(57)【要約】【課題】位置情報衛星からの電波が微弱な場合、ＧＰＳ信号の受信に要する時間が著しく長くなる。ＧＰＳ計時装置を、乾電池やボタン型電池などで駆動する場合、ＧＰＳ信号の受信処理時間が長くなる事で電池の消耗が激しくなり、電池寿命が極端に短くなるという課題があった。【解決手段】ＧＰＳ信号の信号強度を検出し、信号強度が弱いときに時刻を補正するためのＧＰＳ信号受信間隔を長くする事によって電池の消耗を抑える。また、プリアンブル信号のみを受信して内部時計を６秒単位で補正する事により、電波強度が弱い時でも時刻補正がし易くなる。【選択図】図１
2011226813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、組み合わせ復調手段から受信電波の強度検出する電波強度検出手段を有し、定期的に電波を受信して時刻補正するＧＰＳ信号受信間隔を、電波強度の強弱により変える事を特徴とするＧＰＳ計時装置。
【請求項２】
電波強度が強い時よりも、電波強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を長く設定する事を特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ計時装置。
【請求項３】
一定の時間間隔でＧＰＳ信号を受信してＲＴＣ時刻を修正すると共に、一定の時間間隔で生じたＲＴＣ時刻のシフト量を時刻補正量として算出し、さらに一定の時間間隔より短い時間間隔のシフト量を時刻微小補正量として算出し、ＧＰＳ信号を受信しないときでも時刻微小補正量を用いて表示時刻を補正する事を特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ計時装置。
【請求項４】
定期的にＧＰＳ信号を受信する事により内部時刻を補正する補正方法であり、内部時計がＧＰＳ信号を受信する予定の時刻になった事を判定する工程と、内部時計が予め設定されたＧＰＳ信号の受信間隔を超えたか否かを判定する受信間隔判定工程と、ＧＰＳ信号の受信工程と、ＧＰＳ信号の時刻情報から現在時刻を算出する工程と、正確なＧＰＳ時刻とＲＴＣによる内部時計の時刻との差から時刻補正量を算出する工程があり、さらにＧＰＳ信号の信号強度を判定する工程によりＧＰＳ信号の受信間隔を可変する工程を有するＧＰＳ計時方法。
【請求項５】
ＧＰＳ信号の信号強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を長く設定する工程を有する、請求項４に記載のＧＰＳ計時方法。
【請求項６】
ＧＰＳ信号の受信間隔を長く設定した時に、長い一定の時間間隔で生じたＲＴＣ時刻のシフト量を時刻補正量として算出し、長い一定の時間間隔よりも短い時間間隔のシフト量を時刻微小補正量として算出し、ＧＰＳ信号を受信しないときでも時刻微小補正量を用いて表示時刻を補正する事を特徴とする、請求項４に記載のＧＰＳ計時方法。
【請求項７】
位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、前記組み合わせ復調手段において、航法メッセージデータから時刻情報を抽出せず、プリアンブル信号のみを検出して各サブフレームの先頭を抽出し、内部時計の秒桁を６秒単位に合わせる事を特徴とするＧＰＳ計時装置。
【請求項８】
ＲＴＣの秒カウントを、下位桁を６進数、上位桁を１０進数で構成し、各サブフレームの先頭タイミングで下位桁を２捨３入する事を特徴とする、請求項７に記載のＧＰＳ計時装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報衛星などの衛星からの電波に含まれる時刻情報を基に、内部時計の時刻を修正して表示する時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置情報衛星の主たる目的は、複数の位置情報衛星の位置とそれらの位置情報衛星からの電波の遅延時間により受信点の位置を求めることである。しかし、位置情報衛星には原子時計などの極めて精度の高い時計が搭載されており、位置情報衛星からの時刻情報を基に内部時計の時刻を修正して精度の高い時刻を表示する時計が多数開示されている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
しかし、時計は建物などの電波の比較的弱い場所に設置されることも多く、１回の受信では必ずしも充分ではなく、間欠的に複数回受信して得られたデータを基に内部時計の時刻を修正して表示する時計も開示されている。（例えば特許文献２参照）
【０００４】
このような従来のＧＰＳ計時装置について、図３を基に説明する。
【０００５】
図３における従来のＧＰＳ計時装置では、位置情報衛星からの電波をアンテナにより電気信号に変換する。
【０００６】
