JP5842908B2 - 電波時計 - Google Patents

Description

この発明は、電波時計に関する。

従来、米国のＧＰＳ（Global Positioning System）を始めとする全地球測位システムを構成する測位衛星から電波を受信して時刻情報を取得し、自動的に計時している日時を修正して正しい日時を表示する機能を有する電子時計（電波時計）がある。全地球測位システムとしては、ＧＰＳに加えて、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳや中国のＣＯＭＰＡＳＳなどが稼動しており、また、欧州のＧＡＬＩＬＥＯや日本の準天頂衛星システムなどが計画、試験実施されているが、民生利用においては、先行して運用が開始されたＧＰＳが多く利用されている。

このＧＰＳにおける測位衛星（ＧＰＳ衛星と記す）は、ＧＰＳ衛星内部に搭載した原子時計に基づいて出力する計時データと、当該計時データのＵＴＣ（協定世界時）からのうるう秒によるずれを示す補正データとを別個に送信している。従って、現在のＵＴＣ日時は、計時データに対してずれの値を補正することで取得される。

このずれの値は、新たにうるう秒が挿入又は削除された場合に変化する。うるう秒は、現在、必要に応じて、ＵＴＣにおける６月３０日及び／又は１２月３１日の２３時５９分５９秒後に挿入又は２３時５９分５９秒が削除されることで不規則に挿入されている。従って、ずれの値は、適宜取得されて更新される必要がある。

しかしながら、ＧＰＳ衛星の送信データにおいて、日時情報は、６秒に１回取得可能であるのに対し、うるう秒に係る情報は、１２．５分に一度しか送信されない。従って、電波時計、特に、バッテリ負荷容量の小さい携帯型のものでは、１２．５分のデータを全て受信したり、このうるう秒に係る情報が取得されるまで受信を継続したりすることは、電力消費の極端な増大に繋がるという問題がある。

そこで、従来、日時情報が受信された後に一度電波受信を停止し、当該日時情報が取得されたデータ位置からうるう秒に係る情報が送信される位置までの時間を見積もって、当該見積もられた時間の後に再度電波受信を行う技術が開示されている（特許文献１、２）。また、このようなうるう秒に係る情報の受信を６月や１２月に実施して、うるう秒の挿入が行われない月のＧＰＳ衛星からの受信時間を低減する点についても開示されている。

特開２００８−１４５２８７号公報 特開２００９−２５０８０１号公報

しかしながら、従来の技術では、うるう秒に係るデータを測位衛星から取得するために少なくとも２回の電波受信が要求される。電波時計、特に、小型や携帯型のものでは、バッテリに対する負荷の軽減から、測位衛星からの受信時間及び受信頻度を出来る限り抑えたいという要求がある。他方、少ない受信時間で必要な情報を受信するためには、適切なタイミングで受信動作を行わなければならないという課題がある。

この発明の目的は、電力消費の増大を抑えながら、適切にうるう秒に対応した日時を計数可能な電波時計を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、
日時を計数する計時手段と、
測位衛星の送信電波を受信する衛星電波受信手段と、
当該衛星電波受信手段による受信期間を設定する受信期間設定手段と、
前記衛星電波受信手段により受信された送信電波から日時情報を取得する日時取得手段と、
前記日時取得手段により日時が取得されてからの経過時間を計数する経過時間計数手段と、
前記経過時間が前記計時手段の計時誤差と前記測位衛星の送信する信号のフォーマットとに基づいて定められる第１基準時間未満であるか否かを判別する第１判別手段と、
を備え、
前記受信期間設定手段は、
前記経過時間が前記第１基準時間未満であると判別された場合には、前記計時手段の計数する日時に基づいて、日時情報が一つ含まれる所定長のブロックのうちうるう秒に係る補正情報が含まれるものの送信タイミングに対応する受信期間を設定し、
前記第１基準時間未満ではないと判別された場合には、前記計時手段の計数する日時に基づいて、前記ブロックの何れかの送信タイミングに対応する受信期間を設定して日時情報を取得した後に、取得された日時情報又は当該取得された日時情報に係る受信データの前記フォーマットにおける位置に基づいて、前記うるう秒に係る補正情報が含まれる前記ブロックに対応する受信期間を設定する
ことを特徴とする電波時計である。

本発明に従うと、電力消費の増大を抑えながら、適切にうるう秒に対応した日時を計数することが出来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。 ＧＰＳ衛星が送信する航法メッセージのフォーマットを説明する図である。 自動日時取得処理の制御手順を示すフローチャートである。 手動日時取得処理の制御手順を示すフローチャートである。 測位処理の制御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。

この電波時計１は、低消費電力での利用が前提とされる携帯型の電子時計であって、例えば、電子腕時計である。
電波時計１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１（受信期間設定手段、経過時間計数手段、第１判別手段、日時修正手段、第２判別手段、定期日時取得手段）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３と、複数の指針４４と、ステッピングモータ４５と、駆動回路４６と、操作部４７と、発振回路４８と、分周回路４９と、計時手段としての計時回路５０と、衛星電波受信処理部５１及びアンテナＡ１と、長波受信部５２及びアンテナＡ２と、光量センサ５３と、電源部５４などを備えている。

ＣＰＵ４１は、各種演算処理を行い、電波時計１の全体動作を統括制御する。また、ＣＰＵ４１は、衛星電波受信処理部５１から取得された日時データや長波受信部５２から入力された信号に基づいて解読された日時データに基づいて計時回路５０に信号を送り、計時回路５０が保持する日時データを修正する。

