JP6945473B2

JP6945473B2 - 衛星電波時計

Info

Publication number: JP6945473B2
Application number: JP2018034064A
Authority: JP
Inventors: 加藤　明; 加藤　　明
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2021-10-06
Anticipated expiration: 2038-02-28
Also published as: JP2019148520A

Description

本発明は、衛星から送信される衛星信号を受信して内部時刻を修正する衛星電波時計に関する。

衛星から送信される衛星信号を受信して内部時刻を修正する衛星電波時計は公知である（例えば特許文献１参照）。このような衛星電波時計は、衛星から受信した衛星信号をベースバンド信号に変換してデコードした時刻情報を出力する受信回路と、デコードした時刻情報に基づいて内部時刻の修正処理をおこなう制御回路を有している。

ここで、衛星信号のうち時刻情報に関するデータとしては、ハンドオーバーワード（ＨＯＷ）内に含まれ、直近の日曜日の０時からの経過時間を示すＴＯＷ、週番号を示すＷＮ、及び現在の閏秒のオフセット値を示すΔｔ_ＬＳがある。

また、衛星信号には、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳの他、将来更新される閏秒のオフセット値に関する情報、具体的には、閏秒が更新される週の週番号ＷＮ_ＬＳＦ、閏秒の更新日ＤＮ、及び、更新後の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳＦが含まれている。

これらの情報を基に、衛星電波時計の制御回路は、閏秒の更新タイミングと更新後の閏秒オフセット値Δｔ_ＬＳＦを算出し、内部時刻が更新タイミングになったら（過ぎていたら）、閏秒のオフセット値を更新する。

ここで、受信回路からは、閏秒の更新情報として、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳである８ビットのデータ、更新後の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳＦである８ビットのデータ、閏秒更新時のＷＮである８ビットのデータまたは受信したＷＮの上位２桁を付加した１０ビットのデータ、及び、閏秒の更新日ＤＮである４ビットのデータ、計２８〜３０ビットのデータが一例として制御回路へ送信される。

特開２０１１−２０８９４９号公報

このような衛星電波時計において、消費電力の低減や省スペースの観点から、制御回路は回路規模が小さいものが望まれる。従って、この制御回路の処理能力には一定の制限が付されるため、上述した閏秒の更新情報についてもできるだけ制御回路に対する負担が軽減できるものであることが望ましい。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、制御回路に対する負担を可能な限り軽減できる衛星電波時計を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の衛星電波時計は、衛星から送信される衛星信号を受信して時刻情報を出力する受信回路と、この時刻情報に基づいて内部時刻を修正する制御回路とを有し、制御回路は、時刻情報に含まれる週番号情報が格納される週番号記憶部を有し、受信回路は、週番号記憶部に格納された週番号情報と、時刻情報に含まれる閏秒に関する情報とに基づいて、所定の時刻から閏秒が更新されるタイミングまでの差分データを算出して制御回路に出力する差分データ算出部を有することを特徴とする。

このように構成された本発明の衛星電波時計では、受信回路の差分データ算出部が、制御回路の週番号記憶部に格納された週番号情報と、時刻情報に含まれる閏秒に関する情報とに基づいて、所定の時刻から閏秒が更新されるタイミングまでの差分データを算出して制御回路に出力している。

従って、閏秒の更新情報を取得するための受信動作（以下、閏秒受信動作と称する）のために受信回路から制御回路に送信されるデータを削減することができ、これにより、データに基づいて閏秒受信動作を行う制御回路に対する負担を可能な限り軽減できる。

本発明の実施の形態である衛星電波時計の外観を示す正面図である。実施の形態である衛星電波時計の概略構成を示すブロック図である。従来の衛星電波時計の閏秒受信動作の一例を示すシーケンス図である。従来の衛星電波時計の閏秒受信動作の他の例を示すシーケンス図である。実施の形態である衛星電波時計の閏秒受信動作の一例を示すシーケンス図である。実施の形態である衛星電波時計の閏秒受信動作の他の例を示すシーケンス図である。従来及び実施の形態である衛星電波時計の閏秒受信動作の際に用いられるデータの一例を示す図である。衛星から送信される衛星信号の構成を示す図である。衛星から送信される衛星信号のフレームの内容を示す図である。