ＲＦ手段では、局部発振とのミキシングにより周波数をダウンコンバージョンする。
組合せ復調手段では、サーチする周波数毎に位置情報衛星からの繰り返される電波を相関器で捕捉するとともに、トラッキングしてＣＡコードの１ｍｓの各サイクルに重畳している航法メッセージデータを抽出する。
【０００７】
さらに、ＣＡコードの１サイクル１ｍｓ毎の航法メッセージデータのビットの境界を抽出して、各ビットを構成する２０ｍｓ分の航法メッセージデータを集約するとともに、繰り返されるサブフレームから受信して抽出した航法メッセージデータに不整合がないことを確認することにより受信データの信頼度を確保しつつ、航法メッセージデータから時刻情報を抽出する。
【０００８】
現在時刻算出手段は、航法メッセージデータから抽出した時刻情報から現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出し、さらに現在位置で決まる時差を加味したローカル時刻を算出する。
【０００９】
ＲＴＣ手段は、一般的な水晶時計で使われる水晶発振回路を有し、その発振クロックをカウントして内部時刻（ＲＴＣ時刻）を計時する。ＧＰＳ受信で得られた正確な現在時刻を現在時刻算出手段から受け取り、ＲＴＣ時刻を修正する事ができる。ＲＴＣ手段で計時されるＲＴＣ時刻は、図１４に示すような時刻表示手段で表示される。
【００１０】
これら一連の手段は、制御手段によって制御される。
【００１１】
時刻表示手段は、現在位置で決まる時差を加味したローカル時刻を表示する必要があるので、一般的には現在時刻算出手段では時差を加算したローカル時刻を算出する。その場合、ＲＴＣ時刻も時差を加算したローカル時刻を計時し、そのまま時刻表示手段でローカル時刻を表示する。
【００１２】
一方、ＲＴＣ時刻を協定世界時刻（ＵＴＣ）で計時する事も可能であり、その場合、現在時刻算出手段は現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出してＲＴＣ手段を補正する。時刻表示手段でローカル時刻を表示するときは、ＲＴＣ時刻に現在位置で決まる時差を加算して表示する。
【００１３】
従来のＧＰＳ計時装置による、現在時刻の修正を工程で説明すると図４のようになる。
ＧＰＳ計時装置は、ＲＴＣの時刻精度を正確に保つために一定の周期（例えば１日に一回）でＧＰＳ信号を受信し、時刻を修正するのが一般的である。そのために、受信時刻判定工程でＧＰＳ信号を受信する時刻になるのを確認し、ＧＰＳ信号受信工程でＧＰＳ信号を受信して時刻情報を抽出し、現在時刻算出工程で現在時刻を算出する。
現在時刻が算出されたら、ＲＴＣ時刻修正工程でＲＴＣ時刻を修正し、時刻表示工程で修正した時刻を表示する。
【００１４】
このような手段、あるいは工程で、位置情報衛星から時刻情報を抽出するためには、複数の位置情報衛星をサーチして捕捉し、位置情報衛星からの電波をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出する必要がある。ＴＬＭ、ＴＯＷなどの時刻情報データを、連続するサブフレーム（例えば、第１サブフレームと第２サブフレーム）において整合が取れていた場合に、抽出した時刻情報データが正しいと判断してＲＴＣ時刻を修正し、時刻を表示し、ＧＰＳ信号の受信を終了する。もし整合がとれない場合は、整合がとれるまでサブフレームの受信を繰り返す。
【００１５】
しかし位置情報衛星からの電波が弱い場合には、連続するサブフレームの受信データの整合がとれるまでに長い時間を要したり、また受信感度を高くするために相関手段を長くしたりすると、１つの周波数で相関を得るための時間が長くなるばかりでなく、捕捉できる周波数の範囲が狭くなり、サーチする周波数の数が多くなることによる相乗効果で、サーチに要する時間が著しく長くなる。ＧＰＳ計時装置を、乾電池やボタン型電池などで駆動する場合、ＧＰＳ信号の受信処理時間が長くなる事で電池の消耗が激しくなり、電池寿命が極端に短くなるという課題があった。
【００１６】
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平１０−８２８７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６３５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明では、以上に示したＧＰＳ計時装置のこれらの課題を解決し、位置情報衛星からの電波が微弱な場合でも電池の消耗を減らし、かつ、より高精度な時刻補正のできるＧＰＳ計時装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、組み合わせ復調手段から受信電波の強度検出する電波強度検出手段を有し、定期的に電波を受信して時刻補正するＧＰＳ信号受信間隔を、電波強度が強い時よりも電波強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を長く設定する。
