(57)【要約】【課題】タイミング信号の精度劣化を低減することができるタイミング信号出力装置を提供すること、また、このタイミング信号出力装置を備える電子機器を提供すること。【解決手段】仰角マスクの設定値以上の仰角に位置する測位用衛星から受信した衛星信号に基づいて基準信号を出力する受信機と、前記測位用衛星の配置の経時的な変化に関する設定情報に基づいて、前記設定値を設定する仰角設定部と、前記基準信号を用いてタイミング信号を生成する信号生成部と、を備える、タイミング信号出力装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仰角マスクの設定値以上の仰角に位置する測位用衛星から受信した衛星信号に基づいて基準信号を出力する受信機と、
前記測位用衛星の配置の経時的な変化に関する設定情報に基づいて、前記設定値を設定する仰角設定部と、
前記基準信号を用いてタイミング信号を生成する信号生成部と、を備える、
タイミング信号出力装置。
【請求項２】
さらに、前記設定情報が予め記憶されている記憶部を備える、
請求項１に記載のタイミング信号出力装置。
【請求項３】
前記設定情報は、前記測位用衛星の配置を示す情報、または、前記衛星の配置に基づく前記設定値を示す情報を含む、
請求項１または２に記載のタイミング信号出力装置。
【請求項４】
前記設定情報は、前記受信機が前記衛星信号を受信する受信環境に関する環境情報を含む、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイミング信号出力装置。
【請求項５】
さらに、クロック信号を出力する発振器を備え、
前記信号生成部は、前記クロック信号と前記基準信号とを同期させることで前記タイミング信号を生成し、
前記環境情報は、前記基準信号と前記クロック信号との位相差に関する位相差情報を含む、
請求項４に記載のタイミング信号出力装置。
【請求項６】
前記衛星信号を用いて位置を繰り返し取得する第１モード、および、前記第１モードで算出された位置を用いて受信点の位置を決定し、前記受信点の位置を用いて前記タイミング信号を生成する第２モードで動作する、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイミング信号出力装置。
【請求項７】
前記仰角設定部は、前記第２モードである場合に前記設定値を設定する、
請求項６に記載のタイミング信号出力装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタイミング信号出力装置を備える、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイミング信号出力装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星からの衛星信号に含まれている時刻情報を用いて高精度なタイミング信号を生成して出力するタイミング信号出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるタイミング信号出力装置は、例えば、特許文献１に開示されているように、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送信された衛星信号を受信し、１ＰＰＳ（1 Pulse Per Second）を生成するＧＰＳ受信機と、クロック信号を出力する発振器と、を備え、発振器からのクロック信号をＧＰＳ受信機からの１ＰＰＳに同期させてタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７３３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載のタイミング信号出力装置では、仰角マスクの詳細は記載されていない。一般的なＧＰＳ受信機のように、固定された仰角マスクを用いて１ＰＰＳを生成すると、ＧＰＳ衛星の配置によっては、適切な位置にあるＧＰＳ衛星からの衛星信号を用いることができず、ＧＰＳ受信機が生成する１ＰＰＳの精度が劣化し、それに伴って、タイミング信号出力装置が出力する１ＰＰＳの精度も劣化してしまう場合があった。
【０００５】
本発明の目的は、タイミング信号の精度劣化を低減することができるタイミング信号出力装置を提供すること、また、このタイミング信号出力装置を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本適用例は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００７】
本適用例のタイミング信号出力装置は、仰角マスクの設定値以上の仰角に位置する測位用衛星から受信した衛星信号に基づいて基準信号を出力する受信機と、前記測位用衛星の配置の経時的な変化に関する設定情報に基づいて、前記設定値を設定する仰角設定部と、前記基準信号を用いてタイミング信号を生成する信号生成部と、を備える。
【０００８】
このようなタイミング信号出力装置によれば、測位用衛星の配置の経時的な変化に関する設定情報に基づいて受信機の仰角マスクの設定値を設定する。そのため、衛星の配置が変化した場合でも、受信機が出力する基準信号の精度劣化を低減できるので、信号生成部が生成するタイミング信号の精度劣化を低減することができる。
【０００９】
本適用例のタイミング信号出力装置では、さらに、前記設定情報が予め記憶されている記憶部を備えることが好ましい。
【００１０】
これにより、例えば、記憶部に予め記憶されている設定情報を用いて、受信機の仰角マスクの設定値を予測的に変更することができる。
【００１１】
本適用例のタイミング信号出力装置では、前記設定情報は、前記測位用衛星の配置を示す情報、または、前記衛星の配置に基づく前記設定値を示す情報を含むことが好ましい。
【００１２】
これにより、受信機の仰角マスクの設定値を衛星の配置に応じて設定することができる。
【００１３】
