JP2012026810A - 時刻データ受信装置、及び、電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】 標準電波に含まれる時刻コードをより確実に取得することのできる時刻データ受信装置及び電波時計を提供する。
【解決手段】 時刻コードを含む標準電波を少なくとも２つの周波数で受信可能な受信手段と、受信した標準電波の時刻コードを取得する時刻コード取得手段と、標準電波の受信開始時刻には、第１周波数の標準電波の受信を受信手段に開始させ、時刻コード取得手段が第１周波数の標準電波に基づき必要な時刻コードを取得できない場合には、他の第２周波数の標準電波の受信を受信手段に開始させる受信制御手段と、を備えた時刻データ受信装置において、時刻コード取得手段は、標準電波の受信期間に毎時１５分台及び／又は毎時４５分台に送出される時刻外情報の送出期間が含まれる場合には、この期間を除く期間の時刻コードを取得する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、標準電波を受信して時刻情報を取得する時刻データ受信装置、及び、この時刻データ受信装置を備えた電波時計に関する。

以前より、標準電波を受信して時刻情報を取得し、時刻の修正を行う機能を有する電波時計がある。標準電波では、所定の符号化フォーマットに従って配列された複数の符号（時刻コード）により時刻や日付のデータが送信されている。電波時計では、この時刻コードを解読することで時刻情報を取得することができる。

このような標準電波として、日本には、コールサインがＪＪＹとして定められた長波放送がある。このＪＪＹの標準電波は、現在、福島県および佐賀県の送信所からそれぞれ４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの周波数により送信されている。従って、何れの周波数の標準電波がより良い受信状態で受信可能かは、日本国内でも場所によって異なる。

また、標準電波の送信に用いられる周波数帯の電波は、送信地点から離れた場所まで伝搬する。即ち、標準電波は、送信局から離れた地点でも受信が可能な一方で、しばしば多くの雑音が混入する。従って、時刻コードを一回取得しただけでは、完全な時刻情報を確実に取得することができない場合がある。

そこで、従来、一方の標準電波を所定の時間継続して受信し、この所定の時間内に予め定められた基準以上の精度で時刻情報を取得できなかった場合には、自動的に他方の標準電波周波数に同調を切り替えて時刻情報の取得を行う電波時計が開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２００３−７５５６１号公報

しかしながら、標準電波の中には、毎時所定のタイミングでコールサインのモールス信号や停波予告情報といった時刻以外の情報が送信されるものがある。従って、このタイミングでは、完全な時刻データを取得することができない。特に、二波の標準電波を受信する場合のように受信期間が長くなる場合には、標準電波の受信期間にこの時刻以外の情報の送出タイミングが含まれると、取得する時刻情報の整合性に問題を生ずるという課題がある。

この発明の目的は、標準電波に含まれる時刻情報をより確実に取得することのできる時刻データ受信装置、および、この時刻データ受信装置を備えた電波時計を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
時刻コードを含む標準電波を少なくとも２つの周波数で受信可能な受信手段と、当該受信手段が受信した標準電波の受信データに基づいて時刻コードを取得する時刻コード取得手段と、標準電波の受信開始時刻には、前記少なくとも２つの周波数のうちから第１周波数の標準電波の受信を前記受信手段に開始させ、当該第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記少なくとも２つの周波数のうちから前記第１周波数と異なる第２周波数の標準電波の受信を前記受信手段に開始させる受信制御手段と、を備えた時刻データ受信装置において、
前記時刻コード取得手段は、
前記第１周波数及び／又は前記第２周波数の標準電波の受信期間に毎時１５分台及び／又は毎時４５分台に送出される時刻外情報の送出期間が含まれる場合には、当該時刻外情報の送出期間を除く期間に前記受信手段が受信したデータに基づいて時刻コードを取得する
ことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の時刻データ受信装置において、
前記受信制御手段は、
前記受信手段による前記第１周波数の電波受信を前記時刻外情報の送出期間が開始する前に終了させ、
前記第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記時刻外情報の送出期間が終了した後に前記受信手段による前記第２周波数の電波受信を開始させる
ことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、
時刻コードを含む標準電波が受信可能な受信手段と、当該標準電波が送信されている少なくとも２つの周波数のうちから１つの受信周波数を選択的に設定するとともに、この設定された受信周波数の標準電波を前記受信手段に受信させるタイミングを制御する受信制御手段と、設定された受信周波数における標準電波の受信データに基づいて時刻コードを取得する時刻コード取得手段と、を備えた時刻データ受信装置において、
前記時刻コード取得手段は、
前記受信制御手段により設定された受信周波数の標準電波に、時刻情報の送信形式とは異なる形式による時刻外情報の送出期間がある場合には、当該時刻外情報の送出期間を除く期間に前記受信手段が受信したデータに基づいて時刻コードを取得し、
前記受信制御手段は、
最初に受信周波数として設定した第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記少なくとも２つの周波数のうち、前記第１周波数と異なる第２周波数を受信周波数として設定して前記受信手段に受信させる
ことを特徴とする時刻データ受信装置である。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の時刻データ受信装置において、
前記受信制御手段は、
前記受信周波数ごとに時刻コードがそれぞれ複数フレーム取得可能な受信期間を設定し、
前記時刻コード取得手段は、
予め定められたサンプリング周波数で前記受信手段からの入力信号を時刻コードの複数フレーム分に亘って取得し、前記複数フレーム分に亘って取得した前記入力信号をフレーム位置ごとに積算したデータに基づいて時刻コードを取得する
ことを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の時刻データ受信装置において、
前記受信手段は、
受信した前記受信周波数の標準電波から時刻コード信号を復調するとともに、予め定められた基準信号強度に基づいてフレーム位置ごとにローレベル又はハイレベルの何れかの信号を前記時刻コード取得手段に出力する
ことを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項４記載の時刻データ受信装置において、
前記時刻コード取得手段は、
前記受信手段からの前記入力信号がローレベル又はハイレベルの何れかを、予め定められた基準信号強度に基づいてフレーム位置ごとに判定し、二値データとして取得する
ことを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項３又は４記載の時刻データ受信装置において、
前記受信制御手段は、
前記時刻外情報の送出期間には、前記受信手段による標準電波の受信を中止させる
ことを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項３又は４記載の時刻データ受信装置において、
前記受信制御手段は、
前記時刻外情報の送出期間が開始する前に前記受信手段が前記第１周波数の受信を終了し、前記第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記時刻外情報の送出期間が終了した後に前記受信手段が前記第２周波数の受信を開始するように受信周波数と当該受信周波数での受信期間とを設定する
ことを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の時刻データ受信装置において、
現在時刻を計数する計時手段を備え、
前記受信制御手段は、
前記計時手段により計数された現在時刻に基づき、前記時刻外情報の送出期間に前記受信手段による標準電波の受信を中止させる
ことを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項３又は４記載の時刻データ受信装置において、
前記標準電波には、日本の標準電波送信局であるＪＪＹが含まれ、
前記少なくとも２つの周波数には、４０ＫＨｚ及び６０ＫＨｚが含まれ、
前記時刻外情報には、コールサインが含まれ、
前記時刻外情報の送出期間は、毎時１５分台及び毎時４５分台である
ことを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の時刻データ受信装置において、
時刻コードの取得に成功した受信周波数を記憶する記憶手段を備え、
前記受信制御手段は、
前記記憶手段に記憶された受信周波数を前記第１周波数として設定する
ことを特徴としている。

