する
ため、処理装置7のハードウェア構成を第5図に示す。 以下、第5図に従がい、処理装置7の内容を具体的に説
明する。まず、第4図で示した必要処理機能の具体的内
容と、第5図に示したハードウェアの動作に関して説明
する。 まず入力機能に関してであるが、入力端子16は処理モ
ードの変更に関するものであり、これを押すことにより
、レジスタ19のAl、A2゜A3.A4のいずれかが
オン(ビットが1となる)になる、ここで、たとえば、
Al、A2.、A3゜A4の処理モードは以下のごとく
定義する。 A1:通常の時計モード A2 : GPS電波を利用した測位計測と時刻誤差計
算モード A3:時刻補正モード A4:メモリ内容変更モード 次に、入力端子17は、メモリ内容変更モード、あるい
は1時刻補正モードの時、どのメモリ内容を変更するか
を指定するレジスタ20への入力端子である。たとえば
Bl、・・・・・・、BNをメモリ内の変更するデータ
の格納されているアドレスとして考えて良い。また、入
力端子18は、変更内容すなわち数値情報の入力端子で
ありレジスタ21は、数値内容を表わす。各処理モード
に対する処理は、以下のごとくに行なわれる。 (i)  通常時計モード 時刻アキュームレータ23中には、現地時刻内容が格納
されているものと仮定する。さらに、アキュームレータ
213の内容は、通常の時計のごとく時2分9秒2秒以
下の4つに分割され、第6図のようになっており、時2
分2秒はそれぞれ、24進、60進、60進で繰りあが
るようになっている。CPU22を経由したレジスタ1
9のA1の信号が、判定回路26へ伝達され、表示袋[
28には、時刻アキュームレータ23の時9分。 秒、レジスタの内容が出力される。表示面への出力内容
は、第7図(a)に示されるように、通常時計と変わら
ない。 (ii)  GPSfW、波を用いた測位と時刻補正モ
ードA2の内容がONになるとCPU22は、(EPS
測位計算用処理装置2を、起動する。処理装置2の処理
内容についてはすでに述べた通りである。1回の測位処
理が終了した時点で、第1図のレジスタ3および4に処
理結果が格納される。レジスタ3の内容は、計算された
ユーザ位置に関するものであるが、これは、慣性座標系
でのx、y、zの値である。ユーザが自分の位置を表示
によって知るには、少なくとも緯度・経度の度2分2秒
として表示することが必要である。すなわち、CPU2
2では、レジスタ3の内容とレジスタ4の内容を読み出
し次の様に位置計算を行なう。まず、グリニッジO時か
らの経過時間を算出する。これは、レジスタ3に含まれ
る受信時刻tr と時刻補正値Δtをもとに、 j ” t r+Δt            ・・・
(7)を計算し t、= tmod 86400         ・=
(8)でグリエツジ0時から経過時刻し、を計算する。 地球の回転角速度ωをCPU内に持たせて、・・・(9
) により、地球固定座標系の値に変換する。さらに緯度η
、経度ξを Z′ で計算し、ηおよびξをラジアンから度1分9秒に変換
する。さらに結果をレジスタ24に格納する。次に、時
刻に関する補正を行なう。時刻に関してはアキュームレ
ータ5に、GPS時間に対応する週始めからのグリニッ
ジ時間が、アキュームレータ23に、アキュームレータ
5の内容に対応する現地時間の内容が格納されている。 CPU22では、レジスタ4内の時間補正量をアキュー
ムレータ5,23に加え、内容を更新する。また、この
処理モードの場合の内容表示は、レジスタ24内の経度
、緯度に関する数値情報であり、第7図(b)にその例
を示す。 (ni)  時刻補正モード 本発明によるGPS受信器と時計を組み合わせた時計で
は、時計側のもつグリニッジ標準時とGPS刻とのずれ
の補正は可能であるが、通常、世界各地へ移動する場合
の時差による時間補正は。 人間による判断を必要とする。このため1本発明による
時計ではこのための時刻補正機能も具備している。 A3がONの状態になると、時刻補正モードであるが、
補正の対象が、現地時刻だけの場合と、もともとの時刻
すなわちアキュームレータ5の内容を変更する場合が考
えられる。この指定は入力端子17によってレジスタ2
0の内容によって指示される。たとえば、現地時刻の時
間項の変更がレジスタ20で指定されたとする。この時
、変更対象の現在の内容が第7図(c)のように表示さ
れる。変更対象の項には変更マーク()が付けられてい
る。入力端子18から入力される数がレジスタ24内の
指定された項の数値が変更され、変更された内容が表示
される。入力には正の数。 負の数が必要であり、入力端子18は、押すと正の数、
引くと負の数が入力されるように作られている。アキュ
ームレータ5の内容を変更する場合には、CPU22で
いったん、第7図(Q)の形式の時2分9秒の形に変換
し、入力端子内で指定された時2分2秒のいずれかを補
正する。この場合、補正された時分秒を、グリニッジ標
準時における週始めのデータに変換してアキュームレー
タ5に転送する。 (iv)  メモリ内容変更モード A4がONになると、メモリ9の内容が変更される。メ
モリ9は、G P S 電波捕捉を行ない測位計算を行
なうのに必要となるGPS衛星の軌道データ等が格納さ
れている。たとえば、メモリ9内のメモリフォーマット
は第8図のように与えられる。レジスタ20の内容(ア
ドレス)で指定されたメモリ9内のデータが、レジスタ
25へ送られ、表示装置28に表示される。入力端子1
8の入力結果により、レジスタ25の内容が変えられ、
表示装置28に出力される。修正が終了した場合、レジ
スタ25の内容がメモリ内の該当アドレスへ転送される
。 以上、4つの処理モードについて述べたが、CPU22
では、A1以外の処理モードの終了は。 入力端子16による入力で状態がA1すなわち通常時計
モードに移った時に各処理モードが打ち切られたものと
判定する。 以上の説明により、第4図に示された入力機能データ変
換機能2衷示機能については説明できた。 第4図の機能のうち、状態監視および処理制御に関して
以下に説明する。 まず、状態監視機能について説明する。第5図のレジス
タ27が状態表示レジスタであり、内部状態の監視結果
を異常がある場合はビットIt I I+にして知らせ
る。たとえば1時計内の電力が充分かどうか示す場合に
ついて説明すると、第1図において、バッテリ10の状
態を検出装置11で必要なだけの電力量が残っているか
どうかをチェックし、充分でない場合、レジスタ27の
該当部分に、異常フラグをたてる。レジスタ27に異常
がある場合、時計の表示面にアラーム信号にて表示する
。第7図の(a)にアラーム信号の出力例を図示してい
る。 さらに、メモリ9についてであるが、電源がなくても不
揮発性でしかも書きかえ可能なメモリ(たとえば、バブ
ルメモリ等)を使用する。 以上に述べたような個々の処理を統合して、CPU22
は、一つの処理制御フローを形成している6第9図に、
各処理モードを制御するフローの一例を示している。通
常時計モードは、クロックの信号をアキュームレータ2
3が加え、これを表示するのみであり、CPUはほとん
ど介在しない。このモード時は一定時間ごとにタイマ割
り込みがかかり、27の状態表示レジスタの内容をチェ
ックする状!監視および処理モードレジスタのチェック
を行なう。処理モードレジスタのA1がオフ(OFF)
であると判定されるまで通常時計モードを続ける。さら
に、A2.A3.A4の処理モードに移ったとしてもク
ロックによる時刻の更新、すなわち、アキュームレータ
23およびアキュームレータ5の内容は常時更新される
ものとする。処理モードレジスタチェックにより、時計
モードと別の処理モードが選択された場合には。 対応する一連の処理モード処理を行ない、再び。 処理モードをチェックする。処理モードがA1の場合、
通常時計モードを再開する。A1でない場合指定された
処理モードを続行する。なお、各処理モードの具体的な
内容については、すでに述べたので、ここでは省略する
。 以上により、GPS電波を使用した測位計算機能と通常
