特許 6270695 電波時計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6270695

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】電波時計

(51)【国際特許分類】

   G04R 20/12 20130101AFI20180122BHJP

   G04G 5/00 20130101ALI20180122BHJP

   G04C 9/00 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   G04R20/12

   G04G5/00 J

   G04C9/00 301D

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-233196(P2014-233196)

(22)【出願日】2014年11月18日

(65)【公開番号】特開2016-99109(P2016-99109A)

(43)【公開日】2016年5月30日

【審査請求日】2016年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115773

【氏名又は名称】リズム時計工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002022

【氏名又は名称】特許業務法人コスモ国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100083769

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 仁

(72)【発明者】

【氏名】片野 広大

【審査官】 榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８５８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４９４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８８０７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０４Ｒ ２０／０８ − １２

Ｇ０４Ｃ ９／００

Ｇ０４Ｇ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

標準電波を受信してタイムコード信号を出力する電波受信部と、
デコーダ部と、
現在時刻データに基づいて時計表示データを出力して計時を継続する時刻計時部と、
前記時計表示データに基づいて時計表示をする表示部と、
を有し、
前記デコーダ部は、前記タイムコード信号から秒同期点を同定する秒同期処理部と、該秒同期処理部により同定された秒同期点に基づいて、前記タイムコード信号から受信時刻を確定して前記現在時刻データを出力する受信時刻確定部とで構成され、
前記秒同期処理部は、前記タイムコード信号のうちの１秒間を所定個数に等分した周期で連続的に前記タイムコード信号の波形レベルを取得し、取得した前記タイムコード信号の波形レベルの変化点となる各タイミングを＋１とし、それ以外の各タイミングを０とする計算値をそれぞれ算出し、前記波形レベルの前記変化点におけるタイミングの前記計算値を前記周期毎に加算して、各タイミングにおける評価値を取得し、前記評価値から秒同期点を算出するとともに、各タイミングの前記評価値の何れかが規定値以上である場合には、全ての前記評価値を除算処理することを特徴とする電波時計。

【請求項2】

前記秒同期処理部は、電源ＯＮ時には、電源ＯＮ時から８秒以上経過後に前記評価値から秒同期点を算出することを特徴とする請求項１に記載の電波時計。

【請求項3】

前記秒同期処理部の前記除算処理は、全ての各タイミングの前記評価値を１／２とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電波時計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、標準電波を受信する電波時計における秒同期点検出処理に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、長波の標準電波を用いて正確な時刻表示を行うことができる電波時計が提案されている。このような電波時計は、一般的に、受信した標準電波から生成したタイムコード信号について１秒毎の同期点（すなわち秒同期点）を検出し、この同期点を基準としてタイムコード信号を解析して時刻情報を取得する。この場合、標準電波を受信する周囲の環境によっては、受信した標準電波にノイズが含まれるため、生成されたタイムコード信号にもノイズが含まれることがある。従って、正確な時刻表示を行うためには、このようなノイズの影響を除去して真の秒同期点を検出することが求められる。

【0003】

例えば、特許文献１に開示される秒同期検出装置及び電波時計は、タイムコード信号の波形レベルを所定のサンプリング周期で検出して波形レベルの変化を数値化し、この数値化された一連の値の各々について、当該値の前後に連続する複数個の値を合算する合算処理、及び、１秒周期で複数秒間分の値を重ね合わせる積算処理を行って、これらの合算処理及び積算処理を経て得られた一連の値に基づいて１秒毎の秒同期点を決定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示される秒同期検出装置及び電波時計は、タイムコード信号の波形レベルのサンプリング及び数値化の処理を１秒周期で複数回、例えば１０回、１０秒間分行っている。そして、このサンプリングにより得られた波形レベルを数値化した値について積算処理と合算処理を行うため、マイコン等の処理装置には大きな負荷が掛かり、処理装置の高機能化が必要になる場合もある。

