JP5428167B2 - 時刻修正装置、時刻修正装置付き計時装置及び時刻修正方法 - Google Patents
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Description
GPSシステムを用いたGPS装置の一例としては、この時刻情報を使用した時刻修正の方法や、GPS衛星に代えて、長波の標準電波に含まれる時刻コードを解析して、表示時刻を修正する電波時計が提案されている(特許文献1)。
また、GPS衛星の時刻情報は、所定の周期で更新されている。そこで、この所定周期後の時刻情報を予測して、GPS衛星の予測時刻を算出し、その予測時刻を用いて、自己の位置情報が得られる。このため、GPS衛星の擬似距離や位置測定が、受信環境に優れていない場合においても得ることができる方法が提案されている(特許文献2)。
この方法によれば、電源投入直後にフルパワー(CPUを動作させ、各部が動作する状態)で航法メッセージを取得する。そして、取得した航法メッセージに含まれる時刻情報を取得して、時刻計算を行う。その後、GPS装置の基準のクロック信号を発生するクリスタルの精度と、要求される時計の精度との関係から、時刻計算を行い次の補正するタイミングを求める。つまり、次に航法メッセージを取得する時間(CPUを停止している状態であり、スリープモードという)を求める。そして、このスリープモードの経過時間後に再び、航法メッセージを取得し、この航法メッセージからの時刻情報に基づいて、時刻修正を行うようになっている。
このため、時刻修正装置は、機器の性能によらず、所定のタイミングで時刻修正を行うことができ、また、正しいと判断された衛星時刻情報に基づいて時刻修正するので、確実に正確な時刻修正を行うことが可能となる。
このため、仮に、今回の衛星時刻情報が確実でない場合に、その衛星時刻情報に基づいて時刻修正を行ってしまい、更にずれ量が大きくなるということがない。
このため、生成時刻情報の前回の修正から一定時間経過している場合は、位置情報衛星の衛星状態を示す位置情報衛星健康情報を取得する。このため、前回の受信時から、位置情報衛星の状態が変化している場合には、その状態に応じて時刻修正が可能となる。そして、位置情報衛星に異常があると判断された場合は、その位置情報衛星からの衛星時刻情報は、時刻修正の際に使用しない。このため、時刻修正装置は異常のある衛星時刻情報に基づいて時刻修正を行うことがない。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、本発明に係る時刻修正装置付き計時装置である例えば、GPS時刻修正装置付き腕時計10(以下「GPS付き腕時計10」という)を示す概略図であり、図2は、図1の概略断面端部図である。また、図3は、図1及び図2のGPS付き腕時計10の主なハードウエア構成等を示す概略図である。
図1及び図2に示すように、GPS付き腕時計10は、その表面に文字板12、秒針、分針、時針等の指針13が配置される時刻表示部と、緯度や経度各種メッセージが表示されるLCD表示パネル等からなるディスプレイ14等が形成されている。そして、このディスプレイ14は、緯度、経度や都市名等の位置情報を表示する他、メッセージ情報を表示する。そして、指針13はモータコイル19などからなるステップモータで歯車を介して駆動される。
なお、GPS衛星15は、位置情報衛星の一例となっており、このGPS衛星15は地球の上空に複数存在している。
また、外装であるケース17はSUS、チタンなどの金属で構成されている。そして、ベゼル16は、GPS装置40に備えられているGPSアンテナ11がGPS衛星15からの衛星信号を受信する性能を向上させるために、セラミックス製が好ましい。電池24は、リチウムイオン電池などの二次電池となっている。そして、電池24の下側には、磁性シート21が配置されており、その磁性シート21を介して充電用コイル22が配置されている。従って、電池24は、この充電用コイル22により、外部充電器から電磁誘導で電力を充電できるようになっている。また、磁性シート21は、磁界を迂回させることができるようになっている。このため、磁性シート21は、電池24の影響を低減して、効率的にエネルギー伝送を行うことができるようになっている。そして、電力転送のために裏ブタ26の中央部には、裏面ガラス部23が配置されている。
GPS付き腕時計10は、以上のように構成されている。
以下、図3に示す各構成について説明する。
図3に示すように、GPS付き腕時計10は、受信部である例えば、GPS装置40を備え、図1のGPS衛星15から受信した信号をGPSアンテナ11からフィルタ(SAW)31やRF部(Radio Frequency:無線周波数)27を介してベースバンド部30で信号として取出される構成となっている。
つまり、フィルタ(SAW)31は、バンドパスフィルタであり、1.5GHzの衛星信号を抜き出すものとなっている。そして、このように抜き出された衛星信号は、LNAで増幅された後、ミキサ46でVCO41の信号とミキシングされ、IF(中間周波数)にダウンコンバートされる。また、PLL回路34用のクロック信号は、温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO)32から生成されるようになっている。ダウンコンバートされた衛星信号は、IFフィルタ35、IFアンプを通り、ADC(A/D変換器)42でデジタル信号に変換されるようになっている。そして、ベースバンド部30で、制御信号に基づき、衛星信号の演算を行うようになっている。ベースバンド部30で得られた時刻データ等は、記憶部に記憶され、駆動回路43を通して、修正された時刻情報を表示するようになっている。
また、ベースバンド部30には、DSP(Digital Signal Processor)39、CPU(Central Processing Unit)36、SRAM(Static Random Access Memory)37を備え、温度補償回路付き水晶発振回路(TCXO)32やフラッシュメモリ33等も接続されている。そして、RTC(リアルタイムクロック)38は制御部20に配置されており、時刻情報を生成する時刻情報生成部の一例となっている。このRTC38は、制御部20に接続されている水晶振動子によって決定される基準クロックでカウントアップされるようになっている。