本適用例のタイミング信号出力装置では、前記設定情報は、前記受信機が前記衛星信号を受信する受信環境に関する環境情報を含むことが好ましい。
【００１４】
これにより、受信機の仰角マスクの設定値を受信機の受信環境に応じて設定することができるので、タイミング信号の精度劣化を一層低減することができる。
【００１５】
本適用例のタイミング信号出力装置では、さらに、クロック信号を出力する発振器を備え、前記信号生成部は、前記クロック信号と前記基準信号とを同期させることで前記タイミング信号を生成し、前記環境情報は、前記基準信号と前記クロック信号との位相差に関する位相差情報を含むことが好ましい。
【００１６】
衛星信号は、マルチパス信号を含む場合には、基準信号とクロック信号との位相差に影響を与える。そこで、位相差情報を用いることで、受信機の仰角マスクの設定値を受信機の受信環境に応じてより効果的に設定することができる。
【００１７】
本適用例のタイミング信号出力装置では、前記衛星信号を用いて位置を繰り返し取得する第１モード、および、前記第１モードで算出された位置を用いて受信点の位置を決定し、前記受信点の位置を用いて前記タイミング信号を生成する第２モードで動作することが好ましい。
【００１８】
これにより、第１モードでは、受信点の位置を繰り返し取得することができる。そして、第２モードでは、繰り返し取得された位置を用いて位置を決定するので、位置を１回取得した場合よりも高精度なタイミング信号を生成することができる。
【００１９】
本適用例のタイミング信号出力装置では、前記仰角設定部は、前記第２モードである場合に前記設定値を設定することが好ましい。
【００２０】
これにより、第２モードによってタイミング信号の精度が良好になることに加えて、補正によってさらにタイミング信号の精度劣化が低減できるので、一層高精度なタイミング信号を生成することができる。
【００２１】
本適用例の電子機器は、本適用例のタイミング信号出力装置を備える。
このような電子機器によれば、タイミング信号出力装置の設置環境によるタイミング信号の精度劣化を低減することができる。そのため、様々な設置環境において、タイミング信号出力装置からのタイミング信号を用いて、電子機器の特性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るタイミング信号出力装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すタイミング信号出力装置における受信機の仰角マスクの設定値の変更を説明するためのグラフであって、衛星信号の精度低下率（ＰＤＯＰ）と時刻との関係を示すグラフである。
【図３】複数のＧＰＳ衛星の仰角平均値と基準信号（１ＰＰＳ）の精度（誤差）との関係を示すグラフである。
【図４】受信機の仰角マスクを第１角度（低仰角）とする場合を説明するための図である。
【図５】受信機の仰角マスクを第２角度（高仰角）とする場合を説明するための図である。
【図６】第２実施形態に係るタイミング信号出力装置の概略構成を示す図である。
【図７】図６に示すタイミング信号出力装置における受信機の仰角マスクの設定値の変更を説明するためのグラフであって、位相比較器での位相差および衛星信号の精度低下率（ＰＤＯＰ）と時刻との関係を示すグラフである。
【図８】電子機器の実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明のタイミング信号出力装置および電子機器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
１．タイミング信号出力装置
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るタイミング信号出力装置の概略構成を示す図である。
【００２５】
図１に示すタイミング信号出力装置１は、ＧＰＳ衛星２（衛星の一例）から送信された衛星信号を受信し、高精度の１ＰＰＳをタイミング信号として生成する機能を有する。このタイミング信号出力装置１は、ＧＰＳ受信機１０（受信機）、処理部２０（仰角設定部および信号生成部を含む）、原子発振器３０（発振器）、記憶部４０、ＧＰＳアンテナ５０およびタイマー６０を含んで構成されている。
【００２６】
なお、タイミング信号出力装置１は、構成要素の一部または全部が物理的に分離されていてもよいし、一体化されていてもよい。例えば、ＧＰＳ受信機１０と処理部２０はそれぞれ別個のＩＣで実現されていてもよいし、ＧＰＳ受信機１０と処理部２０は１チップのＩＣとして実現されていてもよい。
【００２７】
以下、タイミング信号出力装置１の各部を順次説明する。
［ＧＰＳ受信機］
ＧＰＳ受信機１０（受信機）は、ＧＰＳアンテナ５０を介して受信した衛星信号に基づいて各種の処理を行う機能を有する。
【００２８】
具体的に説明すると、ＧＰＳ受信機１０は、通常測位モードおよび位置固定モードを有し、処理部２０からの制御コマンドに応じて通常測位モードと位置固定モードのいずれかに設定される。
【００２９】
ＧＰＳ受信機１０は、通常測位モードでは、複数（好ましくは４個以上）のＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含まれる軌道情報（具体的には、エフェメリスデータやアルマナックデータ等）および時刻情報（具体的には、週番号データやＺカウントデータ等）に基づいて測位計算を行う。ここで、通常測位モードは、継続的に測位計算を行うモードである。
【００３０】
また、ＧＰＳ受信機１０は、位置固定モードでは、少なくとも１つのＧＰＳ衛星２から送信された衛星信号を受信し、受信した衛星信号に含まれる軌道情報および時刻情報（ＧＰＳ時刻）と設定された受信点の位置情報とに基づいて、「基準信号」として１ＰＰＳ（1 Pulse Per Second）を生成する。この１ＰＰＳは、ＵＴＣ（世界標準時）と完全同期したパルス信号であり、１秒毎に１パルスを含む。このように、ＧＰＳ受信機１０が基準信号の生成に用いる衛星信号が軌道情報および時刻情報（ＧＰＳ時刻）を含んでいることにより、基準時刻に正確に同期した基準信号を生成することができる。ここで、位置固定モードは、あらかじめ設定された位置情報を用いて１ＰＰＳを出力するモードである。