【0006】

本発明の目的は、精度良く秒同期点を検出しつつ、この検出に係る処理装置の負担を小さくして他の処理と合わせて正確迅速な処理を可能とする電波時計を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の電波時計は、標準電波を受信してタイムコード信号を出力する電波受信部と、デコーダ部と、現在時刻データに基づいて時計表示データを出力して計時を継続する時刻計時部と、前記時計表示データに基づいて時計表示をする表示部と、を有し、前記デコーダ部は、前記タイムコード信号から秒同期点を同定する秒同期処理部と、該秒同期処理部により同定された秒同期点に基づいて、前記タイムコード信号から受信時刻を確定して前記現在時刻データを出力する受信時刻確定部とで構成され、前記秒同期処理部は、前記タイムコード信号のうちの１秒間を所定個数に等分した周期で連続的に前記タイムコード信号の波形レベルを取得し、前記波形レベルの変化点となるタイミング及びそれ以外のタイミングにおける計算値をそれぞれ算出し、前記波形レベルの前記変化点におけるタイミングの前記計算値を前記周期毎に加算して、各タイミングにおける評価値を取得し、前記評価値から秒同期点を算出するとともに、各タイミングの前記評価値の何れかが規定値以上である場合には、全ての前記評価値を除算処理する。

【0008】

また、前記秒同期処理部は、電源ＯＮ時には、電源ＯＮ時から８秒以上経過後に前記評価値から秒同期点を算出する。

【0009】

また、前記秒同期処理部は、取得した前記タイムコード信号の波形レベルの変化点となる各タイミングにおける計算値を＋１とし、それ以外の各タイミングにおける計算値を０とする。

【0010】

また、前記秒同期処理部の前記除算処理は、全ての前記各タイミングの評価値を１／２とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、タイムコード信号のうちの１秒間を所定個数で等分した周期で連続的にタイムコード信号の波形レベルを取得する。そして、この取得した波形レベルの変化点となるタイミング及びそれ以外のタイミングにおける計算値を算出し、波形レベルの変化点となるタイミングにおける計算値を１秒周期毎に加算して各タイミングの評価値を取得し、この評価値の最大値位置を秒同期点とする。従って、１秒毎に生じる正数の変化点は検出遅れとされる可能性が少なく、１秒周期で繰り返し持続するノイズ以外は検出回数値が低くなって検出され、正数の変化点から正しく秒同期を検出することができる。

【0012】

このように電波時計を構成することによって、継続的に評価値を取得し続けることができる。そして、継続的に評価値を取得し続けることによって、電波時計の電源がＯＮされてからの経過時間が長くなればなるほど、ノイズの影響が除去されて、秒同期点がより際立って現れることとなり、より正確な秒同期点を同定することができる。

【0013】

さらに、各タイミングの評価値の何れかの評価値が規定値以上である場合には、全ての評価値について除算処理がなされる。このため、各タイミングにおける計算値が加算される評価値が大きくなりすぎて、電波時計のマイコン等の処理装置の処理を圧迫することがない。従って、電波時計のマイコン等の処理装置の能力を高くする必要がないので、製造に掛かるコストを低減させた電波時計を提供することができる。

【0014】

また、秒同期処理部は、電源ＯＮ時には、電源ＯＮ時から８秒以上経過後に秒同期点を取得する。これにより、８秒以上の間継続して算出された評価値に基づいて秒同期点を算出することができるので、ノイズによる影響を除去して同期点を算出することができる。

【0015】

また、秒同期処理部は、タイムコード信号の波形レベルの変化点となる各タイミングにおける計算値を＋１とし、それ以外の各タイミングにおける計算値を０とした。これにより、各タイミングにおける計算値の算出に減算処理を必要としないので、より低負荷で電波時計のマイコン等を動作させることができる。

【0016】

また、秒同期処理部の除算処理は、全ての各タイミングにおける評価値を１／２とする除算処理を行うものとした。これにより、マイコン等の処理装置を小型としつつ、除算処理後の評価値によっても十分に秒同期点を同定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る電波時計の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態に係る電波時計の秒同期検出のフローを示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る電波時計の電源投入直後の秒同期検出処理を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る電波時計が電源投入からｎ秒経過した時点における秒同期検出処理を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る電波時計が電源投入から８秒経過した時点における秒同期検出処理を示す図である。

【図6】ＪＪＹ標準電波のタイムコード体系の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の電波時計１０の構成を示すブロック図である。電波時計１０は、電波塔１から発信される標準電波２を受信するアンテナ１１が設けられている。アンテナ１１は電波受信部１２と接続されている。電波受信部１２は、アンテナ１１により受信された標準電波２を復調してタイムコード信号（ＴＣＯ信号）を生成する。生成されたタイムコード信号は、マイコン２０の波形読み込み部２１を介してデコーダ部３０に読み込まれる。

