專利名稱：時刻信息取得裝置和電波鐘表的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及接收標準時刻電波后取得其時刻信息的時刻信息取得裝置和搭載了 該時刻信息取得裝置的電波鐘表。
背景技術：
當前，在日本、德國、英國、瑞士等國中，從發(fā)送臺發(fā)出長波的標準時刻電波。例如 在日本，從福島縣和左賀縣的發(fā)送臺分別發(fā)出40kHz和60kHz的已振幅調制的標準時刻電 波。標準時刻電波包含構成表示年月日時分的時間碼的符號串，按60秒1周期進行發(fā)出。 即，時間碼的周期是60秒。
接收這樣的標準時刻電波，能夠從接收到的標準時刻電波中取出時間碼來修正時 刻的鐘表(電波鐘表)已實用化。電波鐘表的接收電路具有帶通濾波器(BPF)，用于接受 由天線接收到的標準時刻電波，僅取出標準時刻電波信號；解調電路，利用包絡線檢波等對 已振幅調制的標準時刻電波信號進行解調；和處理電路，讀出由解調電路解調后的信號中 所包含的時間碼。
以前的處理電路在解調后的信號的上升沿(rising edge)取得同步之后，按預定 的取樣周期進行二值化，取得二進制的位串、即單位時間長度(1秒)的時間碼輸出(TCO) 數(shù)據(jù)。另外，處理電路對TCO數(shù)據(jù)的脈沖寬度(即，位1的時間和位0的時間)進行計量， 與其寬度的大小對應地決定各符號是二進制1符號還是二進制0符號，或者還是位置標記 符號P，根據(jù)所決定的符號串取得時刻信息。
在以前的處理電路中，從標準時刻電波的開始接收到時刻信息的取得，經(jīng)過了秒 同步處理、分同步處理、符號取入、校準判定這些過程。在各個過程中不能恰當?shù)亟Y束處理 時，處理電路必須要從最初開始重新進行處理。因此，有時由于信號中所含的噪聲的影響而 好幾次需要從最初開始重新進行處理，有時能夠取得到時刻信息的時間顯著增長。
所謂秒同步是指對由TCO數(shù)據(jù)表示的符號中的每1秒到達的符號的上升沿進行檢 測。通過反復進行秒同步，能夠檢測出配置在幀末尾的位置標記PO和配置在幀開頭的標記 M相連續(xù)的部分。該相連續(xù)的部分每1分(60秒)到達一次。標記M的位置成為TCO數(shù)據(jù) 中的開頭幀的數(shù)據(jù)。將對它的檢測稱作分同步。由于利用上述分同步而識別了幀的開頭， 因此，之后開始符號取入，在獲得了 1個幀部分的數(shù)據(jù)之后，調查奇偶檢驗位，判斷是否是 不可能有的值(年月日時分實際不能產(chǎn)生的值)(校準判定)。例如，分同步是找出幀的開 頭，因.此有時需要60秒的時間。當然，為了對數(shù)個幀檢測幀開頭，就需要數(shù)倍的時間。
在日本特開2005-249632(對應于US 2005/0195690A1)中，取得已將解調后的信號按照預定的取樣間隔(50ms) 二值化后所得到的TCO數(shù)據(jù)，將由每1秒(20個樣本)的二 進制位串構成的數(shù)據(jù)群表格化。該專利文獻中公開的裝置將該位串分別與表示位置標記符 號P的二進制位串的模板、表示符號1的二進制位串的模板及表示符號0的二進制位串的 模板進行比較，求其相關，根據(jù)相關判斷位串符合符號P、1、0的哪一個。
在該專利文獻中公開的技術中，取得二值位串的TCO數(shù)據(jù)進行與模板的匹配。在 電場強度弱的狀態(tài)下和解調后的信號中混入了很多噪聲的狀態(tài)下，取得的TCO數(shù)據(jù)中就包 含有很多誤差。從而，必須要對用于從解調后的信號中去掉噪聲的濾波器和AD變換器的門 限進行微調，提高TCO數(shù)據(jù)的質量。
此外，只是判定單位時間長度(1秒)的數(shù)據(jù)是符號0、符號1、位置標記符號P的 哪一個，秒的開頭和分的開頭等需要根據(jù)該判定結果再次進行判定的處理。在此，在不恰當 地找出秒的開頭和分的開頭的情況下，需要再次重新進行處理。發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種能夠不受電場強度狀態(tài)和信號噪聲影響，而且減少了運算量和運 算時間，在正確地取得標準時刻電波中包含的符號后得到當前時刻的時刻信息取得裝置、 以及一種具有時刻信息取得裝置的電波鐘表。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，一種時刻信息取得裝置，具有
接收部，其接收包含時間碼的標準時刻電波；
輸入波形數(shù)據(jù)生成部，其按照預定的取樣周期對從上述接收部輸出的包含時間碼 的信號進行取樣、生成具有1個以上單位時間長度的輸入波形數(shù)據(jù)，輸入波形數(shù)據(jù)的各取 樣點取表示低電平的第一值和表示高電平的第二值的某一個；
預測波形數(shù)據(jù)生成部，其生成如下的多個預測波形數(shù)據(jù)，該多個預測波形數(shù)據(jù)是 各取樣點取上述第一值和上述第二值的某一個、具有與上述輸入波形數(shù)據(jù)相同的時間長 度、并且其波形形狀依次偏移了預定樣本的多個預測波形數(shù)據(jù)；
相關值計算部，其通過運算上述輸入波形數(shù)據(jù)的取樣點和上述多個預測波形數(shù)據(jù) 的對應的取樣點，來計算上述輸入波形數(shù)據(jù)與上述多個預測波形數(shù)據(jù)各自之間的多個相關 值，利用上述輸入波形數(shù)據(jù)中的第一值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第一值的運算、或者上述 輸入波形數(shù)據(jù)中的第二值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第二值的運算，計算表示正相關的第一 運算值即相關值，利用上述輸入波形數(shù)據(jù)中的第一值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第二值的運 算、或者上述輸入波形中的第二值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第一值的運算，計算表示負相 關的第二運算值即相關值；