以下、この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である衛星電波時計の外観を示す正面図、図２は実施の形態である衛星電波時計の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態である衛星電波時計Ｗは、本発明の衛星電波時計を腕時計に適用したものであり、衛星が送信する時刻情報を含んだ衛星信号を受信し、この時刻情報を用いて時刻情報の修正を行う。

図１に示すように、本実施の形態である衛星電波時計Ｗは、衛星電波時計Ｗの外装（時計ケース）である胴１、胴１内にそれぞれ配置された文字板２、時刻を示す指針である時針３、分針４、秒針５を有する。また、胴１の３時側の側面にはユーザーが種々の操作を行うための竜頭６、ボタン７が配置されている。胴１の１２時側及び６時側の側面からは、バンドを固定するためのバンド固定部８が伸びている。

なお、図１に示した衛星電波時計Ｗのデザインや指針等は一例であり、本発明が適用される衛星電波時計Ｗの外観構成は図１に限定されない。一例として、胴１を丸型でなく角型にしてもよいし、竜頭６やボタン７の有無、数、配置は任意である。また、図１に示した例では、指針を時針３、分針４、秒針５の３本としているが、これに限定されず、秒針５を省略しても、あるいは、曜日、タイムゾーンやサマータイムの有無、電波の受信状態や電池の残量、各種の表示を行う指針や、日付表示等を追加したりしてもよい。

図２に示すように、本実施の形態である衛星電波時計Ｗは、アンテナ１０、受信回路２０、制御回路３０、発振器３１、電源４０、駆動機構５０、及び時刻表示部５１を有する。

アンテナ１０（図１も参照）は、衛星から送信される衛星信号を受信する。本実施の形態では、アンテナ１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送信される周波数約１．６ＧＨｚの電波を受信することとする。ＧＰＳは、衛星測位システムの一種であって、地球の周囲を周回する複数のＧＰＳ衛星によって実現されている。これらのＧＰＳ衛星は、それぞれ高精度の原子時計を搭載しており、原子時計によって計時された時刻情報を含んだ衛星信号を周期的に送信している。なお、以下では、衛星信号に含まれる時刻情報によって示される時刻を、ＧＰＳ時刻という。

受信回路２０は、アンテナ１０によって受信された衛星信号を復号して、復号の結果得られる衛星信号、特に時刻情報の内容を示すビット列（受信データ）を出力する。具体的に、受信回路２０は、高周波回路（ＲＦ回路）２１、デコード回路２２及び差分データ算出部２３を有する。

高周波回路２１は、高周波数で動作する集積回路であって、アンテナ１０が受信したアナログ信号に対して増幅、検波を行って、ベースバンド信号に変換する。デコード回路２２は、ベースバンド処理を行う集積回路であって、高周波回路２１が出力するベースバンド信号を復号化してＧＰＳ衛星から受信したデータの内容を示すビット列を生成し、制御回路３０に対して出力する。

差分データ算出部２３は、後述する週番号（ＷＮ）記憶部３４に格納された週番号情報と、デコード回路２２の出力である時刻情報に含まれる閏秒に関する情報とに基づいて、所定の時刻から閏秒が更新されるタイミングまでの差分データを算出して制御回路３０に出力する。好ましくは、この差分データは、所定の時刻から次回の閏秒更新日までの日数と、現在の閏秒と更新後の閏秒との差分秒数とを有する。

制御回路３０は、マイクロコンピュータ等であって、図略のＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体に格納されたプログラムがこれも図略の演算部により実行されることで、このプログラムに従った各種情報処理動作が行われる。また、各種情報処理動作時の処理対象となるデータも上述の記憶媒体に一時的に格納される。

制御回路３０は、内部時刻生成部３２、週番号（ＷＮ）カウント部３３、週番号（ＷＮ）記憶部３４、及び閏秒更新部３５を有する。

発振器３１は、衛星電波時計Ｗ内部での計時に使用されるクロック信号を供給し、内部時刻生成部３２は、発振器３１から供給される信号によって計時された内部時刻を、受信回路２０によって受信された時刻情報に基づいて修正して、時刻表示部５１に表示すべき時刻（表示時刻）を決定する。そして、制御回路３０は、この決定された表示時刻に応じて、後述する駆動機構５０に含まれるモータを駆動する駆動信号を出力する。これにより、制御回路３０によって生成された表示時刻が時刻表示部５１に表示される。

