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Dokumentenidentifikation DE102004043864B4 12.04.2007
Titel Funkuhr und Verfahren
Anmelder Seiko Precision Inc., Narashino, Chiba, JP
Erfinder Ozawa, Kenji, Narashino, Chiba, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 10.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004043864
Offenlegungstag 30.06.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse G04G 7/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkuhr und ein Verfahren zum Empfangen eines Standardfrequenz-Zeitsignals (Standard-Funksignals), um Zeitinformationen zu erfassen und die Zeitmessung zu korrigieren.

In Deutschland wird ein Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal (Standardfunksignal) einschließlich eines Zeitcodes gesendet. Bei diesem Signal ist ein Rahmen pro Minute gesetzt, wobei Zeitdaten wie das Jahr (die niedrigeren zwei Stellen der Jahreszahl), der Monat, der Tag, der Wochentag, die Stunde und die Minute nacheinander in der Form eines Binärcodes übertragen werden. Insbesondere wird ein Bit durch einen Rechteckimpuls von 1 Hz wiedergegeben, wobei „1" und „0" durch Impulsbreiten von jeweils 200 ms und 100 ms ausgedrückt werden. Ein Langwellen-Funksignal von 77,5 kHz wird als Trägerwelle verwendet.

Um Zeitinformationen aus einem derartigen Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal zu erhalten, wird der Startzeitpunkt jedes zweiten Rahmens (Zeitrahmens), der Zeitintervalle von einer Sekunde aufweist, die als Bezug für das Messen einer impulskontinuierlichen Zeit eines ersten Rechteckimpulses verwendet werden, mit der Anstiegsflanke des Rechteckimpulses, d.h. dem vorderen Ende des Rechteckimpulses, synchronisiert bzw. im wesentlichen synchronisiert. Dann wird der zweite Rahmen mit Bezug auf diesen Startzeitpunkt bestimmt, wobei die impulskontinuierliche Zeit (kontinuierliche Zeit der höheren Ebene; Impulsbreite) des Rechteckimpulses in jedem zweiten Rahmen gemessen wird, um jede Minute den Zeitpunkt des Minutenwechsels durch eine Rahmenmarkierung zu erhalten, wobei ein Intervall zwischen den Impulsen ungefähr 2 Sekunden (1500 ms bis 2050 ms) beträgt.

Es wird allgemein ein Verfahren verwendet, in dem die impulskontinuierliche Zeit des Rechteckimpulses in jedem zweiten Rahmen gemessen wird, um Bitdaten „0" und „1" zu erhalten, wobei die erhaltenen Daten decodiert werden, um Zeitinformationen zu erhalten.

Weiterhin ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung KOKAI Nr. 2002-286876 ein Verfahren angegeben, in dem der durch das Korrigieren des Zeitpunktes der Anstiegs- oder Abfallsflanke des Rechteckimpulses erhaltene Zeitpunkt als Startzeitpunkt des internen zweiten Rahmens verwendet wird.

In der Umgebung, in der das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal empfangen wird, wird die Erfassung des Zeitpunkts der Anstiegsflanke des Rechteckimpulses, der in dem Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal enthalten ist, manchmal durch den Einfluss eines sogenannten Stadtrauschens verschoben, das durch elektrische Haushaltsgeräte verursacht wird.

Um den Einfluss der Verschiebung auf den Erfassungszeitpunkt zu reduzieren, wird in dem oben genannten Dokument ein Verfahren verwendet, bei dem bestimmt wird, ob die Impulsbreite des Rechteckimpulses innerhalb eines vorbestimmten Bereichs für eine Sekunde liegt oder nicht, wobei der innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegende Rechteckimpuls aufeinander folgend mehrere Male erfasst wird und eine Differenz zwischen der Periode jedes Rechteckimpulses und einer Sekunde erhalten wird, wobei dann der Rechteckimpuls-Erfassungszeitpunkt gegenüber dem Anstieg oder dem Abfall des schließlich erfassten Rechteckimpulses unter Verwendung des Durchschnitts der erhaltenen Differenzen korrigiert wird und wobei der korrigierte Rechteckimpuls-Erfassungszeitpunkt als Startzeitpunkt des internen zweiten Rahmens verwendet wird.

