JP4283622B2 - 電波修正時計 - Google Patents

Description

本発明は、電波修正時計に関する。

現在、日本国内において、独立行政法人通信総合研究所の管轄下で、時刻コードを含んだ長波標準電波が送信されている。この信号は、１分間を１フレームとして、年（西暦の下二桁）、通算日（１月１日からの累積日数）、曜日、時、分などの時刻データが、バイナリーコードとして直列に送出されている。より具体的には、１ビットを１Hzの矩形パルスとし、“１”、“０”はそれぞれパルス幅を500ms、800msとすることにより表し、各時刻データをバイナリーコードで表している。さらに、１フーレムのデータの開始を識別するマーカＭ、および各データ群の開始を識別するポジションマーカＰ０〜Ｐ５をパルス幅200msとしている。また、搬送波としては、４０KHzおよび６０KHzの長波が用いられている。

この長波標準電波を受信して時刻修正などを行う時計では、毎日一定の時刻から一定時間だけ受信回路に電源を供給して、この時刻情報を含む長波標準電波を受信し、正確に受信が行えた際に時刻修正を行っている。

しかし、長波標準電波が受信しづらい場所やノイズの影響により、必ずしも一括して全ての時刻情報が受信できるとも限らない。そのため、受信データの正否を、年、月、日や時刻（時、分）といった時刻情報をブロック毎に判定し、成功したブロックを確定し、失敗したブロックのみ継続して受信し、正否を判定するものが提案されている（特許文献１）。

また、年、月、日や時刻（時、分）のブロックデータを２回受信して比較し、正否を判定するものが提案されている（特許文献２）。

さらに、時、分などの一部のブロックのデータがエラーでもエラーブロック以外の正常データを格納し、内部時計を歩進させ、次回の受信で得られたデータと一致したら修正するものも知られている（特許文献３）。
特開平11-304973号公報 特開2002-82186号公報 特開2002-131456号公報

しかしながら、引用文献１のように時刻情報毎に受信を成功したブロックを確定すると、初めに確定した時刻情報ブロックが必ずしも正しいとも限らず、間違った時刻修正を行いかねなかった。例えば、分データを使って説明する。分データは２進化１０進法で表され、４０分、２０分、１０分、８分、４分、２分、１分を意味するバイナリーコードの合算で時刻情報の「分」を表している。後の説明を簡略化するため、以降の説明の中では、この２進化１０進法で表されたバイナリーコードを「ＢＣＤ」として表記することとする。

この受信した分のＢＣＤが確かなものかどうかを判定するためのデータとして、分パリティビットが用意されている。この分パリティビットは、分データ中、“１”のビットの数とパリティビットを加算すると、偶数となるように送られてくる。

３２分を表す正常な分のＢＣＤとパリティは、次のようになる。

正常）４０分＝“０”、２０分＝“１”、１０分＝“１”、８分＝“０”、４分＝“０”、２分＝“１”、１分＝“０”、パリティ＝“１”
これがノイズや受信環境などの要因により、次のようなビットの重みづけの誤判定が起きた場合には、正しくは３２分なのに３１分として受信してしまうことになる。

異常）４０分＝“０”、２０分＝“１”、１０分＝“１”、８分＝“０”、４分＝“０”、２分＝“０”、１分＝“１”、パリティ＝“１”
この場合は、分データとして有り得る範囲内の値であり、分パリティによる判定やビットパターンによるイレギュラーな組合せでも正常な受信データと判断し、時刻の修正と共に計時してしまうこととなる。

この間違った時刻は、新たに正常な受信が行なわれるまで修正されない。

年、月、日や時刻（時、分）のブロックデータを２回受信して比較し、正否を判定するもの（特許文献２）は、前記方法のように複雑化することはない。しかし、一つの仮時刻は複数周期をかけてブロック単位で得られるが、一度得たブロックデータは上書きされることがない。

時、分などの一部のブロックのデータがエラーでもエラーブロック以外の正常データを格納し、内部時計を歩進させ、次回の受信で得られたデータと一致したら修正するもの（特許文献３）は、１回目の受信でパリティチェックＯＫであったが時刻が正しくなかった場合は、次回に正しい受信がされても歩進結果と一致しなくなり、修正されない。

これらいずれの従来例も、間違った時刻は、新たに正常な受信が行なわれるまで修正されない。

本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、全ての時刻情報を正確に受信することができる電波修正時計を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明は、時刻情報を計時する時計手段と、標準電波を受信する受信手段と、該受信手段から得られる時刻信号から時刻情報を判定する時刻情報判定手段と、該時刻情報判定手段によって得られた時刻情報で該計時手段を修正する手段を有する電波修正時計であって、時刻信号から時刻情報を抽出するコード抽出手段と、該コード抽出手段で抽出された時刻情報から時刻情報毎に正常か否かを判定するブロック判定手段と、該ブロック判定手段で正常と判定された時刻情報を逐次収集する時刻情報収集手段と、該時刻情報収集手段で集められた時刻情報の整合を判定する時刻情報判定手段と、該時刻情報判定手段で正常と判定されたブロック毎の時刻情報を一時的に保存する一時記憶手段と、時刻情報判定手段で全ての時刻情報が揃わないと判定したときに一時記憶手段に保存されているブロック毎の時刻情報を時刻情報収集手段へ補間する時刻情報補間手段とを備え、前記時刻情報判定手段は、正常な時刻情報が全て揃ったときに標準電波による時刻情報を受信したと判定することに特徴を有する。

