(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとるロギング手段と、
前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率に基づいて前記時刻が所定の頻度で得られるか否かを識別する識別手段と
を備えたことを特徴とする時刻基準監視装置。
【請求項２】
時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとるロギング手段と、
前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率と、前記時刻で校正される時計の精度との下で、前記時計が自立的に行う計時の偏差が許容限度内か否かを識別する識別手段と
を備えたことを特徴とする時刻基準監視装置。
【請求項３】
時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとるロギング手段と、前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率に基づいて前記時刻が所定の頻度で得られるか否かを識別する識別手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項４】
時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとるロギング手段と、前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率と、前記時刻で校正される時計の精度との下で、前記時計が自立的に行う計時の偏差が許容限度内か否かを識別する識別手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項５】
時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとるロギング手段と、前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率に基づいて前記時刻が所定の頻度で得られるか否かを識別する識別手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムが記録され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項６】
時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとるロギング手段と、前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率と、前記時刻で校正される時計の精度との下で、前記時計が自立的に行う計時の偏差が許容限度内か否かを識別する識別手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムが記録され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時刻で変調された無線信号の伝送品質に基づいて、その時刻が所定の頻度で得られるか否かを判別する時刻基準監視装置と、これを実現するプログラムと、そのプログラムが記録された記録媒体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
テレメータシステムの観測局には、一般に、山間部等のへき地に置局された場合であっても、上位の統括局との間に形成可能な（無線）伝送路の伝送帯域および電力事情に厳しい制約の下で所定の機能および性能の安定な実現が要求される。
【０００３】
図４は、従来のテレメータシステムの構成例を示す図である。
図において、観測局４１-1〜４１-nは、以下の条件を満たすサイトに個別に設置される。
【０００４】
(1) ＧＰＳ衛星４２からＧＰＳ信号が到来する。
(2) 最寄りの観測点に設置されたセンサ（図示されない。）によって与えられる観測値を収集可能である。
(3) 観測値の無線伝送に供される無線伝送路を統括局４３との間に形成可能である。
【０００５】
このような構成のテレメータシステムでは、観測局４１-1〜４１-nが設置されるべきサイトの選定は、例えば、以下の通りに行われていた。
【０００６】
(1) 該当するサイトの候補について、ＧＰＳ衛星について公開された軌道を示す「軌道データ」を参照することにより、以下の項目(1-a)、(1-b)を算出するソフトウェアが利用される。
【０００７】
(1-a) 周辺の地形や地物の分布の下でＧＰＳ信号を受信可能なＧＰＳ衛星の仰角（および方位角）の範囲
(1-b) その範囲内に位置するＧＰＳ衛星の数
【０００８】
(2) これらの範囲およびＧＰＳ衛星の数に対して該当する観測局が適応可能であることが確認される。
(3) 上記項目(1-a)、(1-b)が好適である時間帯ｐ（図５(1))に、観測局が後述する「時計校正処理」を行うべき時間が設定される。
【０００９】