請求項１２記載の発明は、
現在時刻を計数する計時手段と、
請求項１〜１１の何れか一項に記載の時刻データ受信装置と、
前記時刻データ受信装置により取得された時刻コードを解読して時刻を算出し、この算出された時刻に基づいて前記計時手段の現在時刻を修正する時刻修正手段と
を備えることを特徴とする電波時計である。

本発明に従うと、受信した標準電波中に含まれるコールサインや停波情報の送出期間以外のデータから時刻コードを取得するので、標準電波の受信データに基づいてより確実に時刻情報を取得することができるという効果がある。

本発明の実施形態の電波時計の内部構成を示すブロック図である。 時刻コードの解読処理を説明する図である。 標準電波の受信処理を行う期間の設定方法を説明する図である。 時刻修正動作の制御処理手順を示すフローチャートである。 秒同期検出処理の手順を示すフローチャートである。 時刻データ取得処理の手順を示すフローチャートである。

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、本発明の実施形態の電波時計の内部構成を示すブロック図である。

この実施形態の電波時計１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、発振回路１３と、分周回路１４と、計時回路１５と、操作部１６と、液晶表示器１７と、アンテナ１０と、同調回路１１と、電波受信回路１２などを備えている。

ＣＰＵ２０（受信制御手段、時刻コード取得手段、時刻修正手段）は、電波時計１全体の制御統括および各種演算を行う。ＣＰＵ２０は、必要に応じてＲＯＭ２２から各種プログラムを読み出して、液晶表示器１７に時刻の表示をさせるとともに、電波受信回路１２から入力したデータを解読して時刻情報を取得し、計時回路１５が保持する現在時刻データを修正する。

ＲＡＭ２１は、ＣＰＵ２０に作業用のメモリ空間を提供する。また、ＲＡＭ２１は、電波時計１が標準電波を受信する時刻の設定データを記憶する受信時刻設定記憶部２１ａや、前回受信した標準電波の周波数、および、受信日時を記憶する受信情報記憶部２１ｂ（記憶手段）を備えている。

ＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２０が実行する各種プログラムや初期設定データなどが格納されている。また、ＲＯＭ２２は、各地域の標準電波の周波数およびこれらの周波数に対応する同調回路１１の設定を記録した受信設定テーブル２２ａを備えている。

発振回路１３は、所定の周波数の信号を生成して分周回路１４へ出力している。また、分周回路１４は、発振回路１３から入力した周波数信号を分周して、ＣＰＵ２０や計時回路１５が必要とする周波数の信号を生成している。計時手段としての計時回路１５には、ＣＰＵ２０を介して分周回路１４の出力信号が入力される。そして、計時回路１５は、この入力された信号に基づいて現在時刻を計数し、ＣＰＵ２０へ出力する。

操作部１６は、ユーザの操作を入力信号に変換してＣＰＵ２０へ出力する。この操作部１６は、特に制限されないが、例えば、ボタンである。

液晶表示器１７は、ＣＰＵ２０からの制御信号に基づいて現在時刻、電波時計１の動作状態、時刻表示以外の種々の機能に係る情報、および、操作メニューを表示する。

アンテナ１０は、例えば、フェライトコアに巻き線を設けて構成されるバーアンテナである。また、同調回路１１は、例えば、複数のコンデンサと各コンデンサにそれぞれ接続されたスイッチとにより構成される。電波時計１では、アンテナ１０のインダクタンスと同調回路１１のコンデンサの総容量との組み合わせにより定められた共振周波数の標準電波が受信される。