請求項２に記載の発明は、時刻情報を計時する時計手段と、標準電波を受信する受信手段と、該受信手段から得られる時刻信号から時刻情報を判定する時刻情報判定手段と、該時刻情報判定手段によって得られた時刻情報で該計時手段を修正する手段を有する電波修正時計であって、時刻信号から時刻情報を抽出するコード抽出手段と、該コード抽出手段で抽出された時刻情報から時刻情報毎に正常か否かを判定するブロック判定手段と、該ブロック判定手段で正常と判定されたブロック毎の時刻情報を一時的に保存する一時記憶手段と、該ブロック判定手段で正常と判定された時刻情報を逐次収集する時刻情報収集手段と、該時刻情報収集手段で集められた時刻情報の整合を判定する時刻情報判定手段と、時刻情報判定手段で全ての時刻情報が揃わないと判定したときに一時記憶手段に保存されているブロック毎の時刻情報を時刻情報収集手段へ補間する時刻情報補間手段とを備え、前記時刻情報判定手段は、正常な時刻情報が全て揃ったときに標準電波による時刻情報を受信したと判定することに特徴を有する。

前記コード抽出手段で抽出される時刻情報は、例えば、分パリティを含む分、時パリティを含む時、積算日、年、曜日であり、ブロック判定手段は、前記分パリティを含む分、時パリティを含む時、積算日、年、曜日の時刻情報毎に正常か否かを判定する。

前記コード抽出手段で抽出される時刻情報は、分パリティを含む分、時パリティだけでもよく、この場合ブロック判定手段は、前記分パリティを含む分、時パリティを含む時、積算日、年、曜日の時刻情報毎に正常か否かを判定する。

本発明において前記時刻情報判定手段は、実際の時間軸に即して複数回、標準電波による時刻情報を受信したと判定したときに、最後に判定した時刻情報に基づいて前記計時手段を修正する構成としてもよい。

本発明によれば、ノイズが多い所や標準電波を受信しにくい環境でも、時刻情報の受信判定が可能となり、標準電波による時刻修正が容易に実現できる。

また、時刻情報の重みづけを間違えて受信するようなノイズの多い環境でも、最新の時刻情報で逐次校正ができるため、正しい時刻修正が可能となる。

本発明の電波修正時計について、図を参照して説明する。まず、図１のブロック図に基づいて、電波修正時計の主要構成の実施形態について説明する。

受信管理部１０５は、予め設定された受信時刻になるか、修正スイッチＳＷの押下を検出したときに、長波標準電波の受信開始および終了を制御する。

長波標準電波は、アンテナ１０１により受信する。受信回路１０２は、アンテナ１０１で受信した長波標準電波を増幅した後、１分間を１フレームとし、１ビットを１Hzの矩形パルスとする時刻信号を検波する。

コード抽出部１０３は、受信回路１０２で検波された１Hzの矩形パルスのパルス幅を検出し、バイナリーコードやポジションマーカーなどの時刻コードを抽出する。

ブロック判定部１０４は、コード抽出部１０３で抽出された時刻コードから、１フレームの始まりを検出したのちに、バイナリーコードから長波標準電波で規定されているタイムコード情報のフォーマットに基づいた時や分などの時刻情報への変換や、時刻情報の判定タイミング、計時手段１１０に対し修正するタイミングを出力する。

時刻情報収集部１０６は、ブロック判定部１０４から出力された時刻情報を、時刻情報毎に管理・収集を行い、逐次最新の情報を保存する。

時刻情報判定部１０８は、時刻情報収集部１０６で収集された時刻情報の値の正否判定、分や時などはパリティビットによる誤り検出、必要な時刻情報の待ち合わせなどを行い、計時手段１１０の修正や受信が成功したことを受信管理部１０５に知らせる。尚、必要な時刻情報が揃わなかった場合は、時刻情報の一時保存、ならびに、その補間を指示する。

一時記憶部１０７は、時刻情報判定部１０８で正常と判定された時刻情報が保存される。

時刻情報補間部１０９は、一時記憶部１０７に保存されている時刻情報の歩進演算、時刻情報収集部１０６の収集形態に合わせた変換と補間を行う。

計時手段１１０は、水晶振動子などを用いた発振器と、発振器で発振した周期から１秒の周期を生成する分周器と、分周器で発生する１秒信号を秒・分・時・日・月・年・曜日を計時する計時カウンタと、計時カウンタの内容をＬＣＤなどに表示する表示部からなる。

次に、図３のフローチャートを参照して、本発明の受信方法について具体的に説明する。このフローチャートは、この電波修正時計に有効な電池（図示せず）が装填されている間、繰り返し実行される。

受信管理部１０５は、受信時刻になるか修正スイッチＳＷの押下を検出するまで受信開始待ちの状態で待機する（Ｓ３０１）。

受信時刻または修正スイッチＳＷの押下のいずれかを検出すると、時刻情報を初期化し（Ｓ３０２）、長波標準電波の受信を開始する（Ｓ３０３）。ここで、受信時刻とは、予め設定され、受信管理部１０５に記憶されている時刻である。例えば、午前２時、午前５時といった、１日に１個または複数個設定した時刻、または、午前０時を基準にして所定時間毎、例えば３時間毎の時刻である。

時刻情報の初期化（Ｓ３０２）は、時刻情報収集部１０６と一時記憶部１０７を、時刻情報として成立しないコード、つまり、初期化コードで初期化する。初期化の方法には、時刻情報がセット済みであることを示すフラグを用意し、そのフラグをクリアする方法を用いてもよい。

受信を開始（Ｓ３０３）すると受信回路１０２は、アンテナ１０１で受けた標準電波信号を増幅したのち、１分間を１フレーム、１ビットを１Hzなる矩形パルスを検波し、コード抽出部１０３へ出力する。

受信回路１０２で検波された１Hzの矩形パルスから、コード抽出部１０３でパルス幅を検出し、パルス幅が500ms±100ms（400ms〜600ms）なら２進数の“１”、800ms±100ms（700ms〜900ms）なら２進数の“０”のバイナリーコード、および、200ms±100ms（100ms〜300ms）ならポジションマーカー“Ｐ”と判定する時刻コードを抽出する（Ｓ３０４）。いずれのパルス幅に該当しない信号や１Hzの矩形パルスでない信号は、標準電波信号がノイズや突発的な妨害波などの影響により受信信号が乱れているとみなし、コード抽出エラーとする。また、前記のような各基準値に対し判定範囲を設ける方法以外に、単純に各基準値の境目をもうけて判定する方法にしてもよい。