また、このようにして選定されたサイトに設置された観測局４１-1〜４１-nは、何れも、上記ＧＰＳ信号に基づいて、以下の処理を行う。なお、以下では、観測局４１-1〜４１-nの何れにも当てはまる事項については、添え番号「１」〜「ｎ」の何れにも該当し得ることを示す添え文字「ｃ」を符号４１に付加して記述する。
【００１０】
観測局４１-cは、上記時間帯ｐ（図５(1))には、所定の周期（頻度）で以下の時計校正処理(1) 〜(2) を行う。
【００１１】
(1) ＧＰＳ衛星から到来したＧＰＳ信号に観測局４１-cが設置されたサイトの既知の位置を適用することにより、そのＧＰＳ信号を基準として例えば、協定世界時（UTC:
Coordinated Universal Time）を求める。
【００１２】
(2) 観測局４１-cに内蔵された時計（図示されない。以下、「内蔵クロック」という。）にこの協定世界時をプリセットすることにより、その時計が出力する時刻の協定世界時に対する偏差を圧縮する。
【００１３】
さらに、観測局４１-cは、他の観測局との無用な競合の回避と、統括局４３との連係のために予め自局に設定されたパラメータ（以下、「局情報」という。）を上記内蔵クロックが与える時刻を基準として参照することにより、以下の処理を行う。
【００１４】
(1) 局情報に従って自局が間欠的に稼働すべき期間（図５(2))の識別がなされ、その期間に配下のセンサが与える種々の観測値を収集する。
【００１５】
(2) 自局から統括局４３に至る無線伝送路を他の観測局と競合することなく占有可能な期間（図５(3))を局情報に基づいて識別し、その期間に、このような無線伝送路を介して統括局４３宛に上記観測局を送信する。
【００１６】
したがって、観測局４１-cは、統括局４３による時計情報（クロック信号）の引き渡しに供される（無線）伝送路の形成が図られずあるいは困難である場合であっても、ＧＰＳ信号を基準として自立的に内蔵クロックを校正し、その内蔵クロックが与える時刻を基準として間欠的に稼働すると共に、他の観測局と上記無線伝送路を時分割多重化方式により共用することにより、統括局４３に所定の観測値を引き渡すことができる。
【００１７】
また、統括局４３は、観測局４１-1〜４１-nから引き渡された観測値を収集して所定の処理を施すことにより、テレメータシステムとしての本来的な機能および性能を果たす。
なお、本発明に関連性がある先行技術としては、以下に列記する特許文献１ないし特許文献３があった。
【００１８】
(1) 「クロック信号発生手段と、ＧＰＳ受信機と、該ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星の測位信号を受信することによって時刻データを出力しているとき、この時刻データに基づいて前記クロック信号発生手段のクロック周波数を校正する校正手段とを備える」ことにより、「ＧＰＳ受信機が常時測位信号を受信できなくても（時刻データを出力できなくても）時計が校正されているため、常に正確な時刻（クロック信号）を出力することができる」点に特徴があるクロック信号発生装置…特許文献１
【００１９】
(2) 「ＧＰＳ衛星からの電波を受信するアンテナと、前記アンテナで受信したＧＰＳ信号から航法メッセージを解読処理して正確なＧＰＳ時刻信号を出力するＧＰＳ受信部と、前記ＧＰＳ受信部から出力されるＧＰＳ時刻信号を基準として、内部で動作している日本標準時との比較を行い、オフセット量を計算することにより、自動校正された基準信号を出力する自動校正処理部と、前記自動校正処理部から出力された日本標準時に同期した基準信号を受け、映像・音声データのタイミングを制御するためのタイミング信号を出力するタイミング制御部とを有する」ことにより、「主放送局と屋外中継車のような複数の遠隔からの映像・音声データの編集処理の回路・装置構成を簡易化することにより、伝送効率の向上及び操作性の向上を実現し得る」点に特徴がある標準時計装置…特許文献２
【００２０】
(3) 「ＧＰＳを利用して、内部時計の時刻校正を行う地震計において、ＧＰＳの周回衛星からの送信信号（ＧＰＳ信号）を受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたＧＰＳ信号に基づいて、時刻校正を行うための時刻校正信号を出力するＧＰＳ校正信号出力手段と、前記受信手段がＧＰＳ信号を受信不可能である場合の時刻校正に用いる内部時刻校正信号を出力する内部校正信号出力手段と、前記内部校正信号を前記ＧＰＳ校正信号に同期させる同期手段と、前記受信手段がＧＰＳ信号を受信可能である場合には、前記ＧＰＳ校正信号を出力し、前記受信手段がＧＰＳ信号を受信不可能である場合には、前記同期手段により同期された前記内部校正信号を出力する時刻校正信号出力手段と、前記時刻校正信号出力手段により出力された前記ＧＰＳ時刻校正信号あるいは前記内部時刻校正信号に基づいて、内部時計の時刻校正を行う時刻校正手段とを備える」ことにより、「ＧＰＳ信号が受信できない場合にも、時刻校正を可能とする」点に特徴がある地震計…特許文献３
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平７−１８１２７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８９６２号公報