同調回路１１では、ＣＰＵ２０からの指令により各スイッチのオンオフの組み合わせを切り替えることで、アンテナ１０に結合されるコンデンサの総容量を変化させることができる。このようにして共振周波数を変化させることにより、この電波時計１は、複数の異なる周波数の標準電波を受信可能に構成されている。或いは、アンテナのインダクタンスを変化させることで受信する標準電波の周波数を変化させてもよい。

電波受信回路１２は、受信した標準電波信号を増幅し、また、標準電波に含まれている時刻コード信号を復調して波形を整形する。電波受信回路１２は、この復調された時刻コード信号をＣＰＵ２０へ出力する。これらのアンテナ１０、同調回路１１、および、電波受信回路１２により受信手段が構成される。

次に、本実施形態の電波時計１において実行される時刻コードの解読処理について説明する。

標準電波では、１秒長の符号が所定のフォーマットに従って６０個配列された時刻コードが毎分送信されている。この１秒長の符号には、例えば、ＪＪＹの場合では、毎分０秒（分同期点）を示すマーカおよび９、１９、２９、３９、４９、５９秒を示すポジションマーカである“Ｐ”符号と、２進数の“０”および“１”をそれぞれ示す符号との３種類がある。標準電波は、これらの３種類の符号を、それぞれ、大きい振幅の期間と小さい振幅の期間との継続時間の比を異ならせることにより表現した振幅変調波である。例えば、ＪＪＹでは、小さい振幅は、大きい振幅の１０％であり、また、大きい振幅の期間は、“０”符号では０．８秒、“１”符号では０．５秒、“Ｐ”符号では０．２秒である。各秒の開始位置（秒同期点）は、ＪＪＹでは、大きい振幅の立ち上がりにより示される。そして、“０”符号および“１”符号の配列パターンにより、時、分、日付、年、曜日、および、夏時間の期間内外などが示される。

また、ＪＪＹの標準電波では、毎時１５分、および、毎時４５分のそれぞれ４０秒から５８秒の間に、モールス信号によるＪＪＹのコールサイン、および、メンテナンスなどによる停波予定の情報といった時刻以外の情報（以降、「コールサインなど」と記す）が送信されている。

本実施形態の電波受信回路１２は、特には限られないが、復調した信号の振幅強度を所定の基準振幅と比較する比較器を備える。この比較器は、基準振幅（例えば、大きい振幅の５５％）より振幅の大きい期間にはローレベル信号をＣＰＵ２０へ出力し、所定の基準振幅より振幅の小さい期間にはハイレベル信号をＣＰＵ２０へ出力するアクティブローの出力構成で波形を整形する。ＣＰＵ２０は、所定のサンプリング周波数（例えば、５０Ｈｚ）で電波受信回路１２からの入力信号がハイレベル信号またはローレベル信号の何れであるかの判定を行う。そして、ＣＰＵ２０は、判定結果をデジタル二値化して、例えば、ハイレベル信号を“１”、ローレベル信号を“０”として取得する。本実施形態では、秒同期点が確定すると、６０秒分のデータ（１フレーム）を単位としてＣＰＵ２０により取得された時刻コード信号の解読処理が行われる。

図２は、時刻コードの解読処理を説明する図である。

時刻コードの解読処理では、取得データの中から５９秒、および、０秒の連続した“Ｐ”符号が検出されて、分同期点が２つ目の“Ｐ”符号の先頭位置に同定されると、この分同期点から１フレーム分の符号の配列が解読されて、現在時刻の情報が取得される。図２（ａ）〜（ｅ）の実線で示されるように、電波受信回路１２から入力してＣＰＵ２０により二値化判定されたデータは、秒同期点で“０”値（ローレベル）に立ち下がり、符号ごとに異なる所定の期間の経過後に“１”値（ハイレベル）へ変化する。

しかしながら、標準電波のローレベル信号強度と同等レベル以上のノイズが混入したり、標準電波の受信強度がノイズ強度と同等レベルまで低下したりした場合には、図２（a）〜（e）の破線で示すように、ノイズにより電波受信回路１２から誤って出力されたデータが含まれることとなる。そして、このノイズによるエラーの頻度が高くなると、必ずしも正確な現在時刻が取得されなくなる。そこで、図２（a）の１フレームのデータに続いて次の１フレームのデータを取得し（図２（ｂ））、これらの各フレームデータをＲＡＭ２１に個別に記憶させるとともに、各フレーム位置のデータを積算した値を記憶させる。ランダムに混入するノイズによるエラーデータは、複数フレームの積算値により抑圧されて精度が向上する。

エラーデータの混入頻度がやや高い場合には、例えば、図２（ｂ）および図２（ｃ）の１８ビット目および３２ビット目のデータに示すように、同一のフレーム位置にエラーデータが出現することがあり得る。このようなエラーの偏りを低減し、平均的に分布させるには、積算の回数を更に増やすことが望ましい。例えば、図２（ｄ）および図２（ｅ）に示すように、更に２フレームのデータを取得して５フレームのデータを積算した場合には、図２（ｆ）に示すように、水平破線で示された基準線により全てのデータがハイレベルとローレベルとに完全に正しく分離される。

このような複数回の時刻コードの積算処理は、図２（ｆ）に示すように、完全に分離されたと判断された時点で終了しても良いし、予め積算回数を規定して（例えば、８回）受信期間を定めることとしても良い。

また、一桁分目のデータは、値が各フレームで毎分変化していく。従って、単純に積算しても正しい時刻データを得ることができない。そこで、例えば、毎分それぞれのフレームの時刻コードを解読する処理を行い、解読された値が正しい順番で変化していくか否かを確認することでエラーデータの存否を判定する。