コード抽出部１０３からバイナリーコードやポジションマーカーなどの時刻コードがブロック判定部１０４に入力されると、連続した２つのポジションマーカーによるフレーム開始タイミングを検出した後、長波標準電波で規定されているタイムコード情報のフォーマットに応じて、連続するバイナリーコードから、分や時・通算日・年・曜日なるＢＣＤや時・分パリティや予備フラグといった時刻情報への変換と、時刻情報毎に正常であるか否かを判定するブロック判定を開始する（Ｓ３０５）。

ステップＳ３０５のブロック判定を具体的に説明する。タイムコード情報のフォーマットに応じてフレームの開始位置より１パルス目から８パルス目までに分の時刻情報があり、そのバイナリーコードを抽出して分のＢＣＤが生成される。例えば、１パルス目から“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“０”、“１”があり、この中の４パルス目の“０”は固定パルスであるため破棄すると、“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“１”となり、これをＢＣＤに変換すると３１となる。

同様に、他の時や通算日・年・曜日といった時刻情報もＢＣＤへ変換する。もし、時刻情報として判定されるバイナリーコードがビット落ちしたりＢＣＤとして成立しないビットパターン、例えば、分の時刻情報が“０”、“１”、“１”、“０”、“１”、“０”、“１”、“０”で３Ａという値になったりすると、その時刻情報ブロックは異常であると判定して（Ｓ３０６；ＮＯ）破棄される。こうして正常と判定された時刻情報は、時刻情報収集部１０６に出力される（Ｓ３０６；ＹＥＳ、Ｓ３０７）。

また、５４パルス目のうるう秒情報の最後ビットを取得・判定・保存すると、１フレーム分の時刻情報の受信を終了したとし（Ｓ３０８；ＹＥＳ）、ブロック判定部１０４は時刻情報判定部１０８へ時刻情報の判定要求を出力する。また、２回目以降に検出した１フレームの始まりは、後述説明する計時手段１１０の修正するタイミングとして使用される。

ブロック判定部１０４で仮に正常と判定された時刻情報は、時刻情報収集部１０６の時刻情報毎に用意されたメモリ１０６ａ〜１０６ｊに収集（書き込み）される（Ｓ３０６；ＹＥＳ、Ｓ３０７）。時刻情報毎の収集（Ｓ３０７）とは、分なら分メモリ１０６ａ、時なら時メモリ１０６ｃという具合に、通算日上位２桁は通算日メモリ１０６ｅ、通算日下位１桁が通算日メモリ１０６ｆ、年は年メモリ１０６ｇ、曜日は曜日メモリ１０６ｈ、うるう秒と予備フラグは予備メモリ１０６ｊ、分パリティと時パリティはそれぞれパリティメモリ１０６ｂと１０６ｄに保存することである。こうして収集した時刻情報は、先の時刻情報の初期化（Ｓ３０２）によって設定された初期化コードなのか、ＢＣＤなのかで収集の有無を判定でき、また、同種の時刻情報が入力されても、逐次新しい時刻情報に更新（上書き）することが可能となっている。

１フレーム分の受信が終了すると（Ｓ３０８；ＹＥＳ）、ブロック判定部１０４からの時刻情報判定要求が時刻情報判定部１０８に入力され、時刻情報判定部１０８が時刻情報の判定を実行する（Ｓ３０９）。時刻情報の判定では、時刻情報収集部１０６で収集された時刻情報を参照し、各々の時刻情報として成立する値であるかの判定を行っている。

各々の判定は、分なら分メモリ１０６ａのＢＣＤとパリティ１０６ｂによるビットの誤り検出ならびに００〜５９の範囲チェック、時は時メモリ１０６ａのＢＣＤとパリティ１０６ｂによるビットの誤り検出ならびに００〜２３の範囲チェック、年は年メモリ１０６ｇのＢＣＤが００〜９９の範囲チェック、曜日は曜日メモリ１０６ｈのＢＣＤが０〜６の範囲チェックを行う。通算日に関しては、まず、上位２桁の通算日メモリ１０６ｅのＢＣＤと下位１桁の通算日メモリ１０６ｆのＢＣＤを個別に００〜３６および０〜９の範囲チェックを行ってから、上位２桁と下位１桁を合算し３桁のＢＣＤにして１〜３６６の範囲チェックを行う。尚、通算日は上位２桁と下位１桁を別々に範囲チェックしなくても、合算した３桁のＢＣＤで前記と同様に１〜３６６の範囲チェックにしてもよい。また通算日の合算値は、さらに、受信した年の時刻情報が平年なら３６５以内であるかの判定も行う。

時刻情報の判定の結果、時刻情報が全て揃って正常と判定された場合は（Ｓ３０９；ＯＫ）、１分の歩進をしたうえで、年及び通算日の合算値から求めた月・日ならびに年・曜日・時・分・秒（００秒）の時刻情報で計時手段１１０を修正（Ｓ３１０）し、ブロック判定部１０４から出力されるフレームの開始タイミングで秒の計時カウンタを００秒にリセットすることで、長波標準電波の時刻に修正される。

受信データ例）年＝０３、通算日上位２桁＝２０、通算日下位１桁＝５、曜日＝４、時＝１０、分＝３１
修正データ例）年＝０３、月＝７、日＝２４、曜日＝４ （木）、時＝１０、分＝３１、秒＝００ （初期値）
尚、計時手段１１０の修正方法は、計時カウンタの更新を停止後、時刻情報を設定し、フレームの開始タイミングで計時カウンタの更新動作を再開するように構成してもよい。また、曜日の時刻情報は、年及び月・日から求めることが可能なため、時刻情報の収集や判定要因から外してもよい。