【特許文献３】特開２００１−２１５２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、図４に示す従来例では、時計校正処理の下で校正された内蔵クロックが与える時刻の精度は、観測局４１-1〜４１-cの何れにおいても、設置されたサイトの周辺における地形や地物の分布の変動に応じて、到来するＧＰＳ信号の伝送品質やレベルが大幅に変化し得るために、必ずしも十分に高く維持されるとは限らなかった。
【００２３】
しかし、観測局４１-cは、無人局による運用が長期間に亘って行われる場合には、下記の事象に対する処置が速やかには講じられ難く、そのために、間欠的な稼働と既述の無線伝送路に対する観測値の送信とが行われる期間に大きな誤差を生じ、最悪の場合には、その統括局４３に対する観測値の引き渡しが損なわれる可能性があった。
【００２４】
(1) 土砂崩れ等による地形の急激な変化
(2) 記録的な豪雪や豪雨に起因する実質的な地物の分布の変化ならびにＧＰＳ信号の顕著な減衰
(3) 外部の無線系や電子装置から到来しあるいは放射される妨害波の想定外の増加
【００２５】
本発明は、時刻で変調された無線信号がその時刻の校正の基準として実体的に適用可能か否かを識別できる時刻基準監視装置、プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
請求項１、３、５に記載の発明では、ロギング手段は、時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとる。識別手段は、前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率に基づいて前記時刻が所定の頻度で得られるか否かを識別する。
【００２７】
すなわち、無線信号の復調により得られる時刻について、時間軸上におけるその無線信号の伝送品質の実績の下で所定の頻度で得られるか否かの識別が行われる。
【００２８】
請求項２、４、６に記載の発明では、ロギング手段は、時刻で変調された無線信号の伝送品質のログをとる。識別手段は、前記ログにおける前記無線信号の伝送品質の良否の時間軸上における比率と、前記時刻で校正される時計の精度との下で、前記時計が自立的に行う計時の偏差が許容限度内か否かを識別する。
【００２９】
すなわち、無線信号の復調により得られる時刻について、時間軸上におけるその無線信号の伝送品質の実績に併せて、その時刻で校正される時計の精度が勘案されることにより、計時の偏差が所定の許容限度内に抑えられるか否かの識別が行われる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、無線信号の復調により得られる時刻が所定の頻度で得られるか否かの識別が、経年、季節、気象、受信装置の個々の性能等に応じた変動の要因が排除されて、安定に高く実現される。
さらに、本発明では、無線信号の復調により得られる時刻で校正される時計の精度の下で、この時計が自立的に行う計時の偏差が許容限度内か否かの識別が、経年、季節、気象等に応じた変動の要因が排除されて、安定に高く実現される。
したがって、本発明が適用されたシステムや装置では、経年、環境条件、気象その他の想定を超えた変化や変動に適応して上記時刻を所望の用途に適用することが可能となり、性能、信頼性および付加価値が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態における時計構成処理のフローチャートである。
【図３】本実施形態の他の態様を補足する図である。
【図４】従来のテレメータシステムの構成例を示す図である。
【図５】従来のテレメータシステムの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、図４に示すものと機能および構成が同じものについては、同じ符号を付与し、ここでは、その説明を省略する。
【００３３】
本実施形態と図４に示す従来例との構成の相違点は、観測局４１-1〜４１-nに代えて観測局１１-1〜１１-nが備えられた点にある。
なお、以下では、観測局１１-1〜１１-nの何れにも当てはまる事項については、添え番号「１」〜「ｎ」の何れにも該当し得ることを示す添え文字「ｃ」を符号１１に付加して記述する。
【００３４】
図２は、本実施形態における時計構成処理のフローチャートである。
以下、図１および図２を参照して本実施形態の動作を説明する。
本発明の特徴は、本実施形態では、観測局１１-cが後述するように従来例と異なる手順に基づいて時計校正処理を行う点にある。
【００３５】
なお、このような時計校正処理以外の処理については、観測局１１-cによって従来例における観測局４１-cと同様にして行われるので、以下では、その説明を省略する。
観測局１１-cは、下記の手順に基づいて時計校正処理を行う。
【００３６】
(1) ＧＰＳ衛星４２から到来するＧＰＳ信号の伝送品質とレベルとの双方もしくは何れか一方を監視し、その監視の結果のログを所定の期間τ（例えば、２４時間）毎にとる（図２ステップＳ１）。
【００３７】
