JP2011226813A

JP2011226813A - Gps time piece and its method

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Publication number: JP2011226813A
Application number: JP2010094210A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Matsushima; 健一松島; Shinichi Nogawa; 真一野川
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2011-11-10

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a GPS time piece and its method that solve the following problems: if electric waves from position information satellites are weak, time needed for receiving GPS signals increases significantly; and if a GPS time piece is driven by a dry battery or a button battery, a prolonged time for receiving and processing GPS signals causes the battery to be rapidly consumed and shortens the life of battery significantly.SOLUTION: Consumption of the battery is suppressed by detecting the signal intensity of GPS signals and prolonging the time interval between each reception of GPS signals for correcting time if the signal intensity is weak. In addition, by receiving only preamble signals and correcting an internal clock in the units of 6 seconds, time correction can be made easily even when the electric wave intensity is weak.

Description

本発明は、位置情報衛星などの衛星からの電波に含まれる時刻情報を基に、内部時計の時刻を修正して表示する時計に関する。 The present invention relates to a clock that corrects and displays the time of an internal clock based on time information included in radio waves from a satellite such as a position information satellite.

位置情報衛星の主たる目的は、複数の位置情報衛星の位置とそれらの位置情報衛星からの電波の遅延時間により受信点の位置を求めることである。しかし、位置情報衛星には原子時計などの極めて精度の高い時計が搭載されており、位置情報衛星からの時刻情報を基に内部時計の時刻を修正して精度の高い時刻を表示する時計が多数開示されている。（例えば特許文献１参照） The main purpose of the position information satellite is to obtain the position of the reception point from the position of a plurality of position information satellites and the delay time of radio waves from those position information satellites. However, position information satellites are equipped with extremely accurate clocks such as atomic clocks, and there are many clocks that display accurate time by correcting the time of the internal clock based on the time information from the position information satellite. It is disclosed. (For example, see Patent Document 1)

しかし、時計は建物などの電波の比較的弱い場所に設置されることも多く、１回の受信では必ずしも充分ではなく、間欠的に複数回受信して得られたデータを基に内部時計の時刻を修正して表示する時計も開示されている。（例えば特許文献２参照） However, the clock is often installed in a place with relatively weak radio waves, such as a building, and one reception is not always sufficient, and the time of the internal clock is based on data obtained by intermittent reception multiple times. A watch that corrects and displays the above is also disclosed. (For example, see Patent Document 2)

このような従来のＧＰＳ計時装置について、図３を基に説明する。 Such a conventional GPS timing device will be described with reference to FIG.

図３における従来のＧＰＳ計時装置では、位置情報衛星からの電波をアンテナにより電気信号に変換する。 In the conventional GPS timing device in FIG. 3, the radio wave from the position information satellite is converted into an electric signal by the antenna.

ＲＦ手段では、局部発振とのミキシングにより周波数をダウンコンバージョンする。
組合せ復調手段では、サーチする周波数毎に位置情報衛星からの繰り返される電波を相関器で捕捉するとともに、トラッキングしてＣＡコードの１ｍｓの各サイクルに重畳している航法メッセージデータを抽出する。 The RF means down-converts the frequency by mixing with local oscillation.
The combination demodulator captures the repeated radio waves from the position information satellite for each frequency to be searched by the correlator, and extracts the navigation message data that is tracked and superimposed on each 1 ms cycle of the CA code.

さらに、ＣＡコードの１サイクル１ｍｓ毎の航法メッセージデータのビットの境界を抽出して、各ビットを構成する２０ｍｓ分の航法メッセージデータを集約するとともに、繰り返されるサブフレームから受信して抽出した航法メッセージデータに不整合がないことを確認することにより受信データの信頼度を確保しつつ、航法メッセージデータから時刻情報を抽出する。 Furthermore, the navigation message data bit boundaries for each 1 ms cycle of the CA code are extracted, the navigation message data for 20 ms constituting each bit is aggregated, and the navigation message received and extracted from repeated subframes. Time information is extracted from the navigation message data while ensuring the reliability of the received data by confirming that there is no inconsistency in the data.

現在時刻算出手段は、航法メッセージデータから抽出した時刻情報から現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出し、さらに現在位置で決まる時差を加味したローカル時刻を算出する。 The current time calculation means calculates the current coordinated universal time (UTC) from the time information extracted from the navigation message data, and further calculates the local time taking into account the time difference determined by the current position.

ＲＴＣ手段は、一般的な水晶時計で使われる水晶発振回路を有し、その発振クロックをカウントして内部時刻（ＲＴＣ時刻）を計時する。ＧＰＳ受信で得られた正確な現在時刻を現在時刻算出手段から受け取り、ＲＴＣ時刻を修正する事ができる。ＲＴＣ手段で計時されるＲＴＣ時刻は、図１４に示すような時刻表示手段で表示される。 The RTC means has a crystal oscillation circuit used in a general crystal clock, and counts the oscillation clock to measure the internal time (RTC time). The exact current time obtained by GPS reception can be received from the current time calculation means, and the RTC time can be corrected. The RTC time counted by the RTC means is displayed by time display means as shown in FIG.

これら一連の手段は、制御手段によって制御される。 These series of means are controlled by the control means.

時刻表示手段は、現在位置で決まる時差を加味したローカル時刻を表示する必要があるので、一般的には現在時刻算出手段では時差を加算したローカル時刻を算出する。その場合、ＲＴＣ時刻も時差を加算したローカル時刻を計時し、そのまま時刻表示手段でローカル時刻を表示する。 Since the time display means needs to display the local time taking into account the time difference determined by the current position, the current time calculation means generally calculates the local time by adding the time difference. In that case, the RTC time is also measured by adding the time difference, and the local time is displayed as it is by the time display means.

一方、ＲＴＣ時刻を協定世界時刻（ＵＴＣ）で計時する事も可能であり、その場合、現在時刻算出手段は現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出してＲＴＣ手段を補正する。時刻表示手段でローカル時刻を表示するときは、ＲＴＣ時刻に現在位置で決まる時差を加算して表示する。 On the other hand, it is also possible to measure the RTC time in Coordinated Universal Time (UTC), in which case the current time calculating means calculates the current Coordinated Universal Time (UTC) and corrects the RTC means. When the local time is displayed by the time display means, the time difference determined by the current position is added to the RTC time and displayed.

従来のＧＰＳ計時装置による、現在時刻の修正を工程で説明すると図４のようになる。
ＧＰＳ計時装置は、ＲＴＣの時刻精度を正確に保つために一定の周期（例えば１日に一回）でＧＰＳ信号を受信し、時刻を修正するのが一般的である。そのために、受信時刻判定工程でＧＰＳ信号を受信する時刻になるのを確認し、ＧＰＳ信号受信工程でＧＰＳ信号を受信して時刻情報を抽出し、現在時刻算出工程で現在時刻を算出する。
現在時刻が算出されたら、ＲＴＣ時刻修正工程でＲＴＣ時刻を修正し、時刻表示工程で修正した時刻を表示する。 The correction of the current time by the conventional GPS timing device will be described in the process as shown in FIG.
In general, a GPS timing device receives a GPS signal at a constant period (for example, once a day) and corrects the time in order to accurately maintain the time accuracy of the RTC. For this purpose, it is confirmed that the time for receiving the GPS signal is reached in the reception time determining step, the GPS signal is received in the GPS signal receiving step, time information is extracted, and the current time is calculated in the current time calculating step.
When the current time is calculated, the RTC time is corrected in the RTC time correction process, and the corrected time is displayed in the time display process.