Weil jedoch bei diesem Verfahren der schließlich erfasste Anstiegs- oder Abfallszeitpunkt des Rechteckimpulses wie in 4A bis 4C gezeigt ein endgültiges Kriterium ist, wird, obwohl die Korrektur unter Verwendung des Durchschnittswerts der zuvor festgestellten Zeitdifferenz durchgeführt wird, der Startzeitpunkt des zweiten Rahmens stark durch den endgültigen Rechteckimpuls beeinflusst.

JP 10-82873 A offenbart eine Funkuhr, die ein Signal empfängt, das Zeitinformation enthält, die bitweise durch Impulsbreiten von Rechteckimpulsen mit einer vorbestimmten Basisperiode übermittelt wird. Die Funkuhr entnimmt die Zeitinformation aus den Impulsbreiten der Rechteckimpulse, um die gemessene Zeit auf der Basis der erfassten Zeitinformation zu korrigieren. Um den Anstieg eines Rechteckimpulses auch im Falle von Empfangsstörungen zu erfassen, wird die Frequenz der Impulse einer internen Uhr mit der Frequenz der Impulse der empfangenen Wellensignale synchronisiert.

DE 44 14 581 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisation zweier periodischer Signale, insbesondere in einer Anwendung in Funkuhren. Sie weist Eingänge für zwei Signale auf. Mittels Impulsformereinrichtungen wird aus jeweils einem der beiden Eingangssignale ein Synchronisationssignal erzeugt, wobei in einem der beiden Synchronisationssignale ein zeitlicher Fangbereich gebildet ist. Bei der Synchronisation wird die Phase des ersten Eingangssignals durch eine Schalteinrichtung periodisch verschoben, bis in dem zeitlichen Fangbereich die Zustände der beiden Synchronisationssignale übereinstimmen und über eine Verknüpfungs- und eine Schalteinrichtung ein Signal für das Ende der Synchronisation erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung nimmt auf das vorstehend geschilderte Problem aus dem Stand der Technik Bezug, wobei es eine Aufgabe ist, eine Funkuhr anzugeben, die eine Beeinträchtigung des Erfassungsgenauigkeit von Zeitinformationen verhindern kann, wenn eine Fluktuation in einem Empfangssignal vorhanden ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Funkuhr und ein Verfahren anzugeben, die die Zeitmessung genau korrigieren können.

Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, gibt die vorliegende Erfindung eine Funkuhr an, die die Zeit misst, ein Funksignal mit Zeitinformationen, die durch eine Impulsbreite eines Rechteckimpulses mit einer vorbestimmten Basisperiode definiert werden, mittels eines Empfangsabschnitts (102) empfängt und Zeitinformationen aus der Impulsbreite jedes Rechteckimpulses erfasst, um die Zeitmessung zu korrigieren, wobei die Funkuhr einen Internbezugsperioden-Erzeugungsabschnitt (112) umfasst, der einen Bezugsimpuls mit einer Internbezugsperiode erzeugt, die gleich der Basisperiode des Rechteckimpulses ist. Die Funkuhr umfasst weiterhin einen Periodenmessabschnitt (108) der eine Signalperiode des durch den Empfangsabschnitt (102) empfangenen Rechteckimpulses misst. Die Funkuhr umfasst weiterhin einen Zeitdifferenz-Messabschnitt (110), der eine Phasendifferenz des Bezugsimpulses in Bezug auf den Rechteckimpuls erfasst. Die Funkuhr umfasst weiterhin einen Korrekturabschnitt (109, 111), der bei Feststellung eines Rechteckimpulses, der eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses derart korrigiert, dass der Erzeugungszeitpunkt synchron zu dem Rechteckimpuls ist.

Der Korrekturabschnitt (109, 111) erhält bei Erfassung einer Vielzahl von aufeinander folgenden Rechteckimpulsen, deren gemessene Signalperiode innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, einen Durchschnittswert der Phasendifferenzen des Bezugsimpulses in Bezug auf die Vielzahl von aufeinander folgenden Rechteckimpulsen, wobei die Phasendifferenzen durch den Zeitdifferenz-Messabschnitt (110) erhalten werden, und korrigiert den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses um den Durchschnittswert.

Der Internbezugsperioden-Erzeugungsabschnitt (112) startet mit der Erzeugung des Bezugsimpulses bei der internen Bezugsperiode, wobei er den Anstieg des durch den Empfangsabschnitt (102) empfangenen und festgestellten Rechteckimpulses als Erzeugungszeitpunkt verwendet, und korrigiert den Zeitpunkt des Bezugsimpulses um den durch den Korrekturabschnitt (109, 111) erhaltenen Durchschnittswert der Phasendifferenzen.