(2) このようなログを参照することにより、以下の処理を行う。
(2-a) 上記期間τを以下の２つの期間に区分する（図２ステップＳ２）。
(2-a-1) 既述の内蔵クロックの校正に適用可能な時刻が得られる程度に、上述した伝送品質とレベルとの双方もしくは何れか一方と、時間軸上で継続する長さとが大きい期間（以下、「校正可能期間」という。）Ｐ１〜ＰＭ
【００３８】
(2-a-2) 上記校正可能期間Ｐ１〜ＰＭに該当しない期間（以下、「校正不可期間」という。）ｐ１〜ｐＮ
(2-b) 校正不可期間ｐ１〜ｐＮの長さｗｐ１〜ｗｐＮの内、最長の長さ（以下、「最長校正不可期間長」という。）ｗｐｍａｘ  を求める（図２ステップＳ３）。
【００３９】
(2-c) 上記校正不可期間ｐ１〜ｐＮの長さの総和Σｗｐ  の既述の期間τに対する比率（以下、「校正不可時間率」という。）ｒを求める（図２ステップＳ４）。
(2-d) 以下の要件(2-d-1)，(2-d-2)を満たしているか否かの判別を行う（図２ステップＳ５）。
【００４０】
(2-d-1) 上記最長校正不可期間長ｗｐｍａｘ  が「内蔵クロックの校正の見合わせが許容される最長のインターバルΤcal 」未満である。
(2-d-2) 内蔵クロックによって与えられる協定世界時に伴い得る変動の幅が所定の許容限度内に抑えられる程度に、上記校正不可時間率ｒが小さい。
【００４１】
(2-e) これらの要件の何れかが満たされない場合には、その旨を示す警報を出力する（図２ステップＳ６）。なお、このような警報は、可視情報や音響信号として出力され、あるいは統括局４３に対してステータス情報として（無線）伝送されてもよい。
【００４２】
(2-f) 上記要件の何れもが満たされる場合には、所定の周期（頻度）で、ＧＰＳ衛星４２から到来したＧＰＳ信号を基準として従来例と同様に得られた協定世界時を内蔵クロックにプリセットすることにより、その内蔵クロックを校正する（図２ステップＳ７）。
【００４３】
すなわち、観測局１１-cでは、内蔵クロックの校正に供される協定世界時はＧＰＳ衛星４２から良好な伝送品質やレベルで到来したＧＰＳ信号に基づいて与えられ、これらの伝送品質やレベルが良好ではない状態は操作者に対して確実に通知される。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、ハードウェアの構成が基本的に変更されることなく、安価に性能および付加価値が高められ、かつＧＰＳ信号に基づいて得られる時刻の多様な用途に対する適用が可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態では、内蔵クロックの校正の見合わせが許容される最長のインターバルΤcalについては、下記の何れかに適応した値に更新されることにより、観測局１１-cの性能や特性（の偏差）と、その観測局１１-cの置局条件との実体に対する適応性が高められてもよい。
【００４６】
(1) 図３(a),(b) に示すように、その内蔵クロックの偏差が変動する要因である温度、電源電圧、その他の環境条件（湿度、気象条件が含まれてもよい。）
【００４７】
(2) ＧＰＳ衛星４２から観測局１１-cに至る伝搬路の特性を左右する地形や地物の分布（図３(c))（季節に応じた樹木や山林の形状およびサイズの変化が反映されてもよい。)
【００４８】
また、本実施形態では、ＧＰＳ衛星４２は、協定世界時の基準となり得るＧＰＳ信号の送信源であって必ずしも１つのＧＰＳ衛星４２とは限らない。
しかし、本実施形態では、観測局１１-cに到来するＧＰＳ信号の送信源として、そのＧＰＳ信号の伝送品質やレベルが上記協定世界時の基準として好ましくない仰角や方位角の範囲が各ＧＰＳ衛星の航行スケジュールの下における実績あるいは模擬の下で求められ、この範囲に何れのＧＰＳ衛星も存在しない期間が算出されて「校正不可期間」に組み込まれることにより、時計校正処理の簡略化や精度（確度）の向上が図られてもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では、ＧＰＳ信号を基準として求められた協定世界時は、観測局１１-c自身が間欠的に稼働すべき期間と、その観測局１１-cから統括局４３に至る無線伝送路を他の観測局と競合することなく占有可能な期間との識別の基準として用いられている。
しかし、本発明では、このような協定世界時は、観測局１１-cが自立的に求めるべき如何なる時刻や期間の基準として用いられてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、時計校正処理は、観測局１１-cに備えられたコンピュータの余剰の処理量の活用により実現されている。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、可搬形の情報端末や通信端末と、その端末の配下で稼働するＧＰＳ受信機との組み合わせ（両者が一体に構成されてもよい。）からなるハードウェアに、既述の要件(2-d-1)，(2-d-2)を満たしているか否かの判別を行うソフトウェアが組み込まれることによって、観測局１１-cの置局条件の適否の判別や置局の好適なサイトの選定に供される「置局条件評価装置」として構成されてもよい。
