JP7432639B2 - Portable measuring device and holdover control method - Google Patents
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Description
本発明は、測定サイトに持ち運んで例えばUTC(協定世界時)時刻などの基準時刻との差(Time Error)などの各種測定を行う可搬型測定装置およびホールドオーバー制御方法に関する。 The present invention relates to a portable measuring device that is carried to a measurement site and performs various measurements such as the difference (time error) from a reference time such as UTC (Coordinated Universal Time) time, and a holdover control method.
近年、5Gのネットワークを始め、時刻同期網のメンテナンスの需要が高まってきている。この時刻同期網のメンテナンスにあたっては、測定器によりUTC時刻などの基準時刻との差(Time Error)を測定して評価している。 In recent years, demand for maintenance of time synchronization networks, including 5G networks, has been increasing. The maintenance of this time synchronization network is evaluated by measuring the difference (time error) from a reference time such as UTC time using a measuring device.
UTC時刻を最も手軽に取得(同期)する方法としては、GNSSに時刻同期する方法が一般的に知られている。このため、Time Error測定を行う際には、測定器がGNSSに時刻同期しつつ、被測定対象からの信号を評価することになる。 The easiest method to obtain (synchronize) UTC time is to synchronize with GNSS. Therefore, when performing Time Error measurement, the measuring device evaluates the signal from the object to be measured while being time-synchronized with GNSS.
ところで、測定器が測定サイトに持ち運べるように可搬型測定装置で構成される場合、すべての測定サイトでGNSS衛星からの電波が取得できるとは限らない。このため、その際の対策として、可搬型測定装置に内蔵した安定度の高い基準発振器を同期させ、GNSS衛星からの電波の捕捉が外れた後も、基準発振器から安定した周波数を出力させることにより、GNSS衛星からの電波が取得できない環境でも時刻情報を取得する方法がある。この手法をホールドオーバーと呼び、例えば下記特許文献1に開示されるように、過去の履歴データを使用してホールドオーバー制御を行うホールドオーバー回路が知られている。
By the way, when a measuring device is configured as a portable measuring device so that it can be carried to a measurement site, it is not always possible to acquire radio waves from a GNSS satellite at all measurement sites. Therefore, as a countermeasure in this case, the highly stable reference oscillator built into the portable measurement device is synchronized, and even after the radio waves from the GNSS satellite are lost, the reference oscillator outputs a stable frequency. There is a method to obtain time information even in environments where radio waves from GNSS satellites cannot be obtained. This method is called holdover, and a holdover circuit that performs holdover control using past history data is known, for example, as disclosed in
しかしながら、ホールドオーバーによる測定は、GNSS衛星から電波を受信しながらの測定と比較して、長時間の安定度が低いというデメリットがある。ホールドオーバーの安定度が低い要因としては、例えば(1)装置本体に内蔵される基準発振器の安定度の不足、(2)GNSSに基準発振器の周波数を同期させるアルゴリズム、(3)ホールドオーバーに遷移するタイミングなどがある。 However, measurement using holdover has the disadvantage that long-term stability is lower than measurement while receiving radio waves from GNSS satellites. Reasons for low holdover stability include (1) lack of stability of the reference oscillator built into the device, (2) algorithm for synchronizing the frequency of the reference oscillator with GNSS, and (3) transition to holdover. There is a timing to do so.
ところが、従来の測定器では、これらを意識せず考慮に入れていなかったため、ホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングを検知する機構や通知する仕組みが実装されていなかった。 However, conventional measuring instruments did not consciously take these into account, and therefore did not have a mechanism to detect or notify the appropriate timing for transitioning to holdover.
