JP4743280B2 - 時刻情報受信装置、電波時計およびプログラム - Google Patents

Description

この発明は、標準電波を受信してタイムコードを解析する時刻情報受信装置、タイムコードに基づき時刻修正を行う電波時計、および、標準電波の復調信号からタイムコードの解析を行わせるためのプログラムに関する。

以前より、タイムコードが含まれる標準電波を受信して時刻修正を行う電波時計がある。また、世界の各地で送信されている複数の方式の標準電波を受信できるマルチバンド対応の電波時計もある。

マルチバンド対応の電波時計においては、何れの送信局の標準電波を受信するのか手動により受信方式を切り換えるものと、自動的に受信方式を切り換えるものとがある。手動により受信方式を切り換えるものでは、世界の各地に移動した際、ユーザにより受信方式の設定を変更操作してもらう必要があり、この操作は頻繁に行われるものでないため操作方法も忘れやすくユーザにとって煩雑なものであった。

一方、受信方式を自動的に切り換えるものでは、一般に、送信局の判別を行わずに受信方式を１つずつ切り替えながら受信が成功するまで電波受信を繰り返すという方式が採用され、このような構成では、無駄な受信処理によって受信時間が長くなったり消費電流が増大したりするという欠点があった。

そこで、従来、マルチバンド対応の電波時計において、標準電波の復調信号から送信局の判別を行って受信方式を決定する幾つかの方法について提案されている。例えば、特許文献１には、所定時間における高レベルのパルス幅の時間を合計して、この合計時間が所定時間Ｔより大きいか否かで英国のタイムコードか、日本或いは米国のタイムコードかを判別する方式が開示されている。

また、特許文献２には、秒同期位置からタイムコード信号の波形を検出してアメリカのタイムコードかそれ以外のタイムコードかを判別する方式が開示されている。

特開２００３−１２１５７１号公報 国際公開第２００５／０６２１３７号パンフレット

しかしながら、上記特許文献１や特許文献２の判別方式では、復調信号の劣化によってパルス波形が鈍ったり、外来ノイズが混入したりした場合に、タイムコード種別の正確な判別結果が得られにくいという課題があった。

本発明は、短い時間でタイムコードの種別を判別できるとともに、復調信号が劣化していてもタイムコードの種別を正確に判別できる時刻情報受信装置、電波時計およびプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
データパルスが所定周期で配されているタイムコードを含んだ標準電波を受信して、当該標準電波の復調信号からタイムコードを解析する時刻情報受信装置において、
前記復調信号のパルス波形と前記復調信号を所定時間分ずらしたパルス波形とを加算処理するタイムシフト加算手段と、
該タイムシフト加算手段の計算結果がローレベルの期間を含むか否かによって受信した標準電波に含まれるタイムコードの種別を判別する判別手段と、
を備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の時刻情報受信装置において、
前記判別手段が判別するタイムコードの種別には、タイムコードのパルス波形とこのパルス波形を特定時間ずらして加算した場合に、ローレベルの期間が発生しない第１のタイムコード種別と、ローレベルの期間が発生する第２のタイムコード種別とが含まれ、
前記タイムシフト加算手段が復調信号をずらす前記所定時間は前記特定時間であることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の時刻情報受信装置において、
前記タイムシフト加算手段が復調信号をずらす前記所定時間は５００ｍｓであり、
前記判別手段は、前記タイムシフト加算手段の計算結果にローレベルの値が含まれているか否かにより、米国の標準電波と英国の標準電波との判別を行うことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の時刻情報受信装置において、
前記タイムシフト加算手段は、前記データパルスが配される所定周期の信号ごとに複数回前記加算処理を行い、
前記判別手段は、前記複数回の加算処理の計算結果の全てにおいてローレベルの値が含まれていないか、或いは、少なくとも一部にローレベルの値が含まれているかを判別して、前記タイムコードの種別を判別することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の時刻情報受信装置において、
前記復調信号の立ち上がり点と立ち下がり点とを判定する判定手段を備え、
前記タイムシフト加算手段は、前記判定手段の判定に基づいて得られたパルス波形を対象として前記加算処理を行うことを特徴としている。

請求項６記載の発明は、
時刻を計時する計時手段と、
該計時手段の計時データに基づいて時刻を表示する時刻表示手段と、
請求項１〜５の何れか一項に記載の時刻情報受信装置と、
前記時刻情報受信装置の前記判別手段により判別されたタイムコード種別のフォーマットに従って前記復調信号からタイムコードを判読して時刻情報を求める判読手段と、
前記判読手段により求められた時刻情報に基づき前記計時手段の計時データを修正する時刻修正手段と、
を備えたことを特徴とする電波時計である。