【００２０】
また電波強度が弱い時には、長く設定された一定の時間間隔でＧＰＳ信号を受信してＲＴＣ時刻を修正すると共に、一定の時間間隔で生じたＲＴＣ時刻のシフト量を時刻補正量として算出し、さらに一定の時間間隔より短い時間間隔のシフト量を時刻微小補正量として算出し、ＧＰＳ信号を受信しないときでも時刻微小補正量を用いて時刻を補正する。
【００２１】
補正方法としては、内部時計がＧＰＳ信号を受信する予定の時刻になった事を判定する工程と、内部時計が予め設定されたＧＰＳ信号の受信間隔を超えたか否かを判定する受信間隔判定工程と、ＧＰＳ信号の受信工程と、ＧＰＳ信号の時刻情報から現在時刻を算出する工程と、正確なＧＰＳ時刻とＲＴＣによる内部時計の時刻との差から時刻補正量を算出する工程があり、さらにＧＰＳ信号の信号強度を判定する工程によりＧＰＳ信号の信号強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を相対的に長く設定する工程を用いる。
【００２２】
さらに、位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、前記組み合わせ復調手段において、航法メッセージデータから時刻情報を抽出せず、プリアンブル信号のみを検出して各サブフレームの先頭を抽出し、内部時計の秒桁を６秒単位に合わせる。
【００２３】
内部時計の秒桁を６秒単位に合わせるときは、ＲＴＣの秒カウントを、下位桁を６進数、上位桁を１０進数で構成し、各サブフレームの先頭タイミングで下位桁を２捨３入する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によるＧＰＳ計時装置では、位置情報衛星からの電波が微弱な場合に、時刻を補正するためのＧＰＳ信号受信間隔を長くする事によって、電波強度が弱い時にＧＰＳ信号の受信処理時間が長くなる事による電池の消耗を減らし、電池寿命を長くする事ができる。
【００２５】
またＧＰＳ信号受信間隔が長いとＧＰＳ受信による時刻補正の間隔も長くなるので、ＧＰＳ受信をしないときにも微小時刻補正を行うことにより、より高精度なＧＰＳ計時装置が実現できる。
【００２６】
さらに、プリアンブル信号のみを受信して得られるサブフレームの先頭タイミングで内部時計の秒桁を６秒単位で合わせる事により、航法メッセージデータの整合を取る必要が無く電波強度が弱い時でも時刻補正がし易くなる。内部時計の秒桁を６秒単位で合わせる時は、秒桁の最下位桁を６進数で構成すれば、２捨３入を用いて簡単に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るＧＰＳ計時装置の好適な一実施例を示すブロック図
【図２】本発明に係るＧＰＳ計時装置の好適な一実施例を示す工程フロー図
【図３】従来のＧＰＳ計時装置のブロック構成図
【図４】従来のＧＰＳ計時装置の工程フロー図
【図５】本発明に係るＧＰＳ信号強度とＧＰＳ受信間隔を示すグラフ
【図６】本発明に係る時刻補正の方法を示す説明図
【図７】本発明に係る時刻補正の方法を示すフロー図
【図８】本発明に係る時刻補正の効果を示す説明図
【図９】本発明に係る時刻補正の方法を示す説明図
【図１０】ＧＰＳ信号から抽出できる信号の説明図
【図１１】本発明に係る時刻補正の方法を示す説明図
【図１２】本発明に係る航法メッセージデータのタイミングを示すタイミング図
【図１３】本発明に係る航法メッセージデータのタイミングを示す図
【図１４】本発明に係る時刻表示手段の実施例を示す外観図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、組み合わせ復調手段から受信電波の強度検出する電波強度検出手段を有し、定期的に電波を受信して時刻補正するＧＰＳ信号受信間隔を、電波強度が強い時よりも電波強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を長く設定する。
【００２９】
また電波強度が弱い時には、長く設定された一定の時間間隔でＧＰＳ信号を受信してＲＴＣ時刻を修正すると共に、一定の時間間隔で生じたＲＴＣ時刻のシフト量を時刻補正量として算出し、さらに一定の時間間隔より短い時間間隔のシフト量を時刻微小補正量として算出し、ＧＰＳ信号を受信しないときでも時刻微小補正量を用いて時刻を補正する。
【００３０】
補正方法としては、内部時計がＧＰＳ信号を受信する予定の時刻になった事を判定する工程と、内部時計が予め設定されたＧＰＳ信号の受信間隔を超えたか否かを判定する受信間隔判定工程と、ＧＰＳ信号の受信工程と、ＧＰＳ信号の時刻情報から現在時刻を算出する工程と、正確なＧＰＳ時刻とＲＴＣによる内部時計の時刻との差から時刻補正量を算出する工程があり、さらにＧＰＳ信号の信号強度を判定する工程によりＧＰＳ信号の信号強度が弱い時にＧＰＳ信号受信間隔を相対的に長く設定する工程を用いる。