【００３１】
ここで、ＧＰＳ受信機１０は、基準信号である１ＰＰＳを生成する際に、少なくとも１つのＧＰＳ衛星２からの衛星信号を用いる。ＧＰＳ受信機１０は、受信した衛星信号が複数である場合、複数の衛星信号に基づく基準信号の統計処理（例えば平均処理）を行って１つの基準信号（平均値）を生成する。なお、ＧＰＳ受信機１０は、受信した衛星信号が１つである場合、そのような統計処理を行わない。
【００３２】
ここで、ＧＰＳ受信機１０には、仰角マスクが設定されており、ＧＰＳ受信機１０は、その仰角マスクの設定仰角以上の仰角に位置するＧＰＳ衛星２からの衛星信号を用いて基準信号を生成する。仰角マスクは、一般に、ＧＰＳ受信機１０に、設定された仰角（設定値）未満の仰角に存在するＧＰＳ衛星２からの信号を用いない（言い換えると、設定値以上の仰角に位置するＧＰＳ衛星２からの信号を用いる）ように設定される角度情報である。なお、仰角マスクの設定仰角範囲内に１つのＧＰＳ衛星２が存在する場合には、そのＧＰＳ衛星２の衛星信号を、複数のＧＰＳ衛星２が存在する場合には、そのうちの全部または一部のＧＰＳ衛星２の衛星信号を用いることができる。また、ＧＰＳ受信機１０に設定される仰角マスクは、その設定値（設定角度）が変更可能となっている。このようなＧＰＳ受信機１０は、例えば、処理部２０（特に後述する制御部２３）と電気的に接続されている端子（図示せず）を有し、処理部２０から当該端子を介して、仰角マスクの設定値を変更する（処理部２０が設定する）ための信号が入力される。
【００３３】
このようなＧＰＳ受信機１０は、図示しないが、例えば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルター、ＲＦ処理部、ベースバンド処理部および温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）を含んで構成されている。ここで、ＳＡＷフィルターは、ＧＰＳアンテナ５０が受信した電波から衛星信号を抽出する処理を行う。そして、ＲＦ処理部は、ＴＣＸＯの発振信号を逓倍したクロック信号を生成し、そのクロック信号と衛星信号とをミキシングし、そのミキシングされた信号を高周波信号の除去後にＡＤ変換して出力する。ベースバンド処理部は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）およびＲＴＣ（リアルタイムクロック）を含んで構成されており、ＴＣＸＯの発振信号をクロック信号として各種処理を行う。
【００３４】
［処理部］
図１に示す処理部２０は、ＧＰＳ受信機１０に対して各種の制御コマンドを送信して各ＧＰＳ受信機１０の動作を制御し、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳやＮＭＥＡデータを受け取って各種の処理を行う。ここで、処理部２０は、図示しないメモリーまたは記憶部４０に記憶されているプログラムにしたがって、各種処理を行ってもよい。
【００３５】
この処理部２０は、図１に示すように、位相比較器２１、ループフィルター２２、制御部２３（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）および分周器２４を含んで構成されている。ここで、位相比較器２１、ループフィルター２２および分周器２４は、原子発振器３０からのクロック信号とＧＰＳ受信機１０からの基準信号とを同期させてタイミング信号を生成可能な同期部２６（信号生成部）を構成している。制御部２３は、同期部２６およびＧＰＳ受信機１０を制御する機能を有し、当該機能の一部として、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を変更する仰角設定部２３１を有している。以下、処理部２０の各部を順次説明する。
【００３６】
制御部２３は、ＧＰＳ受信機１０から定期的に（例えば、１秒毎に）ＮＭＥＡデータを取得し、ＮＭＥＡデータに含まれる位置情報（ＧＰＳ受信機１０による通常測位モードでの測位計算の結果）を集めて所定時間における統計情報を作成し、その統計情報に基づいて、受信点の位置情報を生成する処理を行う。ここで、制御部２３は、例えば、ＧＰＳ受信機１０による通常測位モードでの複数の測位計算結果の平均値、最頻値または中央値に基づいて、受信点の位置情報を生成する。
【００３７】
また、制御部２３は、ＧＰＳ受信機１０に各種の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０の動作を制御する。具体的には、制御部２３は、ＧＰＳ受信機１０にモード設定用の制御コマンドを送信し、ＧＰＳ受信機１０を通常測位モードから位置固定モードに切り換える処理を行う。また、制御部２３は、ＧＰＳ受信機１０を通常測位モードから位置固定モードに切り換える前に、ＧＰＳ受信機１０に位置設定用の制御コマンドを送信し、制御部２３が生成した受信点の位置情報をＧＰＳ受信機１０に設定する処理を行う。
【００３８】
上述した仰角設定部２３１は、ＧＰＳ衛星２の配置に応じて、ＧＰＳ受信機１０に設定される仰角マスクの設定値を変更する機能を有する。本実施形態では、制御部２３は、後述するように記憶部４０に記憶されている設定情報４１に基づいて、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を変更する。なお、仰角マスクの設定値の変更については、後に詳述する。
【００３９】
分周器２４は、原子発振器３０が出力するクロック信号（周波数：ｆ）をｆ分周し、１Ｈｚの分周クロック信号を出力する。
【００４０】
位相比較器２１は、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳ（基準信号）と分周器２４が出力する１Ｈｚの分周クロック信号（原子発振器３０のクロック信号に基づく信号）とを位相比較し、その比較結果として位相差に応じた電圧値の位相差信号を出力する。この位相差信号は、ループフィルター２２を介して原子発振器３０に入力される。ループフィルター２２のパラメーターは、制御部２３により設定される。