請求項７記載の発明は、
データパルスが所定周期で配されているタイムコードの復調信号が入力されるコンピュータによって実行可能なプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記復調信号のパルス波形と前記復調信号を所定時間分ずらしたパルス波形とを加算処理するタイムシフト加算機能と、
該タイムシフト加算機能による計算結果がローレベルの期間を含むか否かによって受信した標準電波に含まれるタイムコードの種別を判別する判別機能と、
を実現させるプログラムである。

本発明に従うと、復調信号のパルス波形とこれを所定時間分ずらしたパルス波形とを加算処理した結果からタイムコードの種別を判別するので、短い時間でタイムコード種別を判別できるとともに、復調信号がある程度劣化している場合でも比較的正確にタイムコード種別を判別することができる。

本発明の実施の形態の電波時計の全体構成を示すブロック図である。 ＣＰＵにより実行される電波判別処理の手順を示すフローチャートである。 日本福岡局の標準電波“JJY60”のタイムコードについて立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔の一例を示した説明図である。 米国の標準電波“WWVB”のタイムコードについて立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔の一例を示した説明図である。 タイムシフト付加加算処理の対象となるタイムコードの一例を示すデータチャート図である。 図５のタイムコードに対するタイムシフト付加加算処理の内容を説明する図である。 米国の標準電波“WWVB”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理でローレベル期間が現われる組み合わせの一例を示す説明図である。 イギリスの標準電波“MSF”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理の内容の一例を示す説明図である。 判別対象となる３種類のタイムコードの各データパルスの波形を示す説明図であり、その（ａ）は日本福岡局の標準電波“JJY60”に含まれるタイムコードの各データパルス波形、（ｂ）は米国の標準電波“WWVB”に含まれるタイムコードの各データパルス波形、（ｃ）はイギリスの標準電波“MSF”に含まれるタイムコードの各データパルス波形である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の電波時計の全体構成を示すブロック図である。

この実施の形態の電波時計１は、世界の複数の送信局で送信されている複数種類の標準電波を受信して時刻修正を行うことが可能な時計モジュールである。この電波時計１は、標準電波を受信してタイムコード信号を復調する電波受信部３と、電波受信部３により復調されたタイムコード信号がハイレベルまたはローレベルにあるか比較するコンパレータ２１と、タイムコード信号を受けて時刻修正を行ったり時計機能の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）２２と、例えば指針を回転させたり或いはデジタル表示によって時刻を表示する時刻表示器（時刻表示手段）２３と、時刻の計時を行う計時回路（計時手段）２４と、計時回路２４に一定周波数の信号を供給する発振器２５と、ＣＰＵ２２に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）２６と、制御データや制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）２７等を備えている。

電波受信部３は、標準電波を受信するアンテナ１１と、受信信号を増幅するＲＦアンプ１２と、受信信号を中間周波数に変換するミキサ１３と、ミキサ１３に所定の周波数信号を供給する局部発振器１４と、ノイズ除去用の第１ローパスフィルタ１５と、中間周波数の信号を増幅するＩＦアンプ１６と、中間周波数の信号を抽出するバンドパスフィルタ１７と、中間周波数の信号からタイムコード信号を復調する検波器１８と、ノイズ除去用の第２ローパスフィルタ１９と、検波されたタイムコード信号（復調信号）の平均的な信号レベルを一定にするためにＡＧＣ（自動利得制御）信号を生成してＲＦアンプ１２やＩＦアンプ１６の利得を調整するＡＧＣ回路２０等を備えている。

上記の構成のうち、電波受信部３、コンパレータ２１、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２７およびＲＡＭ２６により、時刻情報受信装置が構成される。また、ＣＰＵ２２により、判読手段、時刻修正手段、プログラムを実行可能なコンピュータが構成される。

コンパレータ２１は、タイムコード信号の信号レベルを所定の閾値と比較して、その比較結果を表わすハイレベル信号またはローレベル信号をＣＰＵ２２に出力するものである。コンパレータ２１の比較閾値は、電波受信部３から送られてくるタイムコード信号のハイレベルとローレベルの中間の信号レベルに設定されている。或いは、ハイレベル寄りの閾値とローレベル寄りの閾値との２つの閾値が設定され、これら２つの閾値によりヒステリシスを持たせてタイムコード信号の信号レベルを比較する構成としても良い。