つまり、本実施の形態における時計機構は、いわゆる電子時計となっている。
なお、RTC38は、時刻情報を生成する時刻情報生成部の一例となっている。また、GPS装置40は、位置情報衛星(例えば、GPS衛星15)から送信される衛星信号を受信する受信部の一例となっている。そして、RTC38で生成した時刻情報である内部時刻データ73b(図7参照)は、生成時刻情報の一例となっている。
図4に示すように、GPS付き腕時計10は、制御部20を有する。制御部20は、図4に示す各種プログラム格納部50内の各種プログラムを実行し、第1の各種データ記憶部60内の各種データ及び第2の各種データ記憶部70内の各種データを処理する構成となっている。
また、図4には、各種プログラム格納部50、第1の各種データ記憶部60及び第2の各種データ記憶部70と分けて示してあるが、実際に、このようにデータが分けて格納されているわけではなく、説明上の便宜のために分けて記載したものである。
なお、図6の第1の各種データ記憶部60には、主に予め格納されているデータをまとめて示した。また、図7の第2の各種データ記憶部70には、第1の各種データ記憶部60内のデータ等を各種プログラム格納部50内のプログラムで処理した後のデータ等を主に示した。
図5は、図4の各種プログラム格納部50内のデータを示す概略図であり、図6は、図4の第1の各種データ記憶部60内のデータを示す概略図である。また、図7は、図4の第2の各種データ記憶部70内のデータを示す概略図である。
図8および図9は、本実施の形態にかかるGPS付き腕時計10の主な動作等を示す概略フローチャートである。
具体的には、RTC38の生成する時刻情報が、図6の時刻修正タイミングデータ61aとなったかを図5の受信タイミング判断プログラム51により判断する。
ここで、時刻修正タイミングデータ61aは、例えば、次のような時刻を基準として設定されるようになっている。GPS付き腕時計10の時刻精度が最大で0.5秒程度であるとすると、時刻修正のために、GPS衛星15等から衛星信号を受信する回数は、一日に2、3回の受信でよい。従って、GPS付き腕時計10が、あるGPS衛星15から衛星信号が受信しやすい環境であることが好ましい。そのため、受信タイミングとなる時刻修正タイミングデータ61aは、受信しやすい環境の時刻を基準として設定されていることが好ましい。そこで、ユーザーがGPS付き腕時計10を使用しておらず、腕から外されていて屋内に置かれている可能性が高い時間帯、例えば、夜中である午前2時、又は午前3時などが基準とされる。あるいは、ユーザーがGPS付き腕時計10を使用しており、その使用環境が屋外である可能性の高い通勤時間帯、例えば、午前7時や午前8時などが基準とされる。
また、本実施形態では、時刻修正タイミングデータ61aは、0秒若しくは30秒のタイミングで、時刻データを取得して、時刻修正を行うことができるように設定されている。後述するように、GPS衛星15の衛星信号の特定単位は、フレームデータである。このフレームデータは、5つのサブフレームデータ(サブフレーム1〜サブフレーム5)を含む。つまり、時刻修正タイミングデータ61aは、フレームデータの先頭であるサブフレーム1の始まりの前が設定されている。サブフレーム1の始まりの前とは、いわゆるサブフレーム1の先頭のプリアンブルデータの前であって、GPS装置40のRF部27の起動時間やGPS衛星15のサーチ時間を見積もったデータである。従って、例えば、サブフレーム1の開始である先頭の10秒程度前となっている。つまり、例えば、受信タイミングを午前2時を基準として、0秒のタイミングで時刻修正が行われるように設定する。具体的には、時刻修正タイミングデータ61aは、午前2時00分の例えば10秒程度手前のデータとなっている。そして、図5の受信タイミング判断プログラム51は、RTC38の生成する時刻情報が、この時刻修正タイミングデータ61aである午前1時59分50秒となったかを判断する。あるいは、例えば、受信タイミングを午前7時を基準として、30秒のタイミングで時刻修正を行われるように設定する。具体的には、図5の受信タイミング判断プログラム51は、RTC38の生成する時刻情報が、この時刻修正タイミングデータ61aである午前7時00分20秒となったかを判断するようになっている。
そして、図5の受信タイミング判断プログラム51は、RTC38でカウントして、時刻修正タイミングデータ61aに達しているかを判断する。つまり、受信タイミング判断プログラム51は、RTC38で生成される内部時刻データ73bに基づいて受信タイミングを生成する開始情報生成部の一例となっている。
そして、受信タイミングに達していない場合は、達するまでカウントするようになっている。
具体的には、上述の図3で説明したように、GPS装置40が動作を開始し、GPSアンテナ11から衛星信号であるGPS信号を受信するために、後述するGPS衛星15のC/Aコードのパターンを発生させる。
このため、GPS付き腕時計10が、受信できない環境である場合、例えば、屋内であるような場合に、GPS装置40をいつまでも動作させていると、電力が消費されてしまう。このため、このような場合は、一定時間が経過したらGPS装置40の動作を終了して、無駄に電力が消費されることを低減させることができるようになっている。
ST15では、GPS衛星15が捕捉できたかを判断するようになっている。つまり、図5の衛星サーチプログラム52は、GPS装置40がGPS衛星15をサーチして、同期する。そして、後述するGPS衛星15の衛星信号である航法メッセージが復調できる状態となっているかを判断するようになっている。
そして、捕捉できない場合は、ST12に戻り、GPS衛星15のサーチが、再度行われ、他のGPS衛星15を捕捉するようになっている。
ここで、ST16の工程を説明する前に、GPS衛星15から送信される信号(衛星信号)である航法メッセージについて、説明する。
