基準信号発生装置及び方法
【課題】 ＧＰＳ信号の受信障害が発生しても、内蔵オシレータよりも高い周波数安定度の基準信号を発生することと、受信障害の発生前後で連続性の高い基準信号を出力することとを両立した基準信号発生装置を提供する。
【解決手段】 ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、そのＧＰＳ受信時刻の直前或いはその直後に標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を、予め定められた時間間隔毎に算出し、算出した時刻差と日時とを関連づけた時刻差データベースを構築する。ＧＰＳ受信障害の発生を未検出のときＧＰＳ受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御して基準信号を発生し、ＧＰＳ受信障害の発生を検出中は、時刻差データベースから取得した現在の日時に対応する時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正して電圧制御発振器を制御して基準信号を発生する。
【解決手段】 ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、そのＧＰＳ受信時刻の直前或いはその直後に標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を、予め定められた時間間隔毎に算出し、算出した時刻差と日時とを関連づけた時刻差データベースを構築する。ＧＰＳ受信障害の発生を未検出のときＧＰＳ受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御して基準信号を発生し、ＧＰＳ受信障害の発生を検出中は、時刻差データベースから取得した現在の日時に対応する時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正して電圧制御発振器を制御して基準信号を発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基準信号発生装置に関し、特に、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号に基づいて電圧制御発振器が発生する基準信号のタイミングを補正する基準信号発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ信号に基づいてオシレータが発生する基準信号のタイミングを補正する基準信号発生装置は例えば図８のような構成を有する。ＧＰＳ受信機９０１が受信したＧＰＳ信号を元に生成した１ｐｐｓ（パルス／秒）信号と、ＯＣＶＣＸＯ(oven-controlled voltage controlled crystal oscillator)８０３が出力する基準信号を分周回路８０５にて１ｐｐｓに分周しつつフィードバックした信号とをＴＩ（タイムインターバル）カウンタ８０２にて比較し、その差に応じた制御電圧をデジタルループフィードバックフィルタ８０４がＯＣＶＣＸＯ８０３に出力する。この種の基準信号発生装置はＧＰＳ信号の周波数安定度に準じた周波数安定度を有する基準信号を出力することができる。
【０００３】
この種のＧＰＳ信号を参照して基準信号を生成する基準信号発生装置（以下、この種の基準信号発生装置をＧＰＳオシレータと呼ぶこともある）によれば、ＧＰＳ信号が受信できないときの周波数安定度はＯＣＶＣＸＯ８０３の周波数安定度に依存するが、これはＧＰＳ信号の周波数安定度に劣る。このため、この種の基準信号発生装置では、ＧＰＳ信号の受信障害が発生したときに出力する基準信号の周波数安定度を改善することがひとつの課題となっている。
【０００４】
この課題を解決しようとする技術の一例が特許文献１に記載されている。同文献には、ホールドオーバー発生時、予め用意した周辺温度と制御データの対応関係を示す温度データと、周辺温度を測定する温度センサの出力に基づいて、内蔵オシレータの出力を補正することが記載されている。
【０００５】
また、他の技術の一例が特許文献２に記載されている。この種の基準信号発生装置は、図９に示すように標準電波受信機を備え、ＧＰＳ信号が受信できないときはＧＰＳ信号の代わりに標準電波受信時刻に基づいてＯＣＶＣＸＯ８０３を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１７７２２号公報
【特許文献２】特開２００２−７１８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の基準信号発生装置には、ＧＰＳ信号の受信障害が発生し、所謂ホールドオーバーが発生したとき、オシレータの出力から入力にフィードバックする信号を補正することにより、ホールドオーバー発生時の基準信号の精度を向上するものがあった。この種の基準信号発生装置では、ホールドオーバー発生時における基準信号の周波数安定度は、オシレータの周波数安定度に依存し、これ以上の周波数安定度を得ることができなかった。
【０００８】
また、別の従来の基準信号発生装置では、標準電波のようにＧＰＳ信号とは別経路で外部から供給される信号に基づいて基準信号を発生していた。この種の技術では、別経路の外部信号に基づいて基準信号を生成するため、ホールドオーバー発生時の基準信号の周波数安定度は、その別経路の外部信号の周波数安定度に依存する。別経路の外部信号として標準電波を用いる場合は標準電波受信時刻の周波数安定度に依存し、通常はオシレータの周波数安定度に依存する場合よりも高くなる。
【０００９】
しかしながら、この場合、ホールドオーバーの発生の前後において、基準信号を生成するためにオシレータが参照するタイミング信号は、ＧＰＳ信号から標準電波等に切り替わる。別系統のタイミング信号に切り替わるため、ホールドオーバー発生の前後でタイミング信号の連続性が低下し、結果として基準信号発生装置が出力する基準信号の連続性も低下することとなる。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ＧＰＳ信号の受信障害等が発生し、ホールドオーバーが発生する場合であっても、内蔵オシレータよりも高い周波数安定度の基準信号を発生することと、ホールドオーバーの発生前後で出力する基準信号の連続性が高いこととを両立した基準信号発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機と、標準電波受信機と、ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、そのＧＰＳ受信時刻の直前或いはその直後に標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を、予め定められた時間間隔毎に算出する演算手段と、算出した時刻差と日時とを関連づけた時刻差データベースを記憶する記憶手段と、ＧＰＳ受信障害の発生を検出する手段と、ＧＰＳ受信障害の発生を検出しているとき、現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得し、取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する標準電波受信時刻補正手段と、補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する手段と、基準信号を発生する電圧制御発信器とを備えることを特徴とする基準信号発生装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、他の一態様として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機及び標準電波受信機を所定の場所に設置する段階と、ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、そのＧＰＳ受信時刻の直前或いはその直後に標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を予め定められた時間間隔毎に算出し、日時と関連づけて記憶して、設置場所における時刻差データベースを構築する段階と、ＧＰＳ受信障害の発生を検出する段階と、現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得する段階と、取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する段階と、補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御して基準信号を発生する段階とを含むことを特徴とする基準信号発生方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻の時刻差とその日時を関連づけて記憶した時刻差データベースを予め用意し、ＧＰＳ受信障害の発生を未検出のとき、ＧＰＳ受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御し、ＧＰＳ受信障害の発生を検出すると、時刻差データベースにおいて現在時刻に相当する過去の日時の時刻差（例えば昨年の同月同日同時刻の時刻差）を取得して、この時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正し、補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する。