【0019】

デコーダ部３０では、読み込まれたタイムコード信号に基づいて、秒同期処理部３１により秒同期点の同定が行われる。この際、タイムコード信号における１秒を３２等分した各ブロックのブロック番号ｍ、評価値Ｅｍ、秒同期点Ｔｍがメモリ部３２に適宜記憶される。デコーダ部３０の受信時刻確定部３３は、秒同期点Ｔｍに基づいてタイムコード信号から時刻情報を取り出し、受信時刻を確定して現在時刻データを出力する。そして、時刻計時部２２により、現在時刻データにより修正された時計表示データが表示部２３に送出されて、表示部２３により時刻がデジタル表示またはアナログ表示される。

【0020】

標準電波２は、時刻情報（タイムコード）をのせた長波信号である。本実施形態においては、標準電波２は、図６の例に示す日本のＪＪＹ標準電波（４０ｋＨｚ／６０ｋＨｚ）である。

【0021】

図６に示すＪＪＹ標準電波は、１周期６０秒のフォーマットからなる時刻情報を１フレームとして１分毎に電波塔１から送信される。そして、１つのフレーム内には、データの時間間隔が１秒ごとに区分された２値で表されるタイムコードが配列されている。具体的には、フレームの開始を認識するための先頭のマーカー（Ｍ）及びポジションマーカー（Ｐ０〜Ｐ５）、分、時、１月１日からの通算日、年（西暦下２桁）、曜日、うるう秒、予備ビット等の各データを示すフィールドが符号化されて配されている。

【0022】

ＪＪＹ標準電波では、時刻情報が４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの搬送波に変調され、時刻情報があるときに１００％の振幅、ないときに１０％の振幅として送信される。そして、上記の各データを示すフィールドの符号化は、そのパルス幅が０．８ｓ±５ｍｓのものが「０」、パルス幅が０．５ｓ±５ｍｓのものが「１」、パルス幅が０．２ｓ±５ｍｓのものがマーカー「Ｍ」又はポジションマーカー「Ｐ０」〜「Ｐ５」と表されている。

【0023】

図１に示す電波受信部１２は、アンテナ１１で受信した信号を復調し、フィルタ部による標準電波２の抽出等の所定の信号処理を行って、標準電波２に応じたパルス信号とされるタイムコード信号（ＴＣＯ信号）を出力する。なお、このタイムコード信号は、標準電波２の振幅が大きいときはローレベルの出力がされ、標準電波２の振幅が小さいときはハイレベルの出力がされるようローアクティブで出力されるものである。

【0024】

電波受信部１２から出力されたタイムコード信号は、波形読み込み部２１を介してマイコン２０に読み込まれる。マイコン２０に読み込まれたタイムコード信号は、マイコン２０のデコーダ部３０における秒同期処理部３１に入力される。秒同期処理部３１では、タイムコード信号における１秒毎の秒同期点Ｔｍ（１．００秒≦Ｔｍ≦５９．００秒）を検出し、同定される。

【0025】

ここで、秒同期処理部３１における秒同期点Ｔｍを同定する処理工程を図２のフローに基づいて、適宜図３〜図５を参照しつつ説明する。先ず、電波時計１０の電源をＯＮすると（ステップＳ１０）、メモリ部３２がクリアされる初期化処理（ステップＳ２０）が行われる。

【0026】

すると、「ＴＣＯ信号レベル取得」（ステップＳ３０）として、秒同期処理部３１にタイムコード信号の波形レベルが読み込まれ、図３に示す各タイミングにおける計算値Ｐｍが算出される。ここで、図３は、電源投入直後におけるタイムコード信号の波形レベルとその処理を示す。本実施形態では、ＴＣＯ波形で示されるタイムコード信号のうちの１秒間を３２等分し、ｍ＝０〜３１のブロック番号（ｍ）で表されるタイミング毎にタイムコード信号の波形レベルを取得する。そして、波形レベルの変化点である波形レベルの立下り点となるタイミングでは計算値Ｐｍを「＋１」として算出し、波形レベルの立下り点以外のタイミングにおいては計算値Ｐｍを「０」として算出する。

【0027】

例えば、図３においては、波形レベルの立下り点であるブロック番号ｍ＝５やｍ＝１６の各タイミングでは、計算値ＰｍはＰ_５＝＋１，Ｐ_１６＝＋１が算出され、それら以外のタイミングでは「０」が算出されている。