【００４１】
分周器２４が出力する１Ｈｚの分周クロック信号は、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳと同期しており、タイミング信号出力装置１は、この分周クロック信号をＵＴＣと同期した極めて周波数精度の高い１ＰＰＳとして外部に出力する。また、タイミング信号出力装置１は、１ＰＰＳと同期して１秒毎に最新のＮＭＥＡデータを外部に出力する。
【００４２】
ここで、原子発振器３０は、ループフィルター２２の出力電圧（制御電圧）に応じて周波数を微調整可能に構成されており、前述のように、位相比較器２１、ループフィルター２２および分周器２４により、原子発振器３０が出力するクロック信号はＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳに完全に同期する。すなわち、位相比較器２１、ループフィルター２２および分周器２４は、同期部２６（信号生成部）を構成し、原子発振器３０が出力するクロック信号をＧＰＳ受信機１０からの１ＰＰＳに同期させる。これにより、原子発振器３０からのクロック信号をＧＰＳ受信機１０からの１ＰＰＳに同期した高精度なタイミング信号として出力することができる。
【００４３】
また、ＧＰＳ受信機１０が衛星信号を受信できなかったり受信環境が悪かったりする等の状況が発生すると、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳの精度が劣化し、あるいは、ＧＰＳ受信機１０が１ＰＰＳの出力を停止する。そのような場合、処理部２０は、原子発振器３０が出力するクロック信号をＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳに同期させる処理（同期部２６による同期処理）を停止して原子発振器３０を自走発振（ホールドオーバー）させる。このようにすれば、タイミング信号出力装置１は、ＧＰＳ受信機１０が出力する１ＰＰＳの精度が劣化した場合でも、原子発振器３０の自走発振による周波数精度の高い１ＰＰＳを出力することができる。このように、タイミング信号出力装置１では、ＧＰＳ受信機１０が基準信号を出力することができない状況等になったときにおいても、原子発振器３０からのクロック信号を用いることで、高精度なタイミング信号を生成することができる。
【００４４】
［原子発振器（発振器）］
図１に示す原子発振器３０は、例えばルビジウム原子やセシウム原子等の原子のエネルギー遷移を利用した周波数精度の高いクロック信号を出力可能な発振器である。原子発振器３０として、例えば、ＥＩＴ（Electromagnetically Induced Transparency）現象（ＣＰＴ（Coherent Population Trapping）現象とも呼ばれる）を利用した方式の原子発振器や、光マイクロ二重共鳴現象を利用した方式の原子発振器等を利用することができる。
【００４５】
なお、原子発振器３０に代えてダブルオーブンもしくはシングルオーブンの恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）、温度補償回路付き水晶発振回路（ＴＣＸＯ）等の水晶発振器を用いても、自走発振による周波数精度の高い１ＰＰＳを出力することができる。
【００４６】
［記憶部］
図１に示す記憶部４０は、制御部２３の動作に必要な各種情報を記憶する機能を有する。記憶部４０には、ＧＰＳ衛星２の配置の経時的な変化に関する設定情報４１が記憶されている。設定情報４１は、ＧＰＳ衛星２の配置の経時的な変化に応じて変化する衛星配置情報４１１を含む。なお、ＧＰＳ衛星２の配置とは、ＧＰＳ受信機１０に対する相対的なＧＰＳ衛星２の配置である。本実施形態では、衛星配置情報４１１として、ＰＤＯＰ（Position Dilution Of Precision）情報を用いている。ここで、ＰＤＯＰは、ＧＰＳ受信機１０で受信される衛星信号に基づく測位の精度の劣化の程度を示す指標（精度低下率）であるＤＯＰ（Dilution Of Precision）の下位概念（位置精度低下率）であり、その値が低い（数値が小さい）ほど良い（精度が高くなる）。なお、衛星配置情報４１１としては、ＰＤＯＰ情報に限定されず、例えば、ＨＤＯＰ（Horizontal Dilution Of Precision）等の他のＤＯＰ情報、ＧＰＳ衛星２の軌道情報、ＧＰＳ衛星２の位置座標情報等が挙げられる。設定情報４１は、記憶部４０に予め記憶しておいてもよく、後述するように、ＧＰＳ受信機１０が受信した衛星信号に基づく情報を記憶させてもよい。また、記憶部４０には、所定期間分の設定情報４１が記憶されていてもよい。
【００４７】
また、設定情報４１は、タイミング信号出力装置１の製造時にシミュレーションや技術情報から得られた情報であってもよいし、タイミング信号出力装置１を動作させることによって得られた情報であってもよい。例えば、ＰＤＯＰ等のＤＯＰ情報は、タイミング信号出力装置１の設置後に動作させたＧＰＳ受信機１０が受信した衛星信号を用いて得ることができる。また、ＧＰＳ受信機１０を動作させることで、ＧＰＳ受信機１０が受信した衛星信号に基づいて、ＧＰＳ衛星２の軌道情報、所定期間分のＧＰＳ衛星２の位置座標情報を得ることもできる。また、設定情報４１は、タイミング信号出力装置１に、図示しないインターフェース（端子、通信装置等）を介して入力された情報であってもよい。
【００４８】
このような設定情報４１（特に、衛星配置情報４１１）は、毎日一定ではなく、日々ずれていくため、そのずれを考慮する必要がある。したがって、このようなずれを必要期間にわたって考慮した設定情報４１を予め記憶部４０に記憶しておくか、または、定期的（１日〜数日ごと）または必要に応じて不定期に設定情報４１を更新することが好ましい。
【００４９】