このような手段、あるいは工程で、位置情報衛星から時刻情報を抽出するためには、複数の位置情報衛星をサーチして捕捉し、位置情報衛星からの電波をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出する必要がある。ＴＬＭ、ＴＯＷなどの時刻情報データを、連続するサブフレーム（例えば、第１サブフレームと第２サブフレーム）において整合が取れていた場合に、抽出した時刻情報データが正しいと判断してＲＴＣ時刻を修正し、時刻を表示し、ＧＰＳ信号の受信を終了する。もし整合がとれない場合は、整合がとれるまでサブフレームの受信を繰り返す。 In order to extract time information from position information satellites by such means or processes, a plurality of position information satellites are searched and captured, and GPS navigation message data is received while tracking radio waves from the position information satellites. It is necessary to extract time information data such as TLM and TOW and subframe ID. When the time information data such as TLM, TOW, etc. are matched in consecutive subframes (for example, the first subframe and the second subframe), it is determined that the extracted time information data is correct and the RTC time is calculated. Correct, display the time, and finish receiving GPS signals. If the match cannot be obtained, the reception of the subframe is repeated until the match is obtained.

しかし位置情報衛星からの電波が弱い場合には、連続するサブフレームの受信データの整合がとれるまでに長い時間を要したり、また受信感度を高くするために相関手段を長くしたりすると、１つの周波数で相関を得るための時間が長くなるばかりでなく、捕捉できる周波数の範囲が狭くなり、サーチする周波数の数が多くなることによる相乗効果で、サーチに要する時間が著しく長くなる。ＧＰＳ計時装置を、乾電池やボタン型電池などで駆動する場合、ＧＰＳ信号の受信処理時間が長くなる事で電池の消耗が激しくなり、電池寿命が極端に短くなるという課題があった。 However, if the radio waves from the position information satellite are weak, it takes a long time to match the received data of consecutive subframes, or if the correlation means is lengthened to increase the reception sensitivity, 1 Not only does it take longer to obtain a correlation at one frequency, but the range of frequencies that can be captured is narrowed, and the synergistic effect of increasing the number of frequencies to be searched increases the time required for searching significantly. When the GPS time measuring device is driven by a dry battery, a button-type battery, or the like, there is a problem that the battery consumption becomes intense due to a long GPS signal reception processing time, and the battery life becomes extremely short.

特開平１０−８２８７５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-82875 特開２００７−２６３５９５号公報JP 2007-263595 A

本発明では、以上に示したＧＰＳ計時装置のこれらの課題を解決し、位置情報衛星からの電波が微弱な場合でも電池の消耗を減らし、かつ、より高精度な時刻補正のできるＧＰＳ計時装置を実現することである。 In the present invention, a GPS timing device that solves these problems of the GPS timing device described above, reduces battery consumption even when the radio wave from the position information satellite is weak, and can perform time correction with higher accuracy. Is to realize.

位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、組み合わせ復調手段から受信電波の強度検出する電波強度検出手段を有し、定期的に電波を受信して時刻補正するＧＰＳ信号受信間隔を、電波強度が強い時よりも電波強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を長く設定する。 RF means for receiving radio waves from position information satellites, combinational demodulating means for searching satellites and demodulating navigation message data, current time calculating means for extracting time information from navigation message data and calculating current time, and time of internal clock RTC means for timekeeping, time display means for displaying the internal time by the RTC means, and a timepiece having a control means for controlling all the means, including a radio wave intensity detection means for detecting the intensity of the received radio wave from the combination demodulation means, The GPS signal reception interval for periodically receiving radio waves and correcting the time is set longer when the radio wave intensity is weaker than when the radio wave intensity is strong.

また電波強度が弱い時には、長く設定された一定の時間間隔でＧＰＳ信号を受信してＲＴＣ時刻を修正すると共に、一定の時間間隔で生じたＲＴＣ時刻のシフト量を時刻補正量として算出し、さらに一定の時間間隔より短い時間間隔のシフト量を時刻微小補正量として算出し、ＧＰＳ信号を受信しないときでも時刻微小補正量を用いて時刻を補正する。 When the radio field strength is weak, the GPS signal is received at a long fixed time interval to correct the RTC time, and the RTC time shift amount generated at the constant time interval is calculated as a time correction amount. A shift amount of a time interval shorter than a certain time interval is calculated as a time minute correction amount, and the time is corrected using the time minute correction amount even when a GPS signal is not received.

補正方法としては、内部時計がＧＰＳ信号を受信する予定の時刻になった事を判定する工程と、内部時計が予め設定されたＧＰＳ信号の受信間隔を超えたか否かを判定する受信間隔判定工程と、ＧＰＳ信号の受信工程と、ＧＰＳ信号の時刻情報から現在時刻を算出する工程と、正確なＧＰＳ時刻とＲＴＣによる内部時計の時刻との差から時刻補正量を算出する工程があり、さらにＧＰＳ信号の信号強度を判定する工程によりＧＰＳ信号の信号強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を相対的に長く設定する工程を用いる。 As a correction method, a step of determining that the internal clock has reached a time at which a GPS signal is scheduled to be received, and a reception interval determination step of determining whether or not the internal clock has exceeded a preset GPS signal reception interval. A GPS signal reception step, a step of calculating the current time from the time information of the GPS signal, a step of calculating a time correction amount from the difference between the accurate GPS time and the time of the internal clock by the RTC, and GPS When the signal strength of the GPS signal is weak in the step of determining the signal strength of the signal, a step of setting the GPS signal reception interval relatively long is used.

さらに、位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、前記組み合わせ復調手段において、航法メッセージデータから時刻情報を抽出せず、プリアンブル信号のみを検出して各サブフレームの先頭を抽出し、内部時計の秒桁を６秒単位に合わせる。 Further, RF means for receiving radio waves from a position information satellite, combinational demodulation means for searching for satellites and demodulating navigation message data, current time calculation means for extracting time information from navigation message data and calculating the current time, an internal clock RTC means for measuring time, time display means for displaying the internal time by the RTC means, and control means for controlling all the means. The combinational demodulating means does not extract time information from the navigation message data. Then, only the preamble signal is detected to extract the head of each subframe, and the second digit of the internal clock is adjusted to the unit of 6 seconds.

内部時計の秒桁を６秒単位に合わせるときは、ＲＴＣの秒カウントを、下位桁を６進数、上位桁を１０進数で構成し、各サブフレームの先頭タイミングで下位桁を２捨３入する。 When the second digit of the internal clock is set to the unit of 6 seconds, the second count of the RTC is composed of the lower digit in hexadecimal and the upper digit in decimal, and the lower digit is rounded off at the start timing of each subframe. .

本発明によるＧＰＳ計時装置では、位置情報衛星からの電波が微弱な場合に、時刻を補正するためのＧＰＳ信号受信間隔を長くする事によって、電波強度が弱い時にＧＰＳ信号の受信処理時間が長くなる事による電池の消耗を減らし、電池寿命を長くする事ができる。 In the GPS timing device according to the present invention, when the radio wave from the position information satellite is weak, the GPS signal reception processing time is extended when the radio wave intensity is weak by increasing the GPS signal reception interval for correcting the time. Battery life can be reduced and battery life can be extended.

またＧＰＳ信号受信間隔が長いとＧＰＳ受信による時刻補正の間隔も長くなるので、ＧＰＳ受信をしないときにも微小時刻補正を行うことにより、より高精度なＧＰＳ計時装置が実現できる。 Also, if the GPS signal reception interval is long, the time correction interval by GPS reception also becomes long. Therefore, by performing minute time correction even when GPS reception is not performed, a more accurate GPS timing device can be realized.

さらに、プリアンブル信号のみを受信して得られるサブフレームの先頭タイミングで内部時計の秒桁を６秒単位で合わせる事により、航法メッセージデータの整合を取る必要が無く電波強度が弱い時でも時刻補正がし易くなる。内部時計の秒桁を６秒単位で合わせる時は、秒桁の最下位桁を６進数で構成すれば、２捨３入を用いて簡単に実現できる。 Furthermore, by adjusting the second digit of the internal clock in units of 6 seconds at the start timing of the subframe obtained by receiving only the preamble signal, it is not necessary to match the navigation message data, and time correction is possible even when the signal strength is weak. It becomes easy to do. When the second digit of the internal clock is set in units of 6 seconds, it can be easily realized by rounding off the second digit if the least significant digit of the second digit is formed by a hexadecimal number.