週番号カウント部３３は、受信回路２０から週番号（ＷＮ）情報を受信する度に、週番号記憶部３４に格納されている週番号情報を更新するとともに、内部時刻生成部３２が日曜日の０時００分００秒をカウントする度に、週番号記憶部３４に格納されている週番号情報を更新する。このようにして、週番号記憶部３４には常に更新された週番号情報が格納されることになる。

週番号記憶部３４に格納された週番号情報は、受信回路２０による衛星信号受信時に適宜この受信回路２０に送信される。

また、週番号情報は一定値（１０２３週＝約１９．６年）を超えるとロールオーバー（桁あふれ）になって０にリセットされる。このため、週番号記憶部３４には、５ビット程度の容量を有する図略のロールオーバーカウント部を有し、このロールオーバーカウント部には週番号情報のリセット回数が格納されている。このロールオーバーカウント部の情報も、受信回路２０による衛星信号受信時に適宜この受信回路２０に送信される。なお、週番号情報は０〜１０２３の値を取ることから、１０ビットの容量を有するもので足りる。

電源４０は、二次電池等の蓄電デバイスを含んで構成され、図略の太陽電池によって発電された電力を蓄積する。そして、蓄積された電力を、受信回路２０や制御回路３０に対して供給する。特に電源４０から受信回路２０への電力供給路の途中にはスイッチ４１が設けられており、このスイッチ４１のオン／オフは制御回路３０が出力する制御信号によって切り替えられる。すなわち、制御回路３０は、スイッチ４１のオン／オフを切り替えることで、受信回路２０の動作タイミングを制御できる。受信回路２０は、スイッチ４１を介して電源４０から電力が供給されている間だけ動作し、その間にアンテナ１０が受信した衛星信号の復号を行う。

太陽電池は、文字板２（図１参照）の下に配置されており、衛星電波時計Ｗに対して照射される太陽光などの外光によって発電し、発電した電力を電源４０に供給する。

駆動機構５０は、制御回路３０から出力される駆動信号に応じて動作するステップモータと、輪列と、を含んで構成され、ステップモータの回転を輪列が伝達することによって、指針（時針３、分針４、秒針５）を回転させる。
なお、受信回路２０及び制御回路３０を構成する差分データ算出部２３、週番号カウント部３３及び週番号記憶部３４の動作の詳細については後述する。

次に、ＧＰＳ衛星が送信する衛星信号の構成について説明する。図８及び図９は、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号（航法データ）の構成を示す概要図である。図８に示すように、各ＧＰＳ衛星は、計２５フレーム（ページ）を１セットとする航法データを繰り返し送信している。各フレームは３０秒分の信号を含んでおり、ＧＰＳ衛星は、全２５フレームの信号を１２．５分周期で送信する。さらに、各フレームは、５個のサブフレームから構成される。１フレームが３０秒なので、１個のサブフレームは６秒分の信号に相当する。さらに、１サブフレームは１０ワードから構成され、１ワードが３０ビット、１サブフレーム全体で３００ビット分の情報を含んでいる。ここで、第４サブフレームと第５サブフレームは、送信されるフレームごとに異なる内容となっており、それぞれ２５ページで構成される。閏秒に関する情報は、第１８ページ目のフレームの第４サブフレームに含まれている。

図８及び図９（ａ）に示すように、各サブフレームの先頭ワード（第１ワード）は、ＴＬＭ（TeLeMetry word）と呼ばれ、その先頭部分（すなわち、サブフレーム全体の先頭部分）には、当該サブフレームの開始位置を示すプリアンブルが含まれる。さらに各サブフレームの２番目のワード（第２ワード）は、ＨＯＷ（HandOver Word）と呼ばれ、その先頭部分には、ＴＯＷ（Time Of Week）と呼ばれる時刻情報が含まれている。このＴＯＷは、週の始まり（日曜日の午前０：００）を起点としたＧＰＳ時刻を示す時刻情報である。衛星電波時計Ｗは、１又は複数のＧＰＳ衛星からこのＴＯＷのデータを受信して、週番号ＷＮの情報と組み合わせることで、ＧＰＳ衛星によって計時されているＧＰＳ時刻を知ることができる。週番号ＷＮは、ＴＯＷにより表される時刻が属する週の番号を示す情報であって、週に１度、日曜日の午前０：００になるごとにカウントアップされる。週番号ＷＮの情報は、各フレームの第１サブフレーム内に格納されてＧＰＳ衛星から送信されている。