【0028】

図２に戻り、ステップＳ３０の次に、「ブロック番号ｍ＝ｍ＋１」（ステップＳ４０）として、ブロック番号ｍが加算処理されメモリ部３２に記憶される。そして、ブロック番号ｍが「ｍ≧３２」となるまで繰り返し本フローが実施される（ステップＳ５０）。すなわち、ブロック番号（ｍ）はカウンタの役割を果たし、１秒間を３２等分した１周期が終了するまで本フローを実施する。１周期分の処理が終了した場合には、「ｍ＝０」（ステップＳ６０）が実行され、ブロック番号（ｍ）は初期化される。

【0029】

次に、ステップＳ３０にて取得した計算値Ｐｍがタイムコード信号の波形レベルの立下り点か否かが判定される（ステップＳ７０）。ステップＳ３０にて取得した計算値Ｐｍが波形レベルの立下り点である場合（すなわち計算値Ｐｍの値が「＋１」である場合）には、前回分の評価値Ｅｍに「＋１」が加算され（ステップＳ８０）、メモリ部３２に記憶される。

【0030】

例えば、図３において、ブロック番号（ｍ）がｍ＝５においては、波形レベルの立下り点であるので、ステップＳ３０にて計算値Ｐ_５＝＋１とされる。そして、ステップＳ７０において、波形レベルの立下り点であると判定されるので、ステップＳ８０にて前回分の評価値Ｅ_５に「＋１」が加算される。ここで、前回分の評価値は、ステップＳ２０によりＥ_５＝０とされているので、ステップＳ８０における評価値Ｅ_５は「１」が算出される。このようにして、１秒間の周期毎に、波形レベルの立下り点においては、前回分の評価値Ｅｍに「＋１」が加算されていく。

【0031】

そして、波形レベルの立下り点における評価値Ｅｍに「＋１」が加算され続けた結果、ｎ秒後に評価値Ｅｍ（Ｅ_０〜Ｅ_３１）のうち何れかの評価値Ｅｍが規定値である「１６」以上となる場合（ステップＳ８２）、全ての評価値Ｅｍの値が除算処理される（ステップＳ８５）。

【0032】

例えば、図４のｎ秒後のタイムコード信号の波形処理に示すように、ｎ秒後における評価値Ｅｍのうち、ブロック番号ｍ＝５における評価値Ｅ_５が「１５」となったとする。すると、次の周期（ｎ＋１秒後）でもブロック番号ｍ＝５における波形レベルが立下り点である場合には、図２のステップＳ８０で前回分の評価値Ｅｍに「＋１」が加算されてＥ_５＝１６となる。そして、ステップＳ８２ではＥ_５≧１６となるので条件を満たし、すべての評価値Ｅｍ（Ｅ_０〜Ｅ_３１）が除算処理される（ステップＳ８５）。

【0033】

本実施形態においては、この除算処理は、全ての評価値Ｅｍを１／２としている。具体的には、４ビットで算出された評価値Ｅｍについて右シフト演算処理を行っている。例えば、図４において、ブロック番号ｍ＝５においてはＥ_５＝１５であったが、除算処理によって、除算処理後評価値Ｅｍは、Ｅ_５＝７となる。

【0034】

このようにして、何れかの評価値Ｅｍが規定値（本実施形態においては「１６」）以上となった場合には、除算処理（本実施形態においては「１／２」）を行うことで、電波時計１０の電源がＯＮされている間中、タイムコード信号における波形レベルの立下り点の計算値Ｐｍを取得し、評価値Ｅｍを算出し続けることができる。

【0035】

なお、除算処理は、「１／３」や「１／４」とすることもできるが、分母を大きくすると、秒同期点における評価値Ｅｍと、他の立下り点における評価値Ｅｍとの差が小さくなってしまう。従って、除算処理は、「１／２」とするのが好適である。

【0036】

一方、電源投入後においては、８秒間経過するまで評価値Ｅｍの算出が続けられる（ステップＳ９０）。そして、電源投入から８秒経過後の評価値Ｅｍに基づいて、秒同期点Ｔｍが同定される（ステップＳ１００）。

【0037】

秒同期点Ｔｍの同定は、電源投入してから８秒後の評価値Ｅｍのうち一番大きい値の評価値Ｅｍを秒同期点Ｔｍとして同定する。例えば、図５の８秒後のタイムコード信号の波形処理に示すように、ブロック番号ｍ＝５の評価値Ｅ_５＝８が一番大きい値であるので、ブロック番号（ｍ）がｍ＝５のタイミングが秒同期点Ｔｍであると同定する。他のタイミングのブロック番号（ｍ）、例えば、ｍ＝１３，１６，２２，２５における評価値Ｅｍは、それぞれ３，４，２，５であり、タイムコード信号（ＴＣＯ信号）の波形レベルの立下り点が検出されたことが分かる。しかしながら、電源投入後８秒間の間に一番多く波形レベルの立下り点が現れたのは評価値Ｅｍが一番大きいｍ＝５のタイミングであり、このｍ＝５のタイミングが真の秒同期点Ｔｍと考えられ、他のタイミングに現れた波形レベルの立下り点はノイズであると考えられる。