本発明に係るＧＰＳ計時装置の好適な一実施例を示すブロック図1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a GPS timing device according to the present invention. 本発明に係るＧＰＳ計時装置の好適な一実施例を示す工程フロー図Process flow diagram showing a preferred embodiment of a GPS timing device according to the present invention. 従来のＧＰＳ計時装置のブロック構成図Block diagram of a conventional GPS timing device 従来のＧＰＳ計時装置の工程フロー図Process flow diagram of conventional GPS timing device 本発明に係るＧＰＳ信号強度とＧＰＳ受信間隔を示すグラフGraph showing GPS signal strength and GPS reception interval according to the present invention 本発明に係る時刻補正の方法を示す説明図Explanatory drawing which shows the method of time correction which concerns on this invention 本発明に係る時刻補正の方法を示すフロー図Flow chart showing a time correction method according to the present invention. 本発明に係る時刻補正の効果を示す説明図Explanatory drawing which shows the effect of time correction concerning the present invention 本発明に係る時刻補正の方法を示す説明図Explanatory drawing which shows the method of time correction which concerns on this invention ＧＰＳ信号から抽出できる信号の説明図Illustration of signals that can be extracted from GPS signals 本発明に係る時刻補正の方法を示す説明図Explanatory drawing which shows the method of time correction which concerns on this invention 本発明に係る航法メッセージデータのタイミングを示すタイミング図Timing diagram showing timing of navigation message data according to the present invention 本発明に係る航法メッセージデータのタイミングを示す図The figure which shows the timing of the navigation message data based on this invention 本発明に係る時刻表示手段の実施例を示す外観図External view showing an embodiment of a time display means according to the present invention

本発明によるＧＰＳ計時装置の構成や動作を詳細に説明する前に、本発明によるＧＰＳ計時装置が位置情報衛星から受信する航法メッセージデータについて予め説明する。なお、本実施例の以降の説明では、＜＞を大見出し、［］を中見出し、（）を小見出しとして用いている。 Before describing in detail the configuration and operation of the GPS timing device according to the present invention, the navigation message data received from the position information satellite by the GPS timing device according to the present invention will be described in advance. In the following description of the present embodiment, <> is used as a major heading, [] is used as a middle heading, and () is used as a minor heading.

＜航法メッセージデータ＞
［航法メッセージデータのタイミング］
図１２に示す位置情報衛星からの航法メッセージデータのタイミングについて説明する。 <Navigation message data>
[Timing of navigation message data]
The timing of the navigation message data from the position information satellite shown in FIG. 12 will be described.

航法メッセージデータの全体は、ページ番号Ｐ１〜２５を含む２５フレームにより構成される。各フレームは、サブフレーム番号ＳＦ１〜５の５つのサブフレームにより構成される。サブフレーム番号ＳＦ４，５の２つのサブフレームには、ページ番号Ｐ１〜２５の２５ページがあり、フレーム毎にページが切り換わる。各サブフレームは、ワード番号Ｗ１〜１０の１０ワードにより構成される。また、各ワードはビット番号ｂ１〜３０の３０ビットにより構成される。各ワードの初めの２４ビットはデータでＭＳＢから順に送られる。各ワードの最後の６ビットはパリティである。（ここで、各ビットはＣＡ１〜２０の１０２３チップのＣ／Ａコードの２０サイクル分繰り返される。） The entire navigation message data is composed of 25 frames including page numbers P1-25. Each frame is composed of five subframes having subframe numbers SF1 to SF5. The two subframes with subframe numbers SF4 and 5 have 25 pages with page numbers P1 to P25, and the page is switched for each frame. Each subframe is composed of 10 words having word numbers W1 to W10. Each word is composed of 30 bits of bit numbers b1-30. The first 24 bits of each word are sent in order from the MSB as data. The last 6 bits of each word are parity. (Here, each bit is repeated for 20 cycles of the C / A code of 1023 chips of CA1-20.)

ここでＣ／Ａコードの１サイクルは１ｍ秒であるため、各ビットの時間は２０ｍ秒で、各ワードの時間は０．６秒で、各サブフレームの時間は６秒で、各フレームの時間は３０秒で、航法メッセージデータ全体の時間は１２．５分である。これらが全て時系列的に位置情報衛星から送信され、航法メッセージデータの全体が、その値が随時更新されながら、繰り返される。 Here, since one cycle of the C / A code is 1 ms, the time of each bit is 20 ms, the time of each word is 0.6 seconds, the time of each subframe is 6 seconds, and the time of each frame Is 30 seconds, and the total time of the navigation message data is 12.5 minutes. All of these are transmitted from the position information satellite in time series, and the entire navigation message data is repeated while its value is updated as needed.

［時刻の取得に必要な航法メッセージデータ］
図１３に、時刻の取得に必要な航法メッセージデータの時系列的な位置を示す。図１３では、各項目について、サブフレーム番号，ページ番号，ワード番号とビット番号が時系列的な位置を示している。 [Navigation message data required for time acquisition]
FIG. 13 shows the time-series position of the navigation message data necessary for time acquisition. In FIG. 13, for each item, the subframe number, page number, word number, and bit number indicate time-series positions.

ここで、ＴＬＭは、予め定められたプリアンブルを含み各サブフレームの最初のワードの位置であることを示すものである。ＴＯＷは、週の初めからの経過時間を示すものである。サブフレームＩＤは、サブフレームの番号を示すものである。ＷＮは、週番号を示すものである。健康状態は、位置情報衛星から送られる航法メッセージデータの信頼性を示すものである。ＵＴＣは、ＧＰＳ時刻からグリニッジ標準時を求めるために必要なパラメータである。なお、各ワードの２５〜３０番目のビットは、パリティデータである。 Here, TLM indicates a position of the first word of each subframe including a predetermined preamble. TOW indicates the elapsed time from the beginning of the week. The subframe ID indicates a subframe number. WN indicates a week number. The health status indicates the reliability of the navigation message data sent from the position information satellite. UTC is a parameter necessary for obtaining Greenwich Mean Time from GPS time. Note that the 25th to 30th bits of each word are parity data.

＜ＧＰＳ計時装置の構成＞
図１は、本発明によるＧＰＳ計時装置全体１０１のブロック構成の好適な一例を示したものである。これより、図１を基にＧＰＳ計時装置を構成する各手段について、詳細に説明する。 <Configuration of GPS timing device>
FIG. 1 shows a preferred example of the block configuration of the entire GPS timing device 101 according to the present invention. Hereafter, each means which comprises a GPS time measuring apparatus is demonstrated in detail based on FIG.

［アンテナ］
図１において、アンテナ１０２は、位置情報衛星からのギガヘルツ帯の電波を高周波信号１１１に変換し、ＲＦ手段１０３に出力する。 [antenna]
In FIG. 1, an antenna 102 converts a gigahertz band radio wave from a position information satellite into a high frequency signal 111 and outputs it to the RF means 103.

［ＲＦ手段］
ＲＦ手段１０３は、アンテナ１０２からの高周波信号１１１を組み合わせ復調手段１０４で処理しやすい低い周波数にダウンコンバージョンする。このため、ＲＦ手段では、局部発振との積により生じる和と差の周波数成分からフィルタにより差の成分を抽出することにより周波数のダウンコンバージョンを行う。局部発振には、周波数精度が高い温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を基にＰＬＬを用いる。なお、ＲＦ手段では、必要に応じてローノイズなアンプを挿入して増幅しても良い。 [RF means]
The RF unit 103 down-converts the high-frequency signal 111 from the antenna 102 to a low frequency that can be easily processed by the combined demodulation unit 104. For this reason, the RF means performs frequency down-conversion by extracting the difference component with a filter from the sum and difference frequency components generated by the product with the local oscillation. For local oscillation, a PLL is used based on a temperature compensated crystal oscillator (TCXO) with high frequency accuracy. In the RF means, a low noise amplifier may be inserted and amplified as necessary.