の時計機能を兼ねそなえた時計を実現できるシステムが
構成できる。 本発明による時計は、LSI、アンテナ等、通常の時計
に比較して多くの電子関連装置を必要とする。一方従来
の時計、とくに携帯用時計では第10図に示されるよう
に、時計部とベルト部に分かれていた。すなわち、従来
の時計の概念ではすべての電子部品を時計部に実装する
必要があった。 しかし、本発明では、GPS受信器等がかなり多くの部
品を実装することが予想され、従来の時計部だけでは実
装できない可能性が生じる。そこで、本発明では従来の
ベルト部、すなわち、従来はアクセサリで時計に関係の
ない部分に、本発明で必要とするLSI、アンテナ、あ
るいは太陽電池等の機能を実現する電子部品を実装する
。 〔発明の効果〕 本発明によれば、従来1時だけしか計測できなかった時
計が、GPSmffiの電波を利用することにより、位
置を正確に計測し、表示できるばかりでなく、時計のも
つ時刻とGPS標準時との差を計測できるためこの差分
時間を自動的に補正すれば、きわめて正確な時刻を常時
表示できる。
In the present invention, a processing device function for combining and controlling a GPS receiver and a side calculation device with a normal clock part is added,
By attaching an input terminal to specify whether to perform positioning processing or normal clock function, and controlling the processing flow so that the chair can operate in the estimated processing mode, the two parts of the clock and positioning, which have different functions, can be combined. made it possible to combine. Furthermore, GPS uses GPS standard time, and a normal clock uses local time. The difference between these two must be taken into account when using a watch. So, for local time and GPSII! Two accumulators were prepared, one for l1111 time, and a conversion function between the two times was provided to correspond between GPS time and local time. In addition, the data necessary for positioning is not stored in memory, but can be rewritten as needed. In this way, the desired function was achieved by adding a control device that combines and controls the GPS positioning function and the normal clock function. Details will be explained below in Examples. [Example] Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of hardware constituting a timepiece according to the present invention. The part indicated by the broken line is the hardware included in a conventional GPS receiver. An overview of the operation of the system shown in FIG. 1 is as follows. The GPS signal receiver 1 receives a signal containing navigation data from the GPS and decodes it. Navigation data included in the GPS signal is extracted from the specifications regarding the content of the GPS signal (Reference 1). FIG. 2 shows the configuration of the GPS receiver. GPS receivers can range from 1 channel to 4 channels, but here we will consider a 4 channel receiver that can receive radio waves from 4 satellites at the same time, but even 1 channel and 2 channel receivers will have a slight difference. There are some changes, but the essence remains the same. In FIG. 2, radio waves from each satellite are received by an antenna, and carrier waves of the radio waves from four satellites selected by a processing device 2 are removed by a band pass filter 13 to extract a digital signal. A pseudorandom code is added to this digital signal, and navigation data is extracted by a synchronization circuit 14 using a pseudorandom code corresponding to the selected satellite and stored in a buffer 15. The reception time is given by adding the contents of an accumulator indicating a time to each pulse of the digital signal. That is, receiver 1