このような記憶部４０は、図１では、処理部２０およびＧＰＳ受信機１０とは別体としても設けられているが、処理部２０内（例えば制御部２３）またはＧＰＳ受信機１０に組み込まれていてもよい。また、記憶部４０としては、前述した機能を有するものであれば、特に限定されず、例えば、不揮発性メモリー、揮発性メモリーを用いることができる。
【００５０】
［タイマー］
タイマー６０は、時刻情報（タイマー時刻）を生成する機能を有するリアルタイムクロックである。このタイマー６０は、例えば、図示しない温度補償回路付き水晶発振器（ＴＣＸＯ）からのクロック信号によりカウントアップされる。なお、タイマー６０は、ＧＰＳ受信機１０に設けられていてもよい。
以上、タイミング信号出力装置１の構成を簡単に説明した。
【００５１】
（受信機の仰角マスクの設定値の変更）
図２は、図１に示すタイミング信号出力装置における受信機の仰角マスクの設定値の変更を説明するためのグラフであって、衛星信号の精度低下率（ＰＤＯＰ）と時刻との関係を示すグラフである。図３は、複数のＧＰＳ衛星の仰角平均値と基準信号（１ＰＰＳ）の精度（誤差）との関係を示すグラフである。図４は、受信機の仰角マスクを第１角度θ１（低仰角）とする場合を説明するための図である。図５は、受信機の仰角マスクを第２角度θ２（高仰角）とする場合を説明するための図である。
【００５２】
前述したように、記憶部４０に記憶されている設定情報４１には、衛星配置情報４１１が含まれている。この衛星配置情報４１１は、例えば図２に示すようなＰＤＯＰ情報である。ここで、図２の縦軸のＰＤＯＰは、精度低下率であり、数値が小さいほど、測位精度が良いことを示す。一般に、ＰＤＯＰの数値が小さいほど、受信可能な衛星信号を送信している複数のＧＰＳ衛星２の幾何学的配置の偏りが小さいことを表し、逆に、ＰＤＯＰの数値が大きいほど、受信可能な衛星信号を送信している複数のＧＰＳ衛星２の幾何学的配置の偏りが大きいことを表す。
【００５３】
一方、前述したような位置固定モードにおいてタイミング信号を生成する際には、図３に示すように、ＧＰＳ受信機１０が１ＰＰＳを生成するのに用いる衛星信号を送信しているＧＰＳ衛星２の仰角（仰角平均値）が大きくなるほど、ＧＰＳ受信機１０で生成される１ＰＰＳの精度がよくなり、ひいては、タイミング信号出力装置１から出力するタイミング信号（１ＰＰＳ）の精度が良くなる。なお、図３中に示す縦軸（１ＰＰＳ精度）は、数値が大きくなる（図中上側となる）ほど、精度が良いことを示す。
【００５４】
ここで、ＧＰＳ受信機１０で生成される１ＰＰＳの精度を良くするためには、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を高仰角に設定することが考えられる。しかし、かかる仰角マスクの設定値を高仰角のまま固定すると、ＧＰＳ衛星２の配置が経時的に変化するため、ＧＰＳ衛星２の配置によっては、ＧＰＳ受信機１０が適切な衛星信号を受信できないおそれがある。地球を周回しているＧＰＳ衛星２の軌道にはある程度の周期性がある。そのため、ＧＰＳ受信機１０が配置された地点上空の衛星配置と、当該地点における、衛星配置に応じて値が変化するパラメーターとの間には一定の傾向（対応関係）があるはずである。そうすると、一般的には一律に対応関係が定まらないパラメーター同士を、衛星配置の情報をもとに関連付けることが可能であると考えられる。例えば、一般的にＰＤＯＰが大きいとき、衛星がどの仰角付近に集まっているかは明らかでないので、仰角平均値の大小は一義的に決められない。しかし、ある地点における衛星配置からは、当該地点におけるＰＤＯＰおよび仰角平均値を導くことができるので、これらの情報を対応付ければ、ＰＤＯＰから仰角平均値が大きい期間を推定できると考えられる。つまり、ＰＤＯＰなどの衛星の配置の継時的な変化に関する情報を設定情報として用いて、仰角マスクの値（設定値）を設定することで、タイミング信号の精度劣化を低減できると考えられる。
【００５５】
そこで、タイミング信号出力装置１では、ＧＰＳ衛星２の配置の経時的な変化に応じて、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を変更する（あるいは、仰角マスクを設定する）。より具体的には、前述したようにＧＰＳ衛星２の配置（仰角）の経時的な変化と相関のあるＰＤＯＰ情報（衛星配置情報４１１）に基づいて、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を変更する。ここで、衛星信号の受信環境がいわゆるオープンスカイ（ＧＰＳ受信機１０の周辺に衛星信号の受信を妨げる障害物が実質的に無いとみなせる環境）である場合、ＰＤＯＰと、当該地点上空におけるＧＰＳ衛星２の配置とは、例えば、ＧＰＳ受信機１０を実際に使用する地点に設置後に所定期間衛星信号を受信させ、ＰＤＯＰおよびＧＰＳ衛星２の配置の情報を取得することによって、対応付けることができる。例えば、ＰＤＯＰの時間変化と、高仰角にＧＰＳ衛星２が存在する期間とを対応付ければ、経時的に変化するＰＤＯＰの情報から、現在時刻において高仰角にＧＰＳ衛星２が存在するか否かを推定できるので、高仰角にＧＰＳ衛星２が存在すると推定された期間には仰角マスクの設定値を大きく、そうでない期間には仰角マスクの設定値を小さくする。
【００５６】