【００５１】
さらに、本発明は、テレメータシステムの観測局１１-cに限定されず、地上に到来するＧＰＳ信号を時刻や時間の基準として用いるべき装置であれば、例えば、移動通信系の無線基地局だけではなく、計測系や制御系において所望の通信制御や中継を行う装置、その他の如何なる装置にも適用可能である。
【００５２】
また、本実施形態では、協定世界時の基準としてＧＰＳ信号が用いられているが、このような協定世界時の基準は、グロナス、準天頂衛星等の所望の航行衛星だけではなく、例えば、無線航法系の送信局から到来する無線信号のように、時刻で変調された多様な無線信号で代替されてもよい。
【００５３】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【００５４】
以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の構成、作用および効果を「特許請求の範囲」、「課題を解決するための手段」および「発明の効果」の各欄の記載に準じた様式により列記する。
【００５５】
［請求項７］  請求項２に記載の時刻基準監視装置において、
前記許容限度は、
前記時計が行う計時の環境条件に応じた精度に適した値である
ことを特徴とする時刻基準監視装置。
【００５６】
このような構成の時刻基準監視装置では、請求項２に記載の時刻基準監視装置において、前記許容限度は、前記時計が行う計時の環境条件に応じた精度に適した値である。
【００５７】
すなわち、無線信号の復調により得られる時刻については、時間軸上におけるその無線信号の伝送品質の実体と、その時刻で校正される時計の環境条件に応じた精度との下で、偏差が所定の許容限度内か否かの識別が行われる。
【００５８】
したがって、本発明では、無線信号の復調により得られる時刻で校正される時計の偏差が許容限度内に抑えられるか否かの識別が、その時計の特性の環境条件に応じた変動の要因に左右されることなく、安定に高く維持される。
【００５９】
［請求項８］  請求項２または請求項７に記載の時刻基準監視装置において、
前記許容限度は、
前記無線信号の伝搬路の特性の既知の条件に応じた変化または変動に適した値である
ことを特徴とする時刻基準監視装置。
【００６０】
このような構成の時刻基準監視装置では、請求項２または請求項７に記載の時刻基準監視装置において、前記許容限度は、前記無線信号の伝搬路の特性の既知の条件に応じた変化または変動に適した値である。
【００６１】
すなわち、無線信号の復調により得られる時刻については、その無線信号の伝搬路の特性の変化または変動があった場合にも、偏差が所定の許容限度内か否かの識別が行われる。
【００６２】
したがって、本発明では、無線信号の復調により得られる時刻で校正される時計の偏差が許容限度内に抑えられるか否かの識別は、上記伝搬路の特性の変化や変動が加味されて安定に高く維持される。
【００６３】
［請求項９］  請求項１、２、７、８の何れか１項に記載の時刻基準監視装置において、
前記無線信号は航行衛星から到来し、
前記許容限度は、
前記航行衛星の航行のスケジュールに適応した値である
ことを特徴とする時刻基準監視装置。
【００６４】
このような構成の時刻基準監視装置では、請求項１、２、７、８の何れか１項に記載の時刻基準監視装置において、前記無線信号は航行衛星から到来し、前記許容限度は、前記航行衛星の航行のスケジュールに適応した値である。
【００６５】
すなわち、航行衛星から到来した無線信号の復調により得られる時刻については、その航行衛星の航行のスケジュールに適応した形態で、偏差が所定の許容限度内か否かの識別が行われる。
【００６６】
したがって、本発明では、無線信号の復調により得られる時刻で校正される時計の偏差が許容限度内に抑えられるか否かの識別は、上記航行衛星の航行のスケジュールが加味されて安定に高く維持される。
【００６７】
［請求項１０］  請求項９に記載の時刻基準監視装置において、
前記許容限度は、
前記スケジュールの下における前記航行衛星の相対的な位置に適した値である
ことを特徴とする時刻基準監視装置。
【００６８】
このような構成の時刻基準監視装置では、請求項９に記載の時刻基準監視装置において、前記許容限度は、前記スケジュールの下における前記航行衛星の相対的な位置に適した値である。
【００６９】
すなわち、航行衛星から到来した無線信号の復調により得られる時刻については、その航行衛星の相対的な位置に適応した形態で、偏差が所定の許容限度内か否かの識別が行われる。
【００７０】
したがって、本発明では、無線信号の復調により得られる時刻で校正される時計の偏差が許容限度内に抑えられるか否かの識別は、上記航行衛星の相対的な位置が加味されて安定に高く維持される。
【符号の説明】
【００７１】
１１，４１  観測局
４２  ＧＰＳ衛星
４３  統括局
【図１】
0006004691.tif 000002
【図２】
0006004691.tif 000003
【図３】
0006004691.tif 000004
【図４】
0006004691.tif 000005
【図５】
0006004691.tif 000006