In the output, navigation data from GPS*M according to the above (Reference 1) is extracted. The processing device 2 uses an algorithm based on the position determination method of a normal GPS positioning system. FIG. 3 shows a flowchart of the processing performed by the processing device 2. First, when a positioning calculation command is input from an input terminal to the processing device 7, the processing device 7 starts the processing device 2. The activated processing device 2 first reads the orbital elements of the GPS satellites from the memory 9, and calculates the satellite position at the current time based on the time in the register 5 indicating the current time. The current position of the satellite is calculated from the orbital elements based on the definition of GPS navigation data (Reference 1). This GPS receiver uses 4 channels for satellite reception, and as will be described later. Receiving position (X, Y, Z), GPS time managed by the GPS system, and internal clock (e.g. crystal oscillator)
The four parameters, ie, the time difference ΔT from the time created by the accumulator 5, are unknown parameters in the GPS navigation calculation. Therefore, it is necessary to select four GPS satellites for navigation calculations. For this reason, conventionally, in the field of positioning theory, G D OP (Geometry
Satellites were selected using an evaluation standard called ``c Dilution of Precision''. G
When the unit vector from the user receiver position to the GPS satellite i is defined as (al. bI, at ), DOP is calculated as (HT
It is defined as OP=ff shoulder positive 1=...(2). To calculate this, we need the position of each satellite and a priori position information of the receiver. Based on the altitude of GPS@971 and the literature published so far regarding the evaluation of the influence of initial error, it is thought that the influence of initial error is not very large in Japan, and a priori position information is based on the previous Use the calculated reception position. Therefore, in processing block A, the reception position (Xo,
YO, ZO) will also be read. This (Xo y
First, xo(xsI-xo)+yocyss-yo)+zo(
xsI-zo)>cosθO...(3) Extract those that satisfy the following. For example, θ0 is the inclination angle of 10°
If the above satellites can be received, θ0=90@-10
Set °=80°. Next, for the satellites extracted as receivable, a unit direction vector (az, bt
HCt). Furthermore, four GPS satellites are selected using the GDOP evaluation criteria. In other words, since GDOP corresponds to the prediction estimation error, the four satellites that minimize it are selected, but since equation (2) includes inverse matrix calculation, as an alternative norm, 4 satellites are selected.
A rule is taken to maximize the volume of the square pyramid formed by the three GPS*ffi and the receiver position given a priori. This is equivalent to choosing the one that maximizes (4). Furthermore, detH=axas+bxax+asas-β o(
5) If transformed as β:a4αl+b4α2+C4α8, then if the satellite to be replaced is (ax, bz. OL), then equation (5) can be evaluated. In this way, the satellite selection process can be simplified, making it suitable for microcomputer processing. Table 1 shows the simulation results when (5) is used instead of (2). In this way, it can be seen that even if the evaluation criterion is changed to Equation (5), there is not much difference in the satellite selection results. (Processing block B) Clear dimension 4ゝゝゝ~ゝゞゞゞ: F2 MF'
+C%liゞCn ++1 +-1--P-1-The Doppler characteristics for the selected satellite are calculated and transferred to the receiving device 1. Now, as already explained, when the receiving device 1 extracts the navigation data from the GPS and stores it in the buffer 15, the processing device 2 reads out the navigation data from each GPS.
The satellite position is in the inertial coordinate system (Xlt 'is t Zt