アンテナ１１は、例えば、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７５ｋＨｚなど、世界の各地で送信されている標準電波の周波数に対応して同調周波数を切り換えることが可能になっている。局部発振器１４も受信周波数に対応させてミキサ１３に供給する発振信号の周波数を切り換え可能になっている。これらアンテナ１１の同調周波数や局部発振器１４の発振信号の周波数は、ＣＰＵ２２からのチャンネル切換信号（図示略）に基づいて切り換えられるようになっている。

ＲＯＭ２７には、計時回路２４の計時データに従って時刻表示器２３を更新していくことで現在時刻の表示を行う時計機能の処理プログラムに加えて、受信されるタイムコードの種別を判別する電波判別処理プログラム２７ａと、判別されたタイムコード種別のフォーマットに従ってタイムコードを判読して時刻情報を求めるタイムコード判読処理プログラム２７ｂと、求められた時刻情報に基づいて計時回路２４の計時データを修正する時刻修正処理プログラム２７ｃなどが格納されている。

これらの処理プログラムは、ＲＯＭ２７に格納しておくほか、汎用のコンピュータにより読み取り可能な、光ディスク等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ等に格納しておき、コンピュータから電波時計１のメモリにダウンロードされるようにしても良い。また、このようなプログラムをキャリアウェーブ（搬送波）を媒体として通信回線やコンピュータを介して電波時計１のメモリにダウンロードされる形態を適用することもできる。

ＣＰＵ２２は、常時は、時計機能の処理プログラムを実行しているが、所定時刻になった場合やユーザからの操作入力があった場合など、所定の条件が成立した場合に、上記の処理プログラム２７ａ〜２７ｃを実行するようになっている。タイムコード判読処理と時刻修正処理については周知の技術なので詳細な説明は省略する。

次に、上記の電波判別処理プログラム２７ａの後半部分で実行される６０ｋＨｚ標準電波判別処理について詳細に説明する。ＣＰＵ２２は、この６０ｋＨｚ標準電波判別処理の前段において、先ず、受信チャンネルを切り換えて何れの周波数帯の電波が到来しているかを判別し、６０ｋＨｚの標準電波が到来していると判別された場合に、この６０ｋＨｚ標準電波判別処理を実行するようになっている。

図２には、ＣＰＵ２２により実行される６０ｋＨｚ標準電波判別処理のフローチャートを示す。

６０ｋＨｚ標準電波判別処理は、６０ｋＨｚで送信されている標準電波が日本福岡局の標準電波“JJY60”か、米国局の標準電波“WWVB”か、イギリス局の標準電波“MSF”かを判別するものである。

６０ｋＨｚ標準電波判別処理が開始されると、ＣＰＵ２２は、先ず、ステップＳ１において、コンパレータ２１の出力を（ｎ＋１）秒間取り込みながら、この期間におけるタイムコード信号の立ち上がりと立ち下がりのエッジ判定を行う（判定手段）。エッジ判定を行う期間は、短すぎるとタイムコードの判別精度が悪くなる一方、長すぎると判別処理にかかる時間や電流消費が増大する。両者の兼ね合いから、エッジ判定を行う期間は９秒〜２０秒、より好ましくは１０秒〜１５秒とすると良い。この実施形態では、１１秒（ｎ＝１０）としている。

エッジ判定が完了したら、続くステップＳ２〜Ｓ６において、ＣＰＵ２２は、第１の電波判別処理として復調したタイムコード信号が“JJY60”のものか、または、“WWVB”或いは“MSF”のものかを判別する処理を行う。すなわち、ステップＳ２，Ｓ３において、ステップＳ１で判定したタイムコード信号の複数の立ち上がりエッジと複数の立ち下がりエッジとから所定の演算処理を行う。次に、ステップＳ４で、これらの算出値を比較する。そして、この比較結果によって、復調したタイムコード信号を“JJY60”のものである判断したり（ステップＳ５）、“WWVB”或いは“MSF”のものであると判断したりする（ステップＳ６）。次に、これらステップＳ２〜Ｓ６の第１の電波判別処理について詳細に説明する。

［第１の電波判別処理］
図３には、標準電波“JJY60”のタイムコードの立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔とを表わした説明図を、図４には、標準電波“WWVB”のタイムコードの立ち上がりエッジの時間間隔と立ち下がりエッジの時間間隔とを表わした説明図を示す。また、図９には、３種類の標準電波（ａ）“JJY60”，（ｂ）“WWVB”，（ｃ）“MSF”のタイムコードを構成する各データパルス波形を表わした説明図を示す。