しかも、上述した時刻同期網のメンテナンスなどにおいては、短時間の測定のみではないため、移動時間を含めて可能な限り安定して長時間測定できることが好ましく、ホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングの検知が望まれていた。 Moreover, in the maintenance of the time synchronization network mentioned above, it is not only necessary to measure for a short period of time, so it is preferable to be able to measure as stably as possible for a long period of time, including travel time, and to determine the appropriate timing for transitioning to holdover. detection was desired.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングを検知することができる可搬型測定装置およびホールドオーバー制御方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a portable measuring device and a holdover control method that can detect an appropriate timing for transitioning to holdover. There is.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載された可搬型測定装置は、基準発振器6とバッテリ10が内蔵され、測定サイトに持ち運んで所定の測定を行う可搬型測定装置1であって、
GNSS衛星からGNSS信号を受信するGNSS受信機4と、
前記GNSS受信機が受信したGNSS信号をもとに1PPS信号を生成する1PPS信号生成部7と、
前記1PPS信号生成部が前記1PPS信号を生成したときの時刻の経過に伴う前記基準発振器の設定電圧の変化を検出する電圧変化検出手段9aと、
前記電圧変化検出手段が検出した前記基準発振器の設定電圧の変化の傾きが許容範囲内か否かを判定する判定手段9bと、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a portable measuring device according to
a GNSS
a 1PPS signal generation unit 7 that generates a 1PPS signal based on the GNSS signal received by the GNSS receiver;
Voltage change detection means 9a for detecting a change in the set voltage of the reference oscillator with the passage of time when the 1PPS signal generating section generates the 1PPS signal ;
The present invention is characterized by comprising a determining
本発明の請求項2に記載された可搬型測定装置は、請求項1の可搬型測定装置において、
前記基準発振器の設定電圧の変化の傾きが前記許容範囲内であると前記判定手段が判定したときにホールドオーバーに遷移させて良い旨を報知する報知手段8aを備えたことを特徴とする。
The portable measuring device according to
The present invention is characterized by comprising a notification means 8a for notifying that a transition to holdover can be made when the determination means determines that the slope of the change in the set voltage of the reference oscillator is within the permissible range.
本発明の請求項3に記載されたホールドオーバー制御方法は、基準発振器6とバッテリ10が内蔵され、測定サイトに持ち運んで所定の測定を行う可搬型測定装置1のホールドオーバー制御方法であって、
GNSS衛星からGNSS信号を受信するステップと、
前記GNSS信号をもとに1PPS信号を生成するステップと、
前記1PPS信号を生成したときの時刻の経過に伴う前記基準発振器の設定電圧の変化を検出するステップと、
前記基準発振器の設定電圧の変化の傾きが許容範囲内か否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする。
The holdover control method according to
receiving a GNSS signal from a GNSS satellite;
generating a 1PPS signal based on the GNSS signal;
detecting a change in the set voltage of the reference oscillator over time when the 1PPS signal is generated ;
The method is characterized in that it includes the step of determining whether the slope of change in the set voltage of the reference oscillator is within a permissible range.
本発明の請求項4に記載されたホールドオーバー制御方法は、請求項3のホールドオーバー制御方法において、
前記基準発振器の設定電圧の変化の傾きが前記許容範囲内であると判定したときにホールドオーバーに遷移させて良い旨を報知するステップを含むことを特徴とする。
The holdover control method according to
The present invention is characterized by including the step of notifying that a transition to holdover may be made when it is determined that the slope of change in the set voltage of the reference oscillator is within the permissible range.
本発明によれば、従来のような履歴データを使用せずにホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングを検知することができる。また、ホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングをユーザに報知して通知することができる。その結果、移動時間を含めた長時間のホールドオーバーにおける時刻の誤差を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect an appropriate timing for transitioning to holdover without using historical data as in the conventional case. Further, it is possible to notify the user of an appropriate timing for transitioning to holdover. As a result, it is possible to suppress time errors during long holdovers including travel time.