図２は、ＰＤＯＰの数値が閾値を超える期間（図２中の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間）およびその近傍期間（図２中の時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間）において、高仰角にＧＰＳ衛星２が集中していた例である。本例では、ＰＤＯＰの数値が閾値を超える期間およびその近傍期間において、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を高仰角（第２角度θ２）とし、それ以外の期間において、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を低仰角（第１角度θ１）とする。これにより、例えば、図４に示すように、ＧＰＳ衛星２が天頂付近に存在しない場合でも、仰角マスクの設定値を第１角度θ２（低仰角）とすることで、ＧＰＳ受信機１０が当該ＧＰＳ衛星２から衛星信号を受信し１ＰＰＳを生成することができる。また、図５に示すように、ＧＰＳ衛星２が高仰角に存在する場合には、仰角マスクの設定値を第１角度θ１よりも大きい第２角度θ２（高仰角）とすることで、ＧＰＳ受信機１０が当該ＧＰＳ衛星２から衛星信号を受信し１ＰＰＳを生成することができる。このような仰角マスクの設定値の変更を行うことで、ＧＰＳ受信機１０がより適切な衛星信号を受信することができ、その結果、ＧＰＳ受信機１０が生成する１ＰＰＳの精度を高めることができ、ひいては、タイミング信号出力装置１が出力するタイミング信号の精度を高めることができる。
【００５７】
ここで、ＰＤＯＰの数値が閾値を超える期間、すなわち、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間のみにおいて仰角マスクの設定値を第２角度としてもよいが、前述したように、この期間を含むその近傍期間（図２中の時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間）において仰角マスクの設定値を第２角度としてもよい。すなわち、上記の例では、仰角マスクの設定値を第２角度とする期間は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間の前後に、時刻ｔ１からｔ２までの期間Ｔ１と、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間Ｔ２と、を付加した期間である。また、近傍期間（期間Ｔ１および期間Ｔ２）において、仰角マスクの設定値を第１角度θ１および第２角度θ２の中間の値としてもよい。このような期間Ｔ１、Ｔ２を付加することで、仰角マスクの適切な切り換えが可能となる。
【００５８】
また、期間Ｔ１および期間Ｔ２としては、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、３０分以下であることが好ましく、１５分以下であることがより好ましく、１秒以上５分以下であることがさらに好ましい。これにより、仰角マスクのより適切な切り換えが可能となる。なお、期間Ｔ１と期間Ｔ２とは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、期間Ｔ１、Ｔ２は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
【００５９】
なお、図２では、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を２段階に切り換えて変更する場合を図示しているが、これに限定されず、例えば、閾値を複数設け、ＰＤＯＰの数値範囲を複数範囲に分割し、各範囲に仰角マスクの設定値を対応させるようにして、仰角マスクの設定値を３段階以上で変更してもよいし、仰角マスクの設定値をＰＤＯＰの数値に応じて連続的に変更してもよい。ここで、仰角マスクの設定値をＰＤＯＰの数値に応じて連続的に変更する場合、高精度なタイミング信号の生成を安定的に行う観点から、その変更を所定時間（例えば５分以上１０分以下）ごとに行うことが好ましい。
【００６０】
また、仰角マスクの第１角度θ１としては、第２角度θ２よりも大きく、かつ、ＧＰＳ受信機１０が基準信号を生成可能であれば、特に限定されないが、１０°以上５０°以下であることが好ましく、２５°以上５０°以下であることがより好ましい。これにより、ＧＰＳ衛星２の仰角が比較的低仰角であっても、ＧＰＳ受信機１０が比較的高精度な基準信号を生成することができる。
【００６１】
ここで、仰角マスクの第２角度θ２としては、第１角度θ１よりも小さく、かつ、ＧＰＳ受信機１０が基準信号を生成可能であれば、特に限定されないが、３０°以上６０°以下であることが好ましく、３５°以上６０°以下であることがより好ましい。これにより、ＧＰＳ衛星２の仰角が比較的高仰角である場合に、ＧＰＳ受信機１０が比較的高精度な基準信号を生成することができる。なお、第２角度θ２は、ＧＰＳ受信機１０が基準信号を生成可能な数（少なくとも１つ、好ましくは２つ以上）のＧＰＳ衛星２が含まれるように設定される。
【００６２】
以上のように、タイミング信号出力装置１は、仰角マスクの設定値以上の仰角に位置するＧＰＳ衛星２（測位用衛星）から受信した衛星信号に基づいて基準信号（１ＰＰＳ）を出力する受信機であるＧＰＳ受信機１０と、ＧＰＳ衛星２の配置の経時的な変化に関する設定情報４１に基づいて、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を設定（変更）する仰角設定部２３１と、ＧＰＳ受信機１０からの基準信号を用いてタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成する信号生成部である同期部２６と、を備える。
【００６３】
このようなタイミング信号出力装置１によれば、ＧＰＳ衛星２の配置の経時的な変化に関する設定情報に基づいてＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を設定する。そのため、ＧＰＳ衛星２の配置が変化した場合でも、ＧＰＳ受信機１０が出力する基準信号の精度劣化を低減できるので、同期部２６が生成するタイミング信号の精度劣化を低減することができる。
【００６４】
特に、タイミング信号出力装置１は、設定情報４１が予め記憶されている記憶部４０を備える。これにより、例えば、記憶部４０に予め記憶されている設定情報４１を用いて、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を予測的に変更することができる。なお、設定情報４１は、タイミング信号出力装置１から取得可能な情報を用いて適時生成することも可能であり、この場合、記憶部４０に記憶されていなくてもよい。