衛星電波時計Ｗは、いずれかのサブフレームに含まれるＴＯＷを受信することで、ＧＰＳ衛星が送信している時刻情報を取得できる。しかしながら、この時刻情報が示すＧＰＳ時刻は、協定世界時（ＵＴＣ）に対して、閏秒によって生じる整数秒分のずれが存在する。具体的に、ＧＰＳ時刻は、ＧＰＳ衛星の最初の打ち上げ当時（１９８０年）以降に累積された閏秒の分だけ協定世界時とずれている。そのため、衛星電波時計Ｗは、ＧＰＳ衛星から得られるＧＰＳ時刻を、閏秒の情報を用いて協定世界時に準拠した時刻に修正する必要がある。

この修正に必要な閏秒に関する情報は、やはりＧＰＳ衛星から定期的に送信されている。具体的に、図９（ｂ）に示すように、ＧＰＳ衛星が送信する全２５フレームの衛星信号のうち、第１８ページ目のフレームの第４サブフレームに、閏秒に関する情報が含まれている。具体的には、このサブフレームの後半２ワード（すなわち、先頭から数えて２４１ビット以降）に閏秒調整のためにＧＰＳ時刻に対して補正すべき整数値である現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳに関する情報が含まれている。

また、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳを含むサブフレームには、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳとともに、次回の閏秒調整が行われる予定日時の情報（閏秒調整予告情報）が含まれている。具体的には、閏秒が更新される週の週番号ＷＮ_ＬＳＦ、閏秒の更新日ＤＮ、及び、更新後の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳＦが含まれている。この情報は、次回の閏秒調整の実施予定日が決定されると更新され、まだ次の閏秒調整実施タイミングが決定していない間は、前回の閏秒調整が実施された日時を示す情報になっている。この閏秒調整予告情報が未来の日時を示していれば、その日時が到来するまでは現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳが変更されないことが分かる。

以下、本明細書において、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳ、閏秒が更新される週の週番号ＷＮ_ＬＳＦ、閏秒の更新日ＤＮ、及び、更新後の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳＦを総称して閏秒情報と称する。

閏秒情報は全航法データのうちの１個のサブフレームだけに含まれているので、１２．５分に１回の周期でＧＰＳ衛星から送信されていることになる。

また、内部時刻生成部３２により生成される内部時刻は、この協定世界時に対して時差を考慮する必要がある。時差は、ＧＰＳ衛星から送信される衛星信号を用いた測位受信により求めるか、あるいは、ボタン７等を用いてユーザーが手動設定した都市名等に基づいて算出される。

次に、本実施の形態である衛星電波時計Ｗによる閏秒受信動作を説明する前に、図３及び図４のシーケンス図を参照して、上述した従来の衛星電波時計を含む一般的な衛星電波時計の閏秒受信動作について説明する。

図３は、一般的な衛星電波時計の閏秒受信動作の一例を示すシーケンス図である。

まず、ステップＳ１において、制御回路３０は所定の間隔毎にスイッチ４１をオンすることで受信回路２０を起動させる指令を行う。ステップＳ２では、ステップＳ１においてスイッチ４１がオンされたことにより受信回路２０に電源が供給されてこの受信回路２０がオンする。受信回路２０がオンされたことにより、この受信回路２０はアンテナ１０からの衛星信号を受信し、その高周波回路２１及びデコード回路２２は時刻情報を生成する。

そして、ステップＳ３に示すように、受信回路２０は、上述したように最大１２．５分かけて閏秒情報を取得する。受信回路２０の電源がオンされてからこの受信回路２０が閏秒情報を取得するまでの時間は、第１８ページ目のフレームの第４サブフレームを受信回路２０が受信するタイミングによって異なる。