相關值比較部，其比較上述相關值計算部計算出的多個相關值，確定其中的最佳 值；和
控制部，其根據(jù)與上述最佳值關聯(lián)的預測波形數(shù)據(jù)，確定上述時間碼中的秒開頭 位置。
在隨后的描述中將提到本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，其中部分目的和優(yōu)點根據(jù)描述 會很明顯，或者可通過本發(fā)明的實踐而被獲知。
通過下文中特別指出的手段和組合可以實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。


包含在說明書中并構成說明書的一部分的

了本發(fā)明的實施例，這些附圖 與上面給出的一般性描述以及下面給出的對實施例的詳細描述一起，用來說明本發(fā)明的原理。
圖1是示出本實施方式涉及的電波鐘表的結構的框圖。
圖2是示出本實施方式涉及的接收電路的結構例的框圖。
圖3是示出本實施方式涉及的信號比較電路的結構的框圖。
圖4是示出本實施方式涉及的在電波鐘表中執(zhí)行的處理概略的流程圖。
圖5A是示出遵照JJY標準的、從時刻0秒(至)到時刻30秒之間的1個標準時 刻電波的結構的圖。
圖5B是示出遵照JJY標準的、從時刻30秒(至)到時刻60秒之間的1個標準時 刻電波的結構的圖。
圖6A是示出遵照JJY標準的符號0的圖。
圖6B是示出遵照JJY標準的符號1的圖。
圖6C是示出遵照JJY標準的符號P的圖。
圖6D是示出遵照WffVB標準的符號0的圖。
圖6E是示出遵照WffVB標準的符號1的圖。
圖6F是示出遵照WffVB標準的符號P的圖。
圖6G是示出遵照MSF標準的符號A = 0、B = 0的圖。
圖6H是示出遵照MSF標準的符號A = 0、B = 1的圖。
圖61是示出遵照MSF標準的符號A = 1、B = 0的圖。
圖6J是示出遵照MSF標準的符號A = 1、B = 1的圖。
圖6K是示出遵照MSF標準的符號M的圖。
圖7是例示本實施方式涉及的在秒同步中利用的預測波形數(shù)據(jù)的部分的圖。
圖8是進一步詳細地示出本實施方式涉及的秒開頭位置(秒脈沖位置)的檢測 (秒同步)的流程圖。
圖9是示出秒脈沖位置的檢測處理中的協(xié)方差值的計算處理的例子的圖。
圖10是說明本實施方式涉及的協(xié)方差值的計算例的圖。
圖IlA是說明輸入波形數(shù)據(jù)與預測波形數(shù)據(jù)之間的協(xié)方差值的圖。
圖IlB是說明使圖IlA的各取樣點的值的符號反轉后的輸入波形數(shù)據(jù)與圖IlA的 預測波形數(shù)據(jù)之間的協(xié)方差值的圖。
圖IlC是說明使圖IlA的各取樣點的值的符號反轉后的輸入波形數(shù)據(jù)與使圖IlA 的各取樣點的值的符號反轉后的預測波形數(shù)據(jù)之間的協(xié)方差值的圖。
圖12A是示出如JJY這樣地在秒開頭位置從低電平上升到高電平的這樣的輸入波 形數(shù)據(jù)Sn⑴與預測波形數(shù)據(jù)P(p，j)l (ρ = 1 20)的協(xié)方差值的例子的頻率曲線圖。
圖12B是示出如WffVB和MSF這樣地在秒的開頭位置從高電平下降到低電平的這 樣的輸入波形數(shù)據(jù)S，n(j)與預測波形數(shù)據(jù)P(p，j) (ρ = 1 20)的協(xié)方差值的例子的頻 率曲線圖。
圖13是示出本發(fā)明的第一實施方式涉及的關于輸入波形數(shù)據(jù)和預測波形數(shù)據(jù)設定了預定區(qū)間為有效范圍時的秒脈沖位置的檢測處理的例子的流程圖。
圖14是示出第一實施方式涉及的預測波形數(shù)據(jù)和預測波形數(shù)據(jù)的變形例的圖。
圖15是示出第二實施方式涉及的信號比較電路的結構的框圖。
圖16是更詳細地示出第二實施方式涉及的秒脈沖位置的檢測(秒同步)的流程 圖。
圖17是示出第二實施方式涉及的秒脈沖位置的檢測處理中的協(xié)方差值的計算處 理的例子的流程圖。
圖18是示出第二實施方式涉及的接收電平的計算和顯示處理的例子的流程圖。
圖19A是示出基于JJY的噪聲多的情況下的輸入波形數(shù)據(jù)的部分例子的圖。
圖19B是示出基于JJY的噪聲少的情況下的輸入波形數(shù)據(jù)的部分例子的圖。
圖20A是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第1次處理中，基于圖19A所示的(第 1次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖20B是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第2次處理中，基于圖19A所示的(第 2次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖20C是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第3次處理中，基于圖19A所示的(第 3次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖20D是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第4次處理中，基于圖19A所示的(第 4次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖20E是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第5次處理中，基于圖19A所示的(第 