【００１４】
ＧＰＳ受信障害発生時には標準電波時計に基づいて電圧制御発振器を制御するので、標準電波受信時刻に準じた周波数案程度の基準信号を発生することができる。
【００１５】
また、その際に標準電波受信時刻をそのまま用いるのではなく、過去にその基準信号発生装置がその設置場所で過去に収集したＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻との時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正し、言うなれば擬似的なＧＰＳ受信時刻を生成し、これを用いて電圧制御発振器を制御する。つまり、電圧制御発振器が基準信号を発生する際に参照する時刻を、ＧＰＳ受信障害の発生に応じて、ＧＰＳ受信時刻から擬似的なＧＰＳ受信時刻に切り替える。このため、参照する時刻をＧＰＳ受信時刻から標準電波受信時刻にそのまま切り替える場合と比べて、電圧制御発振器が参照する時刻情報の連続性が高く、従って、発生する基準信号の連続性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態であるＧＰＳオシレータ１のブロック図である。
【図２】ＧＰＳオシレータ１における時刻差データベースを生成する動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】時刻差ΔＴ、ＧＰＳ受信時刻ｔＧ及び標準電波受信時刻ｔＳの関係を説明するための図である。
【図４】時刻差ΔＴを１時間分プロットした経時変化特性の例を示す図である。
【図５】１日分の時間平均ΔＴｈをプロットした経日変化特性の例を示す図である。
【図６】１年間分の日平均ΔＴｄをプロットした経年変化特性の例を示す図である。
【図７】ＧＰＳオシレータ１におけるＯＣＶＣＸＯ１０３を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】従来の基準信号発生装置を説明するためのブロック図である。
【図９】従来の基準信号発生装置を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態であるＧＰＳオシレータ１について説明する。ＧＰＳオシレータ１はＧＰＳ受信機を備える基準信号発生装置であり、図１を参照すると、ＧＰＳオシレータ１は、ＧＰＳ受信機１０１、ＴＩカウンタ１０２、ＯＣＶＣＸＯ１０３、デジタルループフィルタ１０４、分周回路１０５、標準電波受信機１０６、時刻情報コンパレータ１０７を備える。
【００１８】
ＧＰＳ（Global positioning system）受信機１０１は、ＧＰＳ衛星が発信するＧＰＳ信号を受信する受信機である。ＧＰＳ信号はＧＰＳ衛星に搭載の原子時計が生成する時刻を含んでいる。ＧＰＳ信号を介して取得した時刻をＧＰＳ受信時刻と呼ぶものとする。ＧＰＳ受信機１０１はＧＰＳ信号からＧＰＳ受信時刻を取得して、時刻情報コンパレータ１０７に出力する。また、ＧＰＳ受信時刻から１ｐｐｓ（パルス／秒）の信号を生成してＴＩカウンタ１０２に出力する。ＧＰＳ受信障害が発生しＧＰＳ信号が受信できないとき、ＧＰＳ受信機１０１は、ＴＩカウンタ１０２及び時刻情報コンパレータ１０７への出力を止める。
【００１９】
ＴＩカウンタ１０２はタイムインターバルカウンタであり、ＧＰＳ受信機１０１が出力する１ｐｐｓ（パルス／秒）の信号をリファレンスとしてデジタルＰＬＬ回路を構成する。ＧＰＳ受信障害が発生しＧＰＳ信号が受信できないとき、ＴＩカウンタ１０２はデジタルループフィルタ１０４への出力を止める。
【００２０】
ＯＣＶＣＸＯ１０３はoven-controlled voltage-controlled crystal oscillator、或いは恒温槽付電圧制御水晶発振器であり、デジタルループフィルタ１０４の出力に基づいて１０ＭＨｚの基準信号を生成する。
【００２１】
デジタルループフィルタ１０４は、ＴＩカウンタ１０２または時刻情報コンパレータ１０７の出力に基づいて制御電圧値Δｖを生成、出力し、ＯＣＶＣＸＯ１０３を制御する。
【００２２】
分周回路１０５は、ＯＣＶＣＸＯ１０３が出力する１０ＭＨｚの基準信号を分周して１Ｈｚ即ち１ｐｐｓの信号を生成し、ＴＩカウンタ１０２に対して出力する。
【００２３】
標準電波受信機１０６は、例えば情報通信研究機構が開設運用するＪＪＹのような標準周波数報時局が送信する標準電波を受信する受信機である。標準電波を介して取得した時刻を標準電波受信時刻と呼ぶものとする。
【００２４】
時刻情報コンパレータ１０７は、ＧＰＳ受信機１０１から取得したあるＧＰＳ受信時刻（ｔＧ）と、そのＧＰＳ受信時刻ｔＧの直前、或いはその直後に、標準電波受信機１０６から取得した標準電波受信時刻（ｔＳ）とに基づいて、時刻差ΔＴ＝ｔＳ−ｔＧを所定の時間間隔毎に算出し、時刻差ΔＴと、その時刻差を算出した日時、即ち月、日、時、分とを関連づけた時刻差データベースを生成する。より詳しくは、時刻情報コンパレータ１０７は時刻差算出部１０７ａ、記憶部１０７ｂ、平均算出部１０７ｃ、補正量算出部１０７ｄ及び標準電波受信時刻補正部１０７ｅを備える。
【００２５】
時刻差算出部１０７ａは、ＧＰＳ受信時刻ｔＧと標準電波受信時刻ｔＳとの時刻差ΔＴ＝ｔＳ−ｔＧを所定の時間間隔毎に算出する。
【００２６】
記憶部１０７ｂは、算出した時刻差ΔＴと、後述する平均算出部１０７ｃが算出する所定期間における時刻差ΔＴの平均を、それぞれ該当する日時と関連づけて格納する時刻差データベースを記憶する。
【００２７】
平均算出部１０７ｃは予め定められた期間における時刻差ΔＴの平均を算出する。
【００２８】
補正量算出部１０７ｄは時刻差ΔＴ及びその期間平均に基づいて標準電波受信時刻の補正量ΔＴｃを算出する。
【００２９】
標準電波受信時刻補正部１０７ｅは補正量算出部１０７ｄが算出した補正量により標準電波受信時刻を補正してデジタルループフィルタ１０４に渡す。
【００３０】
次に、ＧＰＳオシレータ１における動作について説明する。
【００３１】
ＧＰＳオシレータ１は、ＧＰＳ受信障害が発生していないとき、時刻差ΔＴと所定期間内の平均時刻差とをその算出した日時と関連づけた時刻差データベースを生成する。ＧＰＳ受信障害が発生している期間においては、時刻差ΔＴを算出することができないので、この期間の時刻差ΔＴ、平均時刻差は時刻差データベースに格納されない。
【００３２】
また、ＧＰＳオシレータ１は、ＧＰＳ受信障害が発生していないときは、一般的なＧＰＳオシレータと同様、ＧＰＳ信号に基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御し、ＯＣＶＣＸＯ１０３にて基準信号を生成する一方、ＧＰＳ受信障害が発生すると、時刻差データベースから現在の日時に対応する時刻差、平均時刻差を取得し、これらを元に時刻の補正量ΔＴｃを求め、これに基づいて標準電波受信時刻を補正して、謂わば擬似的なＧＰＳ受信時刻を生成する。この補正した標準電波受信時刻に基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３を制御して基準信号を生成する。以下、ＧＰＳ受信障害が発生した状態をホールドオーバーと呼ぶこともある。
【００３３】
ＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻はその生成元の原子時計が異なり、また、両者の伝達経路も異なる。このため、ＧＰＳオシレータ１が、同じ時刻を示すＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻とを同時に受信することは通常はなく、ほとんどの場合、これらのＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻の受信タイミングにはずれがある。このため、ホールドオーバーが発生したとき、内蔵オシレータに入力するタイミング信号をＧＰＳ受信時刻から標準電波受信時刻に切り替える従来の技術では、切替時に内蔵オシレータへの入力信号の連続性に悪影響を及ぼす可能性がある。しかし、上述のように、ホールドオーバー発生時に過去の統計量を元に擬似的なＧＰＳ受信時刻を生成して内蔵オシレータに入力することにより、ホールドオーバーの前後で、内蔵オシレータＯＣＶＣＸＯ１０３への入力信号の連続性を維持することが可能となる。しかも、標準電波受信時刻を補正して疑似ＧＰＳ受信時刻を生成しているため、例えば内蔵オシレータ出力のフィードバックを補正する場合と比較して高い精度を得ることができる。
【００３４】
時刻差データベースの生成について図２を参照して時刻情報コンパレータ１０７を中心に説明する。ＧＰＳ受信機１０１からＧＰＳ受信時刻ｔＧを受け取り（ステップＳ２０１）、標準電波受信機１０６から標準電波受信時刻ｔＳを受け取る（ステップＳ２０２）と、時刻情報コンパレータ１０７は、これら時刻の差ΔＴを算出する（ステップＳ２０３）。時刻差ΔＴ、ＧＰＳ受信時刻ｔＧ及び標準電波受信時刻ｔＳの関係を図３に示す。
【００３５】
時刻情報コンパレータ１０７は、標準電波受信機１０６から毎分１回ずつ標準電波受信時刻ｔＳを取得する。時刻差算出部１０７ａは、標準電波受信時刻ｔＳとＧＰＳ受信時刻ｔＧとの時刻差ΔＴを毎分１回ずつ算出し、算出した月、日、時、分と関連づけて、時刻差データベースとして記憶部１０７ｂに格納する（ステップＳ２０３）。ここでは、月、日、時、分と関連づけた１年間の時刻差ΔＴを記憶部１０７ｂに格納するものとする。時刻差データベースに格納した時刻差ΔＴを１時間分プロットした経時変化特性は例えば図４のようになる。
【００３６】
記憶部１０７ｂに格納した時刻差ΔＴに基づいて、平均算出部１０７ｃは所定期間内における時刻差ΔＴの平均値を求め、その日時と関連づけて記憶部１０７ｂの時刻差データベースに格納していく（ステップＳ２０４）。
【００３７】
より詳しくは、１時間分の時刻差ΔＴを記憶部１０７ｂに格納すると、即ち、連続して取得した６０個の時刻差ΔＴを記憶部１０７ｂに格納すると、平均算出部１０７ｃは、この６０個の時刻差ΔＴの平均値である時間平均ΔＴｈを算出し、その月、日、時と関連づけて１年間分を記憶部１０７ｂに格納していく。１日分の時間平均ΔＴｈをプロットした経日変化特性は例えば図５のようになる。
【００３８】
また、平均算出部１０７ｃは、１日分の時間平均ΔＴｈ、即ち、連続した２４個の時間平均ΔＴｈの平均である日平均ΔＴｄを算出し、その月、日と関連づけて１年間分を記憶部１０７ｃに格納する。１年間分の日平均ΔＴｄをプロットした経年変化特性は例えば図６のようになる。
【００３９】
次に、ＧＰＳオシレータ１による基準信号の生成について図７を参照して説明する。尚、記憶部１０７ｂの時刻差データベースには過去１年間分の時刻差ΔＴ、時間平均ΔＴｈ、日平均ΔＴｄが予め格納されているものとする。
【００４０】
ホールドオーバーが発生していない（ステップＳ７０１）とき、ＧＰＳ受信機１０１、ＴＩカウンタ１０２、デジタルループフィルタ１０４、ＯＣＶＣＸＯ１０３、分周回路１０５は、図９に示した従来のＧＰＳオシレータと同様に動作する。即ち、ＴＩカウンタ１０２は、ＧＰＳ受信機１０１が出力する１ｐｐｓの信号と、分周回路１０５経由でフィードバックされたＯＣＶＣＸＯ１０３の出力信号との間のタイミングのずれを測定（ステップＳ７０２）し、このずれに応じてデジタルループフィルタ１０４はＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を求め（ステップＳ７０３）、その制御電圧でＯＣＶＣＸＯ１０３を制御する（ステップＳ７０４）。
【００４１】
ホールドオーバーが発生すると、ＧＰＳ受信機１０１はＧＰＳ信号の受信ができなくなり、時刻情報コンパレータ１０７はＧＰＳ受信時刻を取得することができなくなる。ＧＰＳ受信時刻を取得できない時間が予め定められた長さを超えると、時刻情報コンパレータ１０７はホールドオーバーが発生していると判定（ステップＳ７０１）し、補正量算出部１０７ｄは、現在の日時、即ち、月、日、時、分に対応する時刻差ΔＴ、時間平均ΔＴｈ、日平均ΔＴｄを、記憶部１０７ｂに格納した時刻差データベースから取得し、これらの値を元に補正量ΔＴｃを算出する（ステップＳ７０５）。補正量ΔＴｃの算出は次のような式１で行なう。
ΔＴｃ＝（Ａ１ΔＴ＋Ａ２ΔＴｈ＋Ａ３ΔＴｄ）／３…式１
Ａ１、Ａ２、Ａ３はそれぞれ予め定められた定数である。
【００４２】
標準時刻補正部１０７ｅは補正量ΔTｃにて標準電波受信時刻ｔＳを次の式２のように補正して疑似GPS受信時刻ｔPを生成し、デジタルループフィルタ１０４に渡す。
ｔP＝ｔS−ΔTｃ・・・式２
【００４３】
デジタルループフィルタ１０４は、疑似GPS受信時刻ｔPに基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧値Δｖを算出（ステップＳ７０３）し、この値を用いてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御する（ステップＳ７０４）。
【００４４】
ホールドオーバーの発生を検出している間、時刻情報コンパレータ１０７は上述の動作を繰り返し、標準電波受信時刻ｔSを時刻差データベースにて補正して得られる疑似GSP受信時刻ｔPに基づいて、デジタルループフィルタ１０４はＯＣＶＣＸＯ１０３を制御することになる。
【００４５】
上述の実施形態では１分毎に算出した時刻差ΔＴに基づいて補正を行うため、ある１分間の標準電波受信時刻ｔＳを補正する際には同じ時刻差ΔＴを用いる。次の１分間の標準電波受信時刻ｔＳを補正する際に用いる時刻差ΔＴは、時刻差データベースに格納されている次の時刻差ΔＴとなる。尚、本実施形態では、時刻差算出部１０７ａは１分毎に時刻差ΔＴを算出したが、より短い或いは長い時間間隔にて時刻差ΔＴを算出して時刻差データベースを作成することとしてもよい。
【００４６】
本実施形態によれば、あらかじめ、ホールドオーバーが発生していないときにGPS受信時刻と標準電波受信時刻との経時偏差を、例えば一年間、時刻差データベースに記録し、その上で、ホールドオーバーが発生していないときは、ＧＰＳ受信時刻ｔGに基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御する一方、ホールドオーバーが所定時間以上継続すると、現在時刻に該当する日、時、分における日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴ、例えば昨年の同日同時同分の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを時刻差データベースより取得し、これらに基づいて算出した補正量ΔＴｃを用いて標準電波受信時刻ｔＳを補正して擬似的なGPS受信時刻ｔPを求め、これに基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御する。
【００４７】
昨年１年間におけるＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻の間の経時偏差に基づいて標準電波受信時刻を補正することにより、そのＧＰＳオシレータ１を設置した場所での昨年１年間における季節的な傾向、昼夜の別等の一日の中の時間帯における傾向を加味した偏差を用いて標準電波受信時刻を補正することとなる。このため、ホールドオーバー発生前後におけるＧＰＳ受信時刻とGPS受信時刻ｔPの間の連続性は、同じくホールドオーバー発生前後におけるＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻ｔＳの間の連続性よりも高くなる。その結果、ホールドオーバー発生時にデジタルループフィルタに入力する時間情報をＧＰＳ受信時刻から標準電波受信時刻に切り替える場合と比較して、本実施形態のＧＰＳオシレータ１が生成する基準信号はホールドオーバー発生の前後でも高い連続性を維持することができる。