各GPS衛星15からは、図18(a)に示すように、1フレームデータ(30秒)単位で信号が送信されて来る。この1フレームデータは、5個のサブフレームデータであるサブフレーム1〜サブフレーム5(1サブフレームデータは6秒)を有している。各サブフレームデータは、10ワード(1ワードは0.6秒)を有している。
また、各サブフレームデータの先頭のワードには、TLM(Telemetry word)データが格納されたTLMワードとなり、このTLMワード内には、図18(b)に示すように、その先頭にプリアンブルデータが格納されている。
また、TLMに続くワードは、HOW(hand over word)データが格納されたHOWワードとなり、その先頭には、TOW(Time of week、「Zカウント」ともいう)というGPS衛星のGPS時刻情報が格納されている。
GPS時刻情報は毎週日曜日の0時から経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の0時に0に戻るようになっている。つまり、GPS時刻情報は、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報であって、経過時間が1.5秒単位で表した数となっている。GPS時刻情報は、Zカウント(以下「Zカウントデータ」)ともいわれており、GPS装置40が現在時刻を知る手がかりともなっている。
このGPS時刻情報の起点は、UTC(世界協定時)における1980年1月6日00:00:00であり、この日に始まる週は週番号0となっている。そして、週番号と経過時間(秒)のデータを取得することで、受信側はGPS時刻情報を取得できる構成となっている。
また、週番号データは、1週間単位で更新されるデータとなっている。
従って、受信側で、一旦、週番号データを取得しており、その週番号データを取得した時期からの経過時間がカウントされている場合は、再度、週番号データを取得しなくても、取得している週番号データと経過時間から、GPS衛星15の現在の週番号データが分かる。従って、Zカウントデータを取得すれば、現在のGPS時刻が概算で分かるようになっている。このため、通常は、このZカウントデータのみを取得する構成としておくことで、受信側の受信動作が短時間で行うので、低消費電力とすることができる。
また、何らかの状況により、取得した週番号データが消去されたり、あるいは、週番号データを取得した時期からの経過時間のカウントがずれてしまったり、週番号データを取得してから一定時間が経過しているような場合は、改めて、GPS衛星15からの衛星信号から、週番号データも受信すれば、新たに受信した週番号データとZカウントデータから、受信側は現在のGPS時刻情報を取得することができるようになっている。
そして、この主フレームデータは、それぞれ300ビット(300bit)ずつの5つのサブフレームデータに分割されている(図18(a))。
そして、1フレームデータは30秒に相当する。従って、サブフレームデータの1つは、6秒に相当するデータとなっている。上述したように、この各サブフレームデータの先頭の2語には、TLMワード、HOWワードのZカウント(TOW)データが含まれている。そして、Zカウントデータは、サブフレーム1から始まり、各サブフレームデータごとに6秒おきのデータとなっている。つまり、サブフレーム1からサブフレーム5はTLMワード、HOWワードのZカウント(TOW)データを有している。この、Zカウント(TOW)データは、次のサブフレームデータの時刻情報となっている。例えば、サブフレーム1のZカウントデータは、サブフレーム2の時刻データとなっている。
そして、サブフレーム1のワード3には、図17で示すように、上述した週番号(WN)データとGPS衛星15自身の動作状態を示す信号データである衛星健康状態(SVhealth又は衛星ヘルス情報ともいう)を示す各データが入っている。図17は、サブフレーム1の各ワードデータ(WORD1〜WORD5)の一部を説明するための概略概念図となっている。
つまり、このようなGPS衛星15のフレームデータ等を取得するには、受信側であるGPS装置40がGPS衛星15の信号と同期する必要がある。
この場合、特に1ms単位の同期のためにC/Aコード(1023chip(1ms))が用いられる。このC/Aコード(1023chip(1ms))は、地球を周回している複数のGPS衛星15毎に異なっており、固有のものとなっている。
従って、特定のGPS衛星15の衛星信号を受信する場合は、受信部であるGPS装置40から、いずれかのGPS衛星15に固有のC/Aコードを発生させて位相同期することで、受信することができるようになっている。
そして、C/Aコード(1023chip(1ms))と同期させると、サブフレームデータのTLMワードのプリアンブルデータおよびHOWワードを受信でき、HOWワードのZカウントデータが取得できるようになっている。そして、GPS装置40は、TLMワードおよびHOWワードのZカウント(TOW)データを取得した後に、続けて週番号情報(WN)データと衛星健康状態情報(SVhealth)データを取得することもできる(図17)。
そして、取得したZカウントデータが信頼できるか否かの判断は、パリティチェックを行うことで可能である。つまり、HOWワードのTOWデータの後のパリティデータで、正誤の確認をすることができる。そして、パリティチェックで誤りが確認された場合は、このZカウントデータには、なんらかの異常があるとみなして、時刻修正には、使用しないようにすることができる。
GPS衛星15の衛星信号である航法メッセージは以上のように構成されている。