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
図1に示すように、本実施の形態の可搬型測定装置1は、測定サイトに持ち運んで例えばUTC(協定世界時)時刻などの基準時刻との差(Time Error)などの各種測定を行うものであり、GNSSアンテナ2、アンテナ用直流電源3、GNSS受信機4、測定モジュール5、基準発振器6、1PPS信号生成部7、表示操作部8、制御部9、バッテリ10を装置本体に備えて概略構成される。
As shown in FIG. 1, a
GNSSアンテナ2は、不図示のGNSS衛星から送信される信号(GNSS信号)を受信するもので、可搬型測定装置1の装置本体に設けられるコネクタ11に着脱可能に接続される。
The
アンテナ用直流電源3は、コネクタ11に接続されたGNSSアンテナ2に必要な電源電圧を供給する。
The antenna
GNSS受信機4は、GNSSアンテナ2から受信したGNSS信号を、コネクタ11、コンデンサ12を介して入力し、GNSS衛星の受信信号情報として測定モジュール5、1PPS信号生成部7に出力する。
The
測定モジュール5は、測定用端子13を介して不図示の被試験ネットワークや被試験装置に接続され、例えばUTC時刻などの基準時刻との差、時刻同期誤差測定(1PPS信号測定、パケット TE測定を含む)等の各種測定処理動作を実行する。
The
さらに説明すると、測定モジュール5は、GNSSアンテナ2から入力する受信信号に基づきGNSS受信機4が出力する同期信号、例えば基準1PPS信号に対しての、被測定ネットワークや被試験装置から取り込まれる信号(被測定1PPS信号)の位相を比較する1PPS信号 TE測定の他、片方向遅延量(One Way Delay:OWD)、OWD/パケット TE測定などの測定を行う。
To explain further, the
基準発振器6は、装置本体に内蔵され、制御部9からの設定電圧によって周波数が制御される周波数発振器であり、安定度の高い周波数(例えば10MHzの基準周波数)の発振信号を1PPS信号生成部7に出力する。
The
1PPS信号生成部7は、GNSS衛星からGNSS受信機4が受信したGNSS信号をもとに生成される1PPS信号をカウントするカウンタ7aを備え、カウンタ7aによるカウント値を制御部9に出力する。1PPS信号生成部7は、GNSS受信機4が受信したGNSS衛星からの信号であるGNSS信号を解析し、GNSSに同期した安定度の高い基準発振器6の発振信号を基準とする1PPS信号を生成してコネクタ14から出力する。
The 1PPS signal generation section 7 includes a
表示操作部8は、例えば表示機能や入力操作機能を兼用したタッチパネルなどで構成され、各種測定を行うために必要な測定条件、各種パラメータなどの設定、各種測定を行ったときの結果などを表示するときに操作される。 The display/operation unit 8 is composed of, for example, a touch panel that also serves as a display function and an input operation function, and displays measurement conditions necessary for performing various measurements, settings of various parameters, etc., and results of various measurements. It is operated when
表示操作部8は、基準発振器6の設定電圧の変化の傾きが許容範囲内であると後述する判定手段9bが判定したときに、ホールドオーバーに遷移させて良い旨を報知する報知手段8aを含む。
The display operation unit 8 includes a
さらに説明すると、報知手段8aは、基準発振器6の設定電圧の変化の傾きが許容範囲内に収まっていてホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングであると判定手段9bが判定すると、ホールドオーバーに遷移させて良い旨を表示操作部8からメッセージ表示(ポップアップ表示を含む)や音声出力によりユーザに報知する。
To explain further, when the determining means 9b determines that the slope of the change in the set voltage of the
ユーザは、ホールドオーバーに遷移させて良い旨の報知がなされると、GNSS衛星から受信するGNSS信号に基づく1PPS信号の生成の停止処理を行う。具体的には、(1)GNSSアンテナ2が接続されたコネクタ11を可搬型測定装置1の装置本体から抜く処理、(2)アンテナ用直流電源3をオフする処理、(3)GNSS受信機4と1PPS信号生成部7との間の接続を切り離す処理の何れかを行うことでホールドオーバーに遷移させることができる。
When the user is notified that the transition to holdover is permitted, the user performs processing to stop the generation of the 1PPS signal based on the GNSS signal received from the GNSS satellite. Specifically, (1) the process of removing the
なお、GNSS衛星から受信するGNSS信号に基づく1PPS信号の生成の停止処理は、上述した(1)~(3)の処理に限定されるものではない。例えばアンテナユニットに内蔵される受信アンプの電源をOFFに制御する処理、GNSSアンテナ2のアンテナ端子の後にGNSSアンテナ2からの受信信号を切り替えるスイッチを別途設け、受信信号がGNSS受信機4に入力されないようにOFFする処理、基準発振器6と1PPS信号生成部7と制御部9と間のフィードバック信号を止める処理などを行うようにしてもよい。
Note that the process of stopping the generation of a 1PPS signal based on a GNSS signal received from a GNSS satellite is not limited to the processes (1) to (3) described above. For example, processing to turn off the power of the receiving amplifier built in the antenna unit, and a separate switch installed after the antenna terminal of the
また、報知手段8aは、基準発振器6の設定電圧の変化の傾きが許容範囲から外れてホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングではないと判定手段9bが判定したときに、ホールドオーバーに遷移させてはいけない旨を表示操作部8からメッセージ表示や音声出力などによりユーザに報知するようにしてもよい。