【００３１】
さらに、位置情報衛星から電波を受信するＲＦ手段、衛星をサーチして航法メッセージデータを復調する組み合わせ復調手段、航法メッセージデータから時刻情報を抽出し現在時刻を算出する現在時刻算出手段、内部時計の時刻を計時するＲＴＣ手段、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する時刻表示手段、前記すべての手段を制御する制御手段を有する時計であり、前記組み合わせ復調手段において、航法メッセージデータから時刻情報を抽出せず、プリアンブル信号のみを検出して各サブフレームの先頭を抽出し、内部時計の秒桁を６秒単位に合わせる。
【００３２】
内部時計の秒桁を６秒単位に合わせるときは、ＲＴＣの秒カウントを、下位桁を６進数、上位桁を１０進数で構成し、各サブフレームの先頭タイミングで下位桁を２捨３入する。
【実施例】
【００３３】
本発明によるＧＰＳ計時装置の構成や動作を詳細に説明する前に、本発明によるＧＰＳ計時装置が位置情報衛星から受信する航法メッセージデータについて予め説明する。なお、本実施例の以降の説明では、＜＞を大見出し、［］を中見出し、（）を小見出しとして用いている。
【００３４】
＜航法メッセージデータ＞
［航法メッセージデータのタイミング］
図１２に示す位置情報衛星からの航法メッセージデータのタイミングについて説明する。
【００３５】
航法メッセージデータの全体は、ページ番号Ｐ１〜２５を含む２５フレームにより構成される。各フレームは、サブフレーム番号ＳＦ１〜５の５つのサブフレームにより構成される。サブフレーム番号ＳＦ４，５の２つのサブフレームには、ページ番号Ｐ１〜２５の２５ページがあり、フレーム毎にページが切り換わる。各サブフレームは、ワード番号Ｗ１〜１０の１０ワードにより構成される。また、各ワードはビット番号ｂ１〜３０の３０ビットにより構成される。各ワードの初めの２４ビットはデータでＭＳＢから順に送られる。各ワードの最後の６ビットはパリティである。（ここで、各ビットはＣＡ１〜２０の１０２３チップのＣ／Ａコードの２０サイクル分繰り返される。）
【００３６】
ここでＣ／Ａコードの１サイクルは１ｍ秒であるため、各ビットの時間は２０ｍ秒で、各ワードの時間は０．６秒で、各サブフレームの時間は６秒で、各フレームの時間は３０秒で、航法メッセージデータ全体の時間は１２．５分である。これらが全て時系列的に位置情報衛星から送信され、航法メッセージデータの全体が、その値が随時更新されながら、繰り返される。
【００３７】
［時刻の取得に必要な航法メッセージデータ］
図１３に、時刻の取得に必要な航法メッセージデータの時系列的な位置を示す。図１３では、各項目について、サブフレーム番号，ページ番号，ワード番号とビット番号が時系列的な位置を示している。
【００３８】
ここで、ＴＬＭは、予め定められたプリアンブルを含み各サブフレームの最初のワードの位置であることを示すものである。ＴＯＷは、週の初めからの経過時間を示すものである。サブフレームＩＤは、サブフレームの番号を示すものである。ＷＮは、週番号を示すものである。健康状態は、位置情報衛星から送られる航法メッセージデータの信頼性を示すものである。ＵＴＣは、ＧＰＳ時刻からグリニッジ標準時を求めるために必要なパラメータである。なお、各ワードの２５〜３０番目のビットは、パリティデータである。
【００３９】
＜ＧＰＳ計時装置の構成＞
図１は、本発明によるＧＰＳ計時装置全体１０１のブロック構成の好適な一例を示したものである。これより、図１を基にＧＰＳ計時装置を構成する各手段について、詳細に説明する。
【００４０】
［アンテナ］
図１において、アンテナ１０２は、位置情報衛星からのギガヘルツ帯の電波を高周波信号１１１に変換し、ＲＦ手段１０３に出力する。
【００４１】
［ＲＦ手段］
ＲＦ手段１０３は、アンテナ１０２からの高周波信号１１１を組み合わせ復調手段１０４で処理しやすい低い周波数にダウンコンバージョンする。このため、ＲＦ手段では、局部発振との積により生じる和と差の周波数成分からフィルタにより差の成分を抽出することにより周波数のダウンコンバージョンを行う。局部発振には、周波数精度が高い温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を基にＰＬＬを用いる。なお、ＲＦ手段では、必要に応じてローノイズなアンプを挿入して増幅しても良い。
【００４２】
［組合せ復調手段］
組合せ復調手段１０４では、サーチする周波数毎に位置情報衛星からの繰り返される電波を相関器で捕捉するとともに、トラッキングしてＣＡコードの１ｍｓの各サイクルに重畳している航法メッセージデータを抽出する。