図３は、受信処理を行う期間の設定方法を説明する図である。

上述したように、標準電波の受信継続時間を延長して積算するデータ数を増加させると、時刻情報の精度が向上する。しかしながら、積算するデータにコールサインなどの送出期間である毎時１５分、および、毎時４５分のデータが含まれると、他の時分と異なるフォーマットによるデータが混じることで積算データが乱されてしまうこととなる。また、あまりに長い時間積算を続けると、時間データや日付データなども変化することで同一データを積算するメリットが低下する。そこで、本実施形態では、一つの周波数の標準電波当たりの最大受信継続時間を８分間に設定する。そして、先ず、毎正時から８分間、一方の標準電波周波数での受信を行う。

ＪＪＹの標準電波では、異なる２地点、即ち、福島県および佐賀県から異なる２つの周波数、即ち、それぞれ４０ＫＨｚおよび６０ＫＨｚで時刻情報が送信されている。電波時計１のユーザが日本国内を移動した場合、或いは、電離層の電離状態などが変化した場合には、受信しやすい周波数が変化することがある。そこで、一方の標準電波、例えば、４０ＫＨｚの標準電波（ＪＪＹ４０）を８分間受信しても時刻データを取得することができなかった場合には、電波時計１では、自動的に６０ＫＨｚの標準電波（ＪＪＹ６０）の受信に切り替えて、再び８分間の受信を行う。

しかしながら、正時から一方の周波数の標準電波（ＪＪＹ４０）を８分間受信した後に続けて他方の周波数の標準電波（ＪＪＹ６０）を８分間受信すると、この他方の周波数（ＪＪＹ６０）で受信する８分目のデータには、毎時１５分に送出されるコールサインなどのデータが含まれることとなり、この８分目のデータを７分目までのデータに積算するとデータが乱されてしまう。そこで、電波時計１では、一方の周波数の標準電波（ＪＪＹ４０）での受信処理が終了すると一時待機し、コールサインなどの送出後、例えば、現在時刻が１６分になった後に、他方の周波数での標準電波（ＪＪＹ６０）の受信処理を開始する。

次に、本実施形態の電波時計１による時刻修正動作の手順について説明する。

図４は、ＪＪＹの標準電波を利用した時刻修正動作のＣＰＵ２０による制御手順を示すフローチャートである。

本実施形態の電波時計１のＣＰＵ２０による制御処理は、計時回路１５が計数する現在時刻データに基づき、毎正時に自動的に呼び出されて実行される処理である。この制御処理が開始されると、ＣＰＵ２０は、先ず、現在時刻が標準電波の受信時刻であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。この標準電波の受信時刻のリストは、ユーザの操作部１６への操作内容に基づいて予め、例えば、０時から５時までの正時に設定されて受信時刻設定記憶部２１ａに記憶されている。現在時刻が標準電波の受信時刻ではないと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、以降の処理を実行せずにそのまま制御処理を終了する。

標準電波の受信時刻であると判別された場合には、次に、ＣＰＵ２０は、本日、未だこの時刻修正処理が行われていないかどうかを判別する（ステップＳ１２）。受信情報記憶部２１ｂに記憶された受信履歴に基づいて本日の時刻修正処理が既に行われていると判別された場合、例えば、１時に時刻修正が行われた後の２時から５時には、“ＮＯ”に分岐して、ＣＰＵ２０は、再度時刻修正を行わずに制御処理を終了する。

本日の時刻修正処理がまだ行われていないと判別された場合には、“ＹＥＳ”に分岐して、ＣＰＵ２０は、前回標準電波を受信した周波数を受信情報記憶部２１ｂから読み出す。そして、ＣＰＵ２０は、この読み出された周波数に対応する同調回路１１の設定を受信設定テーブル２２ａから読み出して、同調回路１１の設定を変更する（ステップＳ１３）。それから、ＣＰＵ２０は、後述する秒同期検出処理を行い（ステップＳ１４）、電波受信回路１２から入力された時刻コード信号に基づいて秒同期点を同定する。

次に、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１４の秒同期点検出処理で、秒同期点の取得に成功したか否かを判別する（ステップＳ１５）。秒同期点の取得に成功しなかったと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ２１へ移行する。秒同期点の取得に成功したと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ１６へ移行する。

秒同期点が取得されると、ＣＰＵ２０は、時刻データの取得処理を行う（ステップＳ１６）。この時刻データ取得処理については後述するが、ＣＰＵ２０は、電波受信回路１２から入力された時刻コード信号に含まれる各符号を判定し、解読することで時刻情報を取得する。

続いて、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１６の時刻データ取得処理で時刻データの取得に成功したか否かを判別する（ステップＳ１７）。時刻データの取得に成功したと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、“ＹＥＳ”に分岐してステップＳ３１へ移行する。時刻データの取得に成功していないと判別された場合には、“ＮＯ”に分岐し、ＣＰＵ２０は、制御処理を開始してから８分を経過したか否かを判別する（ステップＳ１８）。制御処理の開始から８分が経過していないと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ１６へ戻って時刻データ取得処理が繰り返される。制御処理の開始から８分が経過していると判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ２１へ移行する。