ＲＯＭ４２には、電波時計１が各種動作を行うための種々のプログラムや初期設定データが格納されている。ＲＯＭ４２に格納されているプログラムには、計時回路５０で計数される時刻のうるう秒補正に係るプログラム４２ａが含まれている。このうるう秒補正に係るプログラム４２ａの動作は、単独でＲＡＭ４３に記憶された設定時刻または操作部４７からの操作入力に基づいて実行されるだけではなく、通常の日時修正動作やユーザによる日時又は位置の取得動作に伴って実行される場合がある。

ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１に作業用のメモリ空間を提供し、各種一時データや上書き更新可能な設定データを記憶する。ＲＡＭ４３には、日時修正履歴記憶部４３ａ（日時取得履歴記憶手段）及びＧＰＳうるう秒シフト量情報４３ｂが含まれる。

日時修正履歴記憶部４３ａは、直近に測位衛星からの送信電波又は長波帯の時刻電波（標準電波）を受信して時刻修正を行った日時を記憶する。また、日時修正履歴記憶部４３ａには、現在、電波受信による日時の修正が必要か否かを示す受信ＯＫフラグ（取得成否情報）が合わせて記憶される。受信ＯＫフラグは、ここでは、１ビットで示される２値フラグであり、フラグがオン（例えば、「１」にセット）されることで、直近の所定時間（所定の間隔）、ここでは、例えば、２４時間内に行われた電波受信により現在の日時データが取得されたことを示す。

ＧＰＳうるう秒シフト量情報４３ｂは、ＧＰＳ衛星の送信時刻とＵＴＣとのずれを示すうるう秒シフト量情報を取得した日時を記憶する。また、ＧＰＳうるう秒シフト量情報４３ｂには、現在日時が属する半年（例えば、１２月から５月までと、６月から１１月まで）のＧＰＳ衛星における最新のうるう秒シフト量に係る情報の取得済みを示すうるう秒取得フラグが合わせて記憶される。うるう秒取得フラグは、ここでは、１ビットで示される２値フラグである。

指針４４は、ここでは、時針、分針及び秒針を含む時刻表示に用いられる指針であり、文字盤上に回転自在に設けられている。ステッピングモータ４５は、歯車列である輪列機構を介してこれらの指針４４を回転動作させるためのものであり、駆動回路４６からの駆動電圧パルスの入力に応じて所定の角度、例えば、１８０度ロータが回転する。駆動回路４６は、ＣＰＵ４１からの制御信号に基づいてステッピングモータ４５に所定電圧及びパルス幅の駆動電圧パルスを出力し、ステッピングモータ４５を駆動する。

操作部４７は、複数のキーやボタンを備え、これらのキーやボタンが操作されると、操作内容を電気信号に変換して入力信号としてＣＰＵ４１へ出力する。また、操作部４７は、りゅうずやタッチセンサなどを備えていても良い。

発振回路４８は、所定の周波数、例えば、３２ｋＨｚの発振信号を出力する。この発振回路４８は、特には限られないが、例えば、温度補償回路を有しない小型低コスト低消費電力の水晶発振器を含むものである。

分周回路４９は、この発振信号を分周し、必要な周波数信号を生成して出力する。分周回路４９は、ＣＰＵ４１からの制御信号により、適宜に分周比を切り替えて異なる周波数の信号を出力させることが可能となっている。

計時回路５０は、分周回路４９から入力された所定の周波数信号を計数し、初期設定日時に加算していくことで現在の日時を計数する。この計時回路５０の計数する日時（初期値設定日時）は、ＣＰＵ４１からの信号で、ＧＰＳ衛星や標準電波から取得されたデータに基づいて書き換え修正される。

衛星電波受信処理部５１は、Ｌ１帯（１．５７５４２ＧＨｚ）の送信電波を受信可能なアンテナＡ１を用いてＧＰＳ衛星（測位衛星）からの送信電波を受信し、航法メッセージを復調、復号して日時情報や位置情報を出力するためのモジュールである。この衛星電波受信処理部５１は、うるう秒シフト量データを記憶し、ＧＰＳ時刻データを取得すると、このシフト量を加算した上で現在の日時を算出して出力する。また、衛星電波受信処理部５１は、１機のＧＰＳ衛星から日時情報を取得した場合に、当該ＧＰＳ衛星から受信地点までの伝播遅延に対応する遅延量を概算して適宜補正することで、当該遅延の影響を低減させて日時情報を出力する。
衛星電波受信処理部５１は、ＣＰＵ４１からの制御信号により、受信時にのみ電源がオンされて動作する。これに伴い、うるう秒シフト量などの影響に係るデータは、衛星電波受信処理部５１内に備えられた不揮発性のメモリに記憶させても良いし、ＲＡＭ４３に別途記憶させて利用時にＣＰＵ４１が衛星電波受信処理部５１に入力しても良い。
衛星電波受信処理部５１及びアンテナＡ１により衛星電波受信手段が構成される。また、衛星電波受信処理部５１及びＣＰＵ４１により日時取得手段が構成される。

長波受信部５２は、長波帯の電波を受信するアンテナＡ２を用いて受信した標準電波からタイムコード信号を復調する。標準電波は、長波帯の振幅変調波（ＡＭ波）であり、本実施形態の長波受信部５２では、特に限られないが、例えば、スーパーヘテロダイン方式により復調を行う。この長波受信部５２は、ＣＰＵ４１からの制御信号により、標準電波を受信する際にのみ電源がオンされる構成となっている。また、アンテナＡ２による同調周波数は、長波受信部５２における図示略の同調回路の設定を調整することによって変更することが可能となっている。
ＣＰＵ４１、長波受信部５２及びアンテナＡ２により外部日時情報取得手段が構成される。