), the signal transmission time is GPS standard time, tst, and the signal reception time is the receiver clock, given by tr, then (xt-x)"+(3'+-y)2L+(zi-z)"
=c(tsz-tr+b)+n+...(6) Obtain four observation equations of the form. In processing block D,
The unknown quantity (X+ytZ'+b) in the above equation is linearized using the a priori position information of the receiving position, and estimated using the JX square method as follows. b is the difference between the time according to the receiver's clock and the GPS standard time. calculated (Xy Yr
Zt')) is transferred to a register and then to memory. Register 3 contains the calculated user position (x, y, z
), register 4 is a register that stores GPS
It is used to store the time difference. Further, necessary data such as reception position results are stored in the memory 9. - When the calculation process is completed, the processing device 3 checks the status MA monitoring flag in the processing device 7 to determine whether to continue the positioning calculation process. If the end flag is ON, the process ends; otherwise, the process continues. At this time, the a priori reception position (xo + y
o , zo ) and newly obtained (X+ y+
If the distance of z) is greater than the tolerance value E, it is necessary to reselect the GPS satellite, in which case processing will continue from processing block B. Next, the functions of the processing device 7, which performs various controls to perform the function of the watch, which is the most important feature of the present invention, will be explained. FIG. 4 conceptually illustrates the necessary functions of the processing device 7. The function required by the processing device 7 is an input function. Data conversion, status monitoring 2 display function, processing flow control 5
It has a processing function as shown in Fig. 4. It is essential as a clock function. In order to realize these functions, the hardware configuration of the processing device 7 is shown in FIG. The contents of the processing device 7 will be specifically explained below with reference to FIG. First, the specific contents of the necessary processing functions shown in FIG. 4 and the operation of the hardware shown in FIG. 5 will be explained. First, regarding the input function, the input terminal 16 is used to change the processing mode, and by pressing it, the registers 19 such as Al, A2, A3, etc. One of A4 is turned on (bit becomes 1), where, for example,
Al, A2. , A3° and A4 processing modes are defined as follows. A1: Normal watch mode A2: Positioning measurement and time error calculation mode using GPS radio waves A3: Time correction mode A4: Memory content change mode Next, the input terminal 17 is used to select the memory content change mode or 1 time correction mode. This is an input terminal to a register 20 that specifies which memory contents are to be changed. For example, Bl, . . . , BN may be considered as addresses in the memory where data to be changed is stored. Further, the input terminal 18 is an input terminal for changing contents, that is, numerical information, and the register 21 represents the numerical contents. Processing for each processing mode is performed as follows. (i) Normal clock mode It is assumed that the local time contents are stored in the time accumulator 23. Furthermore, the contents of the accumulator 213 are divided into four parts, 2 minutes, 9 seconds and 2 seconds, as in a normal clock, as shown in Figure 6.