ステップＳ１５の判別処理で秒同期点の取得に成功しなかったと判別された場合、および、ステップＳ１８の判別処理で時刻データが取得されないまま８分間が経過したと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、受信設定テーブル２２ａに格納された設定データに基づいてＪＪＹの受信周波数をステップＳ１３の処理で同調させた周波数から他方の周波数に切り替える設定処理を行う（ステップＳ２１）。それから、ＣＰＵ２０は、制御処理が開始されてから１６分経過したか否かを判別する（ステップＳ２２）。ＣＰＵ２０が制御処理を開始してから１６分経過していないと判別されている間には、ＣＰＵ２０は、次の処理動作へ移行せずにこの経過時間の判別処理を繰り返す。

制御処理が開始されてから１６分経過したと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、新たに設定した周波数で改めて秒同期検出処理を行う（ステップＳ２４）。このステップＳ２４の処理の内容は、ステップＳ１４における秒同期検出処理の内容と同一である。そして、ＣＰＵ２０は、秒同期点の取得に成功したか否かの判別を行う（ステップＳ２５）。秒同期点の取得に成功しなかったと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、液晶表示器１７に受信失敗の表示を行わせて（ステップＳ３０）、制御処理を終了する。

ステップＳ２５の判別処理で、秒同期点の取得に成功したと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、続いて、時刻データ取得処理を行う（ステップＳ２６）。このステップＳ２６の処理の内容は、ステップＳ１６における時刻データ取得処理の内容と同一である。そして、ＣＰＵ２０は、時刻データの取得に成功したか否かの判別を行う（ステップＳ２７）。時刻データの取得に成功しなかったと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ２８へ移行し、ＣＰＵ２０は、秒同期検出処理（ステップＳ２４）の開始時点から８分経過したか否かを判別する。８分経過していないと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ２６へ戻って時刻データ取得処理が繰り返される。８分経過したと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、液晶表示器１７に受信失敗の表示を行わせて（ステップＳ３０）、制御処理を終了する。

ステップＳ１７の判別処理、または、ステップＳ２７の判別処理で時刻データの取得に成功したと判別された場合には、ＣＰＵ２０の処理は、ステップＳ３１へ移行する。ＣＰＵ２０は、計時回路１５が保持する現在時刻データを取得した時刻に合わせて修正する。このとき、標準電波を受信してから計時回路１５の現在時刻データを修正するまでに時間差がある場合には、ＣＰＵ２０は、この時間差を加えた時刻に現在時刻を修正する。ＣＰＵ２０は、液晶表示器１７にこの修正された時刻の表示、および、受信成功の表示を行わせる（ステップＳ３２）。また、ＣＰＵ２０は、今回の受信時刻と、受信に成功した周波数とを受信情報記憶部２１ｂに記憶させる。そして、制御処理を終了する。

次に、秒同期検出処理（ステップＳ１４、Ｓ２４）、および、時刻データ取得処理（ステップＳ１６、Ｓ２６）について説明する。

図５は、秒同期検出処理の手順を示すフローチャートである。また、図６は、時刻データ取得処理の手順を示すフローチャートである。

秒同期検出処理が呼び出されると、図５に示すように、ＣＰＵ２０は、先ず、電波受信回路１２から入力した所定期間の時刻コード信号を二値データ化して、ＲＡＭ２１に記憶させることで取得する（ステップＳ１４１）。この所定期間は、例えば、１０秒である。

ＣＰＵ２０は、取得した所定期間のデータを秒同期点の検出処理に利用する形に変換し、また、変換されたデータの演算処理を行う（ステップＳ１４２）。この変換および演算処理では、例えば、各データ点とその前後のデータとの合算値、或いは、移動平均を算出する。この処理により、バーストノイズの影響を低減させることができる。或いは、各データ点とその前後のデータとの差分から時間微分を算出して、ハイレベル信号とローレベル信号との間で変化するタイミングでのみ非ゼロ値となるような変換を行うことも可能である。

ＣＰＵ２０は、上記の変換および演算処理が行われたデータに基づいて秒同期点の検出処理を行う（ステップＳ１４３）。本実施形態の電波受信回路１２から出力される信号は、ＪＪＹの標準電波では、各秒の先頭でハイレベルからローレベルに切り替わる。ＣＰＵ２０は、ハイレベル信号からローレベル信号への切り替わりが毎秒定期的に発生する点を検出する。或いは、１秒周期で取得期間（１０秒間）のデータを積算したデータにおいてハイレベル信号からローレベル信号への切り替わる点を検出することとしても良い。この検出方法としては、例えば、モデル波形と計測波形との相関値が最大となるタイミングを求める、微分値を積算したデータの最小値を求めるなどの手法が可能である。或いは、従来知られている他の様々な検出手法を適用することも可能である。また、上記の変換および演算処理により生成されたデータと元データとのそれぞれに対して何れかの検出手法を適用して結果を比較することも可能である。

次いで、ＣＰＵ２０は、秒同期点が適切に検出されたか否かを判別する（ステップＳ１４４）。秒同期点が適切に検出されなかったと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、エラー信号を出力して（ステップＳ１４６）秒同期検出処理を終了し、制御処理へ戻る。秒同期点が検出されないケースとしては、例えば、標準電波の受信レベルが低く、或いは、標準電波が受信出来ず、ＣＰＵ２０がハイレベル信号からローレベル信号への立ち下がりを検知できなかった場合や、ノイズにより毎回立ち下がり位置がずれる場合がある。

一方、秒同期点が検出されたと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、この検出されたタイミングを確定してＲＡＭ２１に記憶させる（ステップＳ１４５）。そして、秒同期検出処理を終了して制御処理へ戻る。