［組合せ復調手段］
組合せ復調手段１０４では、サーチする周波数毎に位置情報衛星からの繰り返される電波を相関器で捕捉するとともに、トラッキングしてＣＡコードの１ｍｓの各サイクルに重畳している航法メッセージデータを抽出する。
さらに、ＣＡコードの１サイクル１ｍｓ毎の航法メッセージデータのビットの境界を抽出して、各ビットを構成する２０ｍｓ分の航法メッセージデータを集約するとともに、繰り返されるサブフレームから受信して抽出した航法メッセージデータに不整合がないことを確認することにより受信データの信頼度を確保しつつ、航法メッセージデータから時刻情報を抽出する。 [Combined demodulation means]
The combinational demodulating means 104 captures the repeated radio waves from the position information satellite for each frequency to be searched by the correlator, and extracts the navigation message data superposed on each 1 ms cycle of the CA code by tracking.
Furthermore, the navigation message data bit boundaries for each 1 ms cycle of the CA code are extracted, the navigation message data for 20 ms constituting each bit is aggregated, and the navigation message received and extracted from repeated subframes. Time information is extracted from the navigation message data while ensuring the reliability of the received data by confirming that there is no inconsistency in the data.

［現在時刻算出手段］
現在時刻算出手段１０５は、航法メッセージデータから抽出した時刻情報から現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出し、さらに現在位置で決まる時差を加算したローカル時刻を算出する。 [Current time calculation means]
The current time calculation means 105 calculates the current coordinated universal time (UTC) from the time information extracted from the navigation message data, and further calculates the local time by adding the time difference determined by the current position.

［ＲＴＣ手段］
ＲＴＣ手段１０６は、一般的な水晶時計で使われる水晶発振回路を有し、その発振クロックをカウントして内部時刻（＝ＲＴＣ時刻）を計時する。ＧＰＳ受信で得られた正確な時刻を現在時刻算出手段から受け取り、内部時刻を修正する事ができる。 [RTC means]
The RTC means 106 has a crystal oscillation circuit used in a general crystal clock, and counts the oscillation clock to measure the internal time (= RTC time). The accurate time obtained by GPS reception can be received from the current time calculation means, and the internal time can be corrected.

［時刻表示手段］
時刻表示手段１０７の例を示したものが図１４である。時刻表示手段１０７は、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する。表示時刻の更新は、例えば毎正秒ごとに行う。時刻表示手段１０７の表示方法は、例えば、図１４ａ．に示すようなデジタル式の時刻表示器でも良いし、図１４ｂ．に示すようなアナログ式の時刻表示でも良い。また、本発明によるＧＰＳ計時装置は、置き時計でも掛け時計でも腕時計でも良い。 [Time display means]
An example of the time display means 107 is shown in FIG. The time display means 107 displays the internal time by the RTC means. The display time is updated, for example, every regular second. The display method of the time display means 107 is, for example, FIG. Or a digital time display as shown in FIG. An analog time display as shown in FIG. The GPS timing device according to the present invention may be a table clock, a wall clock, or a wristwatch.

なお、ＲＴＣ時刻は協定世界時刻（ＵＴＣ）で計時する事も可能であり、その場合、現在時刻算出手段は現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出してＲＴＣ手段を補正する。時刻表示手段でローカル時刻を表示するときは、現在位置で決まる時差をＲＴＣ時刻に加算して表示すればよい。 Note that the RTC time can also be measured in Coordinated Universal Time (UTC), in which case the current time calculating means calculates the current Coordinated Universal Time (UTC) and corrects the RTC means. When the local time is displayed by the time display means, the time difference determined by the current position may be added to the RTC time and displayed.

［信号強度検出手段］
信号強度検出手段１０９は、組合せ復調手段１０４でサーチして受信したＧＰＳ信号の信号強度を検出するものである。信号強度（強／中／弱）を制御手段１０８に出力する。 [Signal strength detection means]
The signal strength detection unit 109 detects the signal strength of the GPS signal received by searching by the combinational demodulation unit 104. The signal strength (strong / medium / weak) is output to the control means 108.

［制御手段］
制御手段１０８は全体のステータス及びシーケンスを管理する。電波強度検出手段１０９からＧＰＳ信号の信号強度（強／中／弱）を入力し、信号強度によってＧＰＳ信号の受信間隔を変え、さらに表示時刻の補正方法を変えるための制御を行う。 [Control means]
The control means 108 manages the overall status and sequence. The signal intensity (strong / medium / weak) of the GPS signal is input from the radio wave intensity detecting means 109, the GPS signal reception interval is changed according to the signal intensity, and control for changing the display time correction method is performed.

＜ＧＰＳ計時装置の動作＞
本発明によるＧＰＳ計時装置の、表示時刻の修正工程を図２を基に説明する。 <Operation of GPS timing device>
The display time correction process of the GPS timing device according to the present invention will be described with reference to FIG.

［受信時刻判定工程］
ＧＰＳ計時装置は、ＲＴＣの時刻精度を正確に保つために一定の時間間隔でＧＰＳ信号を受信し時刻を修正する。その時間間隔は、１時間／１２時間／１日／５日など、状況によって変わる。１時間毎なら毎正時、１日単位なら例えば毎日夜中の２時、という形で予めＧＰＳ信号の受信時刻を設定しておく。受信時刻判定工程２０１は、ＲＴＣ時刻が予め設定されたＧＰＳ受信時刻になったか否かを判定する工程である。 [Reception time judgment process]
The GPS timing device receives GPS signals at regular time intervals and corrects the time in order to accurately maintain the RTC time accuracy. The time interval varies depending on the situation, such as 1 hour / 12 hours / 1 day / 5 days. The reception time of the GPS signal is set in advance in the form of every hour on the hour, every day, for example, every day at 2:00 every day. The reception time determination step 201 is a step of determining whether or not the RTC time has reached a preset GPS reception time.

［受信間隔判定工程］
受信間隔判定工程２０２は、前回ＧＰＳ信号を受信した時刻から現在までの経過時間が、予め設定されたＧＰＳ信号の受信間隔を超えているかを判定する工程である。例えば、ＧＰＳ信号受信時刻が夜中の２時で、ＧＰＳ信号受信間隔が５日に設定されている場合、前回受信から１日目、２日目、３日目、４日目、の夜中の２時はＧＰＳ信号受信間隔を超えておらず、５日目の夜中の２時はＧＰＳ信号受信間隔を超えていると判定する。 [Reception interval judgment process]
The reception interval determination step 202 is a step of determining whether the elapsed time from the time when the previous GPS signal was received to the present time exceeds the preset GPS signal reception interval. For example, if the GPS signal reception time is 2 o'clock in the middle of the night and the GPS signal reception interval is set to 5 days, the 2nd day of the first day, the second day, the third day, the fourth day from the previous reception It is determined that the time does not exceed the GPS signal reception interval and that the GPS signal reception interval is exceeded at 2:00 on the fifth day at midnight.

［ＧＰＳ信号受信工程］
ＧＰＳ信号受信工程２０３は、受信間隔判定工程２０２によってＧＰＳ信号受信間隔を超えていると判定された場合に、ＧＰＳ信号を受信する工程である。具体的には、位置情報衛星から時刻情報を抽出するために複数の位置情報衛星をサーチして捕捉し、位置情報衛星からの電波をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出する。ＴＬＭ、ＴＯＷなどの時刻情報データを、連続するサブフレーム（例えば、第１サブフレームと第２サブフレーム）において整合が取れていた場合に、抽出した時刻情報データが正しいと判断してＧＰＳ信号の受信を終了する。もし整合がとれない場合は、整合がとれるまでサブフレームの受信を繰り返す。 [GPS signal receiving process]
The GPS signal reception step 203 is a step of receiving a GPS signal when it is determined by the reception interval determination step 202 that the GPS signal reception interval has been exceeded. Specifically, in order to extract time information from the location information satellite, a plurality of location information satellites are searched and captured, GPS navigation message data is received while tracking radio waves from the location information satellite, TLM, TOW, etc. Time information data and subframe ID are extracted. When the time information data such as TLM, TOW, etc. are matched in successive subframes (for example, the first subframe and the second subframe), it is determined that the extracted time information data is correct and the GPS signal End reception. If the match cannot be obtained, the reception of the subframe is repeated until the match is obtained.