Minutes and 2 seconds are rounded up in base 24, base 60, and base 60, respectively. Register 1 via CPU22
9 A1 signal is transmitted to the determination circuit 26, and the display bag [
At 28, the time accumulator 23 indicates 9 minutes. seconds, the contents of the register are output. The content output to the display screen is the same as that of a normal watch, as shown in FIG. 7(a). (ii) When the contents of GPSfW, wave-based positioning and time correction mode A2 are turned ON, the CPU 22 (EPS
The positioning calculation processing device 2 is activated. The processing contents of the processing device 2 have already been described. When one positioning process is completed, the process results are stored in registers 3 and 4 in FIG. The contents of register 3 relate to the calculated user position, which is the x, y, z values in the inertial coordinate system. In order for the user to know his/her own position by displaying it, it is necessary to display it as at least 2 minutes and 2 seconds of latitude and longitude. That is, CPU2
In step 2, the contents of register 3 and register 4 are read out and the position is calculated as follows. First, calculate the elapsed time since Greenwich O'clock. This is based on the reception time tr and the time correction value Δt included in register 3, j ” t r+Δt . . .
Calculate (7) and calculate t, = tmod 86400 ・=
In (8), calculate the elapsed time from Grietsu 0:00. By storing the earth's rotational angular velocity ω in the CPU,...(9
) to convert to values in the earth-fixed coordinate system. Further latitude η
, longitude ξ in Z' and convert η and ξ from radians to degrees 1 minute 9 seconds. Furthermore, the result is stored in the register 24. Next, correction regarding time is performed. Regarding time, the accumulator 5 stores the Greenwich time from the beginning of the week corresponding to the GPS time, and the accumulator 23 stores the contents of the local time corresponding to the contents of the accumulator 5. The CPU 22 adds the time correction amount in the register 4 to the accumulators 5 and 23 to update the contents. Further, the content display in this processing mode is numerical information regarding longitude and latitude in the register 24, an example of which is shown in FIG. 7(b). (ni) Time correction mode With a watch that combines a GPS receiver and a watch according to the present invention, it is possible to correct the difference between Greenwich Mean Time on the watch side and the GPS time, but normally, the time difference when traveling to different parts of the world can be corrected. The time correction is due to. Requires human judgment. For this reason, the timepiece according to the present invention also has a time correction function for this purpose. When A3 is in the ON state, it is in time correction mode,
There are cases in which the object of correction is only the local time, and cases in which the original time, that is, the contents of the accumulator 5 are changed. This specification is made by input terminal 17 in register 2.