閏秒情報を取得した受信回路２０は、ステップＳ４においてこの閏秒情報を含む時刻情報を制御回路３０に送出する。この際、受信回路２０から制御回路３０に送信されるデータは、図７（ａ）に示す閏秒情報、すなわち、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳが８ビット、更新後の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳＦが８ビット、閏秒が更新される週の週番号ＷＮ_ＬＳＦが８ビット、そして閏秒の更新日ＤＮが４ビット、計２８ビットと、時刻情報としてのＨＯＷデータとを含む。ここで、ＷＮ_ＬＳＦは８ビットであるため、閏秒が更新される週の正しい週番号は、不明である。制御回路３０は、ＷＮ_ＬＳＦの８ビットデータの前に時計内部で記憶される週番号ＷＮの上位２ビットを付加することにより、閏秒が更新される週の正しい週番号を算出することができる。

この後、ステップＳ５において、制御回路３０はスイッチ４１をオフすることで受信回路２０の起動を停止する指令を行い、ステップＳ５においてスイッチ４１がオフされたことにより、ステップＳ６において、受信回路２０への電源供給が断たれて受信回路２０がオフする。

次に、図４は、一般的な衛星電波時計の閏秒受信動作の他の例を示すシーケンス図である。

図４に示す例でも、まず、ステップＳ１０において、制御回路３０が所定の間隔毎に受信回路２０をオンさせる指令を行い、ステップＳ１１において受信回路２０がこの指令に基づいてオンされる。

アンテナ１０からの衛星信号を受信回路２０が受信することで、ステップＳ１２に示すように、最大６秒の間に受信回路２０はＨＯＷを取得し、ついでステップＳ１３に示すように、最大３０秒の間に受信回路２０は週番号（ＷＮ）を取得し、そして、ステップＳ１４に示すように、最大１２．５分の間に受信回路２０は閏秒情報を取得する。図４に示す例では、週番号ＷＮを取得しているため、閏秒が更新される週の正しい週番号は、週番号ＷＮの上位２ビットを更新する週の週番号ＷＮ_ＬＳＦの８ビットに付加することにより、受信回路側で算出することができる。

閏秒情報を取得した受信回路２０は、ステップＳ１５においてこの閏秒情報を含む時刻情報を制御回路３０に送出する。この際、受信回路２０から制御回路３０に送信されるデータは、図７（ｂ）に示す週番号（受信ＷＮ）の上位２ビットを付加した週の週番号ＷＮ_ＬＳＦを含む閏秒情報（３０ビット）と、ステップＳ１３で取得した週番号（受信ＷＮ）と、ＨＯＷデータとを含む。

この後、ステップＳ１６において、制御回路３０はスイッチ４１をオフすることで受信回路２０の起動を停止する指令を行い、ステップＳ１６においてスイッチ４１がオフされたことにより、ステップＳ１７において、受信回路２０への電源供給が断たれて受信回路２０がオフする。

このように、一般的な衛星電波時計においては、閏秒情報として３０ビットのデータが受信回路２０から制御回路３０に送信される。本実施の形態である衛星電波時計Ｗは、制御回路３０に週番号記憶部３４を設け、この週番号記憶部３４に格納されている週番号（ＷＮ）情報を受信回路２０に提供することで、受信回路２０から制御回路３０に送信される閏秒情報のビット数の削減を図ったものである。

上述したように、受信回路２０はアンテナ１０からの衛星信号に基づいて時刻情報を生成するものの、この時刻情報を保持することはしない。一方、制御回路３０は、その内部時刻生成部３２においてほぼ正確な内部時刻を生成しているので、週番号記憶部３４に格納されている週番号（ＷＮ）情報もほぼ正確なものとなる。

そして、週番号記憶部３４に格納されている週番号（ＷＮ）情報を受信回路２０と制御回路３０とで共有することで、衛星信号から得られる閏秒情報の全てを受信回路２０から制御回路３０に送信せずに、その差分値を送信することで、送信される閏秒情報のビット数の削減を図っている。