具体的には、図5の時刻データ取得プログラム53が、GPS衛星15からの衛星信号である航法メッセージから、上述した衛星時刻情報の一例であるZカウント(TOW)データを取得する。そして、図7の受信衛星時刻情報記憶部71に受信衛星時刻データ71aとして記憶するようになっている。つまり、Zカウントデータを取得するということは、上述したようにTLMワードのプリアンブルデータで同期を確立してからZカウント(TOW)データを取得できることである。そして図5の時刻情報整合性判断プログラム501が、取得したZカウント(TOW)データである図7の受信衛星時刻データ71aが信頼できるか否かの判断を行うようになっている。時刻情報整合性判断プログラム501は、上述したようなパリティチェックを行う。つまり、時刻情報整合性判断プログラム501は、HOWワードのTOWデータの後のパリティデータで、正誤の確認をするようになっている。そして、時刻情報整合性判断プログラム501のパリティチェックでZカウントデータの誤りが確認された場合は、この取得したZカウントデータには、なんらかの異常があるとみなして、時刻修正には使用しない。このため、異常が見つかった場合は、図5の時刻データ取得プログラム53が、Zカウントデータが取得できなかったとみなして、ST10に戻るようになっている。
具体的には、図5のサブフレーム確認プログラム54が、取得されたZカウントデータに基づいて、サブフレーム1のZカウントデータであるかを判断する。つまり、図5のサブフレーム確認プログラム54は、図7の時刻データ記憶部73内の受信時刻データ73aの1回目受信時刻データ73a1から、この1回目受信時刻データ73a1がサブフレーム1のZカウントデータであるかを判断するようになっている。
このような場合であっても、GPS付き腕時計10では、図5のサブフレーム確認プログラム54を有しているので、GPS付き腕時計10は、確実にサブフレーム1のZカウント(TOW)データを取得することができるようになっている。
ST18では、受信停止判断プログラム57が、GPS装置40の受信を一時停止させるようになっている。
そして、ST19に進み、取得したZカウント(TOW)データからサブフレームデータのサブフレーム番号を確認する。
上述したように、Zカウント(TOW)データは、UTCに同期して、正確に6秒ごとにGPS衛星15から送信されるデータとなっている。このため、取得したZカウントデータによって、どのサブフレームのデータを受信したかがGPS付き腕時計10は既知となる。このため、例えば、内部時刻データ73bの時刻生成部の一例であるRTC38の精度が何らかの状況で、大きくずれた状態である場合において、6秒以上ずれている場合は、受信開始のタイミングもそのずれ分だけずれることとなる。そして、サブフレーム1のZカウントデータを取得しているつもりでも、他のサブフレームデータのZカウントデータを取得している場合がある。このような場合でも、GPS付き腕時計10は、図5のサブフレーム確認プログラム54を有しているのでどのサブフレームデータであるかは確認できるようになっている。従って、ST19では、取得したサブフレームデータのサブフレーム番号を確認して、ST20に進む。
ここで、図9では、ST23から記号Cに向かうようになっているが、これは、図8の記号Cに進んでST10に戻るようになっていることを示すものである。図8と図9の他の記号Aや記号Bについても同様である。
具体的には、図5の他衛星情報取得プログラム55が、上述のGPS衛星15の衛星信号のサブフレーム1のワード3に含まれる衛星健康状態情報(SVhealth、衛星ヘルス情報ともいう)データを取得する。そして、図5の他衛星情報取得プログラム55は、取得した衛星健康状態情報データを図7の衛星健康状態情報記憶部72の衛星健康状態データ72aとして記憶するようになっている。
つまり、上述したように、取得した衛星健康状態情報データである衛星健康状態データ72aは、GPS衛星15の自身の動作状態を表すデータとなっており、衛星の状態を表すコードとなっている。そして、衛星健康状態データ72aはコードデータが0以外の場合は、何らかの異常があることを示しているので、そのGPS衛星15が使用できないものであることが分かるようになっている。そして、正常である場合は、衛星健康状態データ72aのコードデータは0となっているので、衛星が正常状態であることが分かるようになっている。
このため、この図7の衛星健康状態データ72aによって、GPS衛星15に何らかの不具合等があった場合には、確認できるようになっている。つまり、GPS衛星15からの衛星信号が、信頼できるものであるか否かが判断できるようになっている。
このため、GPS衛星15(位置情報衛星の一例)から取得した衛星健康状態情報データである衛星健康状態データ72a(位置情報衛星健康情報の一例)が正常状態でない場合、つまり、GPS衛星15に何らかの異常があると判断して、他のGPS衛星15(位置情報衛星の一例)を受信するようになっているので、異常のないGPS衛星15(位置情報衛星の一例)からの衛星信号によって時刻情報が修正できる。このため、確実に、精度の高い時刻修正を行うことが可能となる。
ST24では、内部時刻情報と整合性がとれたかを判断する。具体的には、図5の閾値ずれ判断プログラム503が、現在の時刻情報であるRTC38で生成された図7の内部時刻データ73bと受信時刻データ73aの1回目受信時刻データ73a1とのずれ量が、図6の整合性検証閾値格納部62の整合性検証閾値データ62aとなっているかを判断する。この整合性検証閾値データ62aは、例えば、1日当たりで0.5秒程度となっている。これは、基準クロック源振となる制御部20(図3参照)に接続された水晶(水晶振動子)の精度に起因する。
このRTC38は、制御部20に接続されている水晶振動子で決定される基準クロックでカウントアップされるようになっている。
つまり、内部時刻データ73bは生成するRTC38の性能に関係する値となっている。そして、内部時刻データ73bは、RTC38の基準クロックとなる水晶(水晶振動子)の周波数ずれ(以下 RTC38の周波数ずれともいう)に起因するものである。従って、何らかの影響で、この周波数ずれが大きくなり、図7の内部時刻データ73bと1回目受信時刻データ73a1とのずれ量が、図6の整合性検証閾値データ62aより大きくなってしまった場合は、整合性が取れなかったと判断して、ST25に進む。