Tatsächlich umfasst die Funkuhr weiterhin einen Impulsbreiten-Feststellungsabschnitt (104), der eine Impulsbreite des Rechteckimpulses mit Bezug auf den Bezugsimpuls feststellt, nachdem die Erzeugungszeit durch den Korrekturabschnitt (109, 111) korrigiert wurde.

Wenn der Rechteckimpuls, dessen gemessene Signalperiode innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, aufeinander folgend mehrere Male festgestellt wird, wird ein Durchschnittswert der Phasendifferenzen des Bezugsimpulses in Bezug auf die kontinuierlich festgestellten Rechteckimpulse erhalten und wird der Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses auf der Basis des Durchschnittswerts korrigiert, sodass ein Fehler zwischen dem Anstieg des Rechteckimpulses und dem Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses unabhängig von dem Anstiegszeitpunkt des schließlich festgestellten Rechteckimpulses klein wird, wodurch ein korrekter Startzeitpunkt des zweiten Rahmens in Bezug auf das Sendesignal des Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal erhalten werden kann.

Auch wenn die Bezugsperiode und die Periode des Sendesignals des Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals sich einander nähern und das Signal mit einer Verzögerungsphase und das Signal mit einer Voreilungsphase gemischt werden, kann der korrekte Startzeitpunkt des zweiten Rahmens erhalten werden.

Diese Aufgaben und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.

1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration von wichtigen Teilen einer Funkuhr gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

2 ist ein Flussdiagramm, das die Hauptoperation der Funkuhr von 1 zeigt.

3A bis 3C sind Zeitdiagramme, die die Zeitkorrekturverarbeitung der Funkuhr von 1 zeigen.

4A bis 4C sind Zeitdiagramme, die die Zeitkorrekturverarbeitung einer herkömmlichen Funkuhr zeigen.

5 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitts der Funkuhr von 1 zeigt.

Eine Funkuhr, bei der die vorliegende Erfindung angewendet ist, wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.

1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration von wichtigen Teilen einer Funkuhr 100 zeigt, bei der die vorliegende Erfindung angewendet ist.

Ein Empfangs-Verwaltungsabschnitt 103 stellt fest, dass die aktuelle Uhrzeit eine zuvor gesetzte Empfangsstartzeit erreicht oder dass ein Korrekturschalter SW gedrückt wird (eingeschaltet wird), um das Empfangen, Erfassen und Korrigieren eines Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals zu steuern. Das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal wird durch eine Antenne 101 empfangen. Nach dem Verstärken des durch die Antenne 101 empfangenen Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals erfasst (demoduliert) eine Empfangsschaltung 102 ein Zeitsignal, wobei eine Minute als ein Rahmen gesetzt ist und ein Bit als ein Rechteckimpuls von 1 Hz gesetzt ist.

Ein Bitdaten-Wandlungsabschnitt 104 stellt die Impulsbreite eines durch die Empfangsschaltung 102 erfassten Rechteckimpulses von 1 Hz auf der Basis eines Bezugsimpulses fest, der in jeder Bezugsperiode durch einen Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 auf der Basis einer Bezugsperiode aus dem Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 ausgegeben wird, um den Rechteckimpuls zu einem Zeitcode mit den Markierungen „1" und „0" zu wandeln.

Nach dem Feststellen des Starts eines Rahmens von einer Rahmenmarkierung in dem durch den Bitdaten-Wandlungsabschnitt 104 gewandelten Zeitcode, erfasst ein Zeitinformations-Erfassungsabschnitt 105 einen Binärcode. Der Zeitinformations-Erfassungsabschnitt 105 wandelt den Binärcode zu Zeitinformationen wie etwa Stunden und Minuten auf der Basis eines Zeitcodeformats, das durch das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal definiert wird, bestimmt dann, ob die Zeitinformationen korrekt sind oder nicht, und korrigiert die durch einen Zeitmessabschnitt 106 gemessene Uhrzeit.

Der Zeitmessabschnitt 106 misst die Uhrzeit auf der Basis des durch den Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 ausgegebenen Bezugsimpulses, gibt die gemessene Zeit in Sekunde, Minute, Tag, Monat, Jahr, Wochentag wieder und zeigt dieselbe auf einem Zeitanzeigeabschnitt 113 an.