5次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖21A是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第1次處理中，基于圖19B所示的(第 1次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖21B是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第2次處理中，基于圖19B所示的(第 2次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖21C是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第3次處理中，基于圖19B所示的(第 3次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖21D是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第4次處理中，基于圖19B所示的(第 4次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖21E是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第5次處理中，基于圖19B所示的(第 5次的)輸入波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖22是示出第二實施方式涉及的中止條件取得處理的例子的流程圖。
圖23A是示出第二實施方式涉及的計數(shù)值中止條件表的結構例的圖。圖2 是示 出第二實施方式涉及的最大值中止表的結構例的圖。
圖24A是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第1次處理中，基于圖19A所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖24B是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第2次處理中，基于圖19A所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖24C是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第3次處理中，基于圖19A所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖24D是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第4次處理中，基于圖19A所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖24E是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第5次處理中，基于圖19A所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖25A是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第1次處理中，基于圖19B所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖25B是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第2次處理中，基于圖19B所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖25C是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第3次處理中，基于圖19B所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖25D是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第4次處理中，基于圖19B所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖25E是示出在計算協(xié)方差值的累加值的第5次處理中，基于圖19B所示的輸入 波形數(shù)據(jù)的協(xié)方差值的累加值的例子的圖。
圖沈是更詳細地示出第二實施方式涉及的分開頭位置的檢測(分同步)的流程 圖。
圖27是說明第二實施方式涉及的分開頭位置的檢測中的輸入波形數(shù)據(jù)和預測波 形數(shù)據(jù)的圖。
圖2名k是說明JJY的符號P中的特征區(qū)間的圖。
圖^B是說明JJY的符號1中的特征區(qū)間的圖。
圖^C是說明JJY的符號0中的特征區(qū)間的圖。
圖四是示出第二發(fā)明的實施方式涉及的分的個位的檢測處理的例子的流程圖。
圖30是更詳細地示出本發(fā)明的第二實施方式的變形例涉及的秒脈沖位置的檢測 (秒同步)的流程圖。
圖31是更詳細地示出本發(fā)明的第二實施方式的變形例涉及的秒脈沖位置的檢測 中的協(xié)方差值的計算處理的例子的流程圖。
圖32是示出第三實施方式涉及的信號比較電路的結構的框圖。
圖33是示出第三實施方式涉及的在電波鐘表中執(zhí)行的處理概略的流程圖。
圖34是更詳細地示出第三實施方式涉及的發(fā)送站的判別和秒脈沖位置的檢測 (秒同步)的流程圖。
圖35是示出第三實施方式涉及的發(fā)送站判別處理的例子的流程圖。
圖36A是示出從JJY的標準時刻電波信號得到的輸入波形數(shù)據(jù)Sn(j)和預測波形 數(shù)據(jù)P(P) (P = 1 20)的協(xié)方差值的累加值Ca(P) (p = 1 20)的例子的頻率曲線圖。