ST25では、図5の時刻データ取得プログラム53が、サブフレーム1のZカウントデータを取得した時と同一のGPS衛星15から次のサブフレームデータであるサブフレーム2やサブフレーム3のZカウントデータを取得する。そして、図7の時刻データ記憶部73の受信時刻データ73aの2回目受信時刻データ73a2、3回目受信時刻データ73a3にサブフレーム2のZカウントデータ、サブフレーム3のZカウントデータがそれぞれ記憶される。ちなみに、この場合も、上述した図5の時刻情報整合性判断プログラム501が、各Zカウントデータの正誤判断であるパリィティチェックを行うようになっている。
そして、この場合、GPS装置40は、サブフレーム1の頭の10秒程度手前から受信動作を開始し、サブフレーム3のZカウント(TOW)データを取得する時間だけ動作するようになっている。従って、GPS装置40は、この場合の受信時間であっても、サブフレーム1の先頭からサブフレーム3のZカウントデータを取得するまでの時間ですみ、15秒程度ですむので、消費電力の削減をすることができる。 そして、この場合において、図5の衛星健康状態確認プログラム56(健康状態判断部の一例)がGPS衛星15(情報衛星の一例)の衛星状態が正常状態であると判断した場合、つまり、衛星健康状態確認プログラム56(健康状態判断部)がGPS衛星15(位置情報衛星)には異常が無いと判断した場合であって、図6の整合性検証閾値データ62a(閾値ずれ量の一例)の範囲を超えている場合は、サブフレーム1(最初のサブフレーム情報単位の一例)のZカウントデータ(衛星時刻情報の一例)に何らかの不具合があるとみなし、GPS装置40(受信部の一例)は、サブフレーム2,3(次のサブフレーム情報単位の一例)のZカウントデータ(衛星時刻情報の一例)を取得するようになっている。
そして、サブフレーム1、2、3のZカウントデータである図7の受信時刻データ73a内のデータを比較して、少なくとも2つの衛星時刻情報で整合性が取れた場合は、その衛星時刻情報を使用して、時刻修正が行われる。
そのため、確実に、精度の高い時刻修正を行うことが可能となる。
Zカウント(TOW)データは、上述のように、衛星時刻情報のデータであり、GPS衛星15から、このZカウントデータを入手する。
したがって、それ以外のデータ、例えば図18(a)のエフェメリスやアルマナック等のデータは取得する必要がない。しかし、図18(a)に示すようにサブフレームはサブレーム1(A)からサブフレーム5(E)まで順番に送信され、各サブフレームデータは、TLMのワードからエフェメリス等のワードまでが順番に送信されてくる。
このため、GPS装置40は、例えば、サブフレームデータのHOWのワードに格納されているZカウント(TOW)データのみを取得したい場合でも、例えば、図18(a)のサブフレーム1(A)のHOWのZカウント(TOW)データを取得した後、フレーム1のワード3、ワード4〜ワード10までの衛星補正データ等を受信して、サブフレーム2のHOWのZカウント(TOW)データを取得するようになっている。
これでは、その間、GPS付き腕時計10のGPS装置40が継続して受信続けることになり、消費電力が大きいものとなってしまう。
具体的には、GPS装置40は、既に、GPS衛星15のC/Aコードと同期をとっている。このため、サブフレーム1のTLMワードの開始位置と同期をとっている。そして、TLMに続く次のワードデータであるHOWのZカウント(TOW)データを取得することができる。
そして、サブフレームデータは、6秒のデータとなっており、10のワードデータとなっているので、各ワードデータの受信時間は0.6秒となる。
したがって、サブフレーム1のTLMワードの開始からRTC23等で計測して1.2秒後に、図3に示すように電池24からレギュレータ29を介してGPS装置40に供給される電力供給を減らして、受信停止期間とするが、この際には、サブフレーム1のZカウント(TOW)データは取得できている。
そして、ST28に進み、図5の時刻情報修正プログラム502が、図7の内部時刻データ73bを受信時刻データ73aに基づいて、修正するようになっている。この場合、上述の工程で採用されている図7の受信時刻データ73aを使用するようになっている。そして、図5の時刻情報修正プログラム502が、修正した時刻が図7の時計表示用時刻データ73cとして記憶されるようになっている。
そして、図5の時計表示時刻データ修正プログラム504が、図7の時計表示用時刻データ73cに基づいて、GPS付き腕時計10の文字板12の指針13やディスプレイ14の表示時刻を修正するようになっている。
GPS付き腕時計10は、以上のように、時刻修正を行うようになっている。
そして、衛星サーチプログラム52は位置情報衛星のサーチを開始する開始部の一例であり、受信停止判断プログラム57や受信タイミング設定プログラム58は、衛星信号の特定単位であるサブフレームデータを検出して停止する停止部の一例となっている。
このため、GPS付き腕時計10は、もっとも短い受信時間で時刻修正を行うことができる。
受信時刻データ73aは、衛星時刻情報の一例となっており、時刻データ記憶部73は衛星時刻情報格納部の一例ともなっている。
時刻情報修正プログラム502(時刻修正部の一例)は、内部時刻データ73b(時刻生成情報の一例)を受信時刻データ73a(正衛星時刻情報の一例)に基づいて修正して時計表示用時刻データ73c(修正表示時刻情報の一例)とする。
このため、GPS付き腕時計10は、機器の性能によらず所定のタイミングで時刻修正を行うことができ、また、正しいと判断された衛星時刻情報に基づいて時刻修正するので、確実に正確な時刻修正を行うことが可能となる。
そして、時刻情報整合性判断プログラム501が(閾値ずれ判断部の一例)が、整合性検証閾値データ62a(閾値ずれ量の一例)の範囲を超えていると判断した場合は、時刻情報修正プログラム502(時刻修正部の一例)は受信時刻データ73a(今回の衛星時刻情報の一例)に基づいて内部時刻データ(時刻生成情報の一例)の修正を行わない構成とされている。
このため、仮に、今回の衛星時刻情報が確実でない場合に、その衛星時刻情報に基づいて時刻修正を行ってしまい、更にずれ量が大きくなるということが無い。