図９（ａ）に示すように、標準電波“JJY60”のデータパルスは、１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち上がりエッジがあり、パルス幅によって３種類のデータ（マーカ“Ｍ”およびポジションマーカ“Ｐ”、データ値“１”，“２”）が表わされるようになっている。一方、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、標準電波“WWVB”，“MSF”のデータパルスは、１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち下がりエッジがあり、パルス幅やパルス波形によって３種類又は５種類のデータ（マーカ“Ｍ”，“Ｐ”、データ値“１”，“０”，“００”，“０１”，“１０”，“１１”）が表わされるようになっている。そして、これらのデータパルスが１秒周期で６０個配列されて１セットのタイムコードが構成されている。

第１の電波判別処理においては、図９（ａ）に示したように“JJY60”のタイムコードが１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち上がりエッジが揃っている一方、図９（ｂ），（ｃ）に示すように“WWVB”と“MSF”のタイムコードが１秒の始点ｔ０にデータパルスの立ち下がりエッジが揃っていることを利用して、これらのタイムコードの種別を判別するようになっている。

第１の電波判別処理に移行すると、まず、図２のステップＳ２において、ＣＰＵ２２はステップＳ１で判定した複数の立ち上がりエッジのうち、隣接する２個の立ち上がりエッジを１組としてそれらの時間間隔Ｔｒ１〜Ｔｒｎ（図３，図４参照）とパルス周期“１ｓ”との差分、ならびに、これら複数の差分の散ばり具合を表わす立ち上がり分散量として、各差分の絶対値の相加平均を次式（１）のように算出する。この実施形態では、１０個のエッジ間隔Ｔｒ１〜Ｔｒ１０から立ち上がり分散量を算出している。

続いて、図２のステップＳ３において、ＣＰＵ２２はステップＳ１で判定した複数の立ち下がりエッジのうち、隣接する２個の立ち下がりエッジを１組としてそれらの時間間隔Ｔｆ１〜Ｔｆｎ（図３，図４参照）とパルス周期“１ｓ”との差分、ならびに、これら複数の差分の散ばり具合を表わす立ち下がり分散量として、各差分の絶対値の相加平均を次式（２）のように算出する。この実施形態では、１０個のエッジ間隔Ｔｆ１〜Ｔｆ１０から立ち下がり分散量を算出している。

ここで、受信した標準電波が“JJY60”である場合、図３に示すように、理想的なタイムコード信号の波形では、立ち上がりエッジが１秒周期で揃っているため、式（１）の立ち上がり分散量は「０」となる。一方、立ち下がりエッジは１秒周期に対してバラツキがあるので、式（２）の立ち下がり分散量は「０．２７」など、０以上の値となる。“JJY60”のタイムコードにおいては、同じデータ値（例えば“０”）が連続して配置される場合でも、パルス幅の小さなポジションマーカパルスが１０秒間に一回は配置されるので、１０個のエッジ間隔Ｔｆ１〜Ｔｆ１０には必ずばらつきが生じる。

また、受信した標準電波が“WWVB”である場合、図４に示すように、理想的なタイムコード信号の波形では、立ち下がりエッジが１秒周期で揃っているため、式（２）の立ち下がり分散量は「０」となる。一方、立ち上がりエッジは１秒周期に対してバラツキがあるので、式（１）の立ち上がり分散量は「０．２７」など、０以上の値となる。“WWVB”のタイムコードにおいては、同じデータ値（例えば“０”）が連続して配される場合でも、パルス幅の異なるポジションマーカパルスが１０秒に一回は配置されるので、１０個のエッジ間隔Ｔｒ１〜Ｔｒ１０には必ずばらつきが生じる。

また、受信した標準電波が“MSF”である場合、基本的には上記“WWVB”と同様のことが言える。ただし、“MSF”のデータパルスには、図９（ｃ）の“０１”データパルスのように、１個のデータパルスの途中に立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを有するデータパルスが含まれるため、このデータパルスを受信した場合には、立ち下がり分散量は０以上の値となる。しかしながら、このデータパルスを受信した場合には、その途中にある余分な立ち上がりエッジにより、立ち上がり分散量にも同様の値が加算されることとなる。したがって、立ち下がり分散量と立ち上がり分散量の両者を比較した場合、データパルスの途中にあるエッジの影響はほぼ相殺されることとなる。

なお、ステップＳ３のエッジ判定の処理において、コンパレータ出力にパルス幅が０．１秒程度の短いハイレベルパルスが含まれる場合に、このハイレベルパルスをノイズとみなしてその始端と終端のエッジは無視するようにすることで、“MSF”のタイムコードに含まれるデータ値“０１”のデータパルスの途中の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの影響を排除することもできる。

上記のように立ち上がり分散量と立ち下がり分散量とを算出したら、次に、図２のステップＳ４において、ＣＰＵ２２は、次式（３）に示すように立ち上がり分散量と立ち下がり分散量との比較を行う。