さらに、ＣＡコードの１サイクル１ｍｓ毎の航法メッセージデータのビットの境界を抽出して、各ビットを構成する２０ｍｓ分の航法メッセージデータを集約するとともに、繰り返されるサブフレームから受信して抽出した航法メッセージデータに不整合がないことを確認することにより受信データの信頼度を確保しつつ、航法メッセージデータから時刻情報を抽出する。
【００４３】
［現在時刻算出手段］
現在時刻算出手段１０５は、航法メッセージデータから抽出した時刻情報から現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出し、さらに現在位置で決まる時差を加算したローカル時刻を算出する。
【００４４】
［ＲＴＣ手段］
ＲＴＣ手段１０６は、一般的な水晶時計で使われる水晶発振回路を有し、その発振クロックをカウントして内部時刻（＝ＲＴＣ時刻）を計時する。ＧＰＳ受信で得られた正確な時刻を現在時刻算出手段から受け取り、内部時刻を修正する事ができる。
【００４５】
［時刻表示手段］
時刻表示手段１０７の例を示したものが図１４である。時刻表示手段１０７は、ＲＴＣ手段による内部時刻を表示する。表示時刻の更新は、例えば毎正秒ごとに行う。時刻表示手段１０７の表示方法は、例えば、図１４ａ．に示すようなデジタル式の時刻表示器でも良いし、図１４ｂ．に示すようなアナログ式の時刻表示でも良い。また、本発明によるＧＰＳ計時装置は、置き時計でも掛け時計でも腕時計でも良い。
【００４６】
なお、ＲＴＣ時刻は協定世界時刻（ＵＴＣ）で計時する事も可能であり、その場合、現在時刻算出手段は現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出してＲＴＣ手段を補正する。時刻表示手段でローカル時刻を表示するときは、現在位置で決まる時差をＲＴＣ時刻に加算して表示すればよい。
【００４７】
［信号強度検出手段］
信号強度検出手段１０９は、組合せ復調手段１０４でサーチして受信したＧＰＳ信号の信号強度を検出するものである。信号強度（強／中／弱）を制御手段１０８に出力する。
【００４８】
［制御手段］
制御手段１０８は全体のステータス及びシーケンスを管理する。電波強度検出手段１０９からＧＰＳ信号の信号強度（強／中／弱）を入力し、信号強度によってＧＰＳ信号の受信間隔を変え、さらに表示時刻の補正方法を変えるための制御を行う。
【００４９】
＜ＧＰＳ計時装置の動作＞
本発明によるＧＰＳ計時装置の、表示時刻の修正工程を図２を基に説明する。
【００５０】
［受信時刻判定工程］
ＧＰＳ計時装置は、ＲＴＣの時刻精度を正確に保つために一定の時間間隔でＧＰＳ信号を受信し時刻を修正する。その時間間隔は、１時間／１２時間／１日／５日など、状況によって変わる。１時間毎なら毎正時、１日単位なら例えば毎日夜中の２時、という形で予めＧＰＳ信号の受信時刻を設定しておく。受信時刻判定工程２０１は、ＲＴＣ時刻が予め設定されたＧＰＳ受信時刻になったか否かを判定する工程である。
【００５１】
［受信間隔判定工程］
受信間隔判定工程２０２は、前回ＧＰＳ信号を受信した時刻から現在までの経過時間が、予め設定されたＧＰＳ信号の受信間隔を超えているかを判定する工程である。例えば、ＧＰＳ信号受信時刻が夜中の２時で、ＧＰＳ信号受信間隔が５日に設定されている場合、前回受信から１日目、２日目、３日目、４日目、の夜中の２時はＧＰＳ信号受信間隔を超えておらず、５日目の夜中の２時はＧＰＳ信号受信間隔を超えていると判定する。
【００５２】
［ＧＰＳ信号受信工程］
ＧＰＳ信号受信工程２０３は、受信間隔判定工程２０２によってＧＰＳ信号受信間隔を超えていると判定された場合に、ＧＰＳ信号を受信する工程である。具体的には、位置情報衛星から時刻情報を抽出するために複数の位置情報衛星をサーチして捕捉し、位置情報衛星からの電波をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出する。ＴＬＭ、ＴＯＷなどの時刻情報データを、連続するサブフレーム（例えば、第１サブフレームと第２サブフレーム）において整合が取れていた場合に、抽出した時刻情報データが正しいと判断してＧＰＳ信号の受信を終了する。もし整合がとれない場合は、整合がとれるまでサブフレームの受信を繰り返す。
【００５３】
［現在時刻算出工程］
現在時刻算出工程２０４は、ＧＰＳ信号の航法メッセージデータから抽出した時刻情報から現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出し、さらに現在位置で決まる時差を加算したローカル時刻を算出する。
【００５４】
［時刻補正量算出工程］