【００６５】
本実施形態では、設定情報４１は、ＧＰＳ衛星２（衛星）の配置を示す情報である衛星配置情報４１１を含む。これにより、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値をＧＰＳ衛星２の配置に応じて設定することができる。
【００６６】
なお、前述したＰＤＯＰの数値および閾値に基づいて、または、ＧＰＳ衛星２の配置の情報そのものに基づいて、事前に、仰角マスクの設定値と時刻とを対応させたテーブルを作成しておき、当該テーブルを設定情報４１として用いてもよい。この場合、タイマー６０の時刻と当該テーブルとに基づいて、仰角マスクの設定値を変更すればよい。このように記憶部４０がＧＰＳ衛星２の配置条件ごとの時刻に関する時刻情報（テーブル時刻）を含んでいる場合でも、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値をＧＰＳ衛星２の配置に応じて簡単かつ効果的に最適化することができる。
【００６７】
ここで、タイミング信号出力装置１は、ＧＰＳ衛星２からの衛星信号を用いて位置を繰り返し取得する第１モードである通常測位モード、および、通常測位モードで算出された位置を用いて受信点の位置を決定し、その受信点の位置を用いてタイミング信号を生成する第２モードである位置固定モードで動作する。これにより、通常測位モードでは、受信点の位置を繰り返し取得することができる。そして、位置固定モードでは、繰り返し取得された位置を用いて位置を決定するので、位置を１回取得した場合よりも高精度なタイミング信号を生成することができる。
【００６８】
これらのモードの切換可能なタイミング信号出力装置１において、仰角設定部２３１は、位置固定モード（第２モード）である場合に前述したような仰角マスクの設定値を設定することが好ましい。これにより、位置固定モードによってタイミング信号の精度が良好になることに加えて、補正によってさらにタイミング信号の精度劣化が低減できるので、一層高精度なタイミング信号を生成することができる。なお、本発明は、通常測位モード（第１モード）時に仰角マスクの設定値の設定（変更）を行うことを妨げるものではない。
【００６９】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係るタイミング信号出力装置の概略構成を示す図である。図７は、図６に示すタイミング信号出力装置における受信機の仰角マスクの設定値の変更を説明するためのグラフであって、位相比較器での位相差および衛星信号の精度低下率（ＰＤＯＰ）と時刻との関係を示すグラフである。
【００７０】
以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態は、設定情報が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７１】
図６に示すタイミング信号出力装置１Ａは、ＧＰＳ受信機１０（受信機）、処理部２０Ａ（仰角設定部および信号生成部を含む）、原子発振器３０（発振器）、記憶部４０Ａ、ＧＰＳアンテナ５０およびタイマー６０を含んで構成されている。
【００７２】
処理部２０Ａは、位相比較器２１、ループフィルター２２、制御部２３Ａおよび分周器２４を含んで構成されている。制御部２３Ａは、記憶部４０Ａに記憶されている設定情報４１Ａに基づいて、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を変更する仰角設定部２３１Ａを備える。
【００７３】
記憶部４０Ａは、ＧＰＳ衛星２の配置の経時的な変化に関する設定情報４１Ａが記憶されている。この設定情報４１Ａは、衛星配置情報４１１の他、ＧＰＳ受信機１０の受信環境に関する環境情報４１２を含んでいる。本実施形態では、環境情報４１２として、事前にタイミング信号出力装置１Ａを動作させたときの位相比較器２１の比較結果から取得した情報である位相差情報を用いている。このような位相差情報は、実際にＧＰＳ受信機１０が受信した衛星信号に基づくため、ＧＰＳ衛星２の配置の経時的な変化に応じて変化するだけでなく、ＧＰＳ受信機１０の受信点の周囲にある建物、樹木、壁等の位置、大きさ等の影響を受ける。位相差が小さいほど、衛星信号の受信状況が良い。なお、環境情報４１２は、前述した位相差情報に限定されず、ＧＰＳ受信機１０の受信点の周囲にある建物、樹木、壁等の位置、大きさ等に応じて適宜設定してもよい。
【００７４】
このようなタイミング信号出力装置１Ａでは、前述した第１実施形態と同様の、ＧＰＳ衛星２の配置に基づいて定めた期間、例えば、ＰＤＯＰの数値が閾値を超える期間（図７中の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間）を含むその近傍期間（図７中の時刻ｔ１から時刻ｔ４までの期間）に加えて、位相差が閾値を超える期間（図７中の時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間）をおよびその近傍期間（図７中の時刻ｔ５から時刻ｔ８までの期間）も、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を高仰角（第２角度）とする。そして、これらの期間以外の期間において、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値を低仰角（第１角度）とする。
【００７５】
ここで、期間Ｔ３（時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間）および期間Ｔ４（時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間）としては、それぞれ、前述した期間Ｔ１、Ｔ２と同様、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、３０分以下であることが好ましく、１５分以下であることがより好ましく、１秒以上５分以下であることがさらに好ましい。これにより、閾値の設定を容易なものとしつつ、仰角マスクのより適切な切り換えが可能となる。なお、期間Ｔ３と期間Ｔ４とは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、期間Ｔ３、Ｔ４は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