そして、衛星状態を示す位置情報衛星健康情報の一例である衛星健康状態データ72aによって、位置情報衛星の状態を判断する健康状態判断部の一例である衛星健康状態確認プログラム56を有しているので、位置情報衛星の衛星状態の状態、つまり、正常状態か異常状態であるかの判断ができるようになっている。このため、異常のある位置情報衛星の衛星時刻情報を使用して、時刻修正を行ってしまうことが無い。そして、時刻情報を受信する際に、Zカウントデータ以外に位置衛星健康状態情報を取得することによって、その時刻情報が確実なものであるかの判断が容易となる。そして、この時刻情報であるZカウントデータと位置衛星健康状態情報を得る際に、サブフレーム1からこれらのデータを取得するので、受信時間を短くでき、消費電力を抑えることができるようになっている。
第2の実施形態のGPS付き腕時計10は、その多くの構成が第1の実施形態と重複するので、重複する構成については、同一符号を付し、異なる点を中心に説明する。
つまり、GPS付き腕時計10の概略説明図である図1乃至図4、図6は第1の実施形態と共通する構成となっている。
そして、図12は、第2の実施形態に係るGPS付き腕時計10の動作状態を示す概略フローチャートである。この第2の実施形態にかかるGPS付き腕時計10は、大部分を第1の実施形態と共通にしているので、図12では、異なる部分を中心に示している。つまり、図12の概略フローチャートの前後の工程は、第1の実施形態の工程と同様となっている。従って、図8及び図9の第1の実施形態の概略フローチャートにおいて、開始からST10の受信タイミングの工程を経てST17のサブフレーム1のZカウントデータの確認の工程に至るまで、そして、ST17で確認できなかった場合にST18に進み、その後ST20に至り、またST10に戻る工程、及びST21、ST22、ST24〜ST28で時刻修正を行い終了する工程は同一である。よって、図12では一部を省略して示している。
従って、図12の概略フローチャートでは、ST17で、サブフレーム1のZカウントデータが取得できたことを確認した後の工程が、一部追加となっている。
つまり、第2の実施形態において、第1の実施形態と異なる点は、ST17からST21に至るまでの工程において、前回の受信成功時である時刻情報を修正した際からの時間を確認する工程が追加されている。また、ST22のあと、ここでは省略したST24に至る間に受信成功時間を記憶する工程ST31が追加となっている。
このため、以下では、第1の実施形態と異なる点を中心に、第2の実施形態のGPS付き腕時計10の動作を図12の概略フローチャートに従って説明し、その関係で、図10、図11の説明をする。
具体的には、図10の前回受信経過時間確認プログラム507が、図11の前回受信成功時刻データ75aからの経過時間を内部時刻データ73bと比較することで、一定時間以内であるかを判断する。
ここで一定時間とは、衛星健康状態データ72aの更新される可能性のある時間や、上述のエフェメリスの有効期間内等の時間として設定される。例えば、4時間程度である。
つまり、GPS衛星15の状態を示す衛星健康状態情報である衛星健康状態データ72aが変更されている場合に、この衛星健康状態データ72aを取得し直すことで、更新された状態を知ることができる。
つまり、この場合の受信時間は、図16の受信時間(受信期間)の概略イメージ図の図16(a)のようなシーケンスとなっている。図16(a)は、GPS装置40は、サブフレーム1の先頭の10秒程度手前から受信動作を開始し、サブフレーム1のZカウント(TOW)データを取得する時間だけ動作するようになっている。
このように、本実施形態のGPS付き腕時計10は、生成時刻情報の前回の修正した際の時刻である前回受信成功時刻データ75a(図11参照)から一定時間経過していない場合は、GPS衛星15(位置情報衛星の一例)は前回の時刻修正時に取得している衛星健康状態(SVhealth)データ72a(位置情報衛星健康情報の一例)に基づいて、正常状態であるとみなすようになっている。そして、サブフレーム1のZカウントデータ(衛星時刻情報の一例)のみで、GPS装置40(受信部の一例)を停止する。このため、GPS付き腕時計10は、受信時間が短くなり、消費電力をより少なくできるようになっている。
ST21では、上述した第1の実施形態と同様に衛星健康状態(SVhealth)情報データを取得する。次いで、上述した第1の実施形態と同様に、ST22に進み、GPS衛星15の状態を確認する。
ST22で、衛星健康状態情報データである図11の衛星健康状態(SVhealth)データ72aが、正常でないことを示していた場合は、第1の実施形態と同様、ST23に進む。
一方、ST22で、取得した衛星健康状態情報データである図11の衛星健康状態(SVhealth)データ72aが、正常であることを示していた場合は、ST31に進む。
従って、図11の前回受信成功時刻記憶部75に記憶されている前回受信成功時刻データ75aは、GPS衛星15の衛星信号の受信に成功した際の時刻となっている。
そして、第1の実施形態で説明した、図9のST24の工程に進むようになっている。
このため、図16(a)の受信時間の次に短い受信時間で済む。このため、消費電力の低減を図ることも可能であり、更新された週番号データで、より正確な時刻修正を行うことができるようになっている。
このため、前回の受信時から、GPS衛星15(位置情報衛星の一例)の状態が変化している場合には、その状態に応じて時刻修正が可能となる。そして、GPS衛星15(位置情報衛星の一例)に異常があると判断された場合は、そのGPS衛星15(位置情報衛星の一例)からのZカウント(衛星時刻情報の一例)は、時刻修正の際に使用しない。このため、異常のあるGPS衛星15のZカウント(衛星時刻情報の一例)に基づいて時刻修正を行うことがない。その後の工程は、第1の実施形態で説明した工程と同様となっている。
第3の実施形態のGPS付き腕時計10は、その多くの構成が第1の実施形態と重複するので、重複する構成については、同一符号を付し、異なる点を中心に説明する。
つまり、GPS付き腕時計10の概略説明図である図1乃至図4、図6は第1の実施形態と共通する構成となっている。