Ein Flanken-Erfassungsabschnitt 107 erfasst eine Anstiegsflanke des durch die Empfangsschaltung 102 erzeugten Rechteckimpulssignals und gibt eine Impulsbreite, die durch benachbarten Anstiegsflanken definiert wird, an einen Perioden-Messabschnitt 108 und einen Zeitdifferenz-Messabschnitt 110 aus.

Der Perioden-Messabschnitt 108 misst eine Periode der Anstiegsflanke des durch den Flanken-Erfassungsabschnitts 107 erfassten Rechteckimpulssignals.

Ein Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 speichert mehrere durch den Perioden-Messabschnitt 108 gemessene Flankenperioden in der Messreihenfolge, erhält einen Durchschnittswert einer Zeitdifferenz zwischen jeweils „n" der zuletzt gemessenen Perioden und der Bezugsperiode (= ein idealer Wert einer gemessene Periode) und korrigiert den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses aus dem Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitts 112 auf der Basis des Durchschnittswerts.

Der Zeitdifferenz-Messabschnitt 110 misst eine Phasendifferenz (Zeitdifferenz) des durch den Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 erzeugten Bezugsimpulses in Bezug auf einen Anstieg des Rechteck-Impulssignals.

Außerdem umfasst der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 wie in 5 gezeigt einen Schwingkreis einschließlich eines Kristalloszillators und eine Zählerschaltung, die Signale aus dem Schwingkreis zählt.

Die Zählerschaltung zählt die Anzahl der Impulse, die in einem Oszillationssignal aus dem Schwingkreis enthalten sind. Wenn der gezählte Wert die Summe aus einem zuvor gesetzten Wert und einem von außen zugeführten Korrekturwert erreicht, erzeugt der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 den Bezugswert. Insbesondere beginnt der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 mit der Erzeugung des Bezugsimpulses in jeder Bezugsperiode unter Verwendung der Anstiegsflanke des durch den Flanken-Erfassungsabschnitt 107 erfassten Rechteckimpulssignals als Bezugsimpuls-Erzeugungszeitpunkt.

Der Korrekturwert wird in einem normalen Fall nicht zugeführt, sodass der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 den Bezugsimpuls in einer Periode ausgibt, die dem zuvor gesetzten Wert entspricht. Diese Periode ist die oben beschriebene Bezugsperiode. Wenn der Korrekturwert (in Entsprechung zu einem weiter unten beschriebenen Zeitdifferenz-Korrekturwert TBR) von dem Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 zugeführt wird, um den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses anzupassen, erzeugt der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 den Bezugsimpuls mit einer der zugeführten Korrekturzeit entsprechende Zeitspanne vor oder nach dem normalen Erzeugungszeitpunkt.

Der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 gibt den Bezugsimpuls zu dem Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 111 und dem Bitdaten-Wandlungsabschnitt 104 in jeder Bezugsperiode aus. Die Periode der Bezugsperiode entspricht der Periode des Bitimpulses von 1 Hz mit 60 Bits für 60 Sekunden für eine durch das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal übertragene Periode.

Der Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 111 misst eine Zeitdifferenz zwischen der durch den Flanken-Erfassungsabschnitt 107 erfassten Flankenperiode und der Bezugsperiode.

Im Folgenden ist eine Liste der Codes gezeigt, die für die Erläuterung der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden.

  • n; Eine Impulszahl, die eine positive Ganzzahl ist und beim Summieren und Erfassen der kontinuierlichen Impulse verwendet wird.
  • Ts; Eine vorbestimmte Zeitspanne, die einer Impulsperiode eines Sendesignals von einer Sendestation eines Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals entspricht.
  • TRn; Eine Flankenperiode (Impulsperiode) eines empfangenen Signals, das durch das Empfangen und Erfassen eines Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals erhalten wird.
  • &Dgr;TSn; Eine Zeitdifferenz zwischen einer vorbestimmten Zeitspanne TS und einer Flankenperiode TRn.
  • TB; Eine interne Bezugsperiode.
  • &Dgr;TSB0; Eine Verzögerungszeit, bevor ein Bezugsimpuls unter Verwendung einer Flanke eines empfangenen Signals, das durch das Empfangen und Erfassen eines Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals erhalten wird, als Trigger ausgegeben wird.
  • TBn; Eine Zeitdifferenz zwischen einer internen Bezugsperiode TB und einer Flankenperiode TBn.
  • TDR; Ein Korrekturwert, der den Ausgabezeitpunkt einer internen Bezugsperiode TB korrigiert und durch eine Zeitdifferenz TBn zwischen einer internen Bezugsperiode TB und einer Flankenperiode TRn erhalten wird.
  • &Dgr;T; Eine korrigierte interne Bezugsperiode, die durch das Korrigieren einer internen Bezugsperiode TB durch einen Korrekturwert TDR zum Korrigieren eines Erzeugungszeitpunkts eines Bezugsimpulses erhalten wird.
  • &Dgr;TSB; Eine Zeitdifferenz (Korrekturfehler) einer internen Bezugsperiode TB, durch eine vorbestimmte Zeitspanne TS und einen Korrekturwert TDR korrigiert wurde.
  • &Sgr;TBn; Eine Summe aus n Zeitdifferenzen TBn.