【００７６】
以上のように、タイミング信号出力装置１Ａが用いる設定情報４１Ａは、ＧＰＳ衛星２の配置に基づく仰角マスクの設定値を示す情報である環境情報４１２を含んでいる。これにより、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値をＧＰＳ受信機１０の受信環境に応じて設定することができるので、タイミング信号の精度劣化を一層低減することができる。
【００７７】
ここで、タイミング信号出力装置１Ａは、クロック信号を出力する「発振器」である原子発振器３０を備え、同期部２６（信号生成部）は、原子発振器３０からのクロック信号とＧＰＳ受信機１０からの基準信号とを同期させることでタイミング信号を生成する。そして、環境情報４１２は、ＧＰＳ受信機１０からの基準信号と原子発振器３０からのクロック信号との位相差に関する位相差情報を含む。衛星信号は、マルチパス信号を含む場合には、基準信号とクロック信号との位相差に影響を与える。そこで、位相差情報を用いることで、ＧＰＳ受信機１０の仰角マスクの設定値をＧＰＳ受信機１０の受信環境に応じてより効果的に設定することができる。
【００７８】
２．電子機器
次に、電子機器の実施形態を説明する。
【００７９】
図８は、電子機器の実施形態を示すブロック図である。
図８に示す電子機器３００は、タイミング信号出力装置３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０および表示部３７０を含んで構成されている。
【００８０】
タイミング信号出力装置３１０は、例えば、前述したタイミング信号出力装置１または１Ａであり、先に説明したように、衛星信号を受信して高精度のタイミング信号（１ＰＰＳ）を生成し、外部に出力する。
【００８１】
ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３２０は、タイミング信号出力装置３１０が出力するタイミング信号（１ＰＰＳ）やクロック信号に同期して、計時処理、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
【００８２】
操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。
【００８３】
ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
【００８４】
ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００８５】
通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【００８６】
表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
【００８７】
このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、特に限定されないが、例えば、標準時刻との同期を実現する時刻管理用のサーバー（タイムサーバー）、タイムスタンプの発行等を行う時刻管理装置（タイムスタンプサーバー）、基地局等の周波数基準装置等が挙げられる。
【００８８】
以上のように、電子機器３００は、タイミング信号出力装置３１０を備える。これにより、タイミング信号出力装置３１０の設置環境によるタイミング信号の精度劣化を低減することができる。そのため、様々な設置環境において、タイミング信号出力装置３１０からのタイミング信号を用いて、電子機器３００の特性を高めることができる。
【００８９】
以上、本発明のタイミング信号出力装置および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００９０】
また、本発明は、前述した実施形態と同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【００９１】
また、前述した実施形態では、ＧＰＳを利用したタイミング信号出力装置を例に挙げたが、ＧＰＳ以外の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）、例えば、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ等を利用してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１…タイミング信号出力装置、１Ａ…タイミング信号出力装置、２…ＧＰＳ衛星（衛星）、１０…ＧＰＳ受信機（受信機）、２０…処理部、２０Ａ…処理部、２１…位相比較器、２２…ループフィルター、２３…制御部、２３Ａ…制御部、２４…分周器、２６…同期部（信号生成部）、３０…原子発振器、４０…記憶部、４０Ａ…記憶部、４１…設定情報、４１Ａ…設定情報、５０…ＧＰＳアンテナ、６０…タイマー、２３１…仰角設定部、２３１Ａ…仰角設定部、３００…電子機器、３１０…タイミング信号出力装置、３２０…ＣＰＵ、３３０…操作部、３４０…ＲＯＭ、３５０…ＲＡＭ、３６０…通信部、３７０…表示部、４１１…衛星配置情報、４１２…環境情報、Ｔ１…期間、Ｔ２…期間、Ｔ３…期間、Ｔ４…期間、ｔ１…時刻、ｔ２…時刻、ｔ３…時刻、ｔ４…時刻、ｔ５…時刻、ｔ６…時刻、ｔ７…時刻、ｔ８…時刻、Ｏ…障害物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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