光量センサ５３は、例えば、指針４４が回転動作する面の下部に設けられた文字盤上又は文字盤に設けられた孔部から露出されて設けられ、外部から照射される光量を検出する。この光量センサ５３としては、例えば、フォトダイオードが用いられる。光量センサ５３は、光量に応じた電気信号（電圧信号や電流信号）を出力し、図示略のＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）でデジタルサンプリングされてＣＰＵ４１に入力される。

電源部５４は、電波時計１の各部の動作に必要な電力を供給する。電源部は、例えば、ボタン型一次電池によるバッテリを備え、このバッテリは、着脱交換可能に設けられる。このバッテリは、主に、低消費電力使用下で長時間継続的に安定的に運用可能な小型軽量なものが好ましく、従って、電波時計１において極端に電力消費量の大きい衛星電波受信処理部５１の動作は、短時間且つ十分な間隔を空けて行われることが望ましい。

次に、ＧＰＳ衛星から受信される航法メッセージについて説明する。
図２は、ＧＰＳ衛星の送信する航法メッセージのフォーマットについて説明する図である。

ＧＰＳ衛星から送信される航法メッセージは、合計２５ページのフレームデータからなり、各ページの送信時間は、３０秒である。各ページは、５つのサブフレームデータ（各々６秒、１５００ビット）から構成され、１つのサブフレームデータは、更に１０個のＷＯＲＤ（各０．６秒、３００ビット）からなる。従って、航法メッセージは、１２．５分周期で送信されることになる。

全てのサブフレームデータのＷＯＲＤ１には、ＴＬＭ（テレメトリワード）が含まれ、このＴＬＭの先頭に含まれる固定符号列（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）によりサブフレームの先頭位置が同定される。また、ＷＯＲＤ２には、ＨＯＷ（ハンドオーバワード）とサブフレームＩＤとが含まれ、ＨＯＷから解読される週内経過時間により現在の日時が取得され、サブフレームＩＤにより、読み取られたデータがページ内のどのサブフレームであるかが取得される。
即ち、１つのサブフレームのＰｒｅａｍｂｌｅと次のサブフレームのＰｒｅａｍｂｌｅとを同定することで、この間のＨＯＷがより確実に同定されて、日時情報が取得される。従って、電波時計１では、通常、サブフレーム１つ分のデータ、次のサブフレームのＷＯＲＤ１つ分、及び、受信タイミングのずれとしてサブフレームの半周期分のデータで、合わせて約１０秒の受信により、日時データを取得することが出来る。

全てのページにおいて、サブフレーム１のデータのＷＯＲＤ３には、ＷＮ（週番号）が含まれている。このＷＮは、１９８０年１月６日を開始日とした週の番号が１０ビットで周期的に計数されたものを示す。即ち、ＷＮとＨＯＷの組合せにより、ほぼ完全な日時情報が取得される。１週間以上の日時のずれがあり得る場合などでは、ＨＯＷに加えてＷＮも受信して日時を同定する必要がある。

一方、サブフレーム４、５では、全ての衛星の予測軌道に係るアルマナックデータが各ページに分割されて順次送信されるので、当該衛星のＩＤによりページ番号を識別することが出来る。

ページ１８のサブフレーム４には、ＷＯＲＤ６〜ＷＯＲＤ１０にかけて、ＵＴＣ補正パラメータ（うるう秒に係る補正情報）が含まれている。上述のように、ＧＰＳ衛星では、１９８０年１月６日を開始日とした日時が計数されているが、この日時（ＧＰＳ日時）には、うるう秒が含まれないので、ＵＴＣ（協定世界時）との間には、１９８０年１月６日以降に実施されたうるう秒の積算値だけずれが生じている。ＵＴＣ補正パラメータには、現在のうるう秒の積算値Δｔ_ＬＳ、次回のうるう秒の実施予定が定まった場合における当該実施予定週番号ＷＮ_ＬＳＦ及び日番号ＤＮ、実施後の積算値の大きさの予定値Δｔ_ＬＳＦなどが含まれている。従って、衛星電波受信処理部５１では、算出されたＧＰＳ日時を当該積算値Δｔ_ＬＳだけ補正して現在のＵＴＣ日時として出力する。ＵＴＣ補正パラメータは、一度取得されれば、次回うるう秒が実施されるまで継続的に利用可能となる。

次に、標準電波で送信される日時情報について説明する。
標準電波としては、主に、日本のＪＪＹ（登録商標）、米国のＷＷＶＢ、英国のＭＳＦ、ドイツのＤＣＦ７７などがある。これらの送信局から１分周期で毎分の日時を示す信号（タイムコード）が送信されており、電波時計１では、これらの送信局からの電波を受信して、送信局ごとのタイムコードのフォーマットに基づいて復号、解読することで、正確な日時を取得することが出来る。

これらの標準電波で送信される日時には、うるう秒の挿入及び削除が反映されており、うるう秒の挿入又は削除の有無に依らず常に正確な日時を取得することが出来る。また、ＪＪＹでは、うるう秒の挿入又は削除の行われる一ヶ月前から挿入又は削除の何れかを示す情報と共に予告情報が送信される。ＷＷＶＢでは、うるう秒の挿入又は削除が行われる一ヶ月前から、ＤＣＦ７７では、一時間前から、それぞれ、うるう秒の実施を示す予告情報が送信される。