そして、図15は、第3の実施形態に係るGPS付き腕時計10の動作状態を示す概略フローチャートである。この第3の実施形態にかかるGPS付き腕時計10は、大部分を第1の実施形態と共通にしているので、図15では、異なる部分を中心に示している。
つまり、図15の概略フローチャートの前後の工程は、第1の実施形態の工程と同様となっている。従って、図8及び図9の第1の実施形態の概略フローチャートにおいて、開始からST10の受信タイミングの工程を経てST17のサブフレーム1のZカウントデータの確認の工程に至るまで、そして、ST17で確認できなかった場合にST18に進み、その後ST20に至り、またST10に戻る工程、及びST21〜ST28で時刻修正を行い終了する工程は同一であるので、図15では一部を省略して示している。
従って、図15の概略フローチャートでは、ST17で、サブフレーム1のZカウントデータが取得できたことを確認した後の工程が、一部追加となっている。
つまり、第3の実施形態において、第1の実施形態と異なる点は、ST17からST21に至るまでの工程において、GPS付き腕時計10のカレンダー情報が変更または消滅しているかの確認工程と、週番号データを取得する工程、カレンダー情報の更新工程が追加されるようになっている。
このため、以下では、第1の実施形態と異なる点を中心に、第3の実施形態のGPS付き腕時計10の動作を図15の概略フローチャートに従って説明し、その関係で、図10、図11の説明をする。
ST40では、カレンダー情報が変更または消失されているかを判断する。
具体的には、図13のカレンダー情報確認プログラム509が、図14のカレンダー書換履歴記憶部78のカレンダー書換履歴データ78aを確認して、カレンダー情報記憶部77のカレンダー情報データ77aが、変更または消失しているかを判断する。
このカレンダー書換履歴記憶部78のカレンダー書換履歴データ78aは、例えば、ユーザーによる操作ボタン等の操作により、カレンダー情報データ77aを変更してしまった際の情報や、カレンダー情報記憶部77のカレンダー情報データ77aがリセットされて消失されてしまった際の情報などが記録されている。
この様な場合は、GPS付き腕時計10は、カレンダー情報データ77aを更新して、修正する必要がある。
ST41では、GPS装置40は、さらにGPS衛星15からの衛星信号である航法メッセージのサブフレーム1のZカウントに続き、週番号(WN)データを取得する。
具体的には、図13の週番号(WN)情報取得プログラム508が、GPS衛星15からの衛星信号である航法メッセージのサブフレーム1のZカウントに続くワード3から週番号(WN)データを取得して、図14の週番号データ記憶部76に週番号データ76aとして記憶する。衛星信号である航法メッセージの週番号(WN)情報は、上述したように、サブフレーム1のワードデータであるワード3に含まれているので、GPS装置40は、このワード3を受信するまで、動作するように、図13の受信停止判断プログラム57が判断することになる。そして、この受信されたワード3から図13の週番号(WN)情報取得プログラム508が、週番号(WN)データを取得して、図14の週番号データ記憶部76に週番号データ76aとして記憶する。
一方、ST40で、変更されていないと判断された場合は、ST21に進む。この工程は、第1の実施形態と同様であるので、省略する。ST21以下の工程も第1の実施形態と同様となっている。
従って、サブフレーム1(最初のサブフレーム単位の一例)には、衛星時刻情報の起点からの経過のカウント情報である週番号データ76a(週番号情報(WN)の一例)を含んでいる。カレンダー情報データ77a(カレンダー情報の一例)が変更された際には、GPS装置40(受信部の一例)は、週番号データ76a(週番号情報の一例)を取得する構成となっており、カレンダー情報データ77a(カレンダー情報の一例)は、週番号データ76a(週番号情報(WN)の一例)に基づいてカレンダー情報書換プログラム510が修正する構成となっている。
このため、GPS付き腕時計10内のカレンダー情報データ77aがユーザーによって変更された場合やリセットされてしまった場合において、週番号データ76aを取得して、修正することができるので、ユーザーにとって、更に便利である。
Claims (8)
- 位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、
時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
前記位置情報衛星からサブフレーム単位ごとに送信される前記衛星信号のうち、前記位置情報衛星の時刻情報である衛星時刻情報と前記位置情報衛星の状態を示す位置情報衛星健康情報とを含む前記サブフレームの先頭が送信されるより前の時刻である開始前情報を生成する開始情報生成部と、
前記時刻情報と前記開始前情報とに基づいて、前記受信部を動作させて前記位置情報衛星の受信を定期的に開始する開始部と、
少なくとも、前記衛星時刻情報と前記位置情報衛星健康情報とを取得すると前記受信部による受信を停止する停止部と、
前記取得した前記衛星時刻情報に基づいて、前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報を修正する時刻修正部と、
今回の時刻修正量である前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報と前記衛星時刻情報との差異が、所定の閾値ずれ量の範囲を超えているかを判断する閾値ずれ判断部と、
前記位置情報衛星健康情報によって前記位置情報衛星の状態を判断する健康状態判断部と、
前記サブフレーム情報単位の各前記衛星時刻情報をそれぞれ衛星時刻情報データとして格納する衛星情報格納部と、
を有し、
前記健康状態判断部が前記位置情報衛星健康情報に基づいて前記位置情報衛星を正常状態と判断した場合において、
前記閾値ずれ判断部が前記閾値ずれ量の範囲を超えていると判断した場合は、前記受信部は、前記衛星信号の次の前記サブフレーム情報単位の前記衛星時刻情報を更に取得する構成となっており、
前記時刻修正部は、各前記衛星時刻情報データのうち少なくとも2つが前記衛星信号の1つの前記サブフレーム情報単位分のずれの範囲内である前記衛星時刻情報データを使用して、前記時刻情報を修正する構成となっている