時刻補正量算出工程２０５は、ＧＰＳ信号受信間隔における時刻補正量（ＤＩＦＦ）と、ＧＰＳ信号受信間隔よりも短い間隔の時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）を算出する工程である。現在時刻算出工程２０４で得られるＧＰＳ時刻と、内部時刻（＝ＲＴＣ時刻）の差を時刻補正量（ＤＩＦＦ）とし、ＤＩＦＦが５日間の補正量だった場合、ＤＩＦＦを５で割った１日あたりの補正量を時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）として算出する。
【００５５】
［表示時刻修正工程］
表示時刻修正工程２０６は、ＧＰＳ信号を受信したときに精度の高いＧＰＳ時刻でＲＴＣ時刻を修正し、ＲＴＣ時刻を時刻表示工程２０７へ出力する。ＧＰＳ信号を受信していない場合はＲＴＣ時刻を修正せず、時刻表示工程２０７へ出力する表示時刻を時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）だけ加算、あるいは減算して修正する。
【００５６】
［時刻表示工程］
表示時刻修正工程２０６で修正された表示時刻を表示する工程である。時刻の表示は、例えば毎正秒ごとに更新するようにすれば良い。
【００５７】
なお、ＲＴＣ時刻を協定世界時刻（ＵＴＣ）で計時する事も可能であり、その場合、現在時刻算出工程２０４は現在の協定世界時刻（ＵＴＣ）を算出してＲＴＣ時刻を補正する。時刻表示工程２０６でローカル時刻を表示するときは、現在位置で決まる時差を表示時刻修正工程２０６の出力に加算して表示すればよい。
【００５８】
［信号強度判定工程］
信号強度判定工程２０８は、ＧＰＳ信号受信工程２０３で受信した信号強度（強／中／弱）を判定する。
【００５９】
［受信間隔設定工程］
受信間隔設定工程２０９は、信号強度判定工程２０８で判定された信号強度により、ＧＰＳ信号の受信間隔を設定する工程である。ＧＰＳ信号強度が弱いときはＧＰＳ信号受信間隔を長くし、ＧＰＳ信号強度が強いときはＧＰＳ信号受信間隔を短くする。
【００６０】
＜より具体的な説明＞
ＧＰＳ信号から時刻情報を抽出するためには、複数の位置情報衛星をサーチして特定の衛星信号を捕捉し、その信号をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出する必要がある。位置情報衛星の信号はギガヘルツ帯の高周波信号なので、受信用ＲＦ回路の消費電流は一般的に大きく、受信処理時間が長いと消費する電力も大きい。電波が弱い場合は、特定の衛星信号を補足するまでに長い時間を要し、またノイズに埋もれた必要情報を抽出するための繰り返し回数が増えて、一連の受信処理時間は長くなり電力の消費は大きくなる。ＧＰＳ計時装置を乾電池やボタン型電池などで駆動するには、一連の受信処理時間を短くする必要があり、特にＧＰＳ信号強度が弱いときは受信処理時間が長くなるので、時刻修正のためのＧＰＳ受信間隔を長くする。
【００６１】
例えば図５のグラフで示すように、ＧＰＳ信号強度が強いＡの場合は１日間隔で受信し、ＧＰＳ信号強度が弱いＢの場合は５日間隔で受信する。
【００６２】
図６は、ＧＰＳ信号受信により得られるＧＰＳ時刻と、独自に計時するＲＴＣ時刻の間で、どのように時刻を修正し、表示するかを説明するものである。電源を入れた直後はＲＴＣ時刻は未定であり、まずはＧＰＳ信号を初期受信する。
【００６３】
初期受信の時刻が２時だったとすれば、ＲＴＣ時刻を２時に設定すると共に表示時刻を２時とする。初期受信した時のＧＰＳ信号強度が弱ければＧＰＳ受信間隔は例えば５日に設定され、その後の自動受信の時刻は例えば毎夜２時前後に設定される。初期受信ではＲＴＣ時刻が未定なので、時刻補正量（ＤＩＦＦ）や時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）は計算されない。
【００６４】
初期受信から５日目の２時前後に自動受信となり、ＧＰＳ時刻が２時ちょうどの時にＲＴＣ時刻が６秒進んでいたならば、時刻補正量（ＤＩＦＦ）は５日間で６秒、時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）は６秒を５日で割って１日あたり１．２秒と計算される。時刻補正量（ＤＩＦＦ）と時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）を算出したら、ＲＴＣ時刻を正確なＧＰＳ時刻へと置き換えて修正し、修正したＲＴＣ時刻を表示させる。
【００６５】
ＧＰＳ受信間隔が５日に設定されていれば、次のＧＰＳ受信は１０日後になるが、その途中にも時刻補正すると時刻表示の精度は高まる。つまり、６日目の２時前後はＧＰＳ受信をしないが、５日目の時刻修正で１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）が１．２秒と計算されたので、その１．２秒を補正して時刻表示する。例えばＲＴＣ時刻が２時００分０６秒であれば、表示時刻をＲＴＣ時刻よりも１．２秒遅らせて２時００分０４秒８とする。