次に、時刻データ取得処理が開始されると、図６に示すように、ＣＰＵ２０は、６０秒間、即ち、１フレーム分の時刻コード信号を二値データ化して取得する（ステップＳ１６１）。ＣＰＵ２０は、この二値化データをＲＡＭ２１に記憶させるとともに、２度目以降の時刻データ取得処理では、各二値化データを１フレーム周期で同じフレーム位置のデータに積算した値を併せてＲＡＭ２１に記憶させる（ステップＳ１６２）。

それから、ＣＰＵ２０は、この取得したデータの中から分同期点を検出する（ステップＳ１６３）。具体的には、ＣＰＵ２０は、ＪＪＹにおいて毎分５９秒および０秒にのみ連続して送信される“Ｐ”符号を検出する。この“Ｐ”符号の検出は、例えば、秒同期点から０．２秒のタイミングでのローレベル信号からハイレベル信号への変化の検出や、秒同期点から０．２〜０．５秒の間のハイレベル信号の検出により行う。或いは、この“Ｐ”符号の具体的な検出手法としては、その他従来知られている種々の検出手法を用いることが可能である。

次いで、ＣＰＵ２０は、分同期点が適切に検出されたか否かを判別する（ステップＳ１６４）。分同期点が適切に検出されなかったと判別された場合には、ＣＰＵ２０は、エラー信号を出力して（ステップＳ１６６）時刻データ取得処理を終了し、制御処理へ戻る。分同期点が検出されないケースとしては、例えば、２回の“Ｐ”符号のタイミングで大きなノイズが混入してしまった場合である。

一方、分同期点が検出されたと判別された場合には、次に、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ２１に記憶させたデータに基づいて時刻コードの各符号を判定し、また、時刻コードを解読する（ステップＳ１６５）。ここで、ＣＰＵ２０は、年データ、日付データ、曜日データといった取得データの範囲内で値が変化しないデータに関しては、積算したデータに基づいて解読を行う。図２（ｆ）に示したように、全てのフレーム位置、或いは、予め定められた必要なフレーム位置、例えば、必ず“０”符号となるフレーム位置を除く区間や、３種類の符号を判定するのに必要な０．２〜０．８秒の区間内の積算データがハイレベルとローレベルとで分離可能となることで、時刻情報の取得に必要な各符号が確実に判定され、正確に時刻情報を取得することができる。

また、上記の解読結果と、個別に記憶させたデータに基づく時刻コードの解読結果とを比較させることとしても良い。例えば、まとまって大きなノイズが混入したり、計時回路１５の現在時刻データが正確な時刻から大きく外れていてコールサインなどを受信してしまったりした場合に、あるフレーム単独の解読精度と他のフレームの解読精度とを比較して、前者の解読精度が著しく劣る場合には、当該フレームのデータを除外して再計算したり、その次のフレームデータから積算をし直したりすることも可能である。

値が毎分変化するデータ、例えば、一分桁のデータに関しては、ＣＰＵ２０は、ＲＡＭ２１に１フレームごとに記憶させたデータに基づいて符号の判定と解読を行い、解読した値の毎分の変化が妥当であるか否かの確認を行う。或いは、ＲＡＭ２１に記憶させた各フレームのデータと、毎分の時間経過に伴って生じうる符号配列の変化パターンを示すモデルデータとの相関をとることにより、全体として最適な時刻情報を取得することもできる。

ステップＳ１６５の処理で、時刻コードの解読が成功しなかった場合には、ＣＰＵ２０は、解読エラーとして時刻データ取得処理を終了し、制御処理に戻る。

この時刻データ取得処理（ステップＳ１６、Ｓ２６）は、一分に一回、最大８回呼び出される。そして、ステップＳ１６２の演算処理で、各フレーム位置の積算データに積算されるデータ数が増えていく。８回目の処理でも時刻データが取得できなかった場合には、ステップＳ１８、Ｓ２８の処理により時刻データ取得処理が終了する。

以上のように、本実施形態の電波時計１によれば、ＪＪＹの受信期間に、ＪＪＹにおいて毎時１５分および毎時４５分に送信されるコールサインや停波情報の送出期間が含まれる場合には、当該コールサインや停波情報の時刻コードを除外した通常の時刻コードのみを取得し、この取得した時刻コードに基づいて時刻情報を取得する。従って、コールサインや停波情報の混入の影響を抑えて正確な時刻コードの解読を行うことができる。

また、一度所定期間の標準電波を受信してからコールサインなどの受信期間のデータを除外することもできるので、受信時刻を設定する基準となる計時回路の時刻が正確な時刻から大きくずれていた場合でも、時刻コードの解読処理の中途でコールサインの期間を設定し直すことで正確な時刻情報を取得することができる。

また、本実施形態の電波時計１によれば、これらの毎時１５分および毎時４５分に送信されるコールサインや停波情報の送出期間前に１つ目の標準電波（例えば、ＪＪＹ４０）の受信を終了し、コールサインや停波情報の送出期間中に受信周波数の設定を変更して、コールサインや停波情報の送出期間後に２つ目の標準電波（例えば、ＪＪＹ６０）の受信を開始する。従って、それぞれの受信周波数での標準電波の受信時間から無駄な時間を省き、一方で必要な時間延長しつつ、精度良く時刻コードの解読を行うことができる。

また、ＪＪＹ以外の標準電波を受信する際にも、コールサインなどの送出期間がある場合にはその期間のデータを用いずに時刻情報を適切に取得できるので、時刻情報の取得精度を向上させることができる。

また、逆に、コールサインなどの送信がない標準電波を受信する場合には、標準電波の受信タイミングの調整を行わずに時刻情報を取得することも可能であるので、不要な待機時間やＣＰＵ２０による演算量を削減することができる。