立ち上がり分散量と立ち下がり分散量とは、上記のように“JJY60”のタイムコードであれば後者の方が大きくなるため、このステップＳ４の比較結果は“ＹＥＳ”となる。一方、“MSF”又は“WWVB”のタイムコードであれば前者の方が大きくなるため、このステップＳ４の比較結果は“ＮＯ”となる。

標準電波の電界強度が低下して信号波形が劣化したりノイズの混入が多くなった場合には、データパルスの立ち上がりエッジや立ち下がりエッジの判定タイミングには揺らぎが生じる。そのため、理想的な波形のタイムコードであれば、立ち上がり分散量又は立ち下がり分散量の一方が「０」となる場合でも、実際のタイムコードではその算出値は０以上の値となる。しかしながら、上記の判定タイミングの揺らぎによって、もう一方の分散量の値も、理想的な波形の場合の算出値よりも大きくなることが殆どであり、逆に理想的な波形の場合の算出値よりも小さくなることは少ない。従って、信号波形が極端に劣化している場合でなければ、上記式（３）の比較結果は理想的な波形の場合と一致する。

従って、ステップＳ４の比較結果が“ＹＥＳ”であればＣＰＵ２２は“JJY60”のタイムコードと判断し（ステップＳ５）、比較結果が“ＮＯ”であればＣＰＵ２２は“WWVB”或いは“MSF”のタイムコードであると判断する（ステップＳ６）。これらステップＳ５，Ｓ６の処理が判別手段として機能する。

ステップＳ５で標準電波“JJY60”と判断したら、タイムコードの種別は一意に決定されるので、このままこの６０ｋＨｚ標準電波判別処理を終了する。一方、ステップＳ６で標準電波“WWVB”或いは“MSF”と判断したら、タイムコードの種別は未だ一意に決まらないので、ステップＳ７〜Ｓ１１の第２の電波判別処理を行って、復調したタイムコード信号が“WWVB”のものか、または、“MSF”のものかを判別する。次に、ステップＳ７〜Ｓ１１の第２の電波判別処理について詳細に説明する。

［第２の電波判別処理］
図５には、タイムシフト付加加算処理の対象となるタイムコード信号の一例を示すデータチャート図を、図６には、図５のタイムコード信号に対するタイムシフト付加加算処理の内容を説明する図を示す。

第２の電波判別処理においては、図９（ｂ），（ｃ）に示すように、“WWVB”のタイムコードにはデータパルスの５００ｍｓの時点以降にローレベルが現われるデータパルスが含まれるのに対して、“MSF”のタイムコードでは全てのデータパルスが５００ｍｓの時点以降が全てハイレベルになっていることを利用して、第１のタイムコード種別“MSF”と第２のタイムコード種別“WWVB”とをそれぞれ判別するようになっている。

第２の電波判別処理に移行すると、先ず、ステップＳ７において、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１でエッジ判定して得られたタイムコード信号の個々のデータパルスに対してタイムシフト付加加算の計算を実施する（タイムシフト加算手段）。タイムシフト付加加算とは、１個のデータパルスと、次のデータパルスを５００ｍｓタイムシフトしたものとを、１秒間にわたって論理和演算するものである。例えば、ステップＳ１のエッジ判定により図５のタイムコード信号が得られた場合、図６（ａ）に示すように、先ず、１番目のデータパルスｐ１と、２番目のデータパルスｐ２を５００ｍｓタイムシフトしたものとで、データパルスｐ１の始端から１秒間にかけて論理和演算を行う。論理和演算の結果、少なくとも何れか一方がハイレベルになっている区間の計算結果はハイレベル（論理値「１」）、両方ともローレベルになっている区間の計算結果はローレベル（論理値「０」）となる。

１回のタイム付加加算の計算処理を実行したら、次のステップＳ８において、その計算結果が始端から終端まで全てハイレベル（論理値「１」）か否かを判別する。そして、図６（ａ）の計算結果のように全てハイレベルであれば、ステップＳ９に移行して、計算処理をＮ回（例えば１０回）以上行ったか否かを判別する。さらに、未だ、Ｎ回に達していなければ、ステップＳ７に戻って、次のデータパルスに対してタイムシフト付加加算の計算を実施する。一方、ステップＳ８の判別処理で、計算結果が何れかの期間にローレベル（論理値「０」）があると判別されれば、“ＮＯ”側に移行する。

図５のタイムコード信号の場合、図６（ａ）に示したように１回目のタイムシフト付加加算の計算結果が全てハイレベルであるので、ステップＳ７に戻って、次のデータパルスｐ２に対するタイムシフト付加加算の計算を行う（図６（ｂ））。さらに、図５のタイムコード信号の場合には、その後、続いて計算結果が全てハイレベルとなって、６番目のデータパルスｐ６までタイムシフト付加加算の処理が続けられる（図６（ｃ））。