時刻修正した後は、受信を完了したことが受信管理部１０５に通知され、その通知を受けた受信管理部１０５は、受信回路１０２の受信動作を停止させて標準電波の受信を終了し、受信時刻待ち（Ｓ３０１）に戻る。

一方、全ての時刻情報が正常に揃わなかった場合は（Ｓ３０９；ＮＧ）、一時記憶部１０７へ正常と判定した時刻情報のみの一時保存（Ｓ３１１）を行う。例えば、分と年・通算日上位２桁・曜日・予備ビットは正常に受信したが、時は１２パルス目から１８パルス目のバイナリーコードの内必要なビットである１５パルス目がコード抽出部１０３でビット落ちしてしまい不成立、通算日下位１桁はビットパターンが“１”、“１”、“０”、“１”となりＢＣＤとならないため不成立となり、全ての時刻情報が揃わなかった場合を考える。この場合、分の時刻情報は分メモリ１０７ａに保存、通算日上位２桁は通算日メモリ１０７ｅに保存、年は年メモリ１０７ｇに保存、曜日は曜日メモリ１０７ｈに保存、予備ビットは１０７ｊに保存する。

一時記憶部１０７へ時刻情報の一時保存（Ｓ３１１）が行なわれると、時刻情報補間部１０９は一時記憶部１０７の時刻情報の歩進（Ｓ３１２）を実行する。具体的には、次のフレームを受信する場合は、１フレームが１分で時刻情報が構成されているため、分に１加算する。もし、分を加算した結果の値が６０となった場合は、分の桁上がりが生じ、分を００にし時を１加算する。同様に、時、通算日と曜日、年の順で桁上がり判定を行い、必要な処理を実行する。ここで、未受信だった時や通算日下位１桁の時刻情報などは、各機能処理部の初期化（Ｓ３０２）で設定した初期化コードのままであるため、値を００に置き換えて歩進を実行する。尚、各機能処理部の初期化（Ｓ３０２）による初期値をあらかじめ００としておくことで、値の置き換え処理を省略するようにしてもよい。

時刻情報の歩進（Ｓ３１２）が実行されると、歩進した時刻情報から時と分のパリティビットを生成する（Ｓ３１３）。具体的に、分の時刻情報について説明する。分が前記の歩進によって３２となり、この値をバイナリーコードに変換すると、“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“１”、“０”となり、“１”の数は３個であるため和が偶数となる分パリティは“１”となる。ここで生成したパリティビットは、次フレームの受信時に、パリティビットだけ受信エラーとなっても、時および分のＢＣＤコードと生成したパリティビットによって仮のビット誤り検出が可能となる。もし、通算日を上位２桁と下位１桁の合算値で保存している場合は、合算値から上位２桁と下位１桁に分離してもよい。

パリティビットの生成（Ｓ３１３）が終了すると、生成したパリティビットと共に、一時記憶部１０７から時刻情報収集部１０６へ時刻情報の補間（Ｓ３１４）を行う。具体的に、分は一時記憶部１０７の分メモリ１０７ａの３２と前記で生成されたパリティビット“１”が時刻情報収集部１０６の分メモリ１０６ａと分パリティ１０６ｂのそれぞれに保存され、時は未受信であるため時刻情報収集部１０６の時メモリ１０６ｃへは初期化コード、時パリティ１０６ｄへは仮に“０”が保存され、通算日上位２桁は一時記憶部１０７の通算日メモリ１０７ｅの２０が時刻情報収集部１０７の通算日メモリ１０６ｅに保存され、通算日下位１桁はビットパターンが不成立であったため時刻情報収集部１０６の通算日メモリ１０６ｆへは初期化コードが保存され、年は一時記憶部１０７の年メモリ１０７ｇの０３が時刻情報収集部１０６の年メモリ１０６ｇに保存され、曜日は一時記憶部１０７の曜日メモリ１０７ｈの４が時刻情報収集部１０６の分メモリ１０６ｈに保存され、予備ビットは一時記憶部１０７の予備メモリ１０７ｊから時刻情報収集部１０６の分メモリ１０６ｊに保存され、全ての時刻情報が時刻情報収集部１０７に補間される。

時刻情報の補間（Ｓ３１４）が実行されると、コード抽出（Ｓ３０４）に戻り、ブロック判定（Ｓ３０５）ならび時刻情報の収集（Ｓ３０７）、時刻情報の判定（Ｓ３０９）が実行され、新たなフレームの時刻情報の受信処理が継続される。

ここで、具体的に、新たなフレームの時刻情報を受信した結果、分・時・通算日下位１桁・年・予備ビットのブロック判定が成功し、通算日上位２桁・曜日の受信に失敗した場合で説明する。この場合は、新しく受信に成功した分の時刻情報は分メモリ１０６ａに上書き保存が実行され、同様に、時は時メモリ１０６ｃに保存され、通算日下位１桁は通算日メモリ１０６ｆに保存され、年は年メモリ１０６ｇに上書き保存され、予備ビットは予備メモリ１０６ｊに保存される。

次に、時刻情報の判定（Ｓ３０９）では、時刻情報収集部１０６に収集された時刻情報の判定が実行される。その内容は、今回収集した分、時、通算日下位１桁、年、予備ビットの時刻情報と１つ前のフレームで収集されていた通算日上位２桁と曜日の時刻情報をもとに正否判定が実行される。具体的には、最新の分＝３２、時＝１０、通算日下位１桁＝５、年＝０３と、補間されていた通算日上位２桁＝２０、曜日＝４を合わせた、分＝３２、時＝１０、通算日上位２桁＝２０、通算日下位１桁＝５、年＝０３、曜日＝４が判定対象となる。