Indicated by the content of 0. For example, assume that the register 20 specifies a change in the time term of local time. At this time, the current contents to be changed are displayed as shown in FIG. 7(c). Sections to be changed are marked with a change mark (). The number input from the input terminal 18 is changed to the specified value in the register 24, and the changed contents are displayed. A positive number for input. A negative number is required, and when the input terminal 18 is pressed, a positive number,
It is designed so that when you subtract it, a negative number is input. When changing the contents of the accumulator 5, the CPU 22 first converts it into the format of hours 2 minutes 9 seconds as shown in FIG. Correct. In this case, the corrected hours, minutes, and seconds are converted into data for the beginning of the week in Greenwich Mean Time and transferred to the accumulator 5. (iv) When the memory content change mode A4 is turned on, the content of the memory 9 is changed. The memory 9 stores orbit data of GPS satellites and the like necessary for capturing GPS radio waves and performing positioning calculations. For example, the memory format in memory 9 is given as shown in FIG. The data in the memory 9 specified by the contents (address) of the register 20 is sent to the register 25 and displayed on the display device 28. Input terminal 1
According to the input result of step 8, the contents of register 25 are changed,
It is output to the display device 28. When the modification is completed, the contents of register 25 are transferred to the corresponding address in memory. The four processing modes have been described above, but the CPU 22
Now, how do you end processing modes other than A1? It is determined that each processing mode has been terminated when the state shifts to A1, that is, the normal clock mode, by input through the input terminal 16. Through the above explanation, the input function data conversion function 2 display function shown in FIG. 4 has been explained. Among the functions shown in FIG. 4, status monitoring and processing control will be described below. First, the status monitoring function will be explained. The register 27 in FIG. 5 is a status display register, and if there is an abnormality in the monitoring result of the internal status, it is notified by setting bits It I I+. For example, to explain the case of indicating whether or not the power within one clock is sufficient, in FIG. An abnormality flag is set in the corresponding part of 27. If there is an abnormality in the register 27, it is displayed as an alarm signal on the display surface of the clock. FIG. 7(a) shows an example of outputting an alarm signal. Furthermore, regarding the memory 9, a nonvolatile and rewritable memory (for example, bubble memory, etc.) is used even when there is no power supply. By integrating the individual processes described above, the CPU 22
6, which forms one processing control flow, is shown in Fig. 9.
An example of a flow for controlling each processing mode is shown. In normal clock mode, the clock signal is sent to accumulator 2.
3 is added and only displayed, with almost no CPU intervention. In this mode, a timer interrupt is generated at regular intervals to check the contents of the status display register 27! Checks the monitoring and processing mode registers. Processing mode register A1 is off (OFF)
The normal clock mode continues until it is determined that this is the case. Furthermore, A2. A3. Even if the mode shifts to A4 processing mode, the time is updated by the clock, that is, the contents of the accumulator 23 and the accumulator 5 are always updated. If the processing mode register check selects a processing mode other than clock mode. Perform the corresponding series of processing mode processing and try again. Check processing mode. If the processing mode is A1,