本実施形態の電波時計１では、ＧＰＳ衛星からの送信電波又は標準電波の受信によりうるう秒に係る予告情報が予め取得された場合、うるう秒の挿入又は削除が行われるタイミング以降、新たにＧＰＳ衛星や標準電波から日時情報が取得されるまでの間、ＣＰＵ４１により当該うるう秒による計時回路５０の計数する日時のずれを補正して出力、表示させることが可能となっている。

一方、上述のように、ＧＰＳ衛星からの送信電波に基づいて正確な日時を取得する場合には、補正値Δｔ_ＬＳが必要である。従って、少なくともうるう秒が実施される場合には、電波時計１により新たなＵＴＣ補正パラメータが受信されて、積算値Δｔ_ＬＳは、うるう秒の実施前であれば予定値Δｔ_ＬＳＦに基づいて、実施後であれば取得された新たな積算値Δｔ_ＬＳにより、更新される必要がある。

次に、本実施形態の電波時計１におけるうるう秒情報の取得動作について説明する。
電波時計１では、消費電力を削減するため、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する際には、上述のように、日時情報を取得するために必要な１サブフレーム程度の約１０秒間の受信期間を定めて当該受信期間のみ衛星電波受信処理部５０を動作させる。
上述のように、航法メッセージは、１２．５分周期で送信されているので、ＵＴＣ補正パラメータを含むサブフレームのデータを受信する場合に、誤った日時データに基づいて異なるサブフレームのデータを受信しないようにする必要がある。そこで、電波時計１では、計時回路５０により正確な日時が計数されている場合には、過去のＵＴＣ補正パラメータの受信日時や、サブフレーム４、５が受信された場合に取得される衛星のＩＤなどを基準として、直近のＵＴＣ補正パラメータの送信タイミングを算出する。ここでは、計時回路５０の計時する日時に対して見込まれるずれが所定の大きさ、例えば、サブフレーム長の半分である３秒より小さい場合には、当該計時回路５０の計数する日時に基づいて上述の基準に応じたＵＴＣ補正パラメータの送信タイミングを算出して、当該タイミングに合わせて衛星電波受信処理部５１を動作させてうるう秒に係る情報を取得する。一方、計時回路５０の計数する日時のずれが所定の大きさ以上と見込まれる場合には、一度ＨＯＷを受信して計時回路５０の計数する日時を修正した後に、当該修正された日時に基づいて上述の基準に応じたＵＴＣ補正パラメータの送信タイミングを算出する。

ここでは、予め、計時回路５０の計数する時刻が正確な時刻からずれる割合を示す計時誤差の値及び異なるサブフレームのデータを受信しないための基準ずれ時間が設定されているとすると、前回の日時情報の取得タイミングからの経過時間により、見積もられるずれ時間と上述の基準ずれ時間との大小関係が定まる。即ち、見積もられるずれ時間と基準ずれ時間とが等しくなる経過時間を基準時間（第１基準時間）とすると、計時誤差が０．５秒／日、基準ずれ時間が３秒の場合、基準時間は、６日となる。よって、経過時間が６日未満であれば、直接計時回路５０の計数する日時に基づいてＵＴＣ補正パラメータの受信タイミングを定めて良く、経過時間が６日以上であれば、一度何れかのサブフレームデータを取得して計時回路５０の計数する日時を修正した後にＵＴＣ補正パラメータの受信タイミングを定めることになる。
この経過時間は、利用される際に前回の日時情報の取得タイミングと現在日時との差分を算出することで得られる。或いは、前回の日時情報取得タイミングから前記第１基準時間が経過するまでの間、カウンタを動作させて計数させても良い。

図３は、電波時計１で実行される自動日時取得処理のＣＰＵ４１による制御手順を示すフローチャートである。
この自動日時取得処理は、うるう秒取得フラグがオフ、即ち、うるう秒に係る予告がなされる６月１日又は１２月１日以降にうるう秒の実施が無いことが確認されるか、又は、ＵＴＣ補正パラメータが新たに取得されるまでの間に、毎日一回以内で所定の条件を満たしたタイミングで起動される。
この所定の条件としては、ここでは、光量センサ５３により屋外の太陽光に相当するレベルの光量が検出されることが定められている。

自動日時取得処理が開始されると、ＣＰＵ４１は、日時修正履歴記憶部４３ａを参照し、直近の日時修正に係る電波受信が現在から基準時間内（ここでは、６日内）に成功しているか否かを判別する（ステップＳ１０１）。成功していると判別された場合には（ステップＳ１０１で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１の処理は、ステップＳ１０４に移行する。

成功していないと判別された場合には（ステップＳ１０１で“ＮＯ”）、ＣＰＵ４１は、衛星電波受信処理部５１を動作させて、日時情報を取得するための電波受信を開始させる（ステップＳ１０２）。このとき、衛星電波受信処理部５１は、例えば、サブフレーム１個分の電波を約６秒で受信してＨＯＷを取得し、現在の日付情報と比較参照して正確な日時情報を取得することが出来る。ＣＰＵ４１は、日時情報の取得に成功したか否かを判別し（ステップＳ１０３）、成功したと判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１の処理は、ステップＳ１０４に移行する。成功しなかったと判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＮＯ”）、ＣＰＵ４１の処理は、ステップＳ１２８に移行する。