一方、図５のタイムコード信号では、８番目のデータパルスｐ８がハイレベルのパルス幅の小さなマーカパルスであるため、７番目のデータパルスｐ７と８番目のデータパルスｐ８のタイム付加加算の計算では、一部の区間にローレベル（論理値「０」）が現われる計算結果となる（図６（ｄ））。従って、この７回目のタイムシフト付加加算処理の結果によりステップＳ８の分岐処理で“ＮＯ”側に移行する。

図７は、“WWVB”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理でローレベルの値が現われる組み合わせの一例を示した説明図、図８は、“MSF”のタイムコードについてタイムシフト付加加算処理の一例を示す説明図である。

ステップＳ１で得られたタイムコード信号が標準電波“WWVB”のものである場合、マーカパルス“Ｍ”やポジションマーカパルス“Ｐ”は、ハイレベルのパルス幅が２００ｍｓと狭いため、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、このデータパルスが現われるタイムシフト付加加算の処理では、必ず、１秒間の何れかの区間がローレベル（論理値「０」）となる計算結果が得られる。また、マーカパルス“Ｍ”やポジションマーカパルス“Ｐ”は、１０秒間に必ず１回は現われるデータパルスなので、連続する１０回のタイムシフト付加加算を行えば、少なくとも１回は１秒間の何れかの期間にローレベルが現われる計算結果が得られ、それにより、ステップＳ８の判別処理で“ＮＯ”側へ移行される。

一方、ステップＳ１で得られたタイムコード信号が標準電波“MSF”のものである場合、ハイレベルのパルス幅が一番狭いマーカパルス“Ｍ”でもパルス幅は５００ｍｓあるため、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、このデータパルスが現われるタイムシフト付加加算においても計算結果は１秒間の全ての区間でハイレベル（論理値「１」）となる。従って、標準電波“MSF”のタイムコード信号に対しては、１０回以上のタイムシフト付加加算を行っても、全てハイレベル（論理値「１」）となる計算結果のみが得られ、それにより１０回の計算処理の後にステップＳ９の判別処理で“ＹＥＳ”側に移行される。

以上のことから、ステップＳ８の判別処理で“ＮＯ”側に移行したらタイムコード信号が“WWVB”のものであると判断する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ９の判別処理で“ＹＥＳ”側へ移行したらタイムコード信号が“MSF”のものであると判断する（ステップＳ１０）。これらステップＳ８〜Ｓ１２の処理が判別手段として機能する。そして、この６０ｋＨｚ標準電波判別処理を終了する。このような標準電波判別処理によって、６０ｋＨｚの標準電波のタイムコード種別が一意に判別される。

なお、図６〜図８の例では、データパルスの秒同期点（コンマ０秒の立ち下がり点）を始点とした１秒間の信号と、次の１秒間のデータパルス信号を５００ｍｓシフトした信号とを論理和演算しているが、演算対象のデータパルスの取り方には種々のバリエーションがある。例えば、データパルスの秒同期点を始点とした１秒間の信号と、これと同一の信号を５００ｍｓシフトした信号とを論理和演算するようにしても良い。

また、タイムコードの任意の時点を第１の始点とする１秒間の信号と、この第１の始点から５００ｍｓ遅れた時点を第２の始点とする１秒間の信号とを、上記第１の始点と第２の始点とが重なるようにタイムシフトして論理和演算するようにしても良い。或いは、タイムコードの任意の時点を第１の始点とする１秒間の信号と、この第１の始点から１５００ｍｓ遅れた時点を第２の始点とする１秒間の信号とを、上記第１の始点と第２の始点とが重なるようにタイムシフトして論理和演算するようにしても良い。このような演算方法としても、上記の場合と同様のタイムコード種別の判別が可能である。さらに、このような演算方法とすることで、例えば、データパルスの秒同期点が正確に認識されていなくても、タイムコード信号が“MSF”のものであるのか、“WWVB”のものであるのかを、問題なく判別することができる。

上述した６０ｋＨｚ標準電波判別処理（図２）によりタイムコード種別が一意に判別されたら、次いで、ＣＰＵ２２は、タイムコード判読処理プログラム２７ｂと時刻修正処理プログラム２７ｃとを実行して、タイムコードから時刻情報を求めるとともに、計時回路２４の時刻データをタイムコードの時刻情報によって修正する。