［現在時刻算出工程］
現在時刻算出工程２０４は、ＧＰＳ信号の航法メッセージデータから抽出した時刻情報から現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出し、さらに現在位置で決まる時差を加算したローカル時刻を算出する。 [Current time calculation process]
The current time calculation step 204 calculates the current coordinated universal time (UTC) from the time information extracted from the navigation message data of the GPS signal, and further calculates the local time by adding the time difference determined by the current position.

［時刻補正量算出工程］
時刻補正量算出工程２０５は、ＧＰＳ信号受信間隔における時刻補正量（ＤＩＦＦ）と、ＧＰＳ信号受信間隔よりも短い間隔の時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）を算出する工程である。現在時刻算出工程２０４で得られるＧＰＳ時刻と、内部時刻（＝ＲＴＣ時刻）の差を時刻補正量（ＤＩＦＦ）とし、ＤＩＦＦが５日間の補正量だった場合、ＤＩＦＦを５で割った１日あたりの補正量を時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）として算出する。 [Time correction calculation process]
The time correction amount calculation step 205 is a step of calculating a time correction amount (DIFF) at the GPS signal reception interval and a time minute correction amount (ΔDIFF) at an interval shorter than the GPS signal reception interval. When the difference between the GPS time obtained in the current time calculation step 204 and the internal time (= RTC time) is the time correction amount (DIFF), and DIFF is the correction amount for 5 days, DIFF is divided by 5 per day. Is calculated as a time minute correction amount (ΔDIFF).

［表示時刻修正工程］
表示時刻修正工程２０６は、ＧＰＳ信号を受信したときに精度の高いＧＰＳ時刻でＲＴＣ時刻を修正し、ＲＴＣ時刻を時刻表示工程２０７へ出力する。ＧＰＳ信号を受信していない場合はＲＴＣ時刻を修正せず、時刻表示工程２０７へ出力する表示時刻を時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）だけ加算、あるいは減算して修正する。 [Display time correction process]
The display time correction step 206 corrects the RTC time with a highly accurate GPS time when a GPS signal is received, and outputs the RTC time to the time display step 207. When the GPS signal is not received, the RTC time is not corrected, and the display time output to the time display step 207 is corrected by adding or subtracting the time minute correction amount (ΔDIFF).

［時刻表示工程］
表示時刻修正工程２０６で修正された表示時刻を表示する工程である。時刻の表示は、例えば毎正秒ごとに更新するようにすれば良い。 [Time display process]
In this step, the display time corrected in the display time correction step 206 is displayed. The display of the time may be updated every regular second, for example.

なお、ＲＴＣ時刻を協定世界時刻（ＵＴＣ）で計時する事も可能であり、その場合、現在時刻算出工程２０４は現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出してＲＴＣ時刻を補正する。時刻表示工程２０６でローカル時刻を表示するときは、現在位置で決まる時差を表示時刻修正工程２０６の出力に加算して表示すればよい。 Note that the RTC time can also be measured in the Coordinated Universal Time (UTC). In this case, the current time calculating step 204 calculates the current Coordinated Universal Time (UTC) and corrects the RTC time. When the local time is displayed in the time display step 206, the time difference determined by the current position may be added to the output of the display time correction step 206 and displayed.

［信号強度判定工程］
信号強度判定工程２０８は、ＧＰＳ信号受信工程２０３で受信した信号強度（強／中／弱）を判定する。 [Signal strength judgment process]
In the signal strength determination step 208, the signal strength (strong / medium / weak) received in the GPS signal reception step 203 is determined.

［受信間隔設定工程］
受信間隔設定工程２０９は、信号強度判定工程２０８で判定された信号強度により、ＧＰＳ信号の受信間隔を設定する工程である。ＧＰＳ信号強度が弱いときはＧＰＳ信号受信間隔を長くし、ＧＰＳ信号強度が強いときはＧＰＳ信号受信間隔を短くする。 [Reception interval setting process]
The reception interval setting step 209 is a step of setting a GPS signal reception interval based on the signal strength determined in the signal strength determination step 208. When the GPS signal strength is weak, the GPS signal reception interval is lengthened, and when the GPS signal strength is strong, the GPS signal reception interval is shortened.

＜より具体的な説明＞
ＧＰＳ信号から時刻情報を抽出するためには、複数の位置情報衛星をサーチして特定の衛星信号を捕捉し、その信号をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出する必要がある。位置情報衛星の信号はギガヘルツ帯の高周波信号なので、受信用ＲＦ回路の消費電流は一般的に大きく、受信処理時間が長いと消費する電力も大きい。電波が弱い場合は、特定の衛星信号を補足するまでに長い時間を要し、またノイズに埋もれた必要情報を抽出するための繰り返し回数が増えて、一連の受信処理時間は長くなり電力の消費は大きくなる。ＧＰＳ計時装置を乾電池やボタン型電池などで駆動するには、一連の受信処理時間を短くする必要があり、特にＧＰＳ信号強度が弱いときは受信処理時間が長くなるので、時刻修正のためのＧＰＳ受信間隔を長くする。 <More specific explanation>
In order to extract time information from a GPS signal, a plurality of position information satellites are searched to acquire a specific satellite signal, GPS navigation message data is received while tracking the signal, and time information such as TLM and TOW is received. It is necessary to extract data and subframe ID. Since the signal of the position information satellite is a high frequency signal in the gigahertz band, the current consumption of the receiving RF circuit is generally large, and the power consumed when the reception processing time is long is large. When the radio wave is weak, it takes a long time to capture a specific satellite signal, and the number of repetitions for extracting necessary information buried in noise increases, so that a series of reception processing time becomes longer and power consumption is increased. Will grow. In order to drive a GPS timing device with a dry battery or a button-type battery, it is necessary to shorten a series of reception processing times. In particular, when the GPS signal strength is weak, the reception processing time becomes long. Increase the reception interval.

例えば図５のグラフで示すように、ＧＰＳ信号強度が強いＡの場合は１日間隔で受信し、ＧＰＳ信号強度が弱いＢの場合は５日間隔で受信する。 For example, as shown in the graph of FIG. 5, when the GPS signal strength is A, the signal is received at intervals of one day, and when B is weak, the signal is received at intervals of five days.

図６は、ＧＰＳ信号受信により得られるＧＰＳ時刻と、独自に計時するＲＴＣ時刻の間で、どのように時刻を修正し、表示するかを説明するものである。電源を入れた直後はＲＴＣ時刻は未定であり、まずはＧＰＳ信号を初期受信する。 FIG. 6 explains how the time is corrected and displayed between the GPS time obtained by receiving the GPS signal and the RTC time which is uniquely counted. Immediately after the power is turned on, the RTC time is undecided.

初期受信の時刻が２時だったとすれば、ＲＴＣ時刻を２時に設定すると共に表示時刻を２時とする。初期受信した時のＧＰＳ信号強度が弱ければＧＰＳ受信間隔は例えば５日に設定され、その後の自動受信の時刻は例えば毎夜２時前後に設定される。初期受信ではＲＴＣ時刻が未定なので、時刻補正量（ＤＩＦＦ）や時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）は計算されない。 If the initial reception time is 2 o'clock, the RTC time is set to 2 o'clock and the display time is set to 2 o'clock. If the GPS signal intensity at the time of initial reception is weak, the GPS reception interval is set, for example, on the 5th, and the subsequent automatic reception time is set, for example, around 2 o'clock every night. Since the RTC time is undecided at the initial reception, the time correction amount (DIFF) and the time minute correction amount (ΔDIFF) are not calculated.

初期受信から５日目の２時前後に自動受信となり、ＧＰＳ時刻が２時ちょうどの時にＲＴＣ時刻が６秒進んでいたならば、時刻補正量（ＤＩＦＦ）は５日間で６秒、時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）は６秒を５日で割って１日あたり１．２秒と計算される。時刻補正量（ＤＩＦＦ）と時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）を算出したら、ＲＴＣ時刻を正確なＧＰＳ時刻へと置き換えて修正し、修正したＲＴＣ時刻を表示させる。 If the RTC time has advanced by 6 seconds when the GPS time is exactly 2 o'clock, the time correction amount (DIFF) is 6 seconds in 5 days, and the time is finely corrected. The quantity (ΔDIFF) is calculated as 1.2 seconds per day by dividing 6 seconds by 5 days. When the time correction amount (DIFF) and the minute time correction amount (ΔDIFF) are calculated, the RTC time is corrected by replacing it with an accurate GPS time, and the corrected RTC time is displayed.