【００６６】
７日目の２時前後もＧＰＳ受信をしないが、１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）が２日経過しているので２．４秒と計算され、例えばＲＴＣ時刻が２時００分０６秒であれば、表示時刻をＲＴＣ時刻よりも２．４秒遅らせて２時００分０３秒６とする。同様にして、９日目の２時前後には１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）が４日経過しているので４．８秒と計算され、例えばＲＴＣ時刻が２時００分０６秒であれば、表示時刻をＲＴＣ時刻よりも４．８秒遅らせて２時００分０１秒２とする。
【００６７】
１０日目の２時前後はＧＰＳ信号の自動受信となり、衛星信号を受信し正確なＧＰＳ時刻を算出する。この時、５日目の受信処理と同様にＧＰＳ時刻が２時ちょうどの時にＲＴＣ時刻が６秒進んでいたならば、時刻補正量（ＤＩＦＦ）は５日間で６秒、時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）は６秒を５日で割って１日あたり１．２秒と再び計算される。
【００６８】
以上を繰り返す事により、ＧＰＳ受信間隔が５日でも、１日の間隔で表示時刻が微小補正され、より正確な時刻を計時して表示する事ができる。
【００６９】
図８は、本発明による時刻修正方法が高精度な時刻表示する事を視覚的に示したものである。ＧＰＳ受信による時刻修正が５日に１回の場合、時刻の微小補正が無いと日増しに時刻誤差が大きくなり、５日目のＧＰＳ受信で時刻が補正され時刻誤差が最小になる。一方本発明の微小補正を行うと、ＧＰＳ受信をしないときでも１日あたりの時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）で時刻を修正して表示するので、常に高精度を維持するのがわかる。
【００７０】
図６の説明では、ＧＰＳ受信による時刻補正量（ＤＩＦＦ）でＲＴＣ時刻を修正し、ＲＴＣ時刻データを表示装置に送る途中で時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）を加算、あるいは減算させて微小補正後の時刻を表示させている。しかし、ＧＰＳ受信をしない時の微小補正を直接ＲＴＣ時刻に施しても構わない。その場合は、ＧＰＳ信号を受信しないで微小補正を繰り返した総量を記憶しておけば、次回のＧＰＳで正確な時刻補正量（ＤＩＦＦ）が計算できる。
【００７１】
ＧＰＳ信号強度によるＧＰＳ信号受信間隔の選択、及び時刻修正方法をフローチャートで示すと図７のようになる。
【００７２】
電源投入直後はＲＴＣ時刻が未定なので、フロー７０１において受信間隔を０日、時刻微小補正量を０、ＧＰＳ信号自動受信時刻をＡＭ２：００に初期設定し、フロー７０４のＧＰＳ衛星サーチを行う。
【００７３】
ＧＰＳ信号を受信してフロー７０５において時刻データを入手したら、フロー７０６においてＲＴＣ時刻との差（ＤＩＦＦ）を計算し、フロー７０７において１日あたりの時刻の差（ΔＤＩＦＦ）を計算する。（但し初回だけはＲＴＣ時刻が未定なのでＤＩＦＦもΔＤＩＦＦも計算しない。）フロー７０８においてＧＰＳ信号受信によるＧＰＳ時刻をＲＴＣ時刻に入れる。
【００７４】
フロー７０９において受信時のＧＰＳ信号強度を判断し、信号強度が弱ければＧＰＳの受信間隔を例えば５日と長くし、信号強度が中ぐらいなら受信間隔を３日とし、新号強度が強ければ受信間隔を１日（毎日）に設定する。
【００７５】
その後は、フロー７０２においてＲＴＣ時刻がＧＰＳ信号自動受信時刻＝ＡＭ２：００になったかどうかを判断し、フロー７０３においてＧＰＳ信号の受信間隔を超えたかどうかを判断する。ＧＰＳ信号の受信間隔を超えていればフロー７０４でＧＰＳ衛星をサーチし、フロー７０５で時刻データを入手する。
【００７６】
ＲＴＣ時刻がＧＰＳ信号自動受信時刻＝ＡＭ２：００でも、ＧＰＳ受信の間隔を超えていなければ、フロー７１２において前回ＧＰＳ受信した日から経過した日数と時刻微小補正量（ΔＤＩＦＦ）の積を時刻の差として表示時刻を修正する。
【００７７】
なお、位置情報衛星から時刻情報を抽出するためには、複数の位置情報衛星をサーチして捕捉し、特定衛星の信号をトラッキングしながらＧＰＳ航法メッセージデータを受信し、ＴＬＭ，ＴＯＷなどの時刻情報データとサブフレームＩＤを抽出するのが一般的である。ＧＰＳ信号の受信信号強度が弱い時、ＧＰＳ航法メッセージデータを抽出するのに時間を要する上に必要な航法メッセージデータがノイズに埋もれているので情報の確度が低い。
【００７８】
このようなＧＰＳ受信の信号強度が弱い時でも、ＧＰＳ航法メッセージが６秒の単位で構成されていることを利用した本発明を用いる事で、安定して時刻修正する事が可能である。