Resume normal clock mode. If it is not A1, continue the specified processing mode. Note that since the specific contents of each processing mode have already been described, they will be omitted here. As described above, a system can be constructed that can realize a clock that has both a positioning calculation function using GPS radio waves and a normal clock function. The timepiece according to the present invention requires more electronic related devices such as LSI and antennas than a normal timepiece. On the other hand, conventional watches, especially portable watches, are divided into a watch part and a belt part, as shown in FIG. In other words, the conventional concept of a watch required all electronic components to be mounted in the watch section. However, in the present invention, it is expected that a GPS receiver or the like will be equipped with quite a large number of components, and there is a possibility that the conventional watch section cannot be used alone. Therefore, in the present invention, an electronic component that realizes the functions of an LSI, an antenna, a solar cell, etc. required in the present invention is mounted on a conventional belt portion, that is, a part that is conventionally an accessory and has no relation to a watch. [Effects of the Invention] According to the present invention, a clock that could only measure 1 o'clock in the past can not only accurately measure and display its position by using GPSmffi radio waves, but can also measure and display its position accurately. Since it is possible to measure the difference from GPS standard time, if this time difference is automatically corrected, extremely accurate time can be displayed at all times.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による一実施例の時計のハードウェア構
成図、第2図はGPS電波受信器のブロック図、第3図
は処理装置2(測位計算)の処理フロー図、第4図は処
理装置7(時計機能)の処理フロー図、第5図は処理装
置7のハードウェア構成図、第6図はアキュームレータ
23の内容図。 第7図は表示例、第8図はメモリマツプ例を示す説明図
、第9図は制御フロー図、第10図は本発第  1 口 /  Crps4S%*u  5   V!fz−th
b−!   ’?   スt1)V、21A 第 4 口 l5121 z b 口 22   CPLA      コ3 叶到ア孔−ムし
一タ 24− イを置しがスフ25  変、tメモリ醇
しク7コb  狛j唄40 餠ト   27 状力3及
示レジχり28  表1、健工 不  ’7111m (α) アラーム (し) (C) 第 8 已 纂  9  (2) %  tO菌
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a watch according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a GPS radio receiver, FIG. 3 is a processing flow diagram of the processing device 2 (positioning calculation), and FIG. A processing flow diagram of the processing device 7 (clock function), FIG. 5 is a hardware configuration diagram of the processing device 7, and FIG. 6 is a content diagram of the accumulator 23. FIG. 7 is a display example, FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a memory map, FIG. 9 is a control flow diagram, and FIG. 10 is a display example. fz-th
b-! '? St1) V, 21A 4th mouth 15121 z b mouth 22 CPLA ko3 Kanae A hole-mushita 24-I place ga Sufu 25 change, t memory mellow 7ko b Komaj song 40 餠27 Condition 3 and register χ 28 Table 1, Health and engineering failure '7111m (α) Alarm (C) 8th summary 9 (2) % TO bacteria

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、時計用のクロック回路と、グローバルポジショニン
グシステム(GPS)衛星からの電波を受信する手段と
、GPS衛星から自己位置を計算できる処理装置と、ク
ロックおよび上記のGPS受信器処理装置を制御する制
御回路を有することを特徴とする時計。 2、上記時計において、GPS信号受信に必要なGPS
衛星の軌道データおよび測位計算に必要な受信位置の先
験位置データ等の諸データを不揮発性で書きかえ可能な
メモリ上に記憶する手段を有してなる第1項記載の時計
。 3、上記時計において、時計に取付けられた外部入力端
子から、通常の時計モードか、あるいはGPS電波を利
用した測位モードか、あるいはメモリ内容の書きかえ、
時刻の書きかえモードを指定できる機能をもち、指定さ
れた機能を実現する制御装置を有している第1項、第2
項記載の時計。 4、上記時計におけるGPS航法計算に使用するGPS
衛星の選択に対して処理の簡単化のために、従来のGD
OP(GeometricDilutionofPre
ciseon)と呼ばれる規範のかわりに、選択する4
つの衛星と受信位置との作る体積を最大化する規範を用
いて衛星を選択する方式を採用したことを特徴とする第
1〜3項記載の時計。5、時計内部に、現地時刻を、内
蔵クロックにより更新するアキュームレータと、GPS
標準時(グリニッジ標準時を週始めから累積したもの)
を内蔵クロックにより更新するアキュームレータの2つ
のアキュームレータをもち、相互アキュームレータの内
容を変換する機能と、GPS測位計算によつて得られる
時刻のバイアス誤差成分を2つのアキュームレータの内
容に反映させ時刻補正できる機能を有することを特徴と
する第1項記載の時計。 6、上記時計において、電子部品の実装を可能とするた
め、特に携帯用時計において従来、バンドあるいはベル
トと呼ばれている部分に、時計機能に必要なLSI、I
C、アンテナ、電池等の実装を行なつたことを特徴とす
る第1項乃至第5項記載の時計。
[Claims] 1. A clock circuit for a watch, means for receiving radio waves from a global positioning system (GPS) satellite, a processing device capable of calculating a self-position from the GPS satellite, a clock and the above-mentioned GPS receiver. A timepiece characterized by having a control circuit that controls a processing device. 2. GPS required for receiving GPS signals in the above watch
2. The timepiece according to claim 1, comprising means for storing various data such as satellite orbit data and a priori position data of reception positions necessary for positioning calculations on a non-volatile and rewritable memory. 3. In the above watch, from the external input terminal attached to the watch, you can select the normal watch mode, the positioning mode using GPS radio waves, or rewrite the memory contents.