圖36B是示出從WffVB的標準時刻電波信號得到的輸入波形數(shù)據(jù)Sn(j)和預測波 形數(shù)據(jù)P(P) (p = l 20)的協(xié)方差值的累加值Ca(P) (p=l 20)的例子的頻率曲線圖。
圖36C是示出從MSF的標準時刻電波信號得到的輸入波形數(shù)據(jù)Sn(j)和預測波形 數(shù)據(jù)P(P) (P = 1 20)的協(xié)方差值的累加值Ca(P) (p = 1 20)的例子的頻率曲線圖。
圖37A是說明WffVB的標記中的特征區(qū)間的圖。
圖37B是說明WffVB的符號0中的特征區(qū)間的圖。
圖37C是說明WffVB的符號1中的特征區(qū)間的圖。
圖38A是說明MSF的標記中的特征區(qū)間的圖。
圖38B是說明MSF的符號“00”中的特征區(qū)間的圖。
圖38C是說明MSF的符號“01”中的特征區(qū)間的圖。
圖38D是說明MSF的符號“ 10”中的特征區(qū)間的圖。
圖38E是說明MSF的符號“ 11”中的特征區(qū)間的圖。
圖39是示出本發(fā)明的第三實施方式的第一變形例涉及的發(fā)送站判別處理的例子 的流程圖。
圖40A是示出基于JJY的標準時刻電波信號的輸入波形數(shù)據(jù)Sn (j)和預測波形數(shù) 據(jù)P(P，j) (P = 1 20)的協(xié)方差值的累加值Ca(P) (p = 0 19)的其他例子的頻率曲線圖。
圖40B是示出基于WffVB的標準時刻電波信號的輸入波形數(shù)據(jù)Sn(j)和預測波形 數(shù)據(jù)P(P，j) (P = 1 20)的協(xié)方差值的累加值Ca(P) (p = 0 19)的其他例子的頻率曲 線圖。
圖40C是示出基于MSF的標準時刻電波信號的輸入波形數(shù)據(jù)Sn(j)和預測波形數(shù) 據(jù)P(P，j) (P = 1 20)的協(xié)方差值的累加值Ca(P) (p = 0 19)的其他例子的頻率曲線圖。
圖41是示出本發(fā)明的第三實施方式的第二變形例涉及的發(fā)送站判別處理部分的 流程圖。
圖42A是示出本發(fā)明的第三實施方式的第三變形例涉及的發(fā)送站判別處理部分 的流程圖。
圖42B是示出本發(fā)明的第三實施方式的第四變形例涉及的發(fā)送站判別處理部分 的流程圖。
具體實施方式
以下，參照附圖，關于本發(fā)明的第一實施方式進行說明。在本發(fā)明的第一實施方式 中，在電波鐘表中設置有本發(fā)明涉及的時刻信息取得裝置，所述電波鐘表接收長波段的標 準時刻電波后檢波該信號，取出信號中包含的示出時間代碼的符號串，根據(jù)該符號串對時 刻進行修正。
當前，在日本、德國、英國、瑞士等國中，從發(fā)送臺發(fā)出長波的標準時刻電波。例如 在日本，從福島縣和左賀縣的發(fā)送臺分別發(fā)出40kHz和60kHz的已振幅調制的標準時刻電 波。標準時刻電波包含構成表示年月日時分的時間碼的符號串，按60秒1周期進行發(fā)出。 由于1個符號是單位時間長度(1秒)，因此在1周期中能包含60個符號。
圖1是示出本實施方式涉及的電波鐘表的結構的框圖。如圖1所示，電波鐘表10 具有CPU11、輸入部12、顯示部13、R0M14、RAM15、接收電路16、內部計時電路17和信號比較 電路18。
CPUll以預定的定時或者按照從輸入部12輸入的操作信號，讀出R0M14中保存的 程序，在RAM15中展開，根據(jù)該程序執(zhí)行對構成電波鐘表10的各部分的指示和數(shù)據(jù)的傳送 等。具體地說，例如在每預定時間控制接收電路16，使其接收標準時刻電波，從基于從接收電路16得到的信號的數(shù)字數(shù)據(jù)中，確定標準時刻電波信號中包含的符號串，執(zhí)行根據(jù)該符 號串對內部計時電路17所計時的當前時刻進行修正的處理和向顯示部13傳送內部計時電 路17所計時的當前時刻的處理等。在本實施方式中，生成1個以上單位時間長度的、預定 形式的標準時刻電波信號的預測波形數(shù)據(jù)，通過對預測波形數(shù)據(jù)和從接收電路接收到的標 準時刻電波中得到的輸入波形數(shù)據(jù)進行比較，確定了秒的開頭。
此外，在本實施方式中，利用與以前同樣的方法確定分的開頭和包含時、分、年月 日的各種代碼(符號)的值。通過確定年月日和時分，能夠計算出內部計時電路17中的誤 差，修正內部計時電路17中的當前時刻。
輸入部12包括用于指示電波鐘表10執(zhí)行各種功能的開關，當開關被操作時，向 CPUll輸出對應的操作信號。顯示部13包括利用字符盤和CPUll控制的模擬指針機構和液 晶面板，對內部計時電路17所計時的當前時刻進行顯示。R0M14對用于使電波鐘表10工作 和實現(xiàn)預定功能的系統(tǒng)程序和應用程序等進行存儲。用于實現(xiàn)預定功能的程序也包括為了 進行后述的秒脈沖位置的檢測處理而控制信號比較電路18的程序。RAM15作為CPUll的工 作區(qū)域來使用，暫時存儲從R0M14讀出的程序和數(shù)據(jù)以及在CPUll中處理后的數(shù)據(jù)等。
接收電路16包括天線電路和檢波電路，得到對天線電路接收到的標準時刻電波 解調后的信號，輸出到信號比較電路18中，內部計時電路17包括振蕩電路，對從振蕩電路 輸出的時鐘信號進行計數(shù)以計時當前時刻，將當前時刻的數(shù)據(jù)輸出到CPUll中。
圖2是本實施方式涉及的接收電路的結構例的框圖。如圖2所示，接收電路16具 有接收標準時刻電波的天線電路50 ；從天線電路50所接收到的標準時刻電波的信號(標 準時刻電波信號)中除去噪聲的濾波電路51 ；對濾波電路51的輸出即高頻信號進行放大 的RF放大電路52 ；對從RF放大電路52輸出的信號進行檢波，解調標準時刻電波信號的檢 波電路53，將由檢波電路53解調后的信號輸出到信號比較電路18中。
圖3是示出本實施方式涉及的信號比較電路的結構的框圖。如圖3所示，本實施 方式涉及的信號比較電路18具有輸入波形數(shù)據(jù)生成部21、接收波形數(shù)據(jù)緩沖器22、預測波 形數(shù)據(jù)生成部23、波形切取部M、相關值計算部25和相關值比較部26。