また、時刻コードを複数フレームに亘って取得し、同一のフレーム位置にある取得データを積算して時刻コードの解読を行うことによって、ランダムノイズの影響を低減させることができるので、より確実に時刻情報の取得を行うことができる。

また、電波受信回路１２は、復調した受信信号から信号強度に基づいてハイレベルまたはローレベルの何れかの信号に波形を整形して出力するので、絶対強度の大小や強いノイズなどによるデータの重みの影響を受けずに積算したフレームの数によって時刻情報をより確実に取得することができる。

また、電波受信回路１２から入力したハイレベル信号およびローレベル信号を“０”、および、“１”の二値データとして取得することで、データ処理の簡略化を図ることができる。

また、コールサインなどの送信期間には標準電波の受信処理を一時的に中断することで、時刻情報の取得に不要なデータの受信処理に電力を消費しないようにすることができる。また、時刻コードの解読処理にコールサインなどを除外する処理を含める必要がなくなるので、解読処理を簡略化することができる。

また、コールサインなどの送信期間に標準電波の受信処理を中止し、且つ、この受信処理の中止期間中に標準電波の受信周波数を切り替えるので、時刻コードの解読処理を複雑化せずに積算する時刻コードのフレームデータの数を増やすことができる。

また、計時回路１５の時刻データに基づいて標準電波の受信タイミングを制御することで、標準電波の受信時刻の制御を容易に行うことができる。

また、特にＪＪＹのように重複した受信エリアで複数の周波数の標準電波が受信可能であり、且つ、その受信可能な標準電波の送信内容にコールサインなどが割り込む場合には、このようにコールサインなどの送出期間を外して受信周波数の変更処理を行うことができるので、無駄なく受信時間を延長してより確実な時刻データの取得を行うことができる。

また、時刻コードの取得に成功した標準電波の周波数を受信情報記憶部２１ｂに記憶させておき、次回の標準電波の受信の際にこの周波数で先ず受信処理を行わせるので、多くの場合には、二度異なる周波数で受信処理を繰り返す必要がない。

また、上記の時刻データ受信装置を電波時計に搭載することにより、日本国内の各所を行き来するユーザが装着する場合でも、適切な周波数の標準電波から適切な受信期間に取得した受信データを用いて確実な電波時計の時刻修正を行うことができる。

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、上記実施の形態では、ＪＪＹの２波のみを受信対象としたが、米国のＷＷＶＢ、英国のＭＳＦ、ドイツのＤＣＦ７７や中国のＢＰＣといった他の標準電波を受信および解読可能な構成としても良い。これらの他の標準電波では、コールサインなどの送信がないので、受信タイミングの調整を行わない構成とすることもできる。一方、コールサインなどの送信がある他の標準電波を利用した時刻修正処理を行う場合には、そのコールサインなどの送出期間に合わせて受信処理を中止する構成とすることができる。また、他の地域から帰国した際に、２つ目の受信周波数としてＪＪＹを用いる場合には、上記実施の形態を適用することができる。また、このような場合には、例えば、ＪＪＹ４０の受信を１６分以降に行わせ、３つ目の受信周波数としてＪＪＹ６０の受信を４６分以降に行わせるように設定することもできる。また、上記実施の形態では、１つめの受信周波数で秒同期検出処理に失敗した場合でも２つ目の受信周波数での受信を１６分から開始させたが、このような場合には、秒同期検出処理の失敗後直ちに２つ目の受信周波数での受信を開始させることも可能である。

また、上記実施の形態では、正時に受信を開始し、最大８分間の受信を行ったが、コールサインなどの送出期間を除外し得る限りにおいて、受信開始のタイミングおよび受信継続時間を適宜変更可能である。例えば、正時の１５秒前から受信処理を開始して秒同期処理を行い、正時から時刻データ取得処理を行うこととしても良い。或いは、一方の周波数で４６分から受信を開始し、時刻情報が取得できなかった場合には、１６分から他方の周波数で受信を開始しても良い。或いは、２つ目の周波数の受信期間を例えば２５分から３３分とするなど、コールサインなどの送出期間と離隔することによって、計時回路１５の現在時刻と正しい時刻とのずれの影響を受け難くすることとしても良い。

また、コールサインなどの送出期間を含む受信期間を設定した場合でも、このコールサインなどを受信した期間のデータを用いずに秒同期検出処理や時刻データ取得処理を行うことができる。ＣＰＵ２０は、計時回路１５からの入力により、この期間には電波受信回路からの時刻コード信号を取得しないように設定することができる。また、このような場合には、時刻コード信号を取得しなかった時間に対応して受信継続時間を延長することも可能である。また、このようにコールサインなどのデータを除外する場合には、当該期間である毎時１５分４０秒から５５秒まで、および、毎時４５分４０秒から５５秒までのデータのみを除外しても良いし、当該期間を含む一フレーム全体のデータを除外しても良い。

また、上記実施の形態では、電波受信回路１２は、二値データを出力することとしたが、多値データを出力させる電波時計に適用することも可能である。

また、上記実施の形態では、液晶表示式の時計に用いたが、その他のデジタル表示方式であっても良いし、或いは、指針式のアナログ電子時計に利用することとしても良い。その他、上記実施の形態で示した細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ 電波時計
１０ アンテナ
１１ 同調回路
１２ 電波受信回路
１３ 発振回路
１４ 分周回路
１５ 計時回路
１６ 操作部
１７ 液晶表示器
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＡＭ
２１ａ 受信時刻設定記憶部
２１ｂ 受信情報記憶部
２２ ＲＯＭ
２２ａ 受信設定テーブル