【0038】

このようにして、評価値Ｅｍを連続して蓄積することによって、ノイズの混入等により、瞬間的に波形レベルの立下り点が検出されたとしても、精度よく秒同期点Ｔｍを同定することができる。また、秒同期点Ｔｍの同定には、８秒間程度の評価値Ｅｍの蓄積があれば、ノイズにより検出された波形レベルの立下り点を誤って秒同期点Ｔｍとして検出してしまう恐れを低減させることができる。

【0039】

このようにして取得された秒同期点Ｔｍは、メモリ部３２に記憶される。そして、デコーダ部３０の受信時刻確定部３３により、この秒同期点Ｔｍを基準として時刻データが読み込まれる受信タイムコードの取得が実施される（ステップＳ１１０）。

【0040】

ステップＳ１１０の受信タイムコードの取得が実施されると、次の受信タイムコードの取得に備えて使用済の秒同期点Ｔｍのデータがクリアされる。受信時刻が確定されると（ステップＳ１２０）、時刻計時部２２を介して表示部２３により時刻が表示され、本フローが終了される（ステップＳ１３０）。受信時刻が確定されていない場合には、ステップＳ３０に戻り、引き続きＴＣＯ信号レベルの取得がされ続ける（ステップＳ１２０）。

【0041】

なお、秒同期処理部３１による秒同期の実施は、図６のＪＪＹ標準電波においては、４０秒以降のうち、電波時計１０で使用しない時刻データの時間帯に一分間に一回行うのが好適である。例えば、置時計型の電波時計１０である場合には、年や曜日が使用されない場合があるからである。

【0042】

このようにして、電波時計１０の電源がＯＮされている間中、連続して継続的に波形レベルの変化点を取得して評価値Ｅｍを算出し続けて、定期的に（例えば一分間に一回）評価値Ｅｍから秒同期を実施することができる。そして、評価値Ｅｍを連続して算出し続けることができるので、電源がＯＮされている時間が長くなればなるほど、ノイズによるタイムコード信号の波形レベルの変化点、すなわち立下り点の影響が除去されることとなり、真の秒同期点が際立って現れることとなるので、より精度よく秒同期点を同定することができる。

【0043】

なお、評価値Ｅｍ（Ｅ_０〜Ｅ_３１）のうち、最も大きい評価値Ｅｍが複数ある場合には、ブロック番号ｍ＝０に最も近い評価値におけるタイミングを秒同期点Ｔｍとする。これは、ブロック番号ｍ＝０に近い評価値Ｅｍが最も真の秒同期点である可能性が高いし、その後に蓄積される評価値Ｅｍの値に基づいて真の秒同期点Ｔｍを同定することができるからである。

【0044】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態によっては限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、上記の実施形態においては、タイムコード信号のうちの１秒間を３２等分した周期で連続的に波形レベルを取得したが、この３２等分に限られず、６４等分や１２８等分などの所定個数で等分すればよい。

【0045】

また、上記の実施形態においては、タイムコード信号の波形レベルの変化点である立下り点となるタイミングにおける計算値Ｐｍ及びそれ以外のタイミングにおける計算値Ｐｍを、それぞれ「＋１」及び「０」として算出したが、それぞれ「＋１」及び「−１」とすることもできる。但し、減算処理は装置に負担がかかるので、本実施形態のように構成した方が好適である。

【0046】

また、一度秒同期を実施した後は、２回目以降における秒同期点Ｔｍにおけるタイミング（ブロック番号（ｍ））における計算値Ｐｍを「＋２」として算出することもできる。これにより、一度取得した秒同期点Ｔｍの重みづけをして評価値Ｅｍを算出することができ、ノイズの影響をさらに良く除去することができる。

【符号の説明】

【0047】

１ 電波塔 ２ 標準電波
１０ 電波時計 １１ アンテナ
１２ 電波受信部 ２０ マイコン
２１ 波形読み込み部 ２２ 時刻計時部
２３ 表示部 ３０ デコーダ部
３１ 秒同期処理部 ３２ メモリ部
３３ 受信時刻確定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】