この時刻情報が正常と判定されると（Ｓ３０９；ＯＫ）、その時刻情報を年＝０３、月＝７、日＝２４、曜日＝４ （木）、時＝１０、分＝３２、秒＝００ （初期値）に変換し、計時手段１１０を修正する（Ｓ３１０）。

こうして、１フレームの受信で全ての時刻情報が揃わなくても、継続して全てのフレームが揃うまでコード抽出（Ｓ３０４）〜時刻情報判定（Ｓ３０９）の処理と一時保存（Ｓ３１１）〜時刻情報の補間処理（Ｓ３１４）を繰り返すことで、全ての時刻フレームについて正確な受信ができる。

尚、受信開始後に一定時間（例えば２０分）を経過しても、受信が成功しない場合は、これ以上の長波標準電波の受信が困難とみなし、時間管理部１０５は強制的に受信を終了するように構成し、電波修正時計の消費電力を抑えるように構成してもよい。

このように本発明の実施形態によれば、最初に受信に成功したと思われた分の時刻情報が間違いであっても、時刻情報収集部１０６の分メモリ１０６ａが新規に受信した分の時刻情報で上書して時刻情報判定（Ｓ３０９）を実行するため、正確な長波電波受信の受信が可能となる。

次に、本発明の電波修正時計の実施形態２を説明する。まず、電波修正時計の主要構成部材をブロックで示した図２を参照して、電波修正時計の構成を説明する。

受信管理部２０５は、受信時刻になるかＳＷの押下を検出し、長波標準電波の受信開始および終了を制御する。

アンテナ２０１は、先に述べた長波標準電波を受信するためのものである。受信回路２０２は、アンテナ２０１で受信した長波標準電波を増幅したのち、１分間を１フレームとし１ビットを１Hzの矩形パルスとする時刻信号を検波する。

コード抽出部２０３は、受信回路２で検波された１Hzの矩形パルスのパルス幅を検出し、バイナリーコードやポジションマーカーなどの時刻コードを抽出する。

ブロック判定部２０４は、コード抽出部２０３で抽出された時刻コードから、１フレームの始まりを検出したのちに、バイナリーコードから長波標準電波で規定されているタイムコード情報のフォーマットに基づいた時と分などの時刻情報への変換や、正常か否かの判定、不正コードの破棄、時刻情報の判定タイミング、計時手段２１０に対し修正するタイミングを出力する。

時刻情報収集部２０６と一時記憶部２０７は、ブロック判定部２０４から正常と判定され、出力された時刻情報を、時刻情報毎に管理・収集を行い逐次最新の情報を保存する。ブロック判定部２０４から出力された時刻情報を時刻情報収集部２０６と共に一時記憶部２０７に保存する点が実施例１と相違する。時刻情報判定部２０８は、時刻情報収集部２０６に必要な時刻情報が全て揃まで待機し、揃った場合には、計時手段２１０の修正や受信が成功したことを受信管理部２０５に知らせる。尚、必要な時刻情報が揃わなかった場合は、時刻情報の補間を指示する。時刻情報補間部２０９は、一時記憶部２０７に保存されている時刻情報の歩進演算を、時刻情報収集部２０６の収集形態に合わせた変換と補間を行う。計時手段２１０は、水晶振動子などを用いた発振器と、発振器で発振した周期から１秒の周期を生成する分周器と、分周器で発生する１秒信号を秒・分・時・日・月・年・曜日を計時する計時カウンタ、計時カウンタの内容をＬＣＤなどに表示する表示部からなる。

次に、図４のフローチャートを参照して、本発明の第２の実施形態の受信方法について具体的に説明する。このフローチャートは、この電波修正時計に有効な電池（図示せず）が装填されている間、繰り返し実行される。

受信管理部２０５は、受信時刻になるかＳＷの押下を検出するまで受信開始待ちの状態で待機する（Ｓ４０１）。どちらかが検出されると、時刻情報の初期化（Ｓ４０２）および受信を開始する（Ｓ４０３）。ここで、受信時刻とは、あらかじめ設定され受信管理部２０５に記憶されている時刻である。例えば、午前２時、午前５時といった、１日に１個または複数個設定した時刻、または、午前０時を基準にして所定時間毎、例えば３時間毎の時刻である。

時刻情報の初期化（Ｓ４０２）では、時刻情報収集部２０６と一時記憶部２０７を、時刻情報として成立しないコード、つまり、初期化コードで初期化する。初期化の方法には、時刻情報がセット済みであることを示すフラグを用意し、そのフラグをクリアする方法を用いてもよい。

受信を開始する（Ｓ４０３）と受信回路２０２は、アンテナ２０１で受けた標準電波信号を増幅したのち、１分間を１フレーム、１ビットを１Hzなる矩形パルスを検波し、コード抽出部２０３へ出力する。

受信回路２で検波された１Hzの矩形パルスから、コード抽出部２０３でパルス幅を検出し、パルス幅が500ms±100ms（400ms〜600ms）なら２進数の“１”、800ms±100ms（700ms〜900ms）なら２進数の“０”としたバイナリーコード、および、200ms±100ms（100ms〜300ms）ならポジションマーカー“Ｐ”とした時刻コードを抽出する（Ｓ４０４）。いずれのパルス幅に該当しない信号や１Hzの矩形パルスでない信号は、標準電波信号がノイズや突発的な妨害波などの影響により受信信号が乱れているとみなし、コード抽出エラーとする。また、前記のような各基準値に対し判定範囲を設ける方法以外に、単純に各基準値の境目をもうけて判定する方法にしてもよい。

コード抽出部２０３からバイナリーコードやポジションマーカーなどの時刻コードがブロック判定部２０４に入力されると、連続した２つのポジションマーカーによるフレーム開始タイミングを検出した後、長波標準電波で規定されているタイムコード情報のフォーマットに応じて、連続するバイナリーコードから、分や時・通算日・年・曜日なるＢＣＤや時・分パリティや予備フラグといった時刻情報への変換と、時刻情報毎のブロック判定（Ｓ４０５）とを開始する。