Further, the notifying means 8a causes the transition to holdover when the determining
制御部9は、電圧変化検出手段9a、判定手段9bを含み、各種測定を行う際に可搬型測定装置1の各部を統括制御するものであり、例えば測定モジュール5によって得られる各種測定の結果を表示操作部8に出力したり、1PPS信号生成部7のカウンタ7aからのカウント値に応じた設定電圧により基準発振器6を電圧制御する。
The control section 9 includes a voltage change detection means 9a and a determination means 9b, and controls each section of the
電圧変化検出手段9aは、1PPS信号生成部7にて生成される1PPS信号と1PPS信号との間のバラツキに伴う基準発振器6の電圧制御の安定度、すなわち、基準発振器6の設定電圧の変化を検出する。
The voltage change detection means 9a detects the stability of the voltage control of the
判定手段9bは、電圧変化検出手段9aが検出した基準発振器6の設定電圧の変化の傾き(設定電圧の単位時間当たりの変化量)が許容範囲内に収まっているか否かによりホールドオーバーに遷移させるために適切なタイミングかどうかを判定する。なお、許容範囲は、可搬型測定装置1を使用するユーザが適宜設定することができる。
The determining means 9b causes a transition to holdover depending on whether the slope of the change in the set voltage of the reference oscillator 6 (the amount of change per unit time of the set voltage) detected by the voltage
さらに説明すると、基準発振器6の10MHzの設定電圧が時刻の経過とともに図2に示すように変化した場合、図2の範囲A(斜線で示す範囲)では、基準発振器6の設定電圧の変化の傾きが緩やかで許容範囲内に収まっているので、ホールドオーバーに遷移させるために適切なタイミングと判定手段9bが判定する。これに対し、図2の範囲Bでは、基準発振器6の設定電圧の変化の傾きが急峻で許容範囲内に収まっていないので、ホールドオーバーに遷移させるために適切なタイミングではないと判定手段9bが判定する。
To explain further, when the 10 MHz set voltage of the
バッテリ10は、可搬型測定装置1の装置本体に対して着脱交換可能に設けられ、各種測定を行う際に各部の駆動に必要な電源を供給する。
The
次に、上記のように構成される可搬型測定装置1を用いたホールドオーバー制御方法について図3のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, a holdover control method using the
可搬型測定装置1において、GNSS受信機4は、GNSS衛星から送信されるGNSS信号を、GNSSアンテナ2、コネクタ11、コンデンサ12を介して受信する(ST1)。
In the
1PPS信号生成部7は、GNSS受信機4が受信したGNSS信号をもとに生成される1PPS信号をカウンタ7aによりカウントし(ST2)、カウント値を制御部9に出力する。
The 1PPS signal generation section 7 counts the 1PPS signal generated based on the GNSS signal received by the
制御部9は、カウンタ7aからカウント値が入力されると、カウント値に応じて設定される設定電圧により基準発振器6を電圧制御する(ST3)。
When the count value is input from the
1PPS信号生成部7は、制御部9からの設定電圧により電圧制御される基準発振器6からのGNSSに同期した安定度の高い発振信号(例えば10MHz)を基準とする1PPS信号を生成してコネクタ14から出力する(ST4)。
The 1PPS signal generation unit 7 generates a 1PPS signal based on a highly stable oscillation signal (for example, 10 MHz) synchronized with GNSS from the
制御部9の電圧変化検出手段9aは、1PPS信号生成部7にて生成される1PPS信号の間のバラツキに伴う基準発振器6の設定電圧の変化を検出する(ST5)。
The voltage change detection means 9a of the control section 9 detects a change in the set voltage of the
そして、制御部9の判定手段9bは、電圧変化検出手段9aにより検出した設定電圧の変化の傾きが許容範囲内であれば(ST6-Yes)、ホールドオーバーに遷移させるために適切なタイミングであると判定する(ST7)。これに対し、判定手段9bは、設定電圧の変化の傾きが許容範囲内でなければ(ST6-No)、ホールドオーバーに遷移させるために適切なタイミングではないと判定し、ST5に戻る。
Then, the determining means 9b of the control unit 9 determines that if the slope of the change in the set voltage detected by the voltage
そして、表示操作部8の報知手段8aは、ホールドオーバーに遷移させるために適切なタイミングであると判定手段9bが判定すると(ST7)、ホールドオーバーに遷移させて良い旨を表示操作部8からメッセージ表示や音声出力によりユーザに報知する(ST8)。
Then, when the determining
これにより、ユーザは、報知手段8aによりホールドオーバーに遷移させて良い旨の報知を受けたタイミングで前述したGNSS衛星から受信するGNSS信号に基づく1PPS信号の生成の停止処理、例えば(1)GNSSアンテナ2が接続されたコネクタ11を可搬型測定装置1の装置本体から抜く、(2)アンテナ用直流電源3をオフする、(3)GNSS受信機4と1PPS信号生成部7との間の接続を切り離すなどの処理を行ってホールドオーバーに遷移させる。
As a result, at the timing when the user is notified by the notification means 8a that it is OK to transition to holdover, the user performs the process of stopping the generation of the 1PPS signal based on the GNSS signal received from the GNSS satellite described above, for example (1) GNSS antenna (2) Turn off the antenna