以上のように、この実施の形態の電波時計１によれば、上記の第１の電波判別処理によって、１０秒程度の短い時間の電波受信でタイムコードが“JJY60”のものか、または、“WWVB”或いは“MSF”のものかを判別することができる。また、この第１の電波判別処理によれば、立ち上がり分散値と立ち下がり分散値とを比較することでタイムコードの種別の判別を行うので、電波の電界強度が弱くて復調したタイムコード信号の信号波形が劣化していたりノイズの混入があったりする場合でも、比較的正確にタイムコードの種別を判別することができる。

また、この実施の形態の第２の電波判別処理によれば、１０秒程度の短い時間の電波受信でタイムコードが“MSF”のものか、または、“WWVB”のものかを判別することができる。また、この第２の電波判別処理によれば、タイムシフト付加加算処理の計算結果からタイムコード種別の判別を行っているので、復調信号が劣化していたり外来ノイズが混入されたりした場合でも、比較的正確にタイムコード種別を判別することができる。

例えば、標準電波の電界強度が低下して復調信号の波形が鈍った場合、ＣＰＵ２２ではデータパルスの立ち上がりエッジの判定時点が前方にずれて、パルス幅が長く認識されることがある。また、外来ノイズが混入した場合に、ＣＰＵ２２では本来のデータパルスのローレベル期間に短いハイレベルのパルスがあるように認識することがある。このような場合、パルス波形から“WWVB”のタイムコードを判別したり、一定期間内のハイレベル期間の長さをカウントしてそのカウント値から“WWVB”のタイムコードを判別する構成では、上記のようなパルス幅の変化や余分なパルス混入により、“WWVB”のタイムコードであると正確に判別できなくなってしまう。

一方、本実施形態の第２の電波判別処理によれば、“WWVB”のタイムコードの“Ｐ”データパルスの２００ｍｓのハイレベルのパルス幅が、５００ｍｓのパルス幅と誤認識されるような極端な信号の劣化がない限り、“Ｐ”データパルスとその他のデータパルスとのタイムシフト付加加算を行った結果、その計算結果にローレベルの値が必ず生じることとなって、“WWVB”と“MSF”のタイムコード種別を正確に判別することができる。従って、本実施形態のタイムシフト付加加算処理によるタイムコード種別の判別方法の方が、パルス波形からタイムコード種別を判別したり、一定期間のハイレベル期間の合計時間からタイムコード種別を判別する方法よりも、信号劣化やノイズ混入の影響を受けにくいといえる。

また、本実施形態の第２の電波判別処理によれば、タイムシフト付加加算処理のタイムシフト量が５００ｍｓに設定されているので、“WWVB”と“MSF”のタイムコード種別の判別に適したものとなっている。

また、本実施形態の第２の電波判別処理によれば、コンパレータ出力に基づく立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの判定によりＣＰＵ２２の内部で求められたデータパルス波形を対象として、タイムシフト付加加算処理を行うように構成されているので、例えば、復調信号を短い周期でサンプリングした波形データを用いてタイムシフト付加加算処理を行ったり、復調信号を遅延回路で遅延させてアナログ回路によりタイムシフト付加加算の処理を行ったりする場合と比較して、タイムシフト付加加算の処理負荷を小さくすることができる。また、エッジ判定の際に、必要があれば復調信号に混入された細かなノイズの影響を除去することもできる。

また、本実施形態の第２の電波判別処理によれば、タイムシフト付加加算の計算を、個々のデータパルスごとに行い、この処理を複数回繰り返すように構成されているので、この計算処理に必要な作業用のメモリ空間の大きさを小さくすることができる。また、途中で計算結果にローレベルの値が見つかった場合に、途中で計算処理を抜けて速やかにデータパルスの判別を終了させることができる。

また、この実施形態の電波時計１によれば、以上のような電波判別処理によって、ユーザが電波時計１を携帯して世界の各地に移動した際に、ユーザは煩雑な設定変更の操作を行うことなく、自動的に各地の標準電波の種別を判別して、当該標準電波から時刻情報を得ることができる。さらに、標準電波の判別には短時間の電波受信しか要さないので、判別処理の後にすぐに電波受信処理を実行して速やかな時刻修正が可能となり、さらに、不要な電波受信処理が省かれるので電流消費量の低減が図られることとなる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、第２の電波判別処理により判別する標準電波として、“MSF”と“WWVB”の標準電波を例示したが、タイムコードのパルス波形とこのパルス波形を特定時間ずらして加算処理した結果が、ローレベルの値が発生する第１のタイムコード種別と、ローレベルの値が発生しない第２のタイムコード種別とがあれば、これらのタイムコード種別を判別処理の対象とすることができる。