ステップＳ１０４の処理に移行すると、ＣＰＵ４１は、取得された日時情報に基づいて、直近のＵＴＣ補正パラメータを含むサブフレームの受信タイミングを算出する（ステップＳ１０４）。ＣＰＵ４１は、当該送信タイミングまで待機した後、衛星電波受信処理部５１を動作させてうるう秒情報に係るＵＴＣ補正パラメータを含むサブフレームの受信を開始させる（ステップＳ１０５）。

ＣＰＵ４１は、ＵＴＣ補正パラメータの受信に成功したか否かを判別する（ステップＳ１０６）。受信に成功したと判別された場合には（ステップＳ１０６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１は、取得された日時情報とＵＴＣ補正パラメータに係るうるう秒シフト量とに基づいて現在の日時を算出し、計時回路５０の日時を修正する（ステップＳ１０７）。ＣＰＵ４１は、日時修正履歴記憶部４３ａを更新し（ステップＳ１０８）、ＧＰＳうるう秒シフト量情報４３ｂのうるう秒取得フラグをオン（セット）する（ステップＳ１０９）。そして、ＣＰＵ４１は、自動日時取得処理を終了する。

ステップＳ１０６の判別処理で、ＵＴＣ補正パラメータの受信に成功しなかったと判別された場合には（ステップＳ１０６で“ＮＯ”）、ＣＰＵ４１は、次に、日時修正履歴記憶部４３ａを参照し、直近の日時修正に係る電波受信が現在から所定時間（第２基準時間）内に成功しているか否かを判別する（ステップＳ１１６）。ここで、所定時間は、計時回路５０により計数される日時のずれが１秒以上になると見積もられるまでの時間であり、例えば、計時誤差が０．５秒／日の場合には、２日である。成功していると判別された場合には（ステップＳ１１６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１は、先に取得されている日時データを放棄して、計時回路５０の日時データを更新しない（ステップＳ１１７）。また、ＣＰＵ４１は、日時修正履歴記憶部４３ａの履歴情報を更新せず、受信に係る動作を行わなかったものとする（ステップＳ１１８）。ＣＰＵ４１は、ＧＰＳうるう秒シフト量情報４３ｂのうるう秒取得フラグをクリアして（ステップＳ１１９）、自動日時取得処理を終了する。

ステップＳ１１６の判別処理で、所定時間内に日時修正に係る電波受信が所定時間内に成功していないと判別された場合には（ステップＳ１１６で“ＮＯ”）、ＣＰＵ４１は、先に取得されている日時情報と、更新されていない既存のうるう秒シフト量の値とに基づく日時により計時回路５０の現在の日時を更新する（ステップＳ１２７）。ＣＰＵ４１は、日時修正履歴記憶部４３ａの受信ＯＫフラグをオフして（ステップＳ１２８）、受信が「ＮＧ」状態であることを示す。そして、ＣＰＵ４１の処理は、ステップＳ１１９に移行して、ＣＰＵ４１は、うるう秒取得フラグをクリアした後、自動日時取得処理を終了する。

ここで、本実施形態の電波時計１では、標準電波の受信による自動日時取得が別途行われる。例えば、夜間の午前１時〜午前５時までの間、日時の取得が成功するまで、即ち、受信ＯＫフラグがＯＫにセットされるまで、毎時繰り返される。従って、ステップＳ１０１、Ｓ１１６の判別処理における電波受信の成功履歴には、この標準電波による日時の取得が含まれる。
また、この自動日時取得処理では、ステップＳ１０５、Ｓ１０６の処理でＵＴＣ補正パラメータが受信される際に、併せて同一サブフレーム内のＨＯＷデータが受信される。従って、前回の電波受信（日時修正）から６日内（受信ＯＫフラグがセットされている場合を含む）であってステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理が省略された場合であっても、ステップＳ１０７の処理で日時データの更新が行われる。即ち、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の処理に係る受信時間を短縮して日時情報を取得することが出来る。
なお、受信ＯＫフラグがＯＫにセットされている場合には、ここで取得された日時データに基づく再度の日時の更新（ステップＳ１０７、Ｓ１０８の処理）を省略して、うるう秒情報のみを取得することとしても良い。

図４は、電波時計１で実行される手動日時取得処理のＣＰＵ４１による制御手順を示すフローチャートである。
この手動日時取得処理は、うるう秒取得フラグがオフの状況において、ユーザが操作部４７に当該処理の実行命令に係る入力操作を行ってＣＰＵ４１により当該入力操作が検出された場合に開始される。

この手動日時取得処理は、自動日時取得処理からステップＳ１０１、Ｓ１１８の処理が除外されて制御の順番が変更になった点を除き、自動日時取得処理と同一であり、同一の処理内容については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

この手動日時取得処理が開始されると、ＣＰＵ４１は、日時受信を開始する（ステップＳ１０２）。
また、ステップＳ１１６の判別処理で、所定期間内に日時修正に係る電波受信が成功していると判別された場合に（ステップＳ１１６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１は、計時回路５０の日時データを更新しないと共に（ステップＳ１１７）、受信ＯＫフラグをオフして受信履歴をＮＧとする（ステップＳ１２８）。そして、ＣＰＵ４１の処理は、ステップＳ１１９に移行する。

即ち、手動日時取得処理では、受信ＯＫフラグとは関係なく日時情報の取得が行われるので、日時情報の取得に成功した場合には、当該取得された日時に基づいてＵＴＣ補正パラメータの取得が試みられれば良い。

図５は、電波時計１で実行される測位処理のＣＰＵ４１による制御手順を示すフローチャートである。
この測位処理は、うるう秒取得フラグがオフの状況において、ユーザが操作部４７に当該処理の実行命令に係る入力操作を行ってＣＰＵ４１により当該入力操作が検出された場合に開始される。