輸入波形數(shù)據(jù)生成部21按照預定的取樣間隔，將從接收電路16輸出的信號變換 成其值取多個值中的某一個值的數(shù)字數(shù)據(jù)并輸出。例如，上述取樣間隔是50ms，每1秒能夠 取得20個樣本數(shù)據(jù)。再有，關于本實施方式涉及的數(shù)字數(shù)據(jù)的值以后詳細敘述。接收波形 數(shù)據(jù)存儲器22對在輸入波形數(shù)據(jù)生成部21中生成的數(shù)據(jù)依次進行存儲。接收波形數(shù)據(jù)存 儲器22能夠存儲多個單位時間長度(1秒)的數(shù)據(jù)(例如，10個單位時間(10秒))，在新 存儲數(shù)據(jù)時，按從舊到新的順序刪除數(shù)據(jù)。
預測波形數(shù)據(jù)生成部23生成在后述的各個處理中使用的、作為比較對象的預定 時間長度的預測波形數(shù)據(jù)。關于在預測波形數(shù)據(jù)生成部23中生成的預測波形數(shù)據(jù)，在秒脈 沖位置的檢測處理中詳細說明。波形切取部M從接收波形數(shù)據(jù)緩沖器22中取出與預測波 形數(shù)據(jù)的時間長度相同的時間長度的輸入波形數(shù)據(jù)。
相關值計算部25計算多個預測波形數(shù)據(jù)各自與輸入波形數(shù)據(jù)的相關值。在本實 施方式中，如后所述，為了取相關而采用了協(xié)方差。相關值比較部沈對在相關值計算部25 中計算出的相關值(協(xié)方差值)進行比較，確定其最佳值。
圖4是示出本實施方式涉及的在電波鐘表H中執(zhí)行的處理概略的流程圖。圖4所示的處理主要由CPUll和基于CPUll的指示的信號比較電路18來執(zhí)行。如圖4所示，CPUll 和信號比較電路18(以下，為了方便說明而稱作“CPU11等”)檢測秒脈沖位置(步驟S102)。 秒脈沖位置的檢測處理也稱作秒同步。圖5A、圖5B是說明標準時刻電波信號的標準的圖。 如圖5A、圖5B所示，標準時刻電波信號遵照已定的標準進行發(fā)送。在標準時刻電波信號中， 1秒的單位時間長度的符號P、符號1和符號O相連。標準時刻電波以60秒為1幀，在1幀 中包含60個符號。此外，在標準時刻電波中，位置標記P1、P2、...或標記M每隔10秒到達 一次，此外，通過檢測出配置在幀末尾的位置標記PO和配置在幀開頭的標記M相連續(xù)的部 分，就能夠找出每隔60秒到達的幀開頭即分的開頭位置。
此夕卜，圖6A 圖6C、圖6D 圖6F、圖6G 圖6K分別是示出遵照JJY、WffVB和MSF 的各個標準的符號例子的圖。如圖5A、圖5B和圖6A 圖6C所示，在JJY中包含分別示出 0、1和P的3個符號。JJY的符號是單位時間長度(1秒)的符號，在秒的開頭從低電平上 升到高電平。JJY的符號0如圖6A所示，僅在最初的800ms為高電平，在緊接著的200ms中 為低電平。即，符號0是80%占空比的信號。符號1如圖6B所示，僅在最初的500ms為高 電平，在緊接著的500ms中為低電平。即，符號1是50%占空比的信號。符號P如圖6C所 示，是作為位置標記或標記而使用的符號，僅在最初的200ms為高電平，在緊接著的800ms 中為低電平。即，符號P是20%占空比的信號。
后面詳細敘述，在本實施方式中，為了正確地檢測出上述JJY信號在秒開頭從低 電平上升到高電平，使具有預定數(shù)據(jù)值的單位時間長度的波形數(shù)據(jù)連續(xù)有預定個數(shù)(在本 實施方式中是4個)，生成了使其每50ms錯開一次的多個預測波形數(shù)據(jù)。計算出這樣的多 個預測波形數(shù)據(jù)與輸入波形數(shù)據(jù)的相關值，將示出最佳相關值的預測波形數(shù)據(jù)的示出從低 電平上升到高電平的變化點，判斷為秒脈沖位置(秒的開頭位置)。
接著，CPU等11檢測分的開頭位置、即上述1幀的標準時刻電波信號的開頭位置 (步驟 S104)。
之后，CPU等11根據(jù)預測波形數(shù)據(jù)與輸入波形數(shù)據(jù)的比較，對標準時刻電波信號 的各種各樣的符號(分的個位的符號Ml、分的十位的符號M10、日期和星期等其他符號)進 行解碼(步驟S106)。
在本實施方式中首先說明了接收遵照JJY的標準電波信號后進行其秒同步的情 況，但也可以適用于其他標準，例如接收遵照WWVB和MSF的標準電波信號的情況。在此，關 于遵照WffVB和MSF的符號簡單地進行說明。
圖6D 圖6F是示出美國的WffVB中包含的符號的圖。在WffVB中包含分別示出0、 1和P的3個符號。WffVB的符號在秒開頭從高電平下降到低電平。WffVB的符號0如圖6D 所示，僅在最初的200ms為低電平，在緊接著的800ms中為高電平。符號1如圖6E所示，僅 在最初的500ms為低電平，在緊接著的500ms中為高電平。此外，符號P如圖6F所示，僅在 最初的800ms為低電平，在緊接著的200ms中為高電平。
圖6G 圖6K是示出英國的MSF中包含的符號的圖。在MSF中，與JJY和WffVB不 同，具有5個符號，其中的4個能夠表示2個位A、B的各自的值。MSF的符號在秒開頭從高 電平下降到低電平。與A = 0&B = 0相當?shù)姆柸鐖D6G所示，僅在最初的IOOms為低電平， 在緊接著的900ms中為高電平。與A = 0&B = 1相當?shù)姆柸鐖D6H所示，在最初的300ms 中，每IOOms依次為低電平、高電平、低電平，在之后的700ms中為高電平。與A = 1&B = 0相當?shù)姆柸鐖D61所示，僅在最初的200ms為低電平，在緊接著的800ms中為高電平。與A =1&B = 1相當?shù)姆杻H在最初的300ms為低電平，在緊接著的700ms中為高電平。此外， 與標記相當?shù)姆朚僅在最初的500ms為低電平，在緊接著的500ms中為高電平。