また、上記実施の形態の第２の電波判別処理では、個々のデータパルスごとにタイムシフト付加加算計算を行ってこれを複数回繰り返す構成としたが、例えば、１０秒分の復調信号のパルス波形と、これを全体的にタイムシフトしたパルス波形とを一度に加算処理して、その計算結果にローレベルの値の区間があるか無いかを判別する構成としても良い。

また、上記実施の形態の第２の電波判別処理では、加算処理として論理和演算を行う構成を示したが、ハイレベルを「１」、ローレベルを「０」として、「１＋１＝２」とする通常の加算処理を行うようにしても良い。

また、上記実施の形態では、電波判別処理を電波受信処理の前段で常に行うように説明したが、例えば、１回目の電波受信処理は前回の受信が成功した方式で行い、１回目の電波受信処理で正常受信できなかった場合に電波判別処理を実行してから再度の電波受信処理を実行するように構成しても良い。また、上記実施形態では、コンパレータによりタイムコード信号のエッジ判定を行っているが、タイムコード信号を所定のサンプリングレートでＡＤ変換してＣＰＵ２２に取り込み、このＡＤ変換されたデータからＣＰＵ２２がエッジ判定を行ったり、タイムシフト付加加算処理を行ったりしても良い。その他、実施の形態で具体的に示した細部は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 電波時計
３ 電波受信部
１１ アンテナ
２１ コンパレータ
２２ ＣＰＵ
２３ 時刻表示器
２４ 計時回路
２５ 発振器
２６ ＲＡＭ
２７ ＲＯＭ
２７ａ 電波判別処理プログラム
２７ｂ タイムコード判読処理プログラム
２７ｃ 時刻修正処理プログラム

Claims (7)

1. データパルスが所定周期で配されているタイムコードを含んだ標準電波を受信して、当該標準電波の復調信号からタイムコードを解析する時刻情報受信装置において、
   前記復調信号のパルス波形と前記復調信号を所定時間分ずらしたパルス波形とを加算処理するタイムシフト加算手段と、
   該タイムシフト加算手段の計算結果がローレベルの期間を含むか否かによって受信した標準電波に含まれるタイムコードの種別を判別する判別手段と、
   を備えていることを特徴とする時刻情報受信装置。
2. 前記判別手段が判別するタイムコードの種別には、タイムコードのパルス波形とこのパルス波形を特定時間ずらして加算した場合に、ローレベルの期間が発生しない第１のタイムコード種別と、ローレベルの期間が発生する第２のタイムコード種別とが含まれ、
   前記タイムシフト加算手段が復調信号をずらす前記所定時間は前記特定時間であることを特徴とする請求項１記載の時刻情報受信装置。
3. 前記タイムシフト加算手段が復調信号をずらす前記所定時間は５００ｍｓであり、
   前記判別手段は、前記タイムシフト加算手段の計算結果にローレベルの値が含まれているか否かにより、米国の標準電波と英国の標準電波との判別を行うことを特徴とする請求項２記載の時刻情報受信装置。
4. 前記タイムシフト加算手段は、前記データパルスが配される所定周期の信号ごとに複数回前記加算処理を行い、
   前記判別手段は、前記複数回の加算処理の計算結果の全てにおいてローレベルの値が含まれていないか、或いは、少なくとも一部にローレベルの値が含まれているかを判別して、前記タイムコードの種別を判別することを特徴とする請求項１記載の時刻情報受信装置。
5. 前記復調信号の立ち上がり点と立ち下がり点とを判定する判定手段を備え、
   前記タイムシフト加算手段は、前記判定手段の判定に基づいて得られたパルス波形を対象として前記加算処理を行うことを特徴とする請求項１記載の時刻情報受信装置。
6. 時刻を計時する計時手段と、
   該計時手段の計時データに基づいて時刻を表示する時刻表示手段と、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の時刻情報受信装置と、
   前記時刻情報受信装置の前記判別手段により判別されたタイムコード種別のフォーマットに従って前記復調信号からタイムコードを判読して時刻情報を求める判読手段と、
   前記判読手段により求められた時刻情報に基づき前記計時手段の計時データを修正する時刻修正手段と、
   を備えたことを特徴とする電波時計。
7. データパルスが所定周期で配されているタイムコードの復調信号が入力されるコンピュータによって実行可能なプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記復調信号のパルス波形と前記復調信号を所定時間分ずらしたパルス波形とを加算処理するタイムシフト加算機能と、
   該タイムシフト加算機能による計算結果がローレベルの期間を含むか否かによって受信した標準電波に含まれるタイムコードの種別を判別する判別機能と、
   を実現させるプログラム。

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