【００４８】
また、疑似ＧＰＳ受信時刻ｔPは標準電波受信時刻ｔＳを補正量ΔＴｃで補正したものなので、疑似ＧＰＳ受信時刻ｔP、及びこれに基づいてホールドオーバー発生中にＧＰＳオシレータ１が生成する基準信号の周波数安定度は、標準電波の周波数安定度と同程度になる。標準電波の周波数安定度は２４時間平均で約１×１０＾−１１レベルであるため、ホールドオーバー発生時のＧＰＳオシレータ１が生成する疑似ＧＰＳ受信時刻ｔP、基準信号の周波数安定度も約１×１０＾−１１レベルとなる。これは２４時間に約８４６ｎ秒のホールドオーバー特性となる。
【００４９】
本実施形態は本発明の実施形態のひとつであり、これに限定されるものではない。例えば、時刻差算出部１０７ａは１分毎に時刻差ΔＴを求めたが、より長い或いはより短い周期で時刻差ΔＴを求めることとしてもよい。
【００５０】
また、時刻差データベースに１年間の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを格納し、これらに基づいて補正量ΔＴｃを生成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、平均算出部１０７ｃを省略し、時刻差ΔＴとその算出日時とを関連づけて時刻差データベースに格納することとしてもよい。この場合、ホールドオーバー発生時には、補正量算出部１０７ｄは現在の日付及び時刻に対応する日付及び時刻の時刻差ΔＴを時刻差データベースから取得する。標準時刻補正部１０７ｅは取得した時刻差ΔＴにて標準電波受信時刻を補正する。このようにすれば、時刻情報コンパレータ１０７の構成を簡素化することができる。
【００５１】
また、時刻差データベースに複数年分の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを格納し、ホールドオーバー発生時、補正量算出部１０７ｄは、現在時刻に対応する複数年分の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを元に補正量ΔＴｃを算出することとしてもよい。
【００５２】
また、ＧＰＳオシレータ１の設置場所に予め設置された別の機器にて生成した、その設置場所におけるＧＰＳ受信時刻ｔGと標準電波受信時刻ｔSの間の偏差の経時変化を記録した時間差データベースを、ＧＰＳオシレータ１の設置に先立って記憶部１０７ｂに格納することとしてもよい。このためには、記憶部１０７ｂにデータを外部から入力するためのインタフェースを、ＧＰＳオシレータ１は更に備えることになる。このようにすれば、ＧＰＳオシレータ１は設置直後からその設置場所におけるＧＰＳ受信時刻ｔGと標準電波受信時刻ｔＳの偏差の経時変化に基づいて、疑似ＧＰＳ受信時刻ｔPを生成することができる。時間差データベースを予め構築する別機器としては、例えば別のＧＰＳオシレータ１がある。このように他のＧＰＳオシレータ１に時間差データベースを提供するには、ＧＰＳオシレータ１は、記憶部１０７ｂからデータを外部に出力するためのインタフェースを更に備えることになる。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＧＰＳオシレータ
１０１ ＧＰＳ受信機
１０２ ＴＩカウンタ
１０３ ＯＣＶＣＸＯ
１０４ デジタルループフィルタ
１０５ 分周回路
１０６ 標準電波受信機
１０７ 時刻情報コンパレータ
１０７ａ 時刻差算出部
１０７ｂ 記憶部
１０７ｃ 平均算出部
１０７ｄ 補正量算出部
１０７ｅ 標準電波受信時刻補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は基準信号発生装置に関し、特に、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号に基づいて電圧制御発振器が発生する基準信号のタイミングを補正する基準信号発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ信号に基づいてオシレータが発生する基準信号のタイミングを補正する基準信号発生装置は例えば図８のような構成を有する。ＧＰＳ受信機９０１が受信したＧＰＳ信号を元に生成した１ｐｐｓ（パルス／秒）信号と、ＯＣＶＣＸＯ(oven-controlled voltage controlled crystal oscillator)８０３が出力する基準信号を分周回路８０５にて１ｐｐｓに分周しつつフィードバックした信号とをＴＩ（タイムインターバル）カウンタ８０２にて比較し、その差に応じた制御電圧をデジタルループフィードバックフィルタ８０４がＯＣＶＣＸＯ８０３に出力する。この種の基準信号発生装置はＧＰＳ信号の周波数安定度に準じた周波数安定度を有する基準信号を出力することができる。
【０００３】
この種のＧＰＳ信号を参照して基準信号を生成する基準信号発生装置（以下、この種の基準信号発生装置をＧＰＳオシレータと呼ぶこともある）によれば、ＧＰＳ信号が受信できないときの周波数安定度はＯＣＶＣＸＯ８０３の周波数安定度に依存するが、これはＧＰＳ信号の周波数安定度に劣る。このため、この種の基準信号発生装置では、ＧＰＳ信号の受信障害が発生したときに出力する基準信号の周波数安定度を改善することがひとつの課題となっている。
【０００４】
この課題を解決しようとする技術の一例が特許文献１に記載されている。同文献には、ホールドオーバー発生時、予め用意した周辺温度と制御データの対応関係を示す温度データと、周辺温度を測定する温度センサの出力に基づいて、内蔵オシレータの出力を補正することが記載されている。
【０００５】
また、他の技術の一例が特許文献２に記載されている。この種の基準信号発生装置は、図９に示すように標準電波受信機を備え、ＧＰＳ信号が受信できないときはＧＰＳ信号の代わりに標準電波受信時刻に基づいてＯＣＶＣＸＯ８０３を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１７７２２号公報
【特許文献２】特開２００２−７１８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の基準信号発生装置には、ＧＰＳ信号の受信障害が発生し、所謂ホールドオーバーが発生したとき、オシレータの出力から入力にフィードバックする信号を補正することにより、ホールドオーバー発生時の基準信号の精度を向上するものがあった。この種の基準信号発生装置では、ホールドオーバー発生時における基準信号の周波数安定度は、オシレータの周波数安定度に依存し、これ以上の周波数安定度を得ることができなかった。
【０００８】
また、別の従来の基準信号発生装置では、標準電波のようにＧＰＳ信号とは別経路で外部から供給される信号に基づいて基準信号を発生していた。この種の技術では、別経路の外部信号に基づいて基準信号を生成するため、ホールドオーバー発生時の基準信号の周波数安定度は、その別経路の外部信号の周波数安定度に依存する。別経路の外部信号として標準電波を用いる場合は標準電波受信時刻の周波数安定度に依存し、通常はオシレータの周波数安定度に依存する場合よりも高くなる。
【０００９】