以下，關于本實施方式涉及的秒脈沖位置的檢測處理(步驟進一步詳細地 說明。圖7是例示本實施方式涉及的在秒同步中利用的預測波形數(shù)據(jù)的部分的圖。圖7中 顯示了預測波形數(shù)據(jù)各自最初的與單位時間長度相當?shù)?秒部分。用參考數(shù)字700表示的 虛線示出了預測波形數(shù)據(jù)的開頭。實際上，在本實施方式中，由預測波形數(shù)據(jù)生成部23生 成使圖7所示的單位時間長度的預定數(shù)據(jù)連續(xù)有4個的、4個單位時間長度即4秒部分的預 測波形數(shù)據(jù)。此外，在本實施方式中，由預測波形數(shù)據(jù)生成部23分別生成數(shù)據(jù)開頭(從低電平到高電平的上升沿)的位置每50ms偏移一次的20個預測波形數(shù)據(jù)P(l，j) H20， j)。
如圖7所示，第一預測波形數(shù)據(jù)P(l，j)在數(shù)據(jù)的開頭從低電平上升到高電平。在 本實施方式涉及的預測波形數(shù)據(jù)中，在從低電平上升到高電平的點(在第一預測波形數(shù)據(jù) 中，用參考數(shù)字700表示的點)的前方(時間上舊的一側)，在預定區(qū)間內具有表示低電平 的第一值，在上述點的后方(時間上新的一側)，在預定區(qū)間內具有表示高電平的第二值。 此外，關于上述點的前后預定區(qū)間以外，具有示出0的另外的第三值。在圖7的例子中，使 用-1作為第一值，使用1作為第二值，使用0作為第三值。在本實施方式中，表示低電平的 第一值的預定區(qū)間和表示高電平的第二值的預定區(qū)間都是50ms。
此外，在實際運算中，具有第一值的部分和具有第二值的部分、S卩、在第一預測波 形數(shù)據(jù)p(l，j)(參照參考數(shù)字701)中參考數(shù)字711、712所示的部分、在第二預測波形數(shù)據(jù) P(2，l) 第二預測波形數(shù)據(jù)H20，j)中分別用參考數(shù)字721、731、741、751表示的部分的 運算實質上有效。
從圖7可以理解到，第二預測波形數(shù)據(jù)H2，l)(參照參考數(shù)字70 在從數(shù)據(jù)開頭 經(jīng)過了 50ms的位置上，從低電平上升到高電平。以下，第三預測波形數(shù)據(jù)P(3，j)、第四預 測波形數(shù)據(jù)P(4，j)、...從低電平上升到高電平的位置依次往后對應于50ms的位置。
圖8是進一步詳細地示出本實施方式涉及的秒脈沖位置的檢測(秒同步)的流程 圖。此外，圖9是模式地示出本實施方式涉及的秒脈沖位置的檢測處理的圖。如圖8所示， 預測波形數(shù)據(jù)生成部23按照CPUll的指示，生成如上所述的4個單位時間長度G秒)的、 從低電平到高電平的上升沿位置每50ms偏移一次的20個預測波形數(shù)據(jù)P(l，j) H20， j)(步驟S112、參照圖9的參考數(shù)字901)。預測波形數(shù)據(jù)的值如參照圖7說明地成為第一 值、第二值和第三值的某一個。
接著，按照CPUll的指示，波形切取部M從接收波形數(shù)據(jù)緩沖器22中切取4個 單位時間長度G秒)的數(shù)據(jù)(參照圖9的參考數(shù)字910)，生成輸入波形數(shù)據(jù)Sn (j)(步驟 S114、圖9的參考數(shù)字911)。在本實施方式中，由于每1秒取得20個樣本的數(shù)據(jù)，因此， Sn(J)成為包含80個樣本的數(shù)據(jù)。再有，為了使處理高速化或者減小接收波形數(shù)據(jù)緩沖器 22的尺寸，波形切取部M也可以在接收波形數(shù)據(jù)緩沖器22中不保存4個單位時間長度的 數(shù)據(jù)的全部的狀態(tài)下，按照Sn(I)、Sn(2)、...的順序取出樣本數(shù)據(jù)。
在本實施方式中，輸入波形數(shù)據(jù)生成部21以預定電平為閾值，將從接收電路16輸 出的模擬信號(參照圖9的參考數(shù)字910) 二值化。在二值化時，在低電平時給予第一值-1作為數(shù)據(jù)值，在高電平時給予第二值1作為數(shù)據(jù)值。從而，在接收波形數(shù)據(jù)緩沖器22中保 存由第一值和第二值構成的數(shù)字數(shù)據(jù)。從而，由波形切取部M抽取的輸入波形數(shù)據(jù)Sn(I) 的數(shù)據(jù)值也取第一值或第二值的某一個。
接著，相關值計算部25按照CPUll的指示，將確定預測波形數(shù)據(jù)的參數(shù)ρ初始化 為1 (步驟Sl 16)，計算輸入波形數(shù)據(jù)Sn (j)與預測波形數(shù)據(jù)P (P，j)各自之間的相關值(協(xié) 方差值)C (ρ)(步驟Sl 18)。
在本實施方式中，相關值計算部25使用輸入波形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值Sn(j)和其平均 值Sm、預測波形數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值P(p，j)值和其平均值Rn，遵照以下的數(shù)學式計算協(xié)方差值C (P)。在圖9中，由Sn (j)與P(l，j)、P(2，j).....P (20, j)的各自的協(xié)方差值的計算，得到((1)、以2)、…、以20)。
權利要求