Claims (12)

1. 時刻コードを含む標準電波を少なくとも２つの周波数で受信可能な受信手段と、当該受信手段が受信した標準電波の受信データに基づいて時刻コードを取得する時刻コード取得手段と、標準電波の受信開始時刻には、前記少なくとも２つの周波数のうちから第１周波数の標準電波の受信を前記受信手段に開始させ、当該第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記少なくとも２つの周波数のうちから前記第１周波数と異なる第２周波数の標準電波の受信を前記受信手段に開始させる受信制御手段と、を備えた時刻データ受信装置において、
   前記時刻コード取得手段は、
   前記第１周波数及び／又は前記第２周波数の標準電波の受信期間に毎時１５分台及び／又は毎時４５分台に送出される時刻外情報の送出期間が含まれる場合には、当該時刻外情報の送出期間を除く期間に前記受信手段が受信したデータに基づいて時刻コードを取得する
   ことを特徴とする時刻データ受信装置。
2. 前記受信制御手段は、
   前記受信手段による前記第１周波数の電波受信を前記時刻外情報の送出期間が開始する前に終了させ、
   前記第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記時刻外情報の送出期間が終了した後に前記受信手段による前記第２周波数の電波受信を開始させる
   ことを特徴とする請求項１記載の時刻データ受信装置。
3. 時刻コードを含む標準電波が受信可能な受信手段と、当該標準電波が送信されている少なくとも２つの周波数のうちから１つの受信周波数を選択的に設定するとともに、この設定された受信周波数の標準電波を前記受信手段に受信させるタイミングを制御する受信制御手段と、設定された受信周波数における標準電波の受信データに基づいて時刻コードを取得する時刻コード取得手段と、を備えた時刻データ受信装置において、
   前記時刻コード取得手段は、
   前記受信制御手段により設定された受信周波数の標準電波に、時刻情報の送信形式とは異なる形式による時刻外情報の送出期間がある場合には、当該時刻外情報の送出期間を除く期間に前記受信手段が受信したデータに基づいて時刻コードを取得し、
   前記受信制御手段は、
   最初に受信周波数として設定した第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記少なくとも２つの周波数のうち、前記第１周波数と異なる第２周波数を受信周波数として設定して前記受信手段に受信させる
   ことを特徴とする時刻データ受信装置。
4. 前記受信制御手段は、
   前記受信周波数ごとに時刻コードがそれぞれ複数フレーム取得可能な受信期間を設定し、
   前記時刻コード取得手段は、
   予め定められたサンプリング周波数で前記受信手段からの入力信号を時刻コードの複数フレーム分に亘って取得し、前記複数フレーム分に亘って取得した前記入力信号をフレーム位置ごとに積算したデータに基づいて時刻コードを取得する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の時刻データ受信装置。
5. 前記受信手段は、
   受信した前記受信周波数の標準電波から時刻コード信号を復調するとともに、予め定められた基準信号強度に基づいてフレーム位置ごとにローレベル又はハイレベルの何れかの信号を前記時刻コード取得手段に出力する
   ことを特徴とする請求項４記載の時刻データ受信装置。
6. 前記時刻コード取得手段は、
   前記受信手段からの前記入力信号がローレベル又はハイレベルの何れかを、予め定められた基準信号強度に基づいてフレーム位置ごとに判定し、二値データとして取得する
   ことを特徴とする請求項４記載の時刻データ受信装置。
7. 前記受信制御手段は、
   前記時刻外情報の送出期間には、前記受信手段による標準電波の受信を中止させる
   ことを特徴とする請求項３又は４記載の時刻データ受信装置。
8. 前記受信制御手段は、
   前記時刻外情報の送出期間が開始する前に前記受信手段が前記第１周波数の受信を終了し、前記第１周波数の標準電波の前記受信手段による受信データに基づいて、前記時刻コード取得手段が必要な時刻コードを取得できない場合には、前記時刻外情報の送出期間が終了した後に前記受信手段が前記第２周波数の受信を開始するように受信周波数と当該受信周波数での受信期間とを設定する
   ことを特徴とする請求項３又は４記載の時刻データ受信装置。
9. 現在時刻を計数する計時手段を備え、
   前記受信制御手段は、
   前記計時手段により計数された現在時刻に基づき、前記時刻外情報の送出期間に前記受信手段による標準電波の受信を中止させる
   ことを特徴とする請求項７又は８記載の時刻データ受信装置。
10. 前記標準電波には、日本の標準電波送信局であるＪＪＹが含まれ、
    前記少なくとも２つの周波数には、４０ＫＨｚ及び６０ＫＨｚが含まれ、
    前記時刻外情報には、コールサインが含まれ、
    前記時刻外情報の送出期間は、毎時１５分台及び毎時４５分台である
    ことを特徴とする請求項３又は４記載の時刻データ受信装置。
11. 時刻コードの取得に成功した受信周波数を記憶する記憶手段を備え、
    前記受信制御手段は、
    前記記憶手段に記憶された受信周波数を前記第１周波数として設定する
    ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の時刻データ受信装置。
12. 現在時刻を計数する計時手段と、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載の時刻データ受信装置と、
    前記時刻データ受信装置により取得された時刻コードを解読して時刻を算出し、この算出された時刻に基づいて前記計時手段の現在時刻を修正する時刻修正手段と
    を備えることを特徴とする電波時計。

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