このように、本実施の形態によれば、従来のような履歴データを使用せずにホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングを検知することができる。また、ホールドオーバーに遷移させるための適切なタイミングをユーザに報知して通知することができる。その結果、移動時間を含めた長時間のホールドオーバーにおける時刻の誤差を抑制することが可能となる。 In this way, according to the present embodiment, it is possible to detect an appropriate timing for transitioning to holdover without using historical data as in the conventional case. Further, it is possible to notify the user of an appropriate timing for transitioning to holdover. As a result, it is possible to suppress time errors during long holdovers including travel time.
以上、本発明に係る可搬型測定装置およびホールドオーバー制御方法の最良の形態について説明したが、この形態による記述および図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例および運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。 Although the best mode of the portable measuring device and holdover control method according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the description and drawings based on this mode. That is, it goes without saying that all other forms, embodiments, operational techniques, etc. made by those skilled in the art based on this form are included in the scope of the present invention.
1 可搬型測定装置
2 GNSSアンテナ
3 アンテナ用直流電源
4 GNSS受信機
5 測定モジュール
6 基準発振器(周波数発振器)
7 1PPS信号生成部
7a カウンタ
8 表示操作部
8a 報知手段
9 制御部
9a 電圧変化検出手段
9b 判定手段
10 バッテリ
11 コネクタ
12 コンデンサ
13 測定用端子
14 コネクタ
1
7 1PPS
Claims (4)
GNSS衛星からGNSS信号を受信するGNSS受信機(4)と、
前記GNSS受信機が受信したGNSS信号をもとに1PPS信号を生成する1PPS信号生成部(7)と、
前記1PPS信号生成部が前記1PPS信号を生成したときの時刻の経過に伴う前記基準発振器の設定電圧の変化を検出する電圧変化検出手段(9a)と、
前記電圧変化検出手段が検出した前記基準発振器の設定電圧の変化の傾きが許容範囲内か否かを判定する判定手段(9b)と、を備えたことを特徴とする可搬型測定装置。 A portable measurement device (1) that includes a reference oscillator (6) and a battery (10) and is carried to a measurement site to perform predetermined measurements,
a GNSS receiver (4) that receives GNSS signals from a GNSS satellite;
a 1PPS signal generation unit (7) that generates a 1PPS signal based on the GNSS signal received by the GNSS receiver;
Voltage change detection means (9a) for detecting a change in the set voltage of the reference oscillator with the passage of time when the 1PPS signal generating section generates the 1PPS signal ;
A portable measuring device characterized by comprising: determining means (9b) for determining whether the slope of the change in the set voltage of the reference oscillator detected by the voltage change detecting means is within a permissible range.
GNSS衛星からGNSS信号を受信するステップと、
前記GNSS信号をもとに1PPS信号を生成するステップと、
前記1PPS信号を生成したときの時刻の経過に伴う前記基準発振器の設定電圧の変化を検出するステップと、
前記基準発振器の設定電圧の変化の傾きが許容範囲内か否かを判定するステップと、を含むことを特徴とするホールドオーバー制御方法。 A holdover control method for a portable measurement device (1) that includes a built-in reference oscillator (6) and a battery (10) and is carried to a measurement site to perform predetermined measurements, the method comprising:
receiving a GNSS signal from a GNSS satellite;
generating a 1PPS signal based on the GNSS signal;
detecting a change in the set voltage of the reference oscillator over time when the 1PPS signal is generated ;
A holdover control method comprising the step of determining whether a slope of a change in a set voltage of the reference oscillator is within an allowable range.
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