1.一種時刻信息取得裝置，具有接收部，其接收包含時間碼的標準時刻電波；輸入波形數(shù)據(jù)生成部，其按照預定的取樣周期對從上述接收部輸出的包含時間碼的信 號進行取樣、生成具有1個以上單位時間長度的輸入波形數(shù)據(jù)，輸入波形數(shù)據(jù)的各取樣點 取表示低電平的第一值和表示高電平的第二值的某一個；預測波形數(shù)據(jù)生成部，其生成如下的多個預測波形數(shù)據(jù)，該多個預測波形數(shù)據(jù)是各取 樣點取上述第一值和上述第二值的某一個、具有與上述輸入波形數(shù)據(jù)相同的時間長度、并 且其波形形狀依次偏移了預定樣本的多個預測波形數(shù)據(jù)；相關值計算部，其通過運算上述輸入波形數(shù)據(jù)的取樣點和上述多個預測波形數(shù)據(jù)的對 應的取樣點，來計算上述輸入波形數(shù)據(jù)與上述多個預測波形數(shù)據(jù)各自之間的多個相關值， 利用上述輸入波形數(shù)據(jù)中的第一值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第一值的運算、或者上述輸入 波形數(shù)據(jù)中的第二值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第二值的運算，計算表示正相關的第一運算 值即相關值，利用上述輸入波形數(shù)據(jù)中的第一值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第二值的運算、 或者上述輸入波形中的第二值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第一值的運算，計算表示負相關的 第二運算值即相關值；相關值比較部，其比較上述相關值計算部計算出的多個相關值，確定其中的最佳值；和 控制部，其根據(jù)與上述最佳值關聯(lián)的預測波形數(shù)據(jù)，確定上述時間碼中的秒開頭位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的時刻信息取得裝置，其中，上述預測波形數(shù)據(jù)生成部所生成的預測波形數(shù)據(jù)的各取樣點，在信號電平的變化點前 后的某一個預定區(qū)間中取上述第一值，在上述變化點前后的某個另一預定區(qū)間中取上述第 二值，在上述預定區(qū)間以外的區(qū)間中取第三值。
3.根據(jù)權利要求2所述的時刻信息取得裝置，其中，上述第三值是上述相關值計算部利用上述輸入波形數(shù)據(jù)中的第一值與上述預測波形 數(shù)據(jù)中的第三值的運算、或者上述輸入波形數(shù)據(jù)中的第二值與上述預測波形數(shù)據(jù)中的第三 值的運算，計算出不表示相關的第三運算值的值。
4.根據(jù)權利要求2所述的時刻信息取得裝置，其中， 上述時間碼在秒的開頭從低電平轉移到高電平，上述預想波形數(shù)據(jù)在上述信號電平的變化點的前面預定區(qū)間取上述第一值，在上述變 化點的后面預定區(qū)間取上述第二值，在上述其他區(qū)間中取上述第三值， 上述相關值比較部選擇相關值的最大值作為最佳值。
5.根據(jù)權利要求2所述的時刻信息取得裝置，其中， 上述時間碼在秒的開頭從高電平轉移到低電平，上述預想波形數(shù)據(jù)在上述信號電平的變化點的前面預定區(qū)間取上述第一值，在上述變 化點的后面預定區(qū)間取上述第二值，在上述其他區(qū)間中取上述第三值， 上述相關值比較部選擇相關值的最小值作為最佳值。
6.根據(jù)權利要求1所述的時刻信息取得裝置，其中，上述相關值計算部僅計算在上述預測波形數(shù)據(jù)中屬于上述預定因間的樣本值與上述 輸入波形數(shù)據(jù)的對應的樣本值的運算值。
7.根據(jù)權利要求1所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部在與上述最佳值關聯(lián)的預想波形數(shù)據(jù)中，將示出上述信號電平的變化點的 位置決定為上述時間碼中的秒的開頭位置。
8.根據(jù)權利要求1所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部根據(jù)上述確定的秒開頭位置和上述時間碼的開頭位置前后的信號電平，確 定上述時間碼中的分開頭位置，取得上述時間碼所含的符號，遵照該上述符號示出的值取 得包含構成上述時間碼的日、時、分的代碼的值，根據(jù)取得到的代碼值計算當前時刻。
9.一種電波鐘表，其中，具有權利要求8所述的時刻信息取得裝置；根據(jù)內部時鐘計時當前時刻的內部計時部；時刻修正部，其根據(jù)由上述控制部計算出的當前時刻，對由上述內部計時部計時的當 前時刻進行修正；和時刻顯示部，其顯示由上述內部計時部計時的、或者由上述時刻修正部修正后的當前 時刻。
10.根據(jù)權利要求1所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部根據(jù)上述相關值計算部在上述輸入波形數(shù)據(jù)與上述預測波形數(shù)據(jù)之間反 復計算出的相關值的最佳值，決定繼續(xù)或者中止確定上述秒脈沖位置。
11.根據(jù)權利要求10所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部根據(jù)反復計算出的相關值的最佳值，在上述最佳值表示正相關的程度小于 預定程度的情況下，決定中止確定上述秒脈沖位置。
12.根據(jù)權利要求11所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部累加上述相關值的最佳值算出累加值，參照與反復次數(shù)對應設定的閾值， 判斷示出上述正相關的程度是否小于預定程度。
13.根據(jù)權利要求10所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部對上述相關值計算部計算出的表示正相關的第一運算值即相關值的數(shù)量 進行計數(shù)，根據(jù)由上述計數(shù)得到的計數(shù)值，決定繼續(xù)或者中止確定上述秒脈沖位置。
14.根據(jù)權利要求13所述的時刻信息取得裝置，其中，當上述計數(shù)值在根據(jù)運算相關值計算的反復數(shù)量而設定的計數(shù)值的閾值以上時，上述 控制部決定中止確定上述秒脈沖位置。