ブロック判定（Ｓ４０５）をより具体的に説明する。タイムコード情報のフォーマットに応じてフレームの開始位置より１パルス目から８パルス目までに分の時刻情報があり、そのバイナリーコードを抽出して分のＢＣＤが生成される。例えば、１パルス目から“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“０”、“１”があり、この中の４パルス目の”０”は固定パルスであるため破棄すると、“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“１”となり、これをＢＣＤに変換すると３１となり、時刻情報収集部２０６の分メモリ２０６ａに保存される。もし、時刻情報として判定されるバイナリーコードがビット落ちしたりＢＣＤとして成立しないビットパターン、例えば、分の時刻情報が“０”、“１”、“１”、“０”、“１”、“０”、“１”、“０”で３Ａという値になったりすると、その時刻情報ブロックは異常であると判定し、破棄する（Ｓ４０６；ＮＯ、Ｓ４０８）。

尚、一時記憶部２０７の分メモリ２０７ａへの保存（Ｓ４１１）は、３７パルス目の分パリティを受信して時刻情報収集部２０６のパリティ２０６ｂに保存してから、時刻情報収集部２０６の分メモリ２０６ａのＢＣＤとのビットの誤り検出と００〜５９の範囲チェックをして、正常と判定されたときに実行される。

同様に、時の時刻情報もＢＣＤに変換して時刻情報収集部２０６の時メモリ２０６ｃに保存し、その後、３６パルス目に受信される時パリティを時刻情報収集部２０６のパリティ２０６ｃに保存して、時刻情報収集部２０６の時メモリ２０６ｃのＢＣＤとのビットの誤り検出と００〜２３の範囲チェックをして、正常と判定されたときに一時記憶部２０７の時メモリ２０７ｃに保存する。

その他、通算日上位２桁ではＢＣＤに変換すると、００〜３６の範囲チェックを行い、時刻情報収集部２０６の通算日メモリ２０６ｅと一時記憶部２０７の通算日メモリ２０７ｅの両方に保存する。同様に、通算日下位２桁もＢＣＤに変換後に０〜９の範囲チェックまで判定してから時刻情報収集部２０６の通算日メモリ２０６ｆと一時記憶部２０７の通算日メモリ２０７ｆの両方へ保存され、年もＢＣＤに変換後に００〜９９の範囲チェックまで判定してから時刻情報収集部２０６の年メモリ２０６ｇと一時記憶部２０７の年メモリ２０７ｇの両方に保存され、曜日もＢＣＤに変換後に０〜６の範囲チェックまで判定してから時刻情報収集部２０６の曜日メモリ２０６ｈと一時記憶部２０７の曜日メモリ２０７ｈの両方に保存される。

こうして収集した時刻情報は、先の時刻情報の初期化（Ｓ４０２）によって設定された初期化コードなのか、ＢＣＤなのかで収集結果の有無を判定でき、且つ、新しいフレームの時刻情報が受信される度に、逐次新しい時刻情報に更新することが可能となっている。また、５４パルス目のうるう秒情報の最後ビットを取得・判定・保存すると、１フレーム分の時刻情報の受信を終了したとし（Ｓ４０８；ＹＥＳ）、ブロック判定部２０４から時刻情報判定部２０８へ時刻情報の判定要求が出力される。また、２回目以降に検出した１フレームの始まりは、後述説明する計時手段２１１の修正タイミングとして使用される。

１フレーム分の受信が終了し（Ｓ４０８；ＹＥＳ）、ブロック判定部２０４から時刻情報判定要求を入力した時刻情報判定部２０８は、時刻情報の判定を実行する（Ｓ４０９）。時刻情報の判定（Ｓ４０９）は、時刻情報収集部２０６に収集された通算日２桁２０６ｅと下位１桁２０６ｆを合算し３桁のＢＣＤにして１〜３６６の範囲チェックを行い、さらに、年メモリ２０６ｇのＢＣＤが平年なら３６５以内であるかの判定を行う。そして、時刻情報収集部２０６の時刻情報メモリ２０６ａ〜２０６ｊの全てに、正常な時刻情報が揃ったと判定したときに、１分の歩進をしたうえで、年及び通算日の合算値から求めた月・日ならびに年・曜日・時・分・秒（００秒）の時刻情報で計時手段２１０を修正し（Ｓ４１０）、ブロック判定部２０４から出力されるフレームの開始タイミングで秒の計時カウンタを００秒にリセットすることで、長波標準電波の時刻に修正される。

受信データ例）年＝０３、通算日上位２桁＝２０、通算日下位１桁＝５、曜日＝４、時＝１０、分＝３１
修正データ例）年＝０３、月＝７、日＝２４、曜日＝４ （木）、時＝１０、分＝３１、秒＝００ （初期値）
尚、計時手段２１０の修正方法は、計時カウンタの更新を停止後、時刻情報を設定し、フレームの開始タイミングで計時カウンタの更新動作を再開するように構成してもよい。また、曜日の時刻情報は、年及び月・日から求めることが可能なため、時刻情報の収集や判定要因から外してもよい。

時刻修正した後は、受信を完了したことが受信管理部２０５に通知され、その通知を受けた受信管理部２０５は、受信回路２０２の受信動作を停止されて標準電波の受信を終了する。

一方、全ての時刻情報が正常に揃わなかった場合、例えば、分と年・通算日上位２桁・曜日・予備ビットは正常に受信したが、時は１２パルス目から１８パルス目のバイナリーコードの内必要なビットである１５パルス目がコード抽出部２０３でビット落ちしてしまい不成立、通算日下位１桁はビットパターンが“１”、“１”、“０”、“１”となりＢＣＤとならないため不成立であった場合を考える。