Items 1 and 2 have the function of specifying the time rewriting mode and have a control device to realize the specified function.
The clock mentioned in the section. 4. GPS used for GPS navigation calculations in the above watch
Conventional GD is used to simplify the process of satellite selection.
OP (Geometric Dilution of Pre
4 to choose instead of the norm called ciseon)
4. The timepiece according to any one of items 1 to 3, characterized in that a method of selecting a satellite is adopted using a criterion of maximizing the volume created by one satellite and a receiving position. 5. Inside the watch, there is an accumulator that updates the local time using the built-in clock, and a GPS
Standard time (Greenwich Mean Time accumulated from the beginning of the week)
It has two accumulators that are updated by a built-in clock, and a function that converts the contents of each accumulator, and a function that can correct the time by reflecting the bias error component of the time obtained by GPS positioning calculation to the contents of the two accumulators. The watch according to item 1, characterized in that it has: 6. In the above-mentioned watch, in order to make it possible to mount electronic components, LSI and I necessary for the watch function are installed, especially in the part conventionally called the band or belt in portable watches.
6. The watch according to items 1 to 5, characterized in that the watch is equipped with a battery, an antenna, a battery, and the like.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH046411A (en) * 1990-04-24 1992-01-10 Pioneer Electron Corp Vehicle navigation apparatus
EP0498199A2 (en) * 1991-02-04 1992-08-12 Motorola, Inc. Satellite signal receiver with automatic time of day information
JPH04370791A (en) * 1991-06-19 1992-12-24 Casio Comput Co Ltd Elctronic apparatus with clock function
JPH0777737A (en) * 1993-09-07 1995-03-20 Ricoh Co Ltd Camera
JPH07281787A (en) * 1994-04-11 1995-10-27 Nec Corp Time correction device
KR20000023448A (en) * 1998-09-28 2000-04-25 에이취. 피. 렌취, 제이. 시티소 Watch comprising an electronic tourist guide
KR100554535B1 (en) * 1997-04-04 2006-05-17 아스라브 쏘시에떼 아노님 Clock with GPS receiver arranged to indicate the direction of the target location
JP2009180555A (en) * 2008-01-29 2009-08-13 Seiko Epson Corp Satellite signal reception device, and control method for satellite signal reception device
JP2009229106A (en) * 2008-03-19 2009-10-08 Seiko Epson Corp Satellite signal receiving device, and method of controlling satellite signal receiving device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH046411A (en) * 1990-04-24 1992-01-10 Pioneer Electron Corp Vehicle navigation apparatus
EP0498199A2 (en) * 1991-02-04 1992-08-12 Motorola, Inc. Satellite signal receiver with automatic time of day information
EP0498199A3 (en) * 1991-02-04 1993-01-13 Motorola, Inc. Satellite signal receiver with automatic time of day information
JPH04370791A (en) * 1991-06-19 1992-12-24 Casio Comput Co Ltd Elctronic apparatus with clock function
JPH0777737A (en) * 1993-09-07 1995-03-20 Ricoh Co Ltd Camera
JPH07281787A (en) * 1994-04-11 1995-10-27 Nec Corp Time correction device
KR100554535B1 (en) * 1997-04-04 2006-05-17 아스라브 쏘시에떼 아노님 Clock with GPS receiver arranged to indicate the direction of the target location
KR20000023448A (en) * 1998-09-28 2000-04-25 에이취. 피. 렌취, 제이. 시티소 Watch comprising an electronic tourist guide
JP2009180555A (en) * 2008-01-29 2009-08-13 Seiko Epson Corp Satellite signal reception device, and control method for satellite signal reception device
JP2009229106A (en) * 2008-03-19 2009-10-08 Seiko Epson Corp Satellite signal receiving device, and method of controlling satellite signal receiving device

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