特許 7201527 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】

(24)【登録日】2022-12-26

(45)【発行日】2023-01-10

(54)【発明の名称】電波時計

(51)【国際特許分類】

   G04R 20/10 20130101AFI20221227BHJP

   G04G 5/00 20130101ALI20221227BHJP

【ＦＩ】

G04R20/10

G04G5/00 J

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019084323

(22)【出願日】2019-04-25

(65)【公開番号】P2020180877

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2021-11-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 明

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 央

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８９５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１９９２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０４Ｒ ２０／００－６０／１４

Ｇ０４Ｇ ３／００－９９／００

Ｇ０４Ｃ １／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の送信局および第２の送信局のいずれかから送信される、時刻信号が変調された標準電波を受信するアンテナと、
前記受信された標準電波を復調して、復調された時刻信号を出力する復調回路と、
前記復調された時刻信号の電圧が閾値より高いか低いかを判定する２値化回路と、
前記２値化回路による判定に基づいて、時刻を取得する時刻取得部と、
前記復調された時刻信号に基づいて前記閾値を調整する閾値調整部と、
前記第１の送信局および前記第２の送信局のいずれから標準電波を受信したかに応じて前記閾値調整部の動作を制御する調整制御部と、
を含み、
前記調整制御部は、前記アンテナが前記第１の送信局からの標準電波を受信する場合に、前記閾値調整部に前記復調された時刻信号に基づいて前記閾値を変更させ、
前記調整制御部は、前記アンテナが前記第２の送信局からの標準電波を受信する場合に、前記閾値調整部に前記閾値を変更させず、
前記第１の送信局からの標準電波を受信する場合に、前記閾値調整部は、時刻信号が１秒の長さに分割されてなる複数の秒区間が分割された第１の区間から第ｎの区間（ｎは１０以上の整数）のそれぞれについて、電圧が閾値を超える回数または電圧が閾値を超えない回数をカウントし、前記第１の区間から第ｎの区間のそれぞれについてカウントされた回数が所定の分布を示すか否かに基づいて、閾値を変更する、
ことを特徴とする電波時計。

【請求項2】

請求項１に記載の電波時計において、
前記第２の送信局から送信される標準電波は、時刻信号が変調される第１の長さのパルスと、前記第１の長さと異なる第２の長さのパルスとを含み、
前記第１の長さと前記第２の長さの差は１００ｍｓ以下である、
ことを特徴とする電波時計。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電波時計において、
前記第１の送信局または前記第２の送信局から送信される標準電波は、それぞれの長さが１秒未満の複数のパルスであって、１秒ごとに開始する複数のパルスを含む時刻信号が変調されてなり、
前記復調された時刻信号に含まれる複数のパルスが開始するタイミングを検出する秒同期部をさらに含み、
前記閾値調整部は、前記秒同期部が前記タイミングを検出する前に、前記復調された時刻信号に基づいて前記閾値を変更する、
ことを特徴とする電波時計。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の電波時計において、
前記閾値調整部は、前記復調された時刻信号に基づいて、現在の閾値において前記時刻取得部が時刻を取得することが難しいか否かを判定し、
前記調整制御部は、前記第２の送信局からの標準電波を受信し、かつ、前記取得が難しいと判定された場合に、前記標準電波の受信を終了させる、
ことを特徴とする電波時計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電波時計に関する。

【背景技術】

【0002】

送信局から正確な時刻の情報を含む標準電波が送信されている。この標準電波を受信して時刻を補正する電波時計が提供されている。この電波時計は、標準電波が復調された信号を２値化することでパルス期間およびパルスの立ち上がりタイミングを測定し、時刻情報を得ている。この２値化の際に用いる閾値を調整することにより、ある程度のノイズが混入する標準電波の受信環境においても、標準電波から時刻の情報をデコードすることが可能になっている。

【0003】

特許文献１には、電波時計において予め４つの閾値を設定し、デューティ比に応じて４つの閾値から２値化に用いる閾値を選択すること、および、デューティ比と閾値との対応が電波の送信所により異なることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１８９５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

標準電波が復調された信号を２値化する際に複数の閾値を選択することはノイズ対策として有効な場合があるが、一方で、閾値の変更後にもう一度標準電波を受信する必要があるなど、標準電波のノイズ対策を行うことにより消費電力の増加が生じるなどのデメリットも生じる。

【0006】

本発明は上述の事情を考慮してなされたものであって、その目的は、標準電波のノイズ対策を効率的に行うことができる電波時計を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本出願において開示される発明は種々の形態を有している。それらの形態の代表的なものの概要は以下の通りである。