ＧＰＳ受信間隔が５日に設定されていれば、次のＧＰＳ受信は１０日後になるが、その途中にも時刻補正すると時刻表示の精度は高まる。つまり、６日目の２時前後はＧＰＳ受信をしないが、５日目の時刻修正で１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）が１．２秒と計算されたので、その１．２秒を補正して時刻表示する。例えばＲＴＣ時刻が２時００分０６秒であれば、表示時刻をＲＴＣ時刻よりも１．２秒遅らせて２時００分０４秒８とする。 If the GPS reception interval is set to 5 days, the next GPS reception will be 10 days later. However, if the time is corrected halfway, the accuracy of the time display will increase. In other words, GPS reception is not performed around 2 o'clock on the 6th day, but the time fine correction amount (ΔDIFF) per day was calculated as 1.2 seconds by correcting the time on the 5th day, so that 1.2 seconds Correct the and display the time. For example, if the RTC time is 2:00:06, the display time is delayed by 1.2 seconds from the RTC time to 2:00:04.

７日目の２時前後もＧＰＳ受信をしないが、１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）が２日経過しているので２．４秒と計算され、例えばＲＴＣ時刻が２時００分０６秒であれば、表示時刻をＲＴＣ時刻よりも２．４秒遅らせて２時００分０３秒６とする。同様にして、９日目の２時前後には１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）が４日経過しているので４．８秒と計算され、例えばＲＴＣ時刻が２時００分０６秒であれば、表示時刻をＲＴＣ時刻よりも４．８秒遅らせて２時００分０１秒２とする。 GPS reception is not performed before or after 2 o'clock on the 7th day, but since the time fine correction amount (ΔDIFF) per day has passed for 2 days, it is calculated as 2.4 seconds. For example, the RTC time is 2:00:06 If it is seconds, the display time is delayed by 2.4 seconds from the RTC time, and is set to 2:00:03. Similarly, since the time minute correction amount (ΔDIFF) per day has passed 4 days before and after 2 o'clock on the 9th day, it is calculated as 4.8 seconds. For example, the RTC time is 2:00:06 seconds. If so, the display time is delayed from the RTC time by 4.8 seconds to 2: 00: 01: 2.

１０日目の２時前後はＧＰＳ信号の自動受信となり、衛星信号を受信し正確なＧＰＳ時刻を算出する。この時、５日目の受信処理と同様にＧＰＳ時刻が２時ちょうどの時にＲＴＣ時刻が６秒進んでいたならば、時刻補正量（ＤＩＦＦ）は５日間で６秒、時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）は６秒を５日で割って１日あたり１．２秒と再び計算される。 Around 2 o'clock on the 10th day, GPS signals are automatically received, satellite signals are received, and accurate GPS time is calculated. At this time, if the RTC time has advanced by 6 seconds when the GPS time is exactly 2 o'clock as in the reception process on the fifth day, the time correction amount (DIFF) is 6 seconds in 5 days, and the time fine correction amount (ΔDIFF) ) Is again calculated as 1.2 seconds per day by dividing 6 seconds by 5 days.

以上を繰り返す事により、ＧＰＳ受信間隔が５日でも、１日の間隔で表示時刻が微小補正され、より正確な時刻を計時して表示する事ができる。 By repeating the above, even when the GPS reception interval is 5 days, the display time is finely corrected at the interval of 1 day, and more accurate time can be measured and displayed.

図８は、本発明による時刻修正方法が高精度な時刻表示する事を視覚的に示したものである。ＧＰＳ受信による時刻修正が５日に１回の場合、時刻の微小補正が無いと日増しに時刻誤差が大きくなり、５日目のＧＰＳ受信で時刻が補正され時刻誤差が最小になる。一方本発明の微小補正を行うと、ＧＰＳ受信をしないときでも１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）で時刻を修正して表示するので、常に高精度を維持するのがわかる。 FIG. 8 visually shows that the time correction method according to the present invention displays a highly accurate time. When the time correction by GPS reception is once every 5 days, the time error increases day by day if there is no minute correction of the time, the time is corrected by GPS reception on the fifth day, and the time error is minimized. On the other hand, when the minute correction according to the present invention is performed, the time is corrected and displayed with the minute time correction amount (ΔDIFF) per day even when GPS reception is not performed, so that it can be seen that high accuracy is always maintained.

図６の説明では、ＧＰＳ受信による時刻補正量（ＤＩＦＦ）でＲＴＣ時刻を修正し、ＲＴＣ時刻データを表示装置に送る途中で時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）を加算、あるいは減算させて微小補正後の時刻を表示させている。しかし、ＧＰＳ受信をしない時の微小補正を直接ＲＴＣ時刻に施しても構わない。その場合は、ＧＰＳ信号を受信しないで微小補正を繰り返した総量を記憶しておけば、次回のＧＰＳで正確な時刻補正量（ＤＩＦＦ）が計算できる。 In the description of FIG. 6, the RTC time is corrected with the time correction amount (DIFF) by GPS reception, and the minute time correction amount (ΔDIFF) is added or subtracted while the RTC time data is being sent to the display device. The time is displayed. However, fine correction when GPS reception is not performed may be performed directly on the RTC time. In that case, if the total amount obtained by repeating the minute correction without receiving the GPS signal is stored, an accurate time correction amount (DIFF) can be calculated by the next GPS.

ＧＰＳ信号強度によるＧＰＳ信号受信間隔の選択、及び時刻修正方法をフローチャートで示すと図７のようになる。 The selection of the GPS signal reception interval based on the GPS signal intensity and the time correction method are shown in a flowchart in FIG.

電源投入直後はＲＴＣ時刻が未定なので、フロー７０１において受信間隔を０日、時刻微小補正量を０、ＧＰＳ信号自動受信時刻をＡＭ２：００に初期設定し、フロー７０４のＧＰＳ衛星サーチを行う。 Since the RTC time is undecided immediately after the power is turned on, the reception interval is set to 0 day, the minute time correction amount is set to 0, the automatic GPS signal reception time is set to AM 2:00 in the flow 701, and the GPS satellite search of the flow 704 is performed.

ＧＰＳ信号を受信してフロー７０５において時刻データを入手したら、フロー７０６においてＲＴＣ時刻との差（ＤＩＦＦ）を計算し、フロー７０７において１日あたりの時刻の差（ΔＤＩＦＦ）を計算する。（但し初回だけはＲＴＣ時刻が未定なのでＤＩＦＦもΔＤＩＦＦも計算しない。）フロー７０８においてＧＰＳ信号受信によるＧＰＳ時刻をＲＴＣ時刻に入れる。 When the GPS signal is received and time data is obtained in flow 705, the difference (DIFF) from the RTC time is calculated in flow 706, and the time difference per day (ΔDIFF) is calculated in flow 707. (However, since the RTC time is undecided only for the first time, neither DIFF nor ΔDIFF is calculated.) In flow 708, the GPS time due to the reception of the GPS signal is entered into the RTC time.

フロー７０９において受信時のＧＰＳ信号強度を判断し、信号強度が弱ければＧＰＳの受信間隔を例えば５日と長くし、信号強度が中ぐらいなら受信間隔を３日とし、新号強度が強ければ受信間隔を１日（毎日）に設定する。 In the flow 709, the GPS signal strength at the time of reception is determined. If the signal strength is weak, the GPS reception interval is increased to, for example, 5 days. If the signal strength is medium, the reception interval is set to 3 days. Set the interval to 1 day (daily).