しかしながら、この場合、ホールドオーバーの発生の前後において、基準信号を生成するためにオシレータが参照するタイミング信号は、ＧＰＳ信号から標準電波等に切り替わる。別系統のタイミング信号に切り替わるため、ホールドオーバー発生の前後でタイミング信号の連続性が低下し、結果として基準信号発生装置が出力する基準信号の連続性も低下することとなる。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ＧＰＳ信号の受信障害等が発生し、ホールドオーバーが発生する場合であっても、内蔵オシレータよりも高い周波数安定度の基準信号を発生することと、ホールドオーバーの発生前後で出力する基準信号の連続性が高いこととを両立した基準信号発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機と、標準電波受信機と、ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、そのＧＰＳ受信時刻の直前或いはその直後に標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を、予め定められた時間間隔毎に算出する演算手段と、算出した時刻差と日時とを関連づけた時刻差データベースを記憶する記憶手段と、ＧＰＳ受信障害の発生を検出する手段と、ＧＰＳ受信障害の発生を検出しているとき、現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得し、取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する標準電波受信時刻補正手段と、補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する手段と、基準信号を発生する電圧制御発信器とを備えることを特徴とする基準信号発生装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、他の一態様として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機及び標準電波受信機を所定の場所に設置する段階と、ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、そのＧＰＳ受信時刻の直前或いはその直後に標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を予め定められた時間間隔毎に算出し、日時と関連づけて記憶して、設置場所における時刻差データベースを構築する段階と、ＧＰＳ受信障害の発生を検出する段階と、現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得する段階と、取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する段階と、補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御して基準信号を発生する段階とを含むことを特徴とする基準信号発生方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻の時刻差とその日時を関連づけて記憶した時刻差データベースを予め用意し、ＧＰＳ受信障害の発生を未検出のとき、ＧＰＳ受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御し、ＧＰＳ受信障害の発生を検出すると、時刻差データベースにおいて現在時刻に相当する過去の日時の時刻差（例えば昨年の同月同日同時刻の時刻差）を取得して、この時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正し、補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する。
【００１４】
ＧＰＳ受信障害発生時には標準電波時計に基づいて電圧制御発振器を制御するので、標準電波受信時刻に準じた周波数案程度の基準信号を発生することができる。
【００１５】
また、その際に標準電波受信時刻をそのまま用いるのではなく、過去にその基準信号発生装置がその設置場所で過去に収集したＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻との時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正し、言うなれば擬似的なＧＰＳ受信時刻を生成し、これを用いて電圧制御発振器を制御する。つまり、電圧制御発振器が基準信号を発生する際に参照する時刻を、ＧＰＳ受信障害の発生に応じて、ＧＰＳ受信時刻から擬似的なＧＰＳ受信時刻に切り替える。このため、参照する時刻をＧＰＳ受信時刻から標準電波受信時刻にそのまま切り替える場合と比べて、電圧制御発振器が参照する時刻情報の連続性が高く、従って、発生する基準信号の連続性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態であるＧＰＳオシレータ１のブロック図である。
【図２】ＧＰＳオシレータ１における時刻差データベースを生成する動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】時刻差ΔＴ、ＧＰＳ受信時刻ｔＧ及び標準電波受信時刻ｔＳの関係を説明するための図である。
【図４】時刻差ΔＴを１時間分プロットした経時変化特性の例を示す図である。
【図５】１日分の時間平均ΔＴｈをプロットした経日変化特性の例を示す図である。
【図６】１年間分の日平均ΔＴｄをプロットした経年変化特性の例を示す図である。
【図７】ＧＰＳオシレータ１におけるＯＣＶＣＸＯ１０３を制御する動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】従来の基準信号発生装置を説明するためのブロック図である。
【図９】従来の基準信号発生装置を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施の形態であるＧＰＳオシレータ１について説明する。ＧＰＳオシレータ１はＧＰＳ受信機を備える基準信号発生装置であり、図１を参照すると、ＧＰＳオシレータ１は、ＧＰＳ受信機１０１、ＴＩカウンタ１０２、ＯＣＶＣＸＯ１０３、デジタルループフィルタ１０４、分周回路１０５、標準電波受信機１０６、時刻情報コンパレータ１０７を備える。
【００１８】
ＧＰＳ（Global positioning system）受信機１０１は、ＧＰＳ衛星が発信するＧＰＳ信号を受信する受信機である。ＧＰＳ信号はＧＰＳ衛星に搭載の原子時計が生成する時刻を含んでいる。ＧＰＳ信号を介して取得した時刻をＧＰＳ受信時刻と呼ぶものとする。ＧＰＳ受信機１０１はＧＰＳ信号からＧＰＳ受信時刻を取得して、時刻情報コンパレータ１０７に出力する。また、ＧＰＳ受信時刻から１ｐｐｓ（パルス／秒）の信号を生成してＴＩカウンタ１０２に出力する。ＧＰＳ受信障害が発生しＧＰＳ信号が受信できないとき、ＧＰＳ受信機１０１は、ＴＩカウンタ１０２及び時刻情報コンパレータ１０７への出力を止める。
【００１９】
ＴＩカウンタ１０２はタイムインターバルカウンタであり、ＧＰＳ受信機１０１が出力する１ｐｐｓ（パルス／秒）の信号をリファレンスとしてデジタルＰＬＬ回路を構成する。ＧＰＳ受信障害が発生しＧＰＳ信号が受信できないとき、ＴＩカウンタ１０２はデジタルループフィルタ１０４への出力を止める。
【００２０】
ＯＣＶＣＸＯ１０３はoven-controlled voltage-controlled crystal oscillator、或いは恒温槽付電圧制御水晶発振器であり、デジタルループフィルタ１０４の出力に基づいて１０ＭＨｚの基準信号を生成する。
【００２１】
デジタルループフィルタ１０４は、ＴＩカウンタ１０２または時刻情報コンパレータ１０７の出力に基づいて制御電圧値Δｖを生成、出力し、ＯＣＶＣＸＯ１０３を制御する。
【００２２】
分周回路１０５は、ＯＣＶＣＸＯ１０３が出力する１０ＭＨｚの基準信号を分周して１Ｈｚ即ち１ｐｐｓの信号を生成し、ＴＩカウンタ１０２に対して出力する。
【００２３】
標準電波受信機１０６は、例えば情報通信研究機構が開設運用するＪＪＹのような標準周波数報時局が送信する標準電波を受信する受信機である。標準電波を介して取得した時刻を標準電波受信時刻と呼ぶものとする。
【００２４】
時刻情報コンパレータ１０７は、ＧＰＳ受信機１０１から取得したあるＧＰＳ受信時刻（ｔＧ）と、そのＧＰＳ受信時刻ｔＧの直前、或いはその直後に、標準電波受信機１０６から取得した標準電波受信時刻（ｔＳ）とに基づいて、時刻差ΔＴ＝ｔＳ−ｔＧを所定の時間間隔毎に算出し、時刻差ΔＴと、その時刻差を算出した日時、即ち月、日、時、分とを関連づけた時刻差データベースを生成する。より詳しくは、時刻情報コンパレータ１０７は時刻差算出部１０７ａ、記憶部１０７ｂ、平均算出部１０７ｃ、補正量算出部１０７ｄ及び標準電波受信時刻補正部１０７ｅを備える。
【００２５】
時刻差算出部１０７ａは、ＧＰＳ受信時刻ｔＧと標準電波受信時刻ｔＳとの時刻差ΔＴ＝ｔＳ−ｔＧを所定の時間間隔毎に算出する。
【００２６】
記憶部１０７ｂは、算出した時刻差ΔＴと、後述する平均算出部１０７ｃが算出する所定期間における時刻差ΔＴの平均を、それぞれ該当する日時と関連づけて格納する時刻差データベースを記憶する。