【0008】

（１）第１の送信局および第２の送信局のいずれかから送信される、時刻信号が変調された標準電波を受信するアンテナと、前記受信された標準電波を復調して、復調された時刻信号を出力する復調回路と、前記復調された時刻信号の電圧が閾値より高いか低いかを判定する２値化回路と、前記２値化回路による判定に基づいて、時刻を取得する時刻取得部と、前記復調された時刻信号に基づいて前記閾値を調整する閾値調整部と、前記第１の送信局および前記第２の送信局のいずれから標準電波を受信したかに応じて前記閾値調整部の動作を制御する調整制御部と、を含み、前記調整制御部は、前記アンテナが前記第１の送信局からの標準電波を受信する場合に、前記閾値調整部に前記復調された時刻信号に基づいて前記閾値を変更させ、前記調整制御部は、前記アンテナが前記第２の送信局からの標準電波を受信する場合に、前記閾値調整部に前記閾値を変更させない、ことを特徴とする電波時計。

【0009】

（２）（１）において、前記第２の送信局から送信される標準電波は、時刻信号が変調される第１の長さのパルスと、前記第１の長さと異なる第２の長さのパルスとを含み、前記第１の長さと前記第２の長さの差は１００ｍｓ以下である、ことを特徴とする電波時計。

【0010】

（３）（１）または（２）において、前記第１の送信局または前記第２の送信局から送信される標準電波は、それぞれの長さが１秒未満の複数のパルスであって、１秒ごとに開始する複数のパルスを含む時刻信号が変調されてなり、前記復調された時刻信号に含まれる複数のパルスが開始するタイミングを検出する秒同期部をさらに含み、前記閾値調整部は、前記秒同期部が前記タイミングを検出する前に、前記復調された時刻信号に基づいて前記閾値を変更する、ことを特徴とする電波時計。

【0011】

（４）（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第１の送信局からの標準電波を受信する場合に、前記閾値調整部は、時刻信号が１秒の長さに分割されてなる複数の秒区間が分割された第１の区間から第ｎの区間（ｎは１０以上の整数）のそれぞれについて、電圧が閾値を超える回数または電圧が閾値を超えない回数をカウントし、前記第１の区間から第ｎの区間のそれぞれについてカウントされた回数に基づいて、閾値を変更する、ことを特徴とする電波時計。

【0012】

（５）（１）から（４）のいずれかにおいて、前記閾値調整部は、前記復調された時刻信号に基づいて、現在の閾値において前記時刻取得部が時刻を取得することが難しいか否かを判定し、前記調整制御部は、前記第２の送信局からの標準電波を受信し、かつ、前記取得が難しいと判定された場合に、前記標準電波の受信を終了させる、ことを特徴とする電波時計。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、電波時計において、標準電波のノイズ対策を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態にかかる電波時計の構成を示すブロック図である。

【図2】タイムコードに含まれるパルスを説明する図である。

【図3】時刻信号の二値化と閾値との関係を説明する図である。

【図4】変調される前の時刻信号の波形と、復調された時刻信号の波形と、二値化信号との一例を示す図である。

【図5】変調される前の時刻信号の波形と、復調された時刻信号の波形と、二値化信号との他の一例を示す図である。

【図6】電波時計が内部的な日付および時刻を修正する処理の概要を示すフロー図である。

【図7】閾値調整部および調整制御部の処理の一例を示すフロー図である。

【図8】二値化信号のサンプリングを説明する図である。

【図9】閾値調整部におけるカウント結果の一例を示すヒストグラムである。

【図10】閾値調整部および調整制御部の処理の他の一例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。以下では、複数の送信局から送信される標準電波を受信することができる電波時計について説明する。送信局は国または地域ごとに設けられており、電波時計は、例えば、日本の２か所の送信局、ドイツの送信局、中国の送信局、アメリカの送信局から送信される標準電波を受信することができる。標準電波は、時刻信号（タイムコード）が振幅変調されたものである。時刻信号の詳細については後述する。

【0016】

図１は、本発明の実施形態にかかる電波時計の構成を示すブロック図である。電波時計は、アンテナ１０と、受信回路２１と、復調回路２２と、二値化回路２３と、制御部２５と、計時部２７と、時刻表示部２９とを含む。アンテナ１０は、２０～１００ｋＨｚの長波を受信するよう特性が調整されており、アンテナ１０はいわゆるバーアンテナやループアンテナであってよい。アンテナ１０は、複数の送信局のいずれかから送信される標準電波を受信する。

【0017】

受信回路２１は、標準電波を受信するアンテナ１０から電気信号を受け取り、時刻信号を出力する。受信回路２１は、復調回路２２と、図示しない同調回路およびフィルタ回路、増幅回路を含む。標準電波は、アンテナ１０で受信され、同調回路を通過し増幅回路により増幅される。復調回路２２は、増幅された標準電波の信号を包絡線検波により復調し、時刻信号として出力する。

【0018】

送信局から送信される標準電波におけるタイムコード（変調前の時刻信号）は、それぞれ長さが１秒間である複数の基本区間に分割されており、それぞれの基本区間にはパルスが含まれる。送信局は、パルスを含む時刻信号が変調された標準電波を送信する。また、現在の日付および時刻を示す時刻情報は、復調された時刻信号のパルスの長さ、あるいはパルスの有無をデコードすることにより得られる。

【0019】

図２は、１秒間のタイムコードに含まれるパルスを説明する図である。図２には、日本の２つの送信局から送信される標準電波のタイムコード（ＪＪＹ）、アメリカ合衆国の送信局から送信される標準電波のタイムコード（ＷＷＶＢ）、ドイツの送信局から送信される標準電波のタイムコード（ＤＣＦ）のそれぞれについて、タイムコードの基本区間に含まれる値０、値１、およびマーカーのパルスの波形が示されている。タイムコードのパルスの開始は時刻の各秒の開始に対応している。ＪＪＹではパルスの開始は立ち上がりであり、ＷＷＶＢおよびＤＣＦではパルスの開始は立ち下がりである。

【0020】

マーカーはポジションマーカーを含み、マーカーは時刻の毎０秒に送信され、また、時刻の所定の秒（ＪＪＹおよびＷＷＶＢの場合には毎９秒、１９秒、２９秒、３９秒、４９秒）にも送信される。ＤＣＦではマーカーとしてのパルスは送信されないが、その基本区間にパルスがないことでマーカーの存在は認識される。タイムコードのうち毎０秒から始まる６０秒間には、日付及び時分がエンコードされており、その６０秒間のタイムコードはマーカーを除くと、値０または値１のビットからなるビット列に対応するパルスが配置されたものである。電波時計は、標準電波の復調により取得された時刻信号からそのビット列をデコードし、そのビット列からＢＣＤ表現の日付および時分を抽出し、さらに毎０秒の開始タイミングを取得することで、現在日付および時刻を取得する。

【0021】

ＪＪＹおよびＷＷＶＢの送信局（例えば第１の送信局）から送信される標準電波は、時刻信号が変調されて1秒未満の３種類のパルスを含み、それらの長さは短いものから順に２００ｍｓ、５００ｍｓ、８００ｍｓであり、これらのパルスの定義における種類によるパルスの長さの差（以下では「定義上の幅の差」と記載する）は３００ｍｓ存在する。一方、ＤＣＦ（例えば第２の送信局）では、３種類のパルスの長さは短いものから順に１００ｍｓ（例えば第１の長さのパルス）、２００ｍｓ（例えば第２の長さのパルス）であり、定義上の幅の差は１００ｍｓ以下である。

【0022】

二値化回路２３は、復調された時刻信号の電圧が閾値より高いか低いかを判定する。二値化回路２３はコンパレータを含み、コンパレータには、復調された時刻信号と、閾値に相当する電圧（以下では閾値電圧と記載する）とが入力される。二値化回路２３は、時刻信号と閾値相当の電圧とを比較した結果をＨＩＧＨ電位またはＬＯＷ電位として出力する。ここでは、二値化回路２３は時刻信号が閾値より高い場合にＨＩＧＨ電位を出力し、時刻信号が閾値より低い場合にＬＯＷ電位を出力するものとする。ここで、閾値（具体的にはコンパレータに入力される閾値電圧）は変更可能となっている。以下ではＨＩＧＨ電位およびＬＯＷ電位の時系列を二値化信号と記載する。二値化信号は、送信局におけるタイムコードに近い信号である。

【0023】

制御部２５は、いわゆるマイクロコントローラである。制御部２５は、演算部と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を含み、例えば１つの集積回路により構成される。演算部は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って各種の情報処理を行う。ＲＡＭは、演算部のワークメモリとして機能し、演算部の処理対象となるデータが書き込まれる。

【0024】

制御部２５は、演算部がプログラムを実行することにより、閾値調整部５１、調整制御部５２、秒同期部５５、分同期部５６、時刻取得部５７、時刻修正部５８、の機能を実現する。

【0025】

閾値調整部５１は、復調された時刻信号に基づいて、二値化回路２３の判定に用いる閾値を調整する。より具体的には、閾値調整部５１は、二値化回路２３が出力する二値化信号に基づいて、二値化回路２３の判定に用いる閾値を変更する。

【0026】

調整制御部５２は、複数の送信局のいずれから標準電波を受信したかに応じて閾値調整部５１の動作を制御する。より具体的には、調整制御部５２は、アンテナ１０が予め定められた第１の送信局からの標準電波を受信する場合に、閾値調整部５１が復調された時刻信号に基づいて閾値を変更するよう制御する。また、調整制御部５２は、アンテナが予め定められた第２の送信局からの標準電波を受信する場合に、閾値調整部５１に前記閾値を変更させない。

【0027】

閾値調整部５１および調整制御部５２は、二値化回路２３の判定に用いる閾値を調整するための処理を実行する。秒同期部５５、分同期部５６、時刻取得部５７は、二値化回路２３による時刻信号の電位が閾値より高いか低いかの判定結果（二値化信号）に基づいて、現在の時刻を取得する処理を行う。時刻取得部５７は二値化信号におけるＨＩＧＨ電位およびＬＯＷ電位の時系列からタイムコードのパルス幅を検出することにより二値化信号をデコードしている。時刻修正部５８は、取得された時刻に基づいて計時部２７の内部的な日付および時刻を修正する。これらの処理の詳細については後述する。

【0028】

計時部２７は、図示しないクロックに基づいて、内部的な日付および時刻をカウントする。

【0029】

時刻表示部２９は、計時部２７が計時する内部的な日付および時刻を表示する。時刻表示部２９は、指針を用いて時刻を表示するアナログ表示機構を含んでもよいし、デジタル表示をするディスプレイ等を用いて時刻を表示してもよい。

【0030】

以下では、二値化回路２３が用いる閾値とノイズ除去との関係について説明する。図３は、二値化回路２３による時刻信号の二値化と閾値との関係を説明する図である。図３には、３つのケースについて、復調された時刻信号の波形と、閾値ＴｈＡにより二値化された二値化信号と、閾値ＴｈＢにより二値化された二値化信号のそれぞれが図示されている。閾値ＴｈＡは通常用いられるものであり、閾値ＴｈＢはノイズの多い時刻信号に対して用いられるものである。閾値ＴｈＢのレベルは、閾値ＴｈＡより高くなっている。1つ目のケース（ａ）は、ノイズが少なく閾値ＴｈＡで正しい二値化信号を取得できるケースである。２つ目のケース（ｂ）は、ノイズが多いため閾値ＴｈＡによる二値化では本来のパルスがない位置で二値化信号のＨＩＧＨ電位が出力されるが、閾値ＴｈＢによる二値化ではその二値化信号の不適切なＨＩＧＨ電位が出力されなくなる。閾値ＴｈＢによる二値化信号は本来のパルスが複数の小さなパルスに分割されてしまうが、ソフトウェア的な処理などによりパルス幅を認識することが可能である。３つめのケース（ｃ）では、ノイズがさらに多いため閾値ＴｈＢによる二値化信号でも不要なＨＩＧＨ電位が出力されてしまう。このように、二値化回路２３の閾値を変更することにより、時刻信号のノイズをある程度除去することができ、受信に成功しやすくなる。

【0031】

一方、閾値の変更によるノイズ除去は常に有効とは限らない。図４は、変調される前の時刻信号（タイムコード）の波形と、復調された時刻信号の波形と、二値化信号との一例を示す図である。図５は、変調される前の時刻信号の波形と、復調された時刻信号の波形と、二値化信号との他の一例を示す図である。

【0032】

図４の例は、ＷＷＶＢ（例えば第１の送信局）の送信局から送信される標準電波を受信する場合の例であり、ノイズが比較的多い標準電波を受信する場合の例である。図５の例は、ＤＣＦ（例えば第２の送信局）の送信局から送信される標準電波を受信する場合の例であり、図４の例と同様にノイズが多い標準電波を受信する場合の例である。図４および図５については、説明の容易のため、タイムコード、復調された時刻信号および二値化信号の高低を反転して記載している。

【0033】

図４の例においては、ＷＷＶＢの送信局から送信される標準電波を受信する場合は、閾値ＴｈＡによる二値化回路２３の判定の出力である二値化信号ではノイズに起因するパルスが生じるが、閾値ＴｈＢによる二値化信号ではノイズに起因するパルスが生じず、かつ二値化信号におけるパルス幅と、元のタイムコードにおけるパルス幅との差は、パルスの定義上の幅の差に比べて小さい。このため、閾値を変更してノイズが除去された二値化信号からタイムコードのパルス幅を検出することは容易である。

【0034】

一方、図５の例においては、閾値ＴｈＣによる二値化回路２３の判定の出力である二値化信号ではノイズに起因するパルスが生じる。一方で、閾値ＴｈＤによる二値化信号ではノイズが除去されるが、本来のタイムコードのパルスも除去されている。図５からもわかるように、ＤＣＦの送信局から送信される標準電波を受信する場合は、パルスの定義上の幅の差が小さい（ここでは１００ｍｓ以下）ので、二値化されたパルスの幅の変動により、どのパルスが送出されたか適切に検出することが困難になる。したがって、図５のような例においては閾値の変更によるノイズ除去は有効とは言えず、閾値の変更をさせないことが望ましい。

【0035】

以下では、これまでに説明した閾値によるノイズ除去の特性を用いて、より効率的に受信をする手法について説明する。

【0036】

図６は、電波時計が内部的な日付および時刻を修正する処理の概要を示すフロー図である。はじめに、電波時計の制御部２５は、受信回路２１に標準電波の受信を開始させる（ステップＳ１０１）。送信局により標準電波の周波数が異なる場合があるが、制御部２５は、アンテナ１０および受信回路２１が受信する標準電波の周波数が、電波時計が受信可能な送信局のうち、使用者などにより設定された地域に属する送信局の周波数の標準電波の受信を開始する。また制御部２５は、ある周波数について標準電波が適切に受信できなかった場合にその地域に属する他の送信局の周波数について標準電波の受信を開始してよい。標準電波の受信が開始されると、復調回路２２により時刻信号が出力され、二値化回路２３はＨＩＧＨ電位またはＬＯＷ電位の時系列を含む二値化信号を出力する。

【0037】

次に、閾値調整部５１は、調整制御部５２の制御に基づいて、受信した標準電波が閾値の調整が許されている送信局の標準電波である場合に、標準電波が復調された時刻信号に基づいて、二値化回路２３の閾値を調整する（ステップＳ１０２）。この処理は、例えば受信開始後１０秒間の時刻信号を解析することにより行われる。

【0038】

ステップＳ１０１およびステップＳ１０２の処理についてさらに詳細に説明する。図７は、閾値調整部５１および調整制御部５２の処理の一例を示すフロー図である。

【0039】

はじめに、制御部２５は、二値化回路２３の用いる閾値をデフォルトの閾値に設定し、標準電波の受信を開始させる（ステップＳ２０１）。ここで、電波時計が受信する送信局および周波数は、利用者により予め設定されているものとする。制御部２５は、その設定された送信局と関連付けられたデフォルトの閾値を二値化回路２３に設定し、標準電波の受信を開始させる。

【0040】

次に、調整制御部５２は、現在受信している標準電波の送信局について、閾値調整可能と設定されているかを判定する（ステップＳ２０２）。具体的には、調整制御部５２は、設定された送信局が、予め定められた閾値調整が可能または不可能な送信局であるか否かを判定することにより、閾値調整可能と設定されているか否かを判定する。受信している標準電波の送信局が閾値調整可能と設定されていない場合には（ステップＳ２０２のＮ）、閾値調整部５１の処理を行わない。例えば、ＪＪＹおよびＷＷＶＢは閾値調整可能と設定されており、ＤＣＦの送信局は閾値調整不可能と設定されている。

【0041】

一方、受信している標準電波の送信局が閾値調整可能と設定されている場合には（ステップＳ２０２のＹ）、ステップＳ２０３以降に示される、閾値調整部５１による閾値の調整の処理を実行する。その処理においては、はじめに、閾値調整部５１は、二値化回路２３から出力される、復調された時刻信号が二値化された二値化信号を、１０秒間、所定の間隔（１／６４ｓｅｃ）でサンプリングする（ステップＳ２０３）。サンプリングの実施期間は１０秒間でなくてもよいし、サンプリング間隔は、理論上は１／１０ｓｅｃ以上であればよい。

【0042】

図８は、二値化信号のサンプリングを説明する図である。サンプリングは、１秒間を順に第１から第ｎ（ｎは１０以上の整数）のサンプリング区間に分割されたそれぞれの期間で行なわれる。本実施形態では、１秒間におけるサンプリング区間の数ｎを６４とし、サンプリング区間の長さは、１／６４（ｓｅｃ）である。ここで、サンプリングの実施期間（１０秒）を１０個の秒区間（秒区間の長さは1秒である）に分割して考えると、それぞれの秒区間についても、順に第１から第６４のサンプリング区間に分割されている。全体でみると、同じ名称のサンプリング区間が１秒ごとに出現する。

【0043】

閾値調整部５１は、複数の秒区間が分割された第１から第６４のサンプリング区間のそれぞれについて、二値化信号がＨＩＧＨ（またはＬＯＷ）であった回数をカウントする（ステップＳ２０４）。

【0044】

より具体的には、閾値調整部５１では、第１から第６４のサンプリング区間のそれぞれに対応してカウンタ（以下では第１から第６４のカウンタと記載する）が設けられている。閾値調整部５１は、その処理を開始する際に、カウンタのそれぞれに０を設定する。また、閾値調整部５１は、それぞれの秒区間の第ｋのサンプリング区間（ｋは１以上６４以下の整数）において二値化信号の電位がＨＩＧＨである場合、つまり復調された時刻信号が閾値を超えるときには、超えた回数をカウントするための第ｋのカウンタの値を１増やす。なお、閾値調整部５１は、第ｋのサンプリング区間（ｋは１以上６４以下の整数）において二値化信号の電位が、ＨＩＧＨである場合をカウントするのではなく、ＬＯＷである場合をカウントしてもよい。つまり復調された時刻信号が閾値を超えないときに超えない回数をカウントするための第ｋのカウンタの値を１増やしてもよい。どちらにしても、カウンタの値から復調された時刻信号が閾値を超える回数がわかる、つまりカウンタの値は復調された時刻信号の大きさが閾値を超える回数を示している。なお、ステップＳ２０４の処理は、ステップＳ２０３のサンプリングに対してリアルタイムに行われてもよい。この場合、ステップＳ２０３，Ｓ２０４の処理は繰り返し実行される。

【0045】

サンプリングの実施期間において、第１から第６４のサンプリング区間についてカウントがされると、閾値調整部５１は、カウント結果に基づいて、１０秒間受信された時刻信号が特有の分布を示すか否かを判定する（ステップＳ２０５）。

【0046】

例えば、閾値調整部５１は、２つの条件を満たす場合に特有の分布を有すると判定する。図９は、閾値調整部５１におけるカウント結果の一例を示すヒストグラムである。図９は、ノイズが少ない環境においてＪＪＹの標準電波から時刻信号が復調された場合の例を示している。秒区間に含まれるパルスの立ち上がりは１秒周期である一方、そのパルスの立ち上がりの前にはパルスが存在しない。そのため、理想的な環境下では複数のカウンタのうち１つ（図９の例ではカウンタ２）においてカウントされた値が０であり、次のカウンタ（図９の例ではカウンタ３）において値が１０になる。ほかには、最もパルス幅の長いマーカーのパルスは１０秒に１～２回送信される。そのため、パルスの立ち上がりに対応するカウンタを起点として、２番目に長いパルスのパルス幅に相当するカウンタの次のカウンタからマーカーのパルス幅に相当するカウンタまで（図９の例ではカウンタ３５から５４）のカウントされた値は、理想的な環境下では１または２になる。

【0047】

多少のノイズやサンプリング区間の設定に伴う変動があるため、閾値調整部５１は、あるカウンタ（図９の例ではカウンタ２）において値が０であり、次のカウンタにおいて値が５以上であるか否かを検出し（図９の二点鎖線で囲まれた区間参照）、そのカウンタが検出された場合には、１つめの条件を満たすとする。また、その値が５以上のカウンタをパルスの立ち上がりと判定する。次に、閾値調整部５１は、その立ち上がりと判定されたカウンタの位置からマーカーのパルスのみが検出されるべき複数のカウンタ（図９の例ではカウンタ３５から５４）を特定し、それらのカウンタのそれぞれの値が３以上でないか判定する（図９の一点鎖線で囲まれた区間参照）。それらのカウンタのすべてのカウンタの値が３未満である場合には、閾値調整部５１は２つめの条件を満たすとし、特有のパターンを検出した、つまり標準電波が正常に受信できたと判定する。

【0048】

時刻信号が特有の分布を示さないと判定された場合には（ステップＳ２０５のＮ）、閾値調整部５１は二値化回路２３の閾値をノイズ除去用に変更し、変更された閾値を用いて標準電波の受信を開始させ（ステップＳ２０６）、閾値調整部５１の処理を終了する。一方、時刻信号が特有の分布を示すと判定された場合には（ステップＳ２０５のＹ）、ステップＳ２０６の処理をスキップして閾値調整部５１の処理を終了する。これにより、受信環境がある程度悪い場合でも標準電波から日付および時刻を取得することが可能になる。

【0049】

なお、デューティ比に基づいて時刻信号が特有の分布を示すか否かが判定されてもよい。例えば、閾値調整部５１は、第１から第６４のカウンタの値の総計を算出し、その総計が示すデューティ比が所定の範囲にある場合に、時刻信号が特有の分布を示し標準電波が受信できたと判定してよい。なお、第１から第６４のカウンタの代わりに、閾値調整部５１は、二値化回路２３が、復調された時刻信号が閾値より高い（または低い）と判定された場合にデューティ比計測カウンタのカウントを増やし、そのデューティ比計測カウンタの値に基づいてデューティ比が所定の範囲にあるか判定してもよい。

【0050】

閾値調整部５１の処理（閾値の変更等）が終わると、秒同期部５５は、二値化信号に基づいて、時刻信号に含まれるタイムコードのパルスの開始タイミングを検出する（ステップＳ１０３）。この処理は、閾値調整部５１の処理に用いられるより長い期間（例えば３０秒）の時刻信号を解析することにより行われる。秒同期部５５は、複数のサンプリング区間に対応する複数のカウンタの値に基づいて、パルスの立ち上がりに対応するカウンタおよびサンプリング区間を特定することにより、パルスが１秒間の中のどこで開始するかを検出する。立ち上がりの検出手法そのものは、解析に用いられるサンプリング実施期間が長くなることに起因して判定に用いる値が異なる他は閾値調整部５１の処理と同様である。ここで、分同期部５６および時刻取得部５７は、秒同期部５５により検出されたタイミングをパルスの開始点として１秒周期の基本区間を設定し、その基本区間の先頭からのパルス幅に基づいてタイムコードとして値０、値１、マーカーのいずれが送信されたかを判定する。

【0051】

なお、閾値調整部５１が閾値を変更しなかった場合には、これまでの受信内容、例えば第１から第６４のカウンタの値を秒同期部５５の処理にも用いてよい。これにより、秒同期部５５の処理のために標準電波を受信する時間が削減される。

【0052】

パルスの開始タイミングが検出されると、分同期部５６は、上述の手法で各基本区間におけるパルス幅から値０、値１、マーカーを検出し、時刻信号に含まれる時刻情報の先頭を検出する（ステップＳ１０４）。時刻情報の先頭は、時刻の各分の開始に相当し、タイムコードとして、例えば連続するマーカーなどの先頭検出用のパルスまたはパルス群が出力される。

【0053】

時刻情報の先頭が検出されると、時刻取得部５７は、時刻情報を取得する（ステップＳ１０５）。そして、時刻修正部５８は、適正な時刻情報を取得できた場合には（ステップＳ１０６）、内部的な現在日付および現在時刻を修正する（ステップＳ１０７）。ここで、ステップＳ１０５では、時刻取得部５７は３分間かけて連続した３つの時刻情報を取得する。また時刻修正部５８はそれらの時刻情報に一貫性がある場合、具体的には取得された２番目以降の時刻情報の時刻が前の時刻情報より１分進んでいる場合には、適正な時刻情報が取得できたと判定する。

【0054】

図７に示される処理により、例えばＪＪＹやＷＷＶＢ（いずれも例えば第１の送信局）のように閾値調整が有効な場合には初めに試験的な受信をして閾値調整部５１が閾値を調整するが、ＤＣＦ（例えば第２の送信局）のように閾値調整が有効といえない場合には閾値調整部５１は閾値の調整にかかる動作を行わない。つまり閾値を変更させない。これにより無駄な動作をなくし、無駄な電力消費を抑えることができる。

【0055】

なお、これまでの説明では、閾値調整をするか否かだけを制御し、必ず秒同期部５５など標準電波から時刻情報を取得するための処理が行われているが、閾値調整にかかる判定の結果に基づいて受信そのものを中止してもよい。つまり、閾値調整部５１は、ＪＪＹやＷＷＶＢ（例えば、第１の送信局）からの標準電波を受信し、復調回路２２から出力される復調された時刻信号に基づいて、現在の閾値において時刻取得部５７が時刻を取得することが難しいか否かを判定し、調整制御部５２は、ＤＣＦ（例えば、第２の送信局）からの標準電波を受信し、かつ、現在の閾値において時刻取得部５７が時刻を取得が難しいと判定された場合、標準電波の受信を終了させる。これにより、無駄な動作をなくし、無駄な電力消費を抑えることができる。以下ではより具体的に説明する。

【0056】

図１０は、閾値調整部５１および調整制御部５２の処理の他の一例を示すフロー図である。本図の例は、図７に記載の処理の代わりに実行される。以下では、図７の例と違いがない箇所については説明を省略する。

【0057】

はじめに、制御部２５は、二値化回路２３の用いる閾値をデフォルトの閾値に設定し、標準電波の受信を開始させる（ステップＳ２５１）。次に閾値調整部５１は、二値化回路２３から出力される、復調された時刻信号が二値化された二値化信号を、１０秒間（１０の秒区間）、所定の間隔（１／６４ｓｅｃ）でサンプリングする（ステップＳ２５２）。サンプリングの実施期間およびサンプリング間隔は異なっていてもよい。

【0058】

閾値調整部５１は、複数の秒区間が分割された第１から第６４のサンプリング区間のそれぞれについて、二値化信号がＨＩＧＨ（またはＬＯＷ）であった回数をカウントする（ステップＳ２５３）。

【0059】

そして、閾値調整部５１は、カウント結果に基づいて、１０秒間受信された時刻信号に特有の分布を示すか否かを判定する（ステップＳ２５４）。この判定手法は図７の例と同様であるので説明を省略する。現在の閾値において時刻取得部５７が時刻を取得することが難しくないと判定された場合、より具体的には、時刻信号が特有の分布を示すと判定された場合には（ステップＳ２５４のＹ）、閾値調整部５１の処理を終了し、標準電波の受信を継続するとともに秒同期部５５等による時刻情報の取得が行われる。一方、現在の閾値において時刻取得部５７が時刻を取得することが難しいと判定された場合、より具体的には、時刻信号が特有の分布を示さないと判定された場合には（ステップＳ２５４のＮ）、調整制御部５２は、現在受信している標準電波の送信局について、閾値調整可能と設定されているかを判定する（ステップＳ２５５）。受信している標準電波の送信局が閾値調整可能と設定されている場合には（ステップＳ２５５のＹ）、閾値調整部５１は二値化回路２３の閾値をノイズ除去用に変更し、変更された閾値を用いて標準電波の受信を開始させ（ステップＳ２５６）、閾値調整部５１の処理を終了する。一方、受信している標準電波の送信局が閾値調整可能と設定されていない場合には（ステップＳ２５５のＮ）、調整制御部５２は、閾値調整部５１に閾値の変更を行わせず、かつ、標準電波の受信および時刻情報の取得に関する処理を終了させる（ステップＳ２５７）。

【0060】

図１０に示される処理によっても、ＤＣＦのように閾値調整が有効といえない場合には閾値調整部５１の処理での受信動作以外での受信動作が行われず、無駄な電力消費を抑えることができる。

【0061】

今回は閾値を上げることでノイズ除去を行う方法について記載しているが、閾値調整部５１はその動作とは異なる制御を行ってもよい。具体的には、特定の受信局では予め閾値を高めに設定しておいて、特定の条件と取得した２値化データが一致していない場合、閾値を下げるように制御してよい。

【0062】

また、閾値を調整した結果として閾値を上げすぎた場合、閾値調整部５１は、再度２値化波形を検出し、閾値を上げる前の値と、上げた後の値の中間に閾値が設定されるように制御してもよい。この場合、調整にかかる時間が多くなってしまうため、予め電池の電圧をモニタしておき、受信可能な電池の範囲の上位30%以上であった場合に実施するようにしてもよい。

【0063】

さらに、前回の受信からの経過時間や時計の置かれている環境に応じて時刻ずれが大きいと判断した場合に、受信の成功率を上げて時刻を正しい時刻に合わせるため、閾値調整部５１は閾値調整を複数回実施して最適な敷地を検索してもよい。

【0064】

さらに、閾値調整が困難であると判断した場合、他の受信機能より時刻情報を取得してもよい。例えば、衛星から時刻情報御を取得するGPS受信機も合わせて搭載している製品は、閾値調整が困難であると判断された場合にGPS受信機を動作させて時刻情報を取得してもよい。また、スマートフォンやウェアラブル機器とBLE通信を行う受信機を搭載している製品は、閾値調整が困難であると判断された場合に他の機器より時刻情報御を取得するように動作してもよい。通信方式は上記記載の内容に限定されない。いずれにおいても標準電波で閾値が設定できない場合に動作を実施させることで低消費電力の製品を提供することができる。

【符号の説明】

【0065】

１０ アンテナ、２１ 受信回路、２２ 復調回路、２３ 二値化回路、２５ 制御部、２７ 計時部、２９ 時刻表示部、５１ 閾値調整部、５２ 調整制御部、５５ 秒同期部、５６ 分同期部、５７ 時刻取得部、５８ 時刻修正部、ＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣ，ＴｈＤ 閾値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】