その後は、フロー７０２においてＲＴＣ時刻がＧＰＳ信号自動受信時刻＝ＡＭ２：００になったかどうかを判断し、フロー７０３においてＧＰＳ信号の受信間隔を超えたかどうかを判断する。ＧＰＳ信号の受信間隔を超えていればフロー７０４でＧＰＳ衛星をサーチし、フロー７０５で時刻データを入手する。 Thereafter, it is determined whether or not the RTC time has reached the GPS signal automatic reception time = AM 2:00 in the flow 702, and whether or not the GPS signal reception interval has been exceeded in the flow 703. If the GPS signal reception interval is exceeded, a GPS satellite is searched in flow 704, and time data is obtained in flow 705.

ＲＴＣ時刻がＧＰＳ信号自動受信時刻＝ＡＭ２：００でも、ＧＰＳ受信の間隔を超えていなければ、フロー７１２において前回ＧＰＳ受信した日から経過した日数と時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）の積を時刻の差として表示時刻を修正する。 Even if the RTC time is GPS signal automatic reception time = AM 2:00 and the GPS reception interval is not exceeded, the product of the number of days elapsed from the previous GPS reception and the time fine correction amount (ΔDIFF) in flow 712 is the time difference. To correct the display time.

なお、位置情報衛星から時刻情報を抽出するためには、複数の位置情報衛星をサーチして捕捉し、特定衛星の信号をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出するのが一般的である。ＧＰＳ信号の受信信号強度が弱い時、ＧＰＳ航法メッセージデータを抽出するのに時間を要する上に必要な航法メッセージデータがノイズに埋もれているので情報の確度が低い。 In order to extract time information from a position information satellite, a plurality of position information satellites are searched and captured, GPS navigation message data is received while tracking a specific satellite signal, and time information such as TLM and TOW is received. In general, data and subframe IDs are extracted. When the received signal strength of the GPS signal is weak, it takes time to extract the GPS navigation message data, and the necessary navigation message data is buried in noise, so the accuracy of information is low.

このようなＧＰＳ受信の信号強度が弱い時でも、ＧＰＳ航法メッセージが６秒の単位で構成されていることを利用した本発明を用いる事で、安定して時刻修正する事が可能である。 Even when the signal strength of such GPS reception is weak, it is possible to correct the time stably by using the present invention utilizing the fact that the GPS navigation message is configured in units of 6 seconds.

つまり図１２と図１３で説明したように、時刻情報を抽出する上で目印となるＴＬＭは、すべてのサブフレームの先頭に含まれている。そのＴＬＭの先頭８ｂｉｔはプリアンブル信号であり固定値である。図１０に示すように、６秒毎に繰り返されるサブフレームの先頭にＴＬＭがあり、その先頭が８ｂｉｔの固定値という事は、特に信号強度が弱い時の受信に有利である。つまり、プリアンブル信号を繰り返して受信してもプリアンブルデータが常に固定なので、航法メッセージデータがノイズに埋もれるような弱い信号強度のときでも、プリアンブルデータを重ね合わせて信号の確度を高められる、つまり受信感度を上げる事ができる。 That is, as described with reference to FIGS. 12 and 13, the TLM serving as a mark for extracting time information is included at the top of all subframes. The first 8 bits of the TLM are a preamble signal, which is a fixed value. As shown in FIG. 10, there is a TLM at the beginning of a subframe that repeats every 6 seconds, and the beginning is a fixed value of 8 bits, which is advantageous for reception particularly when the signal strength is weak. In other words, even if the preamble signal is received repeatedly, the preamble data is always fixed, so even when the navigation message data is weak enough to be buried in noise, the preamble data can be superimposed to improve the accuracy of the signal. Can be raised.

プリアンブルを受信してサブフレームの先頭タイミングが得られれば、６秒毎の時刻の切り替わりタイミングが明確になる。 If the preamble is received and the start timing of the subframe is obtained, the switching timing of the time every 6 seconds becomes clear.

水晶時計の時刻精度は一般的に１ヶ月で３０秒以内であり、１日で１秒以上ずれる事は珍しい。従って、プリアンブルの受信で得られる６秒間隔の時刻の切り替わりタイミングに対して、図９の破線部に示すように前後３秒以内のＲＴＣ時刻のズレを、切り替わりタイミングのより近い位置に揃える事で時刻補正ができる。但し、ＧＰＳ信号を受信して正確なＧＰＳ時刻でＲＴＣ時刻を補正してから３日以内、あるいは安全を考えて２日以内にプリアンブル受信をすべきである。図９に示したのは、ＧＰＳ原子時計の時刻計時とＲＴＣの時刻計時とその修正に関するものである。ＧＰＳ原子時計が正確に６秒毎に時を刻み、ＡＭ２時にＧＰＳ受信してＲＴＣ時刻をＧＰＳ時刻に合わせると、ＲＴＣはＧＰＳ時刻と同様に正確な時刻を計時する。１日後のＡＭ２時前後に再びＧＰＳ受信したとき、ＧＰＳ原子時計のＡＭ２時ちょうどの前後３秒以内にＲＴＣ時刻がずれている。ＲＴＣは水晶との組み合わせによってＲＴＣ＿１やＲＴＣ＿２のように時刻が進んだり、ＲＴＣ＿４やＲＴＣ＿５のように時刻が遅れたりする。その何れにおいても、６秒単位のＧＰＳ時刻タイミングの前後３秒以内のずれに対して、より近いＧＰＳ時刻タイミングに合わせることが有効である。 The time accuracy of a quartz clock is generally within 30 seconds per month, and it is rare that it is shifted by more than 1 second per day. Therefore, with respect to the switching timing of the time interval of 6 seconds obtained by receiving the preamble, as shown in the broken line part in FIG. 9, the deviation of the RTC time within 3 seconds before and after is aligned at a position closer to the switching timing. Time correction is possible. However, the preamble should be received within 3 days after receiving the GPS signal and correcting the RTC time with the correct GPS time, or within 2 days for safety reasons. FIG. 9 relates to the timekeeping of the GPS atomic clock, the timekeeping of the RTC, and the correction thereof. When the GPS atomic clock accurately measures the time every 6 seconds and receives the GPS at AM2 and adjusts the RTC time to the GPS time, the RTC measures the exact time as the GPS time. When GPS is received again around AM2 o'clock one day later, the RTC time is shifted within 3 seconds before and after AM2 o'clock of the GPS atomic clock. Depending on the combination of the RTC and the crystal, the time advances like RTC_1 and RTC_2, or the time lags like RTC_4 and RTC_5. In either case, it is effective to match the GPS time timing closer to the difference within 3 seconds before and after the GPS time timing in units of 6 seconds.

図１１は、６秒単位のＧＰＳ時刻タイミングに合わせる為の方法を示す。 FIG. 11 shows a method for adjusting to GPS time timing in units of 6 seconds.

ＲＴＣの秒カウントは、一般的に下位桁（１秒桁）を１０進数で、上位桁（１０秒桁）を６進数で行うが、図１１では下位桁を６進数で、上位桁を１０進数で行う。 The RTC second count is generally performed by decimal for the lower digit (1 second digit) and hexadecimal for the upper digit (10 second digit). In FIG. 11, the lower digit is hexadecimal and the upper digit is decimal. To do.

ＧＰＳ信号のサブフレームの切り替わりタイミングは毎正時に同期しているので、００秒、０６秒、１２秒、１８秒、２４秒、３０秒、３６秒、４２秒、４８秒、５４秒、が揃えるタイミングである。今回は６秒の単位でタイミングを揃える必要があるので、秒の下位桁を６進数にして２捨３入を行う。こうする事で容易に時刻合わせが可能となる。 Since the GPS signal subframe switching timing is synchronized every hour, 00 seconds, 06 seconds, 12 seconds, 18 seconds, 24 seconds, 30 seconds, 36 seconds, 42 seconds, 48 seconds, 54 seconds are aligned. It is timing. Since it is necessary to align the timing in units of 6 seconds this time, the second digit is rounded off to the second decimal place. In this way, the time can be easily adjusted.