Dabei sind die vorbestimmte Zeitspanne TS, die interne Bezugsperiode TB und die Verzögerungszeit &Dgr;TSB0 Konstanten, während die Flankenperiode TRn und die Zeitdifferenz TBn gemessene Werte sind.

Im Folgenden wird die Zeitkorrekturverarbeitung einer Funkuhr, bei der die vorliegende Erfindung angewendet ist, mit Bezug auf das Flussdiagramm von 2 beschrieben. Die Zeitkorrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung, die hauptsächlich unter der Verwaltung des Empfangs-Verwaltungsabschnitts 103 bei eingelegter Batterie (nicht gezeigt) durchgeführt wird. Bei eingelegter Batterie werden außerdem der Zeitmessabschnitt 106 und der Zeitanzeigeabschnitt 113 betrieben.

Der Empfangs-Verwaltungsabschnitt 103 stellt auf der Basis der durch den Zeitmessabschnitt 106 gemessenen Zeit fest, ob die Zeit eine gespeicherte empfangene Zeit erreicht, oder stellt fest, ob der Korrekturschalter SW gedrückt wird (S201). Die empfangene Zeit ist eine vorbestimmte Zeit. Dabei kann es sich um eine oder mehrere Zeiten wie etwa 2 Uhr und 5 Uhr handeln, die für einen Tag vorbestimmt sind. Es kann sich aber auch um vorbestimmte Zeitabstände von zum Beispiel drei Stunden in Bezug auf 12 Uhr Mitternacht handeln.

Wenn festgestellt wird, dass die Zeit die empfangene Zeit erreicht oder dass der Korrekturschalter SW gedrückt wird, gibt der Empfangs-Verwaltungsabschnitt 103 einen Befehl für den Empfangsstart des Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals an die Empfangsschaltung 102 aus (S202). Die Empfangsschaltung 102, die den Befehl für den Empfangsstart des Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals empfangen hat, erfasst einen Rechteckimpuls von 1 kHz aus dem durch die Antenne 101 empfangenen Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal und gibt das Ergebnis an den Flanken-Erfassungsabschnitt 107 aus.

Eine Anstiegsflanke des durch die Empfangsschaltung 102 erfassten Rechteckimpulses wird durch den Flanken-Erfassungsabschnitt 107 festgestellt, und die Flankenperiode der Anstiegsflanke wird durch den Perioden-Messabschnitt 108 und den Zeitdifferenz-Messabschnitt 110 ausgegeben (S203).

Der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 erzeugt einen Bezugsimpuls, wobei er den Zeitpunkt der Erfassung der Anstiegsflanke durch den Flanken-Erfassungsabschnitt 107 als Bezugsimpuls-Erzeugungszeitpunkt verwendet. Außerdem wird der Bezugsimpuls-Erzeugungszeitpunkt aufgrund einer Verzögerung der elektronischen Schaltung wie in dem Zeitdiagramm von 3C gezeigt um die Verzögerungsspanne (&Dgr;TSB0) gegenüber der Anstiegsflanken-Erfassungszeit verzögert.

Der Perioden-Messabschnitt 108 misst eine Flankenperiode TRn (S204) ab der durch den Flanken-Erfassungsabschnitt 107 erfassten Anstiegsflanke. Der Zeitdifferenz-Messabschnitt 110 misst eine Zeitdifferenz (Phasendifferenz) &Dgr;TBn zwischen der Anstiegsflanke und dem Bezugsimpuls, der in jeder Bezugsperiode TB durch den Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 erzeugt wird (S205). Die entsprechenden Messergebnisse, nämlich die Flankenperiode TRn und die Zeitdifferenz &Dgr;TBn werden sequentiell jeweils in einem Speicher des Perioden-Bestimmungsabschnitts 109 und in einem Speicher des Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitts 111 gespeichert.

Danach speichert der Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 die