【００２７】
平均算出部１０７ｃは予め定められた期間における時刻差ΔＴの平均を算出する。
【００２８】
補正量算出部１０７ｄは時刻差ΔＴ及びその期間平均に基づいて標準電波受信時刻の補正量ΔＴｃを算出する。
【００２９】
標準電波受信時刻補正部１０７ｅは補正量算出部１０７ｄが算出した補正量により標準電波受信時刻を補正してデジタルループフィルタ１０４に渡す。
【００３０】
次に、ＧＰＳオシレータ１における動作について説明する。
【００３１】
ＧＰＳオシレータ１は、ＧＰＳ受信障害が発生していないとき、時刻差ΔＴと所定期間内の平均時刻差とをその算出した日時と関連づけた時刻差データベースを生成する。ＧＰＳ受信障害が発生している期間においては、時刻差ΔＴを算出することができないので、この期間の時刻差ΔＴ、平均時刻差は時刻差データベースに格納されない。
【００３２】
また、ＧＰＳオシレータ１は、ＧＰＳ受信障害が発生していないときは、一般的なＧＰＳオシレータと同様、ＧＰＳ信号に基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御し、ＯＣＶＣＸＯ１０３にて基準信号を生成する一方、ＧＰＳ受信障害が発生すると、時刻差データベースから現在の日時に対応する時刻差、平均時刻差を取得し、これらを元に時刻の補正量ΔＴｃを求め、これに基づいて標準電波受信時刻を補正して、謂わば擬似的なＧＰＳ受信時刻を生成する。この補正した標準電波受信時刻に基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３を制御して基準信号を生成する。以下、ＧＰＳ受信障害が発生した状態をホールドオーバーと呼ぶこともある。
【００３３】
ＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻はその生成元の原子時計が異なり、また、両者の伝達経路も異なる。このため、ＧＰＳオシレータ１が、同じ時刻を示すＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻とを同時に受信することは通常はなく、ほとんどの場合、これらのＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻の受信タイミングにはずれがある。このため、ホールドオーバーが発生したとき、内蔵オシレータに入力するタイミング信号をＧＰＳ受信時刻から標準電波受信時刻に切り替える従来の技術では、切替時に内蔵オシレータへの入力信号の連続性に悪影響を及ぼす可能性がある。しかし、上述のように、ホールドオーバー発生時に過去の統計量を元に擬似的なＧＰＳ受信時刻を生成して内蔵オシレータに入力することにより、ホールドオーバーの前後で、内蔵オシレータＯＣＶＣＸＯ１０３への入力信号の連続性を維持することが可能となる。しかも、標準電波受信時刻を補正して疑似ＧＰＳ受信時刻を生成しているため、例えば内蔵オシレータ出力のフィードバックを補正する場合と比較して高い精度を得ることができる。
【００３４】
時刻差データベースの生成について図２を参照して時刻情報コンパレータ１０７を中心に説明する。ＧＰＳ受信機１０１からＧＰＳ受信時刻ｔＧを受け取り（ステップＳ２０１）、標準電波受信機１０６から標準電波受信時刻ｔＳを受け取る（ステップＳ２０２）と、時刻情報コンパレータ１０７は、これら時刻の差ΔＴを算出する（ステップＳ２０３）。時刻差ΔＴ、ＧＰＳ受信時刻ｔＧ及び標準電波受信時刻ｔＳの関係を図３に示す。
【００３５】
時刻情報コンパレータ１０７は、標準電波受信機１０６から毎分１回ずつ標準電波受信時刻ｔＳを取得する。時刻差算出部１０７ａは、標準電波受信時刻ｔＳとＧＰＳ受信時刻ｔＧとの時刻差ΔＴを毎分１回ずつ算出し、算出した月、日、時、分と関連づけて、時刻差データベースとして記憶部１０７ｂに格納する（ステップＳ２０３）。ここでは、月、日、時、分と関連づけた１年間の時刻差ΔＴを記憶部１０７ｂに格納するものとする。時刻差データベースに格納した時刻差ΔＴを１時間分プロットした経時変化特性は例えば図４のようになる。
【００３６】
記憶部１０７ｂに格納した時刻差ΔＴに基づいて、平均算出部１０７ｃは所定期間内における時刻差ΔＴの平均値を求め、その日時と関連づけて記憶部１０７ｂの時刻差データベースに格納していく（ステップＳ２０４）。
【００３７】
より詳しくは、１時間分の時刻差ΔＴを記憶部１０７ｂに格納すると、即ち、連続して取得した６０個の時刻差ΔＴを記憶部１０７ｂに格納すると、平均算出部１０７ｃは、この６０個の時刻差ΔＴの平均値である時間平均ΔＴｈを算出し、その月、日、時と関連づけて１年間分を記憶部１０７ｂに格納していく。１日分の時間平均ΔＴｈをプロットした経日変化特性は例えば図５のようになる。
【００３８】
また、平均算出部１０７ｃは、１日分の時間平均ΔＴｈ、即ち、連続した２４個の時間平均ΔＴｈの平均である日平均ΔＴｄを算出し、その月、日と関連づけて１年間分を記憶部１０７ｃに格納する。１年間分の日平均ΔＴｄをプロットした経年変化特性は例えば図６のようになる。
【００３９】
次に、ＧＰＳオシレータ１による基準信号の生成について図７を参照して説明する。尚、記憶部１０７ｂの時刻差データベースには過去１年間分の時刻差ΔＴ、時間平均ΔＴｈ、日平均ΔＴｄが予め格納されているものとする。
【００４０】
ホールドオーバーが発生していない（ステップＳ７０１）とき、ＧＰＳ受信機１０１、ＴＩカウンタ１０２、デジタルループフィルタ１０４、ＯＣＶＣＸＯ１０３、分周回路１０５は、図９に示した従来のＧＰＳオシレータと同様に動作する。即ち、ＴＩカウンタ１０２は、ＧＰＳ受信機１０１が出力する１ｐｐｓの信号と、分周回路１０５経由でフィードバックされたＯＣＶＣＸＯ１０３の出力信号との間のタイミングのずれを測定（ステップＳ７０２）し、このずれに応じてデジタルループフィルタ１０４はＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を求め（ステップＳ７０３）、その制御電圧でＯＣＶＣＸＯ１０３を制御する（ステップＳ７０４）。
【００４１】
ホールドオーバーが発生すると、ＧＰＳ受信機１０１はＧＰＳ信号の受信ができなくなり、時刻情報コンパレータ１０７はＧＰＳ受信時刻を取得することができなくなる。ＧＰＳ受信時刻を取得できない時間が予め定められた長さを超えると、時刻情報コンパレータ１０７はホールドオーバーが発生していると判定（ステップＳ７０１）し、補正量算出部１０７ｄは、現在の日時、即ち、月、日、時、分に対応する時刻差ΔＴ、時間平均ΔＴｈ、日平均ΔＴｄを、記憶部１０７ｂに格納した時刻差データベースから取得し、これらの値を元に補正量ΔＴｃを算出する（ステップＳ７０５）。補正量ΔＴｃの算出は次のような式１で行なう。
ΔＴｃ＝（Ａ１ΔＴ＋Ａ２ΔＴｈ＋Ａ３ΔＴｄ）／３…式１
Ａ１、Ａ２、Ａ３はそれぞれ予め定められた定数である。
【００４２】
標準時刻補正部１０７ｅは補正量ΔTｃにて標準電波受信時刻ｔＳを次の式２のように補正して疑似GPS受信時刻ｔPを生成し、デジタルループフィルタ１０４に渡す。
ｔP＝ｔS−ΔTｃ・・・式２
【００４３】
デジタルループフィルタ１０４は、疑似GPS受信時刻ｔPに基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧値Δｖを算出（ステップＳ７０３）し、この値を用いてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御する（ステップＳ７０４）。
【００４４】
ホールドオーバーの発生を検出している間、時刻情報コンパレータ１０７は上述の動作を繰り返し、標準電波受信時刻ｔSを時刻差データベースにて補正して得られる疑似GSP受信時刻ｔPに基づいて、デジタルループフィルタ１０４はＯＣＶＣＸＯ１０３を制御することになる。
【００４５】
上述の実施形態では１分毎に算出した時刻差ΔＴに基づいて補正を行うため、ある１分間の標準電波受信時刻ｔＳを補正する際には同じ時刻差ΔＴを用いる。次の１分間の標準電波受信時刻ｔＳを補正する際に用いる時刻差ΔＴは、時刻差データベースに格納されている次の時刻差ΔＴとなる。尚、本実施形態では、時刻差算出部１０７ａは１分毎に時刻差ΔＴを算出したが、より短い或いは長い時間間隔にて時刻差ΔＴを算出して時刻差データベースを作成することとしてもよい。
【００４６】