【００７９】
つまり図１２と図１３で説明したように、時刻情報を抽出する上で目印となるＴＬＭは、すべてのサブフレームの先頭に含まれている。そのＴＬＭの先頭８ｂｉｔはプリアンブル信号であり固定値である。図１０に示すように、６秒毎に繰り返されるサブフレームの先頭にＴＬＭがあり、その先頭が８ｂｉｔの固定値という事は、特に信号強度が弱い時の受信に有利である。つまり、プリアンブル信号を繰り返して受信してもプリアンブルデータが常に固定なので、航法メッセージデータがノイズに埋もれるような弱い信号強度のときでも、プリアンブルデータを重ね合わせて信号の確度を高められる、つまり受信感度を上げる事ができる。
【００８０】
プリアンブルを受信してサブフレームの先頭タイミングが得られれば、６秒毎の時刻の切り替わりタイミングが明確になる。
【００８１】
水晶時計の時刻精度は一般的に１ヶ月で３０秒以内であり、１日で１秒以上ずれる事は珍しい。従って、プリアンブルの受信で得られる６秒間隔の時刻の切り替わりタイミングに対して、図９の破線部に示すように前後３秒以内のＲＴＣ時刻のズレを、切り替わりタイミングのより近い位置に揃える事で時刻補正ができる。但し、ＧＰＳ信号を受信して正確なＧＰＳ時刻でＲＴＣ時刻を補正してから３日以内、あるいは安全を考えて２日以内にプリアンブル受信をすべきである。図９に示したのは、ＧＰＳ原子時計の時刻計時とＲＴＣの時刻計時とその修正に関するものである。ＧＰＳ原子時計が正確に６秒毎に時を刻み、ＡＭ２時にＧＰＳ受信してＲＴＣ時刻をＧＰＳ時刻に合わせると、ＲＴＣはＧＰＳ時刻と同様に正確な時刻を計時する。１日後のＡＭ２時前後に再びＧＰＳ受信したとき、ＧＰＳ原子時計のＡＭ２時ちょうどの前後３秒以内にＲＴＣ時刻がずれている。ＲＴＣは水晶との組み合わせによってＲＴＣ＿１やＲＴＣ＿２のように時刻が進んだり、ＲＴＣ＿４やＲＴＣ＿５のように時刻が遅れたりする。その何れにおいても、６秒単位のＧＰＳ時刻タイミングの前後３秒以内のずれに対して、より近いＧＰＳ時刻タイミングに合わせることが有効である。
【００８２】
図１１は、６秒単位のＧＰＳ時刻タイミングに合わせる為の方法を示す。
【００８３】
ＲＴＣの秒カウントは、一般的に下位桁（１秒桁）を１０進数で、上位桁（１０秒桁）を６進数で行うが、図１１では下位桁を６進数で、上位桁を１０進数で行う。
【００８４】
ＧＰＳ信号のサブフレームの切り替わりタイミングは毎正時に同期しているので、００秒、０６秒、１２秒、１８秒、２４秒、３０秒、３６秒、４２秒、４８秒、５４秒、が揃えるタイミングである。今回は６秒の単位でタイミングを揃える必要があるので、秒の下位桁を６進数にして２捨３入を行う。こうする事で容易に時刻合わせが可能となる。
【００８５】
＜まとめ＞
以上に示したように、本発明によるＧＰＳ計時装置では、位置情報衛星からの電波が微弱な場合に、時刻を補正するためのＧＰＳ信号受信間隔を長くする事によって、電波強度が弱い時にＧＰＳ信号の受信処理時間が長くなる事による電池の消耗を抑え、電池寿命を長くする事ができる。
【００８６】
またＧＰＳ信号受信間隔が長いとＧＰＳ受信による時刻補正の間隔も長くなるので、ＧＰＳ受信をしないときにも微小時刻補正を行うことにより、より高精度なＧＰＳ計時装置が実現できる。
【００８７】
また、ＧＰＳ信号のプリアンブル信号のみを受信してサブフレームの先頭タイミングを知り、内部時計を６秒単位で補正できるなら、航法メッセージデータの整合を取る必要が無く電波強度が弱い時でも時刻補正がし易くなる。内部時計の秒桁を６秒単位で合わせる時は、秒桁の最下位桁を６進数で構成すれば、２捨３入を用いて簡単に実現できる。
【符号の説明】
【００８８】
１０１  本発明によるＧＰＳ計時装置全体
１０２  アンテナ
１０３  ＲＦ手段
１０４  組合わせ復調手段
１０５  現在時刻算出手段
１０６  ＲＴＣ手段
１０７  時刻表示手段
１０８  制御手段
１０９  信号強度検出手段
２０１  受信時刻判定工程
２０２  受信間隔判定工程
２０３  ＧＰＳ信号受信工程
２０４  現在時刻算出工程
２０５  時刻補正量算出工程
２０６  表示時刻修正工程
２０７  時刻表示工程
２０８  信号強度判定工程
２０９  受信間隔設定工程
３０１  従来のＧＰＳ計時装置全体
３０２  アンテナ
３０３  ＲＦ手段
３０４  組合わせ復調手段
３０５  現在時刻算出手段
３０６  ＲＴＣ手段
３０７  時刻表示手段
３０８  制御手段
４０１  受信時刻判定工程
４０２  ＧＰＳ信号受信工程
４０３  現在時刻算出工程
４０４  ＲＴＣ時刻修正工程
４０５  時刻表示工程
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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