この場合、時刻情報補間部２０９は一時記憶部２０７の時刻情報の歩進（Ｓ４１２）を実行する。具体的には、次のフレームを受信する場合は、１フレームが１分で時刻情報が構成されているため、分に１加算する。もし、分を加算した結果の値が６０となった場合は、分の桁上がりが生じ、分を００にし時を１加算する。同様に、時、通算日と曜日、年の順で桁上がり判定を行い必要な処理を実行する。ここで、未受信だった時や通算日下位１桁の時刻情報などは、各機能処理部の初期化（Ｓ４０２）で設定した初期化コードのままであるため、値を００に置き換えて歩進を実行する。尚、各機能処理部の初期化（Ｓ４０２）による初期値をあらかじめ００としておくことで、値の置き換え処理を省略するようにしてもよい。

時刻情報の歩進（Ｓ４１２）が実行されると、歩進した時刻情報から時と分のパリティビットを生成（Ｓ４１３）する。具体的に、分の時刻情報について説明する。分が前記の歩進によって３２となり、この値をバイナリーコードへ変換すると“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“１”、“０”となり、“１”の数は３個であるため和が偶数となる分パリティは“１”となる。ここで生成したパリティビットは、次フレームの受信時に、パリティビットだけ受信エラーとなっても、時および分のＢＣＤコードと生成したパリティビットによって仮のビット誤り検出が可能となる。もし、通算日を上位２桁と下位１桁の合算値で保存している場合は、合算値から上位２桁と下位１桁に分離してもよい。

パリティビットの生成（Ｓ４１３）が終了すると、生成したパリティビットと共に、一時記憶部２０７から時刻情報収集部２０６へ時刻情報の補間（Ｓ４１４）を行う。具体的に、分は一時記憶部２０７の分メモリ２０７ａの３２と前記で生成されたパリティビット“１”が時刻情報収集部２０６の分メモリ２０６ａと分パリティ２０６ｂのそれぞれに保存され、時は未受信であるため時刻情報収集部２０６の時メモリ２０６ｃへは初期化コード、時パリティ２０６ｄへは仮に“０”が保存され、通算日上位２桁は一時記憶部２０７の通算日メモリ２０７ｅの２０が時刻情報収集部２０７の通算日メモリ２０６ｅに保存され、通算日下位１桁はビットパターンが不成立であったため時刻情報収集部２０６の通算日メモリ２０６ｆへは初期化コードが保存され、年は一時記憶部２０７の年メモリ２０７ｇの０３が時刻情報収集部２０６の年メモリ２０６ｇに保存され、曜日は一時記憶部２０７の曜日メモリ２０７ｈの４が時刻情報収集部２０６の分メモリ２０６ｈに保存され、予備ビットは一時記憶部２０７の予備メモリ２０７ｊから時刻情報収集部２０６の分メモリ２０６ｊに保存され、全ての時刻情報が時刻情報収集部２０７に補間される。

時刻情報の補間（Ｓ４１４）を実行すると、コード抽出（Ｓ４０４）に戻り、ブロック判定（Ｓ４０５）ならび時刻情報の収集（Ｓ４０７）、一時保存（Ｓ４１１）、時刻情報の判定（Ｓ４０９）が実行され、新たなフレームの時刻情報の受信処理を継続する。

ここで、具体的に、新たなフレームの時刻情報を受信した結果、分・時・通算日下位１桁・年・予備ビットのブロック判定が成功し、通算日上位２桁・曜日の受信に失敗した場合で説明する。この場合は、新しく受信に成功した分の時刻情報は分メモリ２０６ａに上書き保存が実行され、同様に、時は時メモリ２０６ｃに保存され、通算日下位１桁は通算日メモリ２０６ｆに保存され、年は年メモリ２０６ｇに上書き保存され、予備ビットは予備メモリ２０６ｊに保存される。

次に、時刻情報の判定（Ｓ４０９）では、時刻情報収集部２０６に収集された時刻情報の判定が実行される。その内容は、今回収集した分・時・通算日下位１桁・年・予備ビットの時刻情報と１つ前のフレームで収集されていた通算日上位２桁と曜日の時刻情報をもとに正否判定が実行される。具体的には、最新の分＝３２・時＝１０・通算日下位１桁＝５・年＝０３と、補間されていた通算日上位２桁＝２０・曜日＝４を合わせた、分＝３２・時＝１０・通算日上位２桁＝２０・通算日下位１桁＝５・年＝０３・曜日＝４が判定対象となる。この時刻情報が正常と判定されると、その時刻情報を年＝０３、月＝７、日＝２４、曜日＝４ （木）、時＝１０、分＝３２、秒＝００ （初期値）へ変換し、計時手段２１０へ修正する。

こうして、１つフレームの受信で全ての時刻情報が揃わなくても、継続して全てのフレームが揃うまでコード抽出（Ｓ４０４）〜時刻情報判定（Ｓ４０９）の処理と一時保存（Ｓ４１１）〜時刻情報の補間（Ｓ４１４）の処理を繰り返すことで、長波標準電波の受信が可能となる。

尚、受信開始後に一定時間（例えば２０分）を経過しても、受信が成功しない場合は、これ以上の長波標準電波の受信が困難とみなし、時間管理部２０５は強制的に受信を終了するように構成し、電波修正時計の消費電力を抑えるように構成してもよい。

こうした本実施形態によれば、最初に受信に成功したと思われた分の時刻情報が間違いであっても、時刻情報収集部２０６の分メモリ２０６ａが新規に受信した分の時刻情報で上書して時刻情報判定（Ｓ４０９）を実行するため、全ての時刻情報について正確な長波標準電波受信が可能となる。