＜まとめ＞
以上に示したように、本発明によるＧＰＳ計時装置では、位置情報衛星からの電波が微弱な場合に、時刻を補正するためのＧＰＳ信号受信間隔を長くする事によって、電波強度が弱い時にＧＰＳ信号の受信処理時間が長くなる事による電池の消耗を抑え、電池寿命を長くする事ができる。 <Summary>
As described above, in the GPS timing device according to the present invention, when the radio wave from the position information satellite is weak, the GPS signal is received when the radio wave intensity is weak by increasing the GPS signal reception interval for correcting the time. It is possible to suppress battery consumption due to a longer reception processing time and to extend the battery life.

また、ＧＰＳ信号のプリアンブル信号のみを受信してサブフレームの先頭タイミングを知り、内部時計を６秒単位で補正できるなら、航法メッセージデータの整合を取る必要が無く電波強度が弱い時でも時刻補正がし易くなる。内部時計の秒桁を６秒単位で合わせる時は、秒桁の最下位桁を６進数で構成すれば、２捨３入を用いて簡単に実現できる。 If only the preamble signal of the GPS signal is received to know the start timing of the subframe and the internal clock can be corrected in units of 6 seconds, it is not necessary to match the navigation message data, and time correction is possible even when the signal strength is weak. It becomes easy to do. When the second digit of the internal clock is set in units of 6 seconds, it can be easily realized by rounding off the second digit if the least significant digit of the second digit is formed by a hexadecimal number.

１０１本発明によるＧＰＳ計時装置全体
１０２アンテナ
１０３ＲＦ手段
１０４組合わせ復調手段
１０５現在時刻算出手段
１０６ＲＴＣ手段
１０７時刻表示手段
１０８制御手段
１０９信号強度検出手段
２０１受信時刻判定工程
２０２受信間隔判定工程
２０３ＧＰＳ信号受信工程
２０４現在時刻算出工程
２０５時刻補正量算出工程
２０６表示時刻修正工程
２０７時刻表示工程
２０８信号強度判定工程
２０９受信間隔設定工程
３０１従来のＧＰＳ計時装置全体
３０２アンテナ
３０３ＲＦ手段
３０４組合わせ復調手段
３０５現在時刻算出手段
３０６ＲＴＣ手段
３０７時刻表示手段
３０８制御手段
４０１受信時刻判定工程
４０２ＧＰＳ信号受信工程
４０３現在時刻算出工程
４０４ＲＴＣ時刻修正工程
４０５時刻表示工程 101 Overall GPS timing device according to the present invention 102 Antenna 103 RF means 104 Combined demodulation means 105 Current time calculation means 106 RTC means 107 Time display means 108 Control means 109 Signal strength detection means 201 Reception time determination process 202 Reception interval determination process 203 GPS Signal reception step 204 Current time calculation step 205 Time correction amount calculation step 206 Display time correction step 207 Time display step 208 Signal strength determination step 209 Reception interval setting step 301 Conventional whole GPS time measuring device 302 Antenna 303 RF means 304 Combined demodulation means 305 Current time calculation means 306 RTC means 307 Time display means 308 Control means 401 Reception time determination process 402 GPS signal reception process 403 Current time calculation process 404 RTC time correction process 405 hour Time display process

Claims

位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、組み合わせ復調手段から受信電波の強度検出する電波強度検出手段を有し、定期的に電波を受信して時刻補正するＧＰＳ信号受信間隔を、電波強度の強弱により変える事を特徴とするＧＰＳ計時装置。 RF means for receiving radio waves from position information satellites, combinational demodulating means for searching satellites and demodulating navigation message data, current time calculating means for extracting time information from navigation message data and calculating current time, and time of internal clock RTC means for timekeeping, time display means for displaying the internal time by the RTC means, and a timepiece having a control means for controlling all the means, including a radio wave intensity detection means for detecting the intensity of the received radio wave from the combination demodulation means, A GPS timing device characterized in that the GPS signal reception interval for periodically receiving radio waves and correcting the time is changed according to the strength of the radio waves.

電波強度が強い時よりも、電波強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を長く設定する事を特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ計時装置。 2. The GPS timing device according to claim 1, wherein the GPS signal reception interval is set longer when the radio wave intensity is weaker than when the radio wave intensity is strong.

一定の時間間隔でＧＰＳ信号を受信してＲＴＣ時刻を修正すると共に、一定の時間間隔で生じたＲＴＣ時刻のシフト量を時刻補正量として算出し、さらに一定の時間間隔より短い時間間隔のシフト量を時刻微小補正量として算出し、ＧＰＳ信号を受信しないときでも時刻微小補正量を用いて表示時刻を補正する事を特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ計時装置。 Receives GPS signals at a fixed time interval, corrects the RTC time, calculates the shift amount of the RTC time generated at the fixed time interval as a time correction amount, and further shifts the time interval shorter than the fixed time interval. The GPS time measuring device according to claim 1, wherein the display time is corrected using the time minute correction amount even when the GPS signal is not received.

定期的にＧＰＳ信号を受信する事により内部時刻を補正する補正方法であり、内部時計がＧＰＳ信号を受信する予定の時刻になった事を判定する工程と、内部時計が予め設定されたＧＰＳ信号の受信間隔を超えたか否かを判定する受信間隔判定工程と、ＧＰＳ信号の受信工程と、ＧＰＳ信号の時刻情報から現在時刻を算出する工程と、正確なＧＰＳ時刻とＲＴＣによる内部時計の時刻との差から時刻補正量を算出する工程があり、さらにＧＰＳ信号の信号強度を判定する工程によりＧＰＳ信号の受信間隔を可変する工程を有するＧＰＳ計時方法。 A correction method for correcting the internal time by periodically receiving a GPS signal, a step of determining that the internal clock is scheduled to receive a GPS signal, and a GPS signal in which the internal clock is preset. A reception interval determination step for determining whether or not the reception interval is exceeded, a GPS signal reception step, a step of calculating the current time from the time information of the GPS signal, an accurate GPS time, and an RTC internal clock time A time measuring method that includes a step of calculating a time correction amount from the difference between the two, and a step of varying a GPS signal reception interval by a step of determining a signal strength of the GPS signal.

ＧＰＳ信号の信号強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を長く設定する工程を有する、請求項４に記載のＧＰＳ計時方法。 The GPS timing method according to claim 4, further comprising a step of setting the GPS signal reception interval to be long when the signal strength of the GPS signal is weak.

ＧＰＳ信号の受信間隔を長く設定した時に、長い一定の時間間隔で生じたＲＴＣ時刻のシフト量を時刻補正量として算出し、長い一定の時間間隔よりも短い時間間隔のシフト量を時刻微小補正量として算出し、ＧＰＳ信号を受信しないときでも時刻微小補正量を用いて表示時刻を補正する事を特徴とする、請求項４に記載のＧＰＳ計時方法。 When the GPS signal reception interval is set to be long, the RTC time shift amount generated at a long constant time interval is calculated as a time correction amount, and the shift amount at a time interval shorter than the long constant time interval is calculated as a time minute correction amount. The GPS time measuring method according to claim 4, wherein the display time is corrected using the minute time correction amount even when the GPS signal is not received.

位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、前記組み合わせ復調手段において、航法メッセージデータから時刻情報を抽出せず、プリアンブル信号のみを検出して各サブフレームの先頭を抽出し、内部時計の秒桁を６秒単位に合わせる事を特徴とするＧＰＳ計時装置。 RF means for receiving radio waves from position information satellites, combinational demodulating means for searching satellites and demodulating navigation message data, current time calculating means for extracting time information from navigation message data and calculating current time, and time of internal clock RTC means for timekeeping, time display means for displaying the internal time by the RTC means, and a control means for controlling all the means. The combination demodulating means does not extract time information from the navigation message data, and the preamble. A GPS timing device that detects only a signal, extracts the head of each subframe, and adjusts the second digit of the internal clock to a unit of 6 seconds.

ＲＴＣの秒カウントを、下位桁を６進数、上位桁を１０進数で構成し、各サブフレームの先頭タイミングで下位桁を２捨３入する事を特徴とする、請求項７に記載のＧＰＳ計時装置。 The GPS time count according to claim 7, wherein the RTC second count is composed of a hexadecimal number for the lower digit and a decimal number for the upper digit, and the lower digit is rounded off at the start timing of each subframe. apparatus.