この測位処理は、手動日時取得処理におけるステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０７、Ｓ１１７、Ｓ１２７の処理がそれぞれステップＳ１５２、Ｓ１５３、Ｓ１５７、Ｓ１６７、Ｓ１７７の処理に変更された点を除いて同一であり、同一の処理内容については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

先ず、ＣＰＵ４１は、衛星電波受信処理部５１によるＧＰＳ衛星からの電波受信を開始させる（ステップＳ１５２）。この場合には、測位に必要な複数のＧＰＳ衛星から各々位置情報と伝播時間の差とが取得されるのに必要な受信時間となる。

ＣＰＵ４１は、測位に成功したか否かを判別し（ステップＳ１５３）、成功したと判別された場合には（ステップＳ１５３で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１は、処理をステップＳ１０４に移行させる。また、成功しなかったと判別された場合には（ステップＳ１５３で“ＮＯ”）、ＣＰＵ４１は、処理をステップＳ１２８に移行させる。

ステップＳ１０６の判別処理で、うるう秒情報の受信に成功したと判別された場合には（ステップＳ１０６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１は、取得された位置情報と時刻情報をともに用いてデータを更新する（ステップＳ１５７）。それから、ＣＰＵ４１の処理は、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１１６の判別処理で、受信ＯＫフラグが設定されていると判別された場合には（ステップＳ１１６で“ＹＥＳ”）、ＣＰＵ４１は、位置情報を取得更新、現在のタイムゾーンに係る時差設定を行う。その一方で、ＣＰＵ４１は、日時に係る情報を利用せずに廃棄する（ステップＳ１６７）。それから、ＣＰＵ４１の処理は、ステップＳ１２８に移行する。受信ＯＫフラグが設定されていないと判別された場合には（ステップＳ１１６で“ＮＯ”）、ＣＰＵ４１は、位置情報と日時情報を取得更新した後に（ステップＳ１７７）、処理をステップＳ１２８に移行させる。

以上のように、本実施形態の電波時計１は、計時回路５０と、測位衛星（ＧＰＳ衛星）の送信電波を受信する衛星電波受信処理部５１及びアンテナＡ１とを備える。ＣＰＵ４１は、受信期間設定手段として、衛星電波受信処理部５１による受信期間を設定し、日時取得手段として、衛星電波受信処理部５１により受信された送信電波から日時情報を取得する。また、ＣＰＵ４１は、経過時間計数手段として、日時が取得されてからの経過時間を計数し、第１判別手段として、経過時間が、計時回路５０の計時誤差により見込まれる時刻のずれがＧＰＳ衛星の送信する信号のフォーマット、ここでは、サブフレームの長さの半分以上となる第１基準時間（計時誤差が０．５秒／日の場合で６日）未満であるか否かを判別する。
そして、経過時間が第１基準時間未満であると判別された場合には、計時回路５０の計数する日時に基づいて、ＵＴＣ補正パラメータが含まれるサブフレームの送信タイミングに対応する受信期間を設定し、第１基準時間未満ではないと判別された場合には、計時回路５０の計数する日時に基づいて、サブフレームの何れかの送信タイミングに対応する受信期間を設定して日時情報を取得した後に、取得された日時情報又は当該取得された日時情報に係る受信データの航法メッセージ内における位置に基づいて、ＵＴＣ補正パラメータが含まれるサブフレームに対応する受信期間を設定する。
即ち、計時回路５０の時刻が概ね合っている場合には、直接ＵＴＣ補正パラメータが含まれるサブフレームの送信タイミングに合わせて衛星電波受信処理部５１を動作させるので、衛星電波受信処理部５１の動作時間を削減しながら、ＧＰＳ衛星の送信電波から取得される日時情報の補正に係るデータを取得することが出来る。従って、電力消費の増大を抑えながら、うるう秒の挿入又は削除が行われるタイミングの後に、適切な日時を表示することが出来る。

また、標準電波の受信による日時情報を取得可能であり、当該日時情報による日時の修正と併用することで、標準電波で日時が取得出来る範囲では大きく電力消費を低減させることが出来る一方、夜間などにおける標準電波受信が失敗しやすい環境にいるユーザが日中などにＧＰＳ衛星からの電波に基づいて日時情報を取得する場合でもうるう秒情報の受信に係る衛星電波受信処理部５１の動作時間を最小限に抑えながら速やかに必要な情報を取得することが出来る。

特に、標準電波の受信により予め日時情報を取得しておくことで、当該日時情報に基づいて直接ＵＴＣ補正パラメータが含まれるサブフレームの送信タイミングを算出して衛星電波受信処理部５１を動作させることが出来るので、少ない消費電力でＧＰＳ時計の日時情報を補正するためのデータを取得することが出来る。

また、衛星電波受信処理部５１や長波受信部５２を介して取得された日時情報に基づいて、計時回路５０の計数する日時を修正可能である。このとき、うるう秒の実施によるずれは、１秒である。そこで、うるう秒に係る情報が取得されてない状況でＧＰＳ衛星から日時情報が取得された場合、前回日時情報が取得されて計時回路５０の日時が修正されてからの経過時間が、計時回路５０の計時誤差に基づいてこの１秒より大きくなると見込まれる所定時間（第２基準時間）、例えば、計時誤差が０．５秒／日である場合には２日未満であるか否かを判別し、当該第２基準時間未満である場合には、日時の修正を行わず、第２基準時間未満ではない場合には、日時修正を行うことで、現在のずれを拡大しない範囲で１秒程度のずれを許容しながら大きなずれを修正し、計時回路５０にほぼ正確な日時を計数させることが出来る。