上記の実施形態では、全ての時刻情報の受信に成功すると、計時手段を補正して終了するように構成されているが、時と分の受信、または、年・通算日・時・分の受信といった具合に、必要に応じて対象となる時刻情報を絞って判定するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、時刻情報の判定時に、正常な時刻情報であるか否かと全て揃っているか否かまでを判定しているが、正常な時刻情報であるか否かの判定をブロック判定のときに実行し、全ての時刻情報が揃っているか否かだけを判定するようにしてもよい。

上記実施形態では、１フレーム分の時刻情報を受信成功すると、計時手段を補正して終了するように構成されているが、複数フレームの受信を行い、その全てのフレームが実際の時間軸に合致した時刻情報で有るか否かを判定してから、最後に受信した時刻情報で計時手段を修正してもよい。例えば、３フレーム分の受信を成功したときなどである。

前述の時間軸に合致した時刻情報とは、以下のような場合である。最初に受信した時刻情報が０３年１月１日５時５分であり、続いて受信したフレームが０３年１月１日５時６分、次のフレームでは１回のフレームでは全ての時刻情報が揃わず、３フレーム分の時刻情報を受信したときに成功したときため０３年１月１日５時９分となった。このように時間軸に合致した時刻情報として受信成功した全ての時刻情報が時間の流れに沿った時刻情報であることを判定するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態で受信した複数のフレームが、全て時間軸に合致した時刻情報であるとしているが、例えば、５フレーム分の受信を行って、そのうちの３フレームが時間の流れにそった時刻情報であったときに、その時刻情報で計時手段を修正するように構成してもよい。

また、上記実施形態での時間軸にそった合致による確認手段を、受信に成功したフレームは、新しいフレームの受信を開始するときに１分の歩進演算を行うことで、受信した全ての時刻情報を単純な合致で判定できるように構成してもよい。

図１は、本発明を適用した電波修正時計の第１の実施形態の主要構成要素をブロックで示す図である。 図２は、本発明を適用した電波修正時計の第２の実施形態の主要構成要素をブロックで示す図である。 図３は本発明を適用した電波修正時計の第１の実施形態の修正動作をフローチャートで示す図である。 図４は本発明を適用した電波修正時計の第２の実施形態の修正動作をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１０１ アンテナ
１０２ 受信回路（受信手段）
１０３ コード抽出部
１０４ ブロック判定部
１０５ 受信管理部
１０６ 時刻情報収集部
１０７ 一時記憶部
１０８ 時刻情報判定部
１０９ 時刻情報補間部
１１０ 計時手段
２０１ アンテナ
２０２ 受信回路（受信手段）
２０３ コード抽出部
２０４ ブロック判定部
２０５ 受信管理部
２０６ 時刻情報収集部
２０７ 一時記憶部
２０８ 時刻情報判定部
２０９ 時刻情報補間部
２１０ 計時手段
ＳＷ 修正スイッチ

Claims (5)

1. 時刻情報を計時する時計手段と、標準電波を受信する受信手段と、該受信手段から得られる時刻信号から時刻情報を判定する時刻情報判定手段と、該時刻情報判定手段によって得られた時刻情報で該計時手段を修正する手段を有する電波修正時計であって、
   時刻信号から時刻情報を抽出するコード抽出手段と、
   該コード抽出手段で抽出された時刻情報から時刻情報毎に正常か否かを判定するブロック判定手段と、
   該ブロック判定手段で正常と判定された時刻情報を逐次収集する時刻情報収集手段と、
   該時刻情報収集手段で集められた時刻情報の整合を判定する時刻情報判定手段と、
   該時刻情報判定手段で正常と判定されたブロック毎の時刻情報を一時的に保存する一時記憶手段と、
   時刻情報判定手段で全ての時刻情報が揃わないと判定したときに一時記憶手段に保存されているブロック毎の時刻情報を時刻情報収集手段へ補間する時刻情報補間手段とを備え、
   前記時刻情報判定手段は、正常な時刻情報が全て揃ったときに標準電波による時刻情報を受信したと判定することを特徴とする電波修正時計。
2. 時刻情報を計時する時計手段と、標準電波を受信する受信手段と、該受信手段から得られる時刻信号から時刻情報を判定する時刻情報判定手段と、該時刻情報判定手段によって得られた時刻情報で該計時手段を修正する手段を有する電波修正時計であって、
   時刻信号から時刻情報を抽出するコード抽出手段と、
   該コード抽出手段で抽出された時刻情報から時刻情報毎に正常か否かを判定するブロック判定手段と、
   該ブロック判定手段で正常と判定されたブロック毎の時刻情報を一時的に保存する一時記憶手段と、
   該ブロック判定手段で正常と判定された時刻情報を逐次収集する時刻情報収集手段と、
   該時刻情報収集手段で集められた時刻情報の整合を判定する時刻情報判定手段と、
   時刻情報判定手段で全ての時刻情報が揃わないと判定したときに一時記憶手段に保存されているブロック毎の時刻情報を時刻情報収集手段へ補間する時刻情報補間手段とを備え、
   前記時刻情報判定手段は、正常な時刻情報が全て揃ったときに標準電波による時刻情報を受信したと判定することを特徴とする電波修正時計。
3. 請求項１または２記載の電波修正時計において、前記コード抽出手段で抽出される時刻情報は、分パリティを含む分、時パリティを含む時、積算日、年、曜日であり、ブロック判定手段は、前記分パリティを含む分、時パリティを含む時、積算日、年、曜日の時刻情報毎に正常か否かを判定する電波修正時計。
4. 請求項１または２記載の電波修正時計において、前記コード抽出手段で抽出される時刻情報は、前記分パリティを含む分と、時パリティを含む時の時刻情報であり、前記ブロック判定手段は、前記分パリティを含む分と、時パリティを含む時の時刻情報毎に正常か否かを判定する電波修正時計。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項記載の電波修正時計において、前記時刻情報判定手段は、実際の時間軸に即して複数回、標準電波による時刻情報を受信したと判定したときに、最後に判定した時刻情報に基づいて前記計時手段を修正する電波修正時計。

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