図５は、本実施の形態である衛星電波時計Ｗの閏秒受信動作の一例を示すシーケンス図である。

図５に示す例でも、まず、ステップＳ２０において、制御回路３０が所定の間隔毎に受信回路２０をオンさせる指令を行い、ステップＳ２１において受信回路２０がこの指令に基づいてオンされる。

ここで、本実施の形態である衛星電波時計Ｗでは、ステップＳ２０において、制御回路３０は受信回路２０をオンさせる指令を行うとともに、週番号記憶部３４のロールオーバーカウント部に格納されているロールオーバー情報（これも週番号情報である）を送信している。

アンテナ１０からの衛星信号を受信回路２０が受信することで、ステップＳ２２に示すように、最大６秒の間に受信回路２０はＨＯＷを取得し、ついでステップＳ２３に示すように、最大３０秒の間に受信回路２０は週番号（ＷＮ）を取得し、そして、ステップＳ２４に示すように、最大１２．５分の間に受信回路２０は閏秒情報を取得する。

閏秒情報を含む時刻情報を取得し、さらに制御回路３０からロールオーバー情報を受け取った受信回路２０は、ステップＳ２５において、その差分データ算出部２３が、これら時刻情報及びロールオーバー情報を用いて、現在の時刻から閏秒が更新されるタイミングまでの差分データを算出する。ここに、差分データは、図７（ｃ）に示すように、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳとして８ビットのデータと、次回の閏秒更新時に現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳから１秒進めるか（＋）または１秒遅らせるか（−）を示す１ビットのデータと、次回の閏秒更新日までの日数を示すデータとである。

次回の閏秒更新日までの日数を示すデータは、どの時点を起算点とするかによってそのビット数も異なるが、図７（ｃ）に示す例では、最大半年分の日数としているので、データのビット数は８ビットとなる。閏秒の更新タイミングは、通常最短で半年であるから、次回の閏秒更新日までの日数を示すデータとして最大半年分の日数を確保しておけば、制御回路３０は問題なく正確なタイミングで閏秒の更新を行うことができる。このとき、制御回路３０は、半年ごとに閏秒情報を取得できるように自動受信制御を行うように構成するとよい。例えば、２月〜６月の間や８月〜１２月の間に自動で閏秒受信動作をすることにより、常に正しい情報が得られる。なお、１月や７月中は次回閏秒が挿入されるか決定されていないか、決定していても衛星信号に反映されていない可能性があるので、その間は閏秒受信動作を実施しないようにするとよい。

なお、次回の閏秒更新日までの日数が既に過ぎている場合は、この日数に関するデータを０とすることで更新日が過ぎていることを示すことができる。また、日数に関するデータを０とすることで、通常閏秒更新日とされている１月１日または７月１日に閏秒が挿入されないことを示すことができる。

以上から、差分データ算出部２３が算出する差分データは１７ビットのデータとなる。

差分データを算出した受信回路２０は、ステップＳ２６においてこの差分データを含む時刻情報を制御回路３０に送出する。この際、受信回路２０から制御回路３０に送信されるデータは、図７（ｃ）に示す差分データ（１７ビット）と、ステップＳ２３で取得した週番号（受信ＷＮ）と、ステップＳ２２で取得したＨＯＷデータとを含む。

この後、ステップＳ２７において、制御回路３０はスイッチ４１をオフすることで受信回路２０の起動を停止する指令を行い、ステップＳ２７においてスイッチ４１がオフされたことにより、ステップＳ２８において、受信回路２０への電源供給が断たれて受信回路２０がオフする。

差分データを受信した制御回路３０は、その閏秒更新部３５が差分データに基づいて閏秒を更新する。

閏秒更新部３５による閏秒の更新の手法は任意であるが、一例として、まず、閏秒更新部３５が現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳを制御回路３０内の記憶媒体に格納する。次いで、閏秒更新部３５が、現在の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳ及び次回の閏秒更新時に１秒進めるか（＋）または１秒遅らせるか（−）を示すデータに基づいて、更新後の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳＦを算出し、これも制御回路３０内の記憶媒体に格納する。