また、一日に一回定期的に行われる日時情報の取得に失敗した場合には、成功するまで当該一日の間に複数回日時情報の取得動作が行われる。例えば、電波時計１において、標準電波による日時修正が夜中の１時から５時まで毎時行われ、これらがいずれも成功しなかった場合には、更に、ＧＰＳ衛星の電波受信による日時修正が日中に行われる。この定期的な日時情報の取得の成否は、受信ＯＫフラグを用いて管理されている。
このような定期的な日時情報の取得の際に、日時情報が取得されたにも関わらずＵＴＣ補正パラメータの受信には失敗した場合、前回の日時情報の取得からの経過時間が上述の第２基準時間未満である場合、即ち、計時回路５０の日時のずれが１秒未満であると見込まれて計時回路５０の日時を修正しない場合であっても、受信ＯＫフラグの更新を行わない。一方、経過時間が第２基準時間未満ではない場合、即ち、計時回路５０の日時のずれが１秒以上であると見込まれて、計時回路５０の日時を修正する場合には、受信ＯＫフラグの更新を行って受信失敗を示す履歴に変更する。
従って、１秒未満の小さいずれに対しては、定期的な日時情報取得動作を繰り返して実行させずに消費電力の増大を防ぐ一方で、１秒程度のずれが生じ得る場合には、再度定期的な日時情報取得動作を行わせてより正確な日時を取得させることが出来る。特に、ＧＰＳ衛星からの電波受信により１秒程度のずれが生じ得る日時情報が取得された場合に、当該日時情報取得後、上記第２基準時間内であっても再度標準電波などを受信して正確な日時情報を取得可能とすることで、速やかに正確な日時表示に復帰させることが出来る。

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、ＧＰＳ衛星を例に挙げて説明したが、ＧＰＳ衛星と同様のフォーマットで電波を送信する又は送信する予定の測位衛星のデータについては、同様に、本発明を適用することが出来る。

また、上記実施の形態では、日時情報のみが取得されてＵＴＣ補正パラメータが取得されなかった場合には、日時情報も利用しないこととしたが、うるう秒の挿入又は削除に係る予告情報は、挿入又は削除の一ヶ月前程度、即ち１２月及び６月の初旬に開始されるので、予告段階、即ち、１２月や６月に取得された日時情報については、計時回路５０が計数する日時の修正、更新に利用して受信ＯＫとすることが出来る。この場合、うるう秒取得フラグはクリア状態となる。

また、上記実施の形態では、ＵＴＣ補正パラメータが取得されていない場合には、直近の日時修正の有無に応じて当該うるう秒の補正が正確ではない可能性のあるＧＰＳ日時データに基づいて日時修正の有無を定めることとしたが、一律に日時の補正を行わないこととしても良い。

また、上記実施の形態では、ＧＰＳ衛星からの電波受信のほか、標準電波の受信による日時情報の取得を併用し、これらの方法により取得された日時情報に基づいてＵＴＣ補正パラメータの送信タイミングを算出する場合を例に挙げて説明したが、他の日時情報の取得方法、例えば、携帯電話の基地局からの日時情報受信や、他の測位衛星、例えば、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星からの電波受信による日時情報の受信により取得された日時を用いても良い。

また、上記実施の形態では、半年に一度必ずＵＴＣ補正パラメータの受信が行われることとしたが、うるう秒の情報を含む標準電波などにより予めうるう秒の挿入又は削除がなされない情報が取得された場合には、当該半年間におけるＵＴＣ補正パラメータの受信を行わないこととしても良い。

また、上記実施の形態では、アナログ電子時計を例に挙げて説明したが、デジタル表示式の電子時計であっても良い。この場合には、うるう秒が挿入された場合の時刻の表示（例えば、日本において８時５９分６０秒）を行わせることが可能に表示制御を行うことが出来る。
その他、上記実施の形態で示した数値、構成や制御の順番など具体的な細部は、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。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