本実施形態によれば、あらかじめ、ホールドオーバーが発生していないときにGPS受信時刻と標準電波受信時刻との経時偏差を、例えば一年間、時刻差データベースに記録し、その上で、ホールドオーバーが発生していないときは、ＧＰＳ受信時刻ｔGに基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御する一方、ホールドオーバーが所定時間以上継続すると、現在時刻に該当する日、時、分における日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴ、例えば昨年の同日同時同分の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを時刻差データベースより取得し、これらに基づいて算出した補正量ΔＴｃを用いて標準電波受信時刻ｔＳを補正して擬似的なGPS受信時刻ｔPを求め、これに基づいてＯＣＶＣＸＯ１０３の制御電圧を制御する。
【００４７】
昨年１年間におけるＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻の間の経時偏差に基づいて標準電波受信時刻を補正することにより、そのＧＰＳオシレータ１を設置した場所での昨年１年間における季節的な傾向、昼夜の別等の一日の中の時間帯における傾向を加味した偏差を用いて標準電波受信時刻を補正することとなる。このため、ホールドオーバー発生前後におけるＧＰＳ受信時刻とGPS受信時刻ｔPの間の連続性は、同じくホールドオーバー発生前後におけるＧＰＳ受信時刻と標準電波受信時刻ｔＳの間の連続性よりも高くなる。その結果、ホールドオーバー発生時にデジタルループフィルタに入力する時間情報をＧＰＳ受信時刻から標準電波受信時刻に切り替える場合と比較して、本実施形態のＧＰＳオシレータ１が生成する基準信号はホールドオーバー発生の前後でも高い連続性を維持することができる。
【００４８】
また、疑似ＧＰＳ受信時刻ｔPは標準電波受信時刻ｔＳを補正量ΔＴｃで補正したものなので、疑似ＧＰＳ受信時刻ｔP、及びこれに基づいてホールドオーバー発生中にＧＰＳオシレータ１が生成する基準信号の周波数安定度は、標準電波の周波数安定度と同程度になる。標準電波の周波数安定度は２４時間平均で約１×１０＾−１１レベルであるため、ホールドオーバー発生時のＧＰＳオシレータ１が生成する疑似ＧＰＳ受信時刻ｔP、基準信号の周波数安定度も約１×１０＾−１１レベルとなる。これは２４時間に約８４６ｎ秒のホールドオーバー特性となる。
【００４９】
本実施形態は本発明の実施形態のひとつであり、これに限定されるものではない。例えば、時刻差算出部１０７ａは１分毎に時刻差ΔＴを求めたが、より長い或いはより短い周期で時刻差ΔＴを求めることとしてもよい。
【００５０】
また、時刻差データベースに１年間の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを格納し、これらに基づいて補正量ΔＴｃを生成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、平均算出部１０７ｃを省略し、時刻差ΔＴとその算出日時とを関連づけて時刻差データベースに格納することとしてもよい。この場合、ホールドオーバー発生時には、補正量算出部１０７ｄは現在の日付及び時刻に対応する日付及び時刻の時刻差ΔＴを時刻差データベースから取得する。標準時刻補正部１０７ｅは取得した時刻差ΔＴにて標準電波受信時刻を補正する。このようにすれば、時刻情報コンパレータ１０７の構成を簡素化することができる。
【００５１】
また、時刻差データベースに複数年分の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを格納し、ホールドオーバー発生時、補正量算出部１０７ｄは、現在時刻に対応する複数年分の日平均ΔＴｄ、時間平均ΔＴｈ及び時刻差ΔＴを元に補正量ΔＴｃを算出することとしてもよい。
【００５２】
また、ＧＰＳオシレータ１の設置場所に予め設置された別の機器にて生成した、その設置場所におけるＧＰＳ受信時刻ｔGと標準電波受信時刻ｔSの間の偏差の経時変化を記録した時間差データベースを、ＧＰＳオシレータ１の設置に先立って記憶部１０７ｂに格納することとしてもよい。このためには、記憶部１０７ｂにデータを外部から入力するためのインタフェースを、ＧＰＳオシレータ１は更に備えることになる。このようにすれば、ＧＰＳオシレータ１は設置直後からその設置場所におけるＧＰＳ受信時刻ｔGと標準電波受信時刻ｔＳの偏差の経時変化に基づいて、疑似ＧＰＳ受信時刻ｔPを生成することができる。時間差データベースを予め構築する別機器としては、例えば別のＧＰＳオシレータ１がある。このように他のＧＰＳオシレータ１に時間差データベースを提供するには、ＧＰＳオシレータ１は、記憶部１０７ｂからデータを外部に出力するためのインタフェースを更に備えることになる。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＧＰＳオシレータ
１０１ ＧＰＳ受信機
１０２ ＴＩカウンタ
１０３ ＯＣＶＣＸＯ
１０４ デジタルループフィルタ
１０５ 分周回路
１０６ 標準電波受信機
１０７ 時刻情報コンパレータ
１０７ａ 時刻差算出部
１０７ｂ 記憶部
１０７ｃ 平均算出部
１０７ｄ 補正量算出部
１０７ｅ 標準電波受信時刻補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機と、
標準電波受信機と、
ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を、予め定められた時間間隔毎に算出する演算手段と、
算出した時刻差と日時とを関連づけた時刻差データベースを記憶する記憶手段と、
ＧＰＳ受信障害の発生を検出する手段と、
ＧＰＳ受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する第１の制御手段と、
現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得し、取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する標準電波受信時刻補正手段と、
補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する第2の制御手段と、
基準信号を発生する電圧制御発振器とを備え、
ＧＰＳ受信障害の発生を未検出のとき、第1の制御手段により電圧制御発振器を制御し、ＧＰＳ受信障害の発生を検出すると、第2の制御手段により電圧制御発振器を制御する
ことを特徴とする基準信号発生装置。
【請求項２】
ＧＰＳ受信障害により算出できない時刻差を含む、少なくとも1年間分の時刻差を日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
前記１年間分の中で現在の日時と同月同日同時刻に関連づけられた時刻差を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の基準信号発生装置。
【請求項３】
記憶した時刻差に基づいて、予め定められた期間内における平均時刻差を算出する演算手段を更に備え、
記憶手段は、平均時刻差の期間を示す日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
標準電波受信時刻補正手段は、現在の日時に対応する時刻差及び平均時刻差を時刻差データベースから取得し、取得した時刻差及び平均時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する
ことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の基準信号発生装置。
【請求項４】
時刻差を算出する時間間隔は１分であり、
平均時刻差を算出する演算手段は、平均時刻差として、１時間の時刻差の平均である時間平均と、１日の時刻差の平均である日平均を算出し、
記憶手段は、時間平均及び日平均に対応する日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
標準電波受信時刻補正手段は、現在の日時に対応する時刻差、時間平均及び日平均を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項３に記載の基準信号発生装置。