さらに、閏秒更新部３５が、次回の閏秒更新日までの日数が０であるか否かを判定し、日数が０でない（すなわち正の値を取る）と判定したら、日数に関するデータ、及び内部時刻生成部３２が生成する内部時刻、または受信回路２０から受信した時刻情報に基づいて、閏秒が更新される週の週番号ＷＮ_ＬＳＦ及び閏秒の更新日ＤＮを生成する。

一方、閏秒更新部３５が、日数に関するデータが０であると判定したら、閏秒の更新日ＤＮをクリアし、この更新日ＤＮを存在しない日、すなわち非存日（一例として２月３０日、１１月３１日など）に設定する。

そして、内部時刻生成部３２により生成された内部時刻と更新日ＤＮとが一致したら、あるいは更新日ＤＮを過ぎたら、閏秒更新部３５が、更新後の閏秒のオフセット値Δｔ_ＬＳＦを時刻に反映させる。

次に、図６は、本実施の形態である衛星電波時計Ｗの閏秒受信動作の他の例を示すシーケンス図である。

図６に示す例では、まず、制御回路３０が、ステップＳ３１において、その内部時刻生成部３２により生成された内部時刻を参照して、アンテナ１０により受信される衛星信号に閏秒情報が含まれるタイミング、言い換えれば、第１８ページ目のフレームの第４サブフレームを受信する直前を待ち、次いで、ステップＳ３１において、制御回路３０が受信回路２０をオンさせる指令を行い、ステップＳ３２において受信回路２０がこの指令に基づいてオンされる。

ここで、本実施の形態である衛星電波時計Ｗでは、ステップＳ３１において、制御回路３０は受信回路２０をオンさせる指令を行うとともに、週番号記憶部３４に格納されている週番号情報（含むロールオーバーカウント部に格納されているロールオーバー情報）を送信している。

アンテナ１０からの衛星信号を受信回路２０が受信することで、ステップＳ３３に示すように、最大６秒の間に受信回路２０はＨＯＷ及び閏秒情報を取得する。

閏秒情報を含む時刻情報を取得し、さらに制御回路３０から週番号情報を受け取った受信回路２０は、ステップＳ３４において、その差分データ算出部２３が、これら時刻情報及び週番号情報を用いて差分データを算出する。ステップＳ３４における差分データ算出手順は上述したステップＳ２５のそれと同様であるので、ここでの説明は省略する。

差分データを算出した受信回路２０は、ステップＳ３５においてこの差分データを含む時刻情報を制御回路３０に送出する。この際、受信回路２０から制御回路３０に送信されるデータは、図７（ｃ）に示す差分データ（１７ビット）と、ステップＳ３３で取得したＨＯＷデータとを含む。

この後、ステップＳ３６において、制御回路３０はスイッチ４１をオフすることで受信回路２０の起動を停止する指令を行い、ステップＳ３６においてスイッチ４１がオフされたことにより、ステップＳ３７において、受信回路２０への電源供給が断たれて受信回路２０がオフする。

差分データを受信した制御回路３０は、その閏秒更新部３５が差分データに基づいて閏秒を更新する。閏秒更新部３５による閏秒の更新手順は上述のそれと同様であるので、ここでの説明は省略する。

なお、図６にステップＳ３１及びステップＳ３２における動作は、閏秒に関する情報を受信回路２０が受信するタイミングでこの受信回路２０を起動させる起動制御部に相当する。

以上のように構成された本実施の形態である衛星電波時計Ｗでは、受信回路２０の差分データ算出部２３が、制御回路３０の週番号記憶部３４に格納された週番号情報と、時刻情報に含まれる閏秒に関する情報とに基づいて、所定の時刻から閏秒が更新されるタイミングまでの差分データを算出して制御回路３０に出力している。

従って、閏秒受信動作のために受信回路２０から制御回路３０に送信されるデータを削減することができ、これにより、データに基づいて閏秒受信動作を行う制御回路３０に対する負担を可能な限り軽減できる。

すなわち、図７（ｂ）に示すように、一般的な衛星電波時計においては、閏秒情報として３０ビットのデータを受信回路２０から制御回路３０に送信していたが、本実施の形態である衛星電波時計Ｗによれば、図７（ｃ）に示すように、これを１７ビットのデータにまで削減することができる。これにより、削減されたデータに基づく閏秒更新部３５の負担を可能な限り軽減できる。