［付記］
＜請求項１＞
日時を計数する計時手段と、
測位衛星の送信電波を受信する衛星電波受信手段と、
当該衛星電波受信手段による受信期間を設定する受信期間設定手段と、
前記衛星電波受信手段により受信された送信電波から日時情報を取得する日時取得手段と、
前記日時取得手段により日時が取得されてからの経過時間を計数する経過時間計数手段と、
前記経過時間が前記計時手段の計時誤差と前記測位衛星の送信する信号のフォーマットとに基づいて定められる所定の第１基準時間を超えているか否かを判別する第１判別手段と、
を備え、
前記受信期間設定手段は、
前記経過時間が前記第１基準時間を超えていないと判別された場合には、前記計時手段の計数する日時に基づいて、日時情報が一つ含まれる所定長のブロックのうちうるう秒に係る補正情報が含まれるものの送信タイミングに対応する受信期間を設定し、
前記第１基準時間を超えていると判別された場合には、前記計時手段の計数する日時に基づいて、前記ブロックの何れかの送信タイミングに対応する受信期間を設定して日時情報を取得した後に、取得された日時情報又は当該取得された日時情報に係る受信データの前記フォーマットにおける位置に基づいて、前記補正情報が含まれる前記ブロックに対応する受信期間を設定する
ことを特徴とする電波時計。
＜請求項２＞
前記補正情報を含むフォーマットで信号を送信する測位衛星以外の外部の出力先から日時情報を取得する外部日時情報取得手段を備え、
前記経過時間計数手段は、前記日時取得手段及び前記外部日時情報取得手段のうち何れかにより直近に日時情報が取得されてからの経過時間を計数する
ことを特徴とする請求項１記載の電波時計。
＜請求項３＞
取得された日時情報に基づいて前記計時手段の計数する日時を修正する日時修正手段と、
前記経過時間が前記計時手段の計時誤差とうるう秒の長さとに基づいて定められる所定の第２基準時間を超えているか否かを判別する第２判別手段と、
を備え、
前記日時修正手段は、
前記衛星電波受信手段により日時情報が取得され、且つ、前記補正情報が取得されなかった場合に、前記経過時間が前記第２基準時間を超えていないと判別された場合には、前記取得された日時情報に基づく日時の修正を行わず、
前記第２基準時間を超えていると判別された場合には、前記取得された日時情報に基づく日時の修正を行う
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電波時計。
＜請求項４＞
所定の間隔で日時情報の取得を試みる定期日時取得手段と、
前記所定の間隔以内の期間における直近の日時情報の取得に係る試みの成否に係る取得成否情報を記憶する日時取得履歴記憶手段と、
を備え、
前記定期日時取得手段は、
前記取得成否情報により前記日時情報の取得に失敗したことが示されている場合には、その後、前記所定の間隔の間に一回又は複数回日時情報の取得を試み、
前記日時情報が取得され、且つ、前記補正情報が取得されなかった場合で、前記経過時間が前記第２基準時間を超えていないと判別された場合には、前記取得成否情報を更新せず、
前記第２基準時間を超えていると判別された場合には、前記取得成否情報を更新して受信失敗とする
ことを特徴とする請求項３記載の電波時計。

１ 電波時計
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＯＭ
４２ａ プログラム
４３ ＲＡＭ
４３ａ 日時修正履歴記憶部
４３ｂ 秒シフト量情報
４４ 指針
４５ ステッピングモータ
４６ 駆動回路
４７ 操作部
４８ 発振回路
４９ 分周回路
５０ 計時回路
５１ 衛星電波受信処理部
５２ 長波受信部
５３ 光量センサ
５４ 電源部
Ａ１ アンテナ
Ａ２ アンテナ

Claims (4)

1. 日時を計数する計時手段と、
   測位衛星の送信電波を受信する衛星電波受信手段と、
   当該衛星電波受信手段による受信期間を設定する受信期間設定手段と、
   前記衛星電波受信手段により受信された送信電波から日時情報を取得する日時取得手段と、
   前記日時取得手段により日時が取得されてからの経過時間を計数する経過時間計数手段と、
   前記経過時間が前記計時手段の計時誤差と前記測位衛星の送信する信号のフォーマットとに基づいて定められる第１基準時間未満であるか否かを判別する第１判別手段と、
   を備え、
   前記受信期間設定手段は、
   前記経過時間が前記第１基準時間未満であると判別された場合には、前記計時手段の計数する日時に基づいて、日時情報が一つ含まれる所定長のブロックのうちうるう秒に係る補正情報が含まれるものの送信タイミングに対応する受信期間を設定し、
   前記第１基準時間未満ではないと判別された場合には、前記計時手段の計数する日時に基づいて、前記ブロックの何れかの送信タイミングに対応する受信期間を設定して日時情報を取得した後に、取得された日時情報又は当該取得された日時情報に係る受信データの前記フォーマットにおける位置に基づいて、前記うるう秒に係る補正情報が含まれる前記ブロックに対応する受信期間を設定する
   ことを特徴とする電波時計。
2. 前記うるう秒に係る補正情報を含むフォーマットで信号を送信する測位衛星以外の外部の出力先から日時情報を取得する外部日時情報取得手段を備え、
   前記経過時間計数手段は、前記日時取得手段及び前記外部日時情報取得手段のうち何れかにより直近に日時情報が取得されてからの経過時間を計数する
   ことを特徴とする請求項１記載の電波時計。
3. 取得された日時情報に基づいて前記計時手段の計数する日時を修正する日時修正手段と、
   前記経過時間が前記計時手段の計時誤差とうるう秒の長さとに基づいて定められる第２基準時間未満であるか否かを判別する第２判別手段と、
   を備え、
   前記日時修正手段は、
   前記衛星電波受信手段により日時情報が取得され、且つ、前記うるう秒に係る補正情報が取得されなかった場合に、前記経過時間が前記第２基準時間未満であると判別された場合には、前記取得された日時情報に基づく日時の修正を行わず、
   前記第２基準時間未満ではないと判別された場合には、前記取得された日時情報に基づく日時の修正を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電波時計。
4. 所定の間隔で日時情報の取得を試みる定期日時取得手段と、
   前記所定の間隔以内の期間における直近の日時情報の取得に係る試みの成否に係る取得成否情報を記憶する日時取得履歴記憶手段と、
   を備え、
   前記定期日時取得手段は、
   前記取得成否情報により前記日時情報の取得に失敗したことが示されている場合には、その後、前記所定の間隔の間に一回又は複数回日時情報の取得を試み、
   前記日時情報が取得され、且つ、前記うるう秒に係る補正情報が取得されなかった場合で、前記経過時間が前記第２基準時間未満であると判別された場合には、前記取得成否情報を更新せず、
   前記第２基準時間未満ではないと判別された場合には、前記取得成否情報を更新して受信失敗とする
   ことを特徴とする請求項３記載の電波時計。

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