【請求項５】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機及び標準電波受信機を所定の場所に設置する段階と、
ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を予め定められた時間間隔毎に算出し、日時と関連づけて記憶して、設置場所における時刻差データベースを構築する段階と、
ＧＰＳ受信障害の発生を検出する段階と、
現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得する段階と、
取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する段階と、
補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御して基準信号を発生する段階と
を含むことを特徴とする基準信号発生方法。
【請求項６】
ＧＰＳ受信障害により算出できない時刻差を含む、少なくとも1年間分の時刻差を日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
前記１年間分の中で現在の日時と同月同日同時刻に関連づけられた時刻差を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項５に記載の基準信号発生方法。
【請求項７】
記憶した時刻差に基づいて、予め定められた期間内における平均時刻差を算出し、その期間を示す日時と関連づけて時刻差データベースに記憶する段階を更に含み、
現在の日時に対応する時刻差及び平均時刻差を時刻差データベースから取得し、
取得した時刻差及び平均時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する
ことを特徴とする請求項５及び６のいずれかに記載の基準信号発生方法。
【請求項８】
時刻差を算出する時間間隔は１分であり、
平均時刻差として、１時間の時刻差の平均である時間平均と、１日の時刻差の平均である日平均を算出し、時間平均及び日平均に対応する日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
現在の日時に対応する時刻差、時間平均及び日平均を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項７に記載の基準信号発生方法。
【請求項１】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機と、
標準電波受信機と、
ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と、標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を、予め定められた時間間隔毎に算出する演算手段と、
算出した時刻差と日時とを関連づけた時刻差データベースを記憶する記憶手段と、
ＧＰＳ受信障害の発生を検出する手段と、
ＧＰＳ受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する第１の制御手段と、
現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得し、取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する標準電波受信時刻補正手段と、
補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御する第2の制御手段と、
基準信号を発生する電圧制御発振器とを備え、
ＧＰＳ受信障害の発生を未検出のとき、第1の制御手段により電圧制御発振器を制御し、ＧＰＳ受信障害の発生を検出すると、第2の制御手段により電圧制御発振器を制御する
ことを特徴とする基準信号発生装置。
【請求項２】
ＧＰＳ受信障害により算出できない時刻差を含む、少なくとも1年間分の時刻差を日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
前記１年間分の中で現在の日時と同月同日同時刻に関連づけられた時刻差を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の基準信号発生装置。
【請求項３】
記憶した時刻差に基づいて、予め定められた期間内における平均時刻差を算出する演算手段を更に備え、
記憶手段は、平均時刻差の期間を示す日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
標準電波受信時刻補正手段は、現在の日時に対応する時刻差及び平均時刻差を時刻差データベースから取得し、取得した時刻差及び平均時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する
ことを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の基準信号発生装置。
【請求項４】
時刻差を算出する時間間隔は１分であり、
平均時刻差を算出する演算手段は、平均時刻差として、１時間の時刻差の平均である時間平均と、１日の時刻差の平均である日平均を算出し、
記憶手段は、時間平均及び日平均に対応する日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
標準電波受信時刻補正手段は、現在の日時に対応する時刻差、時間平均及び日平均を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項３に記載の基準信号発生装置。
【請求項５】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機及び標準電波受信機を所定の場所に設置する段階と、
ＧＰＳ受信機にて取得したＧＰＳ受信時刻と標準電波受信機にて取得した標準電波受信時刻との時刻差を予め定められた時間間隔毎に算出し、日時と関連づけて記憶して、設置場所における時刻差データベースを構築する段階と、
ＧＰＳ受信障害の発生を検出する段階と、
現在の日時に対応する時刻差を時刻差データベースから取得する段階と、
取得した時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する段階と、
補正した標準電波受信時刻に基づいて電圧制御発振器を制御して基準信号を発生する段階と
を含むことを特徴とする基準信号発生方法。
【請求項６】
ＧＰＳ受信障害により算出できない時刻差を含む、少なくとも1年間分の時刻差を日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
前記１年間分の中で現在の日時と同月同日同時刻に関連づけられた時刻差を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項５に記載の基準信号発生方法。
【請求項７】
記憶した時刻差に基づいて、予め定められた期間内における平均時刻差を算出し、その期間を示す日時と関連づけて時刻差データベースに記憶する段階を更に含み、
現在の日時に対応する時刻差及び平均時刻差を時刻差データベースから取得し、
取得した時刻差及び平均時刻差に基づいて標準電波受信時刻を補正する
ことを特徴とする請求項５及び６のいずれかに記載の基準信号発生方法。
【請求項８】
時刻差を算出する時間間隔は１分であり、
平均時刻差として、１時間の時刻差の平均である時間平均と、１日の時刻差の平均である日平均を算出し、時間平均及び日平均に対応する日時と関連づけて時刻差データベースに記憶し、
現在の日時に対応する時刻差、時間平均及び日平均を時刻差データベースから取得する
ことを特徴とする請求項７に記載の基準信号発生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１８２０９９（Ｐ２０１１−１８２０９９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２７７７（Ｐ２０１０−４２７７７）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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