なお、本実施の形態である衛星電波時計Ｗでは、差分データ算出動作を受信回路２０により行わせているが、通常、制御回路３０よりも受信回路２０は高機能であるので、受信回路２０の差分データ算出部２３に差分データ算出動作を行わせることに大きな問題は生じない。

特に図６のシーケンス図に示す動作例では、時計内部で記憶しているＷＮ及びロールオーバーのデータを用いるため、受信によるＷＮ情報の取得が不要となり、衛星信号に閏秒情報が含まれるタイミングを直前まで待って、制御回路３０が受信回路２０の電源をオンにして受信動作をおこなう。これにより、受信回路２０がオンしている時間を、他の実施の形態よりも短縮することができ、衛星電波時計Ｗ全体の消費電力を低減させることもできる。また、受信時間が短くなることによって他の実施形態よりも、受信中の周囲の環境の変化に左右されにくく、受信性能を向上させることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

一例として、受信回路２０から制御回路３０に送出される差分データは上述の実施の形態に限定されない。例えば、図７（ｄ）に示すように、次回の閏秒更新日までの日数を示すデータを一月分、すなわち０〜３１までの値を取るデータとすれば、次回の閏秒更新日までの日数を示すデータのデータ量を５ビットにまで削減することができ、結果、差分データのデータ量を全体として１４ビットにまで削減できる。

受信時間は最大６秒であるとして説明を行ったが、これに限定されず任意の時間に設定してもよい。例えば、受信回路２０の起動時間や、衛星を捕捉するのにかかる時間などを考慮して、１８ページのサブフレーム４のプリアンブルを取得できるように開始タイミングを設定し、６秒以上の受信を行うようにしてもよい。

衛星電波を受信するにあたっては、受信環境の影響に左右されやすく、屋内や周囲に建物が密集しているような環境では受信に失敗するおそれがある。そこで、受信を開始する前に、受信環境が整っているか否かの判定を行い、受信環境が整っている場合に、受信を開始するような構成にしてもよい。例えば、受信信号の強度、捕捉可能な衛星数、照度や時計の加速度などを測定し、各値に応じて判定を行う。受信環境が適していないと判定される場合には、１２．５分間待機し、次回の受信タイミングで閏秒データを取得するようにしてもよい。

Ｗ衛星電波時計
１０アンテナ
２０受信回路
２１高周波回路
２２デコード回路
２３差分データ算出部
３０制御回路
３１発振器
３２内部時刻生成部
３３週番号カウント部
３４週番号記憶部
３５閏秒更新部

Claims

衛星から送信される衛星信号を受信して時刻情報を出力する受信回路と、
前記時刻情報に基づいて内部時刻を修正する制御回路と
を有する衛星電波時計において、
前記制御回路は、前記時刻情報に含まれる週番号情報が格納される週番号記憶部を有し、
前記受信回路は、前記週番号記憶部に格納された前記週番号情報と、前記時刻情報に含まれる閏秒に関する情報とに基づいて、所定の時刻から前記閏秒が更新されるタイミングまでの差分データを算出して前記制御回路に出力する差分データ算出部を有する
ことを特徴とする衛星電波時計。
前記差分データは、前記所定の時刻から次回の閏秒更新日までの日数と、現在の前記閏秒と更新後の前記閏秒との差分秒数とを有することを特徴とする請求項１記載の衛星電波時計。
前記制御回路は、前記閏秒に関する情報を前記受信回路が受信するタイミングでこの受信回路を起動させる起動制御部を有することを特徴とする請求項１または２記載の衛星電波時計。
前記制御回路は、前記週番号記憶部に格納されている前記週番号情報を更新する週番号カウント部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の衛星電波時計。
前記受信回路は、前記時刻情報として前記週番号情報を出力し、
前記週番号カウント部は、前記受信回路から出力された前記週番号情報を用いて前記週番号記憶部に格納されている前記週番号情報を更新する
ことを特徴とする請求項４記載の衛星電波時計。
前記週番号情報は所定値を超えるとリセットされ、
前記週番号記憶部は、前記週番号情報のリセット回数が格納されるロールオーバーカウント部を有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の衛星電波時計。