時刻修正装置。 - 前記受信部は、前記衛星時刻情報の正誤判断を行う判断部を有し、
前記判断部で正しいと判断した前記衛星時刻情報を正衛星時刻情報として格納する衛星時刻情報格納部と、
を有し、
前記時刻修正部は、前記正衛星時刻情報に基づいて前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報を修正する、
ことを特徴とする請求項1に記載の時刻修正装置。 - 前記閾値ずれ量は、前回の時刻修正の際の前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報からの経過時間に対応した時刻ずれ量であることを特徴とする請求項1又は2に記載の時刻修正装置。
- 前記開始前情報は、前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報を0秒若しくは30秒のタイミングで修正するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の時刻修正装置。
- 前記位置情報衛星健康情報によって前記位置情報衛星の状態を判断する健康状態判断部を更に有し、
前記健康状態判断部が前記位置情報衛星健康情報に基づいて前記位置情報衛星を正常状態でないと判断した場合は、前記受信部は、他の前記位置情報衛星を受信する構成となっていることを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の時刻修正装置。 - 前記位置情報衛星の時刻情報である衛星時刻情報と前記位置情報衛星の状態を示す位置情報衛星健康情報とを含む前記サブフレームは、前記衛星時刻情報の起点からの経過のカウント情報である週番号情報を含んでおり、
前記時刻修正装置の時刻情報を生成する前記時刻情報生成部の内部時刻カウンタにはカレンダー情報を含み、前記カレンダー情報が変更された際には、前記受信部は、前記週番号情報を取得する構成となっており、前記カレンダー情報は、前記週番号情報に基づいて修正される構成となっていることを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載の時刻修正装置。 - 位置情報衛星から送信される衛星信号を受信する受信部と、
時刻情報を生成する時刻情報生成部と、
前記位置情報衛星からサブフレーム単位ごとに送信される前記衛星信号のうち、前記位置情報衛星の時刻情報である衛星時刻情報と前記位置情報衛星の状態を示す位置情報衛星健康情報とを含む前記サブフレームの先頭が送信されるより前の時刻である開始前情報を生成する開始情報生成部と、
前記時刻情報と前記開始前情報とに基づいて、前記受信部を動作させて前記位置情報衛星の受信を定期的に開始する開始部と、
少なくとも、前記衛星時刻情報と前記位置情報衛星健康情報とを取得すると前記受信部による受信を停止する停止部と、
前記取得した前記衛星時刻情報に基づいて、前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報を修正する時刻修正部と、
今回の時刻修正量である前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報と前記衛星時刻情報との差異が、所定の閾値ずれ量の範囲を超えているかを判断する閾値ずれ判断部と、
前記位置情報衛星健康情報によって前記位置情報衛星の状態を判断する健康状態判断部と、
前記サブフレーム情報単位の各前記衛星時刻情報をそれぞれ衛星時刻情報データとして格納する衛星情報格納部と、
を有し、
前記健康状態判断部が前記位置情報衛星健康情報に基づいて前記位置情報衛星を正常状態と判断した場合において、
前記閾値ずれ判断部が前記閾値ずれ量の範囲を超えていると判断した場合は、前記受信部は、前記衛星信号の次の前記サブフレーム情報単位の前記衛星時刻情報を更に取得する構成となっており、
前記時刻修正部は、各前記衛星時刻情報データのうち少なくとも2つが前記衛星信号の1つの前記サブフレーム情報単位分のずれの範囲内である前記衛星時刻情報データを使用して、前記時刻情報を修正する構成となっている
時刻修正装置付き計時装置。 - 時刻情報を生成する時刻情報生成工程と、
前記位置情報衛星からサブフレーム単位ごとに送信される前記衛星信号のうち、前記位置情報衛星の時刻情報である衛星時刻情報と前記位置情報衛星の状態を示す位置情報衛星健康情報とを含む前記サブフレームの先頭が送信されるより前の時刻である開始前情報を生成する開始情報生成工程と、
前記時刻情報と前記開始前情報とに基づいて、前記受信部を動作させて前記位置情報衛星の受信を定期的に開始する開始工程と、
少なくとも、前記衛星時刻情報と前記位置情報衛星健康情報とを取得すると前記受信部による受信を停止する停止工程と、
前記取得した前記衛星時刻情報に基づいて、前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報を修正する時刻修正工程と、
今回の時刻修正量である前記時刻情報生成部が生成する前記時刻情報と前記衛星時刻情報との差異が、所定の閾値ずれ量の範囲を超えているかを判断する閾値ずれ判断工程と、
前記位置情報衛星健康情報によって前記位置情報衛星の状態を判断する健康状態判断工程と、
前記サブフレーム情報単位の各前記衛星時刻情報をそれぞれ衛星時刻情報データとして格納する衛星情報格納部工程と、
を有し、
前記健康状態判断部が前記位置情報衛星健康情報に基づいて前記位置情報衛星を正常状態と判断した場合に、
前記閾値ずれ判断工程において前記閾値ずれ量の範囲を超えていると判断した場合は、前記衛星信号の次の前記サブフレーム情報単位の前記衛星時刻情報を更に取得し、
前記時刻修正工程において、各前記衛星時刻情報データのうち少なくとも2つが前記衛星信号の1つの前記サブフレーム情報単位分のずれの範囲内である前記衛星時刻情報データを使用して、前記時刻情報を修正する
時刻修正方法。
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