15.根據(jù)權利要求10所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部根據(jù)上述相關值計算部在上述輸入波形數(shù)據(jù)與上述預測波形數(shù)據(jù)之間反 復計算出的相關值的最佳值，計算示出上述標準時刻電波的接收電平的電平值，并將該電 平值顯示在顯示部中。
16.根據(jù)權利要求15所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部參照上述最佳值的累加值，根據(jù)上述累加值中的表示正相關的程度的增大 或減小，使上述電平值增大或減小。
17.根據(jù)權利要求10所述的時刻信息取得裝置，其中，上述預測波形數(shù)據(jù)生成部生成如下的多個預測波形數(shù)據(jù)各取樣點在上述信號電平的 變化點前后的某一個預定區(qū)間中取表示低電平的第一值，在上述變化點前后的某個另一預定區(qū)間中取表示高電平的第二值，在上述預定區(qū)間以外的其他區(qū)間中取第三值，其波形形 狀依次偏移了預定樣本的多個預測波形數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權利要求10所述的時刻信息取得裝置，其中，上述預測波形數(shù)據(jù)生成部生成如下的多個預測波形數(shù)據(jù)，該多個預測波形數(shù)據(jù)是其波 形形狀包含時間碼中的預定符號的多個預測波形數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權利要求10所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部根據(jù)上述時刻信息取得裝置確定的秒脈沖位置和上述時間碼的開頭位置 前后的信號電平，確定上述時間碼中的分開頭位置，同時，取得包含上述時間碼的符號，遵 照該符號示出的值，取得包含構成上述時間碼的日、時、分的代碼的值，根據(jù)取得到的代碼值計算當前時刻。
20.一種電波鐘表，其中，具有權利要求19所述的時刻信息取得裝置；通過內部時鐘計時當前時刻的內部計時部；時刻修正部，其根據(jù)由上述時刻信息取得裝置取得到的當前時刻，對由上述內部計時 部計時的當前時刻進行修正；和時刻顯示部，其顯示由上述內部計時部計時的、或者由上述時刻修正部修正后的當前 時刻。
21.根據(jù)權利要求1所述的時刻信息取得裝置，其中，所述時刻信息取得裝置進一步具有發(fā)送站判別部，其根據(jù)由上述相關值計算部計算 出的相關值的累加值，判別發(fā)送上述標準時刻電波的發(fā)送站的類別，上述相關值比較部根據(jù)上述發(fā)送站判別部判別出的發(fā)送站的類別，確定上述相關值的 累加值的最佳值。
22.根據(jù)權利要求21所述的時刻信息取得裝置，其中，上述發(fā)送站判別部根據(jù)上述累加值的最大值和最小值的加法結果，判別上述發(fā)送站的 類別。
23.根據(jù)權利要求22所述的時刻信息取得裝置，其中，上述預測波形數(shù)據(jù)生成部生成其波形形狀依次偏移了預定樣本的N個預測波形數(shù)據(jù) P(p)，p = 1 N，上述發(fā)送站判別部將對應于與示出成為最大值的累加值Ca(q)的位置鄰接的多個取 樣點的累加值Ca(q-n) Ca(q+n)相加，取得相加后的最大值，同時，將對應于與示出成為 最小值的累加值Ca(r)的位置鄰接的多個取樣點的累加值Ca(r-n) Ca(r+n)相加，取得 相加后的最小值，根據(jù)相加后的最大值與相加后的最小值的加法結果，判別上述發(fā)送站的 類別。
24.根據(jù)權利要求21所述的時刻信息取得裝置，其中，上述發(fā)送站判別部根據(jù)上述累加值的最小值與極大值的間隔、或者上述累加值的最大 值與極小值的間隔，判別上述發(fā)送站的類別。
25.根據(jù)權利要求21所述的時刻信息取得裝置，其中，上述預測波形數(shù)據(jù)生成部生成的預測波形數(shù)據(jù)的各取樣點，在信號電平的變化點前后 的某一個預定區(qū)間中取示出低電平的第一值，在上述變化點前后的某個另一預定區(qū)間中取示出高電平的第二值，在上述預定區(qū)間以外的區(qū)間中取第三值，上述發(fā)送站判別部在上述最大值和最小值的加法結果是正的值時，關于上述發(fā)送站的 類別，判斷為是發(fā)送包括由具有在秒的開頭上升的波形形狀的符號構成的時間碼的標準電 波的發(fā)送站。
26.根據(jù)權利要求21所述的時刻信息取得裝置，其中，上述控制部根據(jù)上述確定的發(fā)送站的類別和秒脈沖位置以及上述時間碼的開頭位置 前后的信號電平，確定上述時間碼中的分開頭位置，取得上述時間碼所含的符號，遵照該符 號示出的值，取得包含構成上述時間碼的日、時、分的代碼的值，根據(jù)取得到的代碼值計算當前時刻。
27.一種電波鐘表，其中，具有權利要求26所述的時刻信息取得裝置；根據(jù)內部時鐘計時當前時刻的內部計時部；時刻修正部，其根據(jù)由上述控制部計算出的當前時刻，對由上述內部計時部計時的當 前時刻進行修正；和時刻顯示部，其顯示由上述內部計時部計時的、或者由上述時刻修正部修正后的當前 時刻。
全文摘要
本發(fā)明的時刻信息取得裝置具有生成輸入波形的輸入波形生成部；生成相位偏移的多個預測波形的預測波形生成部；利用輸入波形中的第一值與預測波形中的第一值的運算、或者輸入波形中的第二值與預測波形中的第二值的運算，計算正的相關值，利用輸入波形中的第一值與預測波形中的第二值的運算、或者上述輸入波形中的第二值與上述預測波形中的第一值的運算，計算負的相關值的相關值計算部；比較多個相關值，確定其最佳值的比較部；根據(jù)與上述最佳值關聯(lián)的預測波形，確定秒開頭位置的控制部。
文檔編號G04G7/00GK102033486SQ20101055262
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權日2009年9月25日
發(fā)明者野村敬一, 阿部英雄 申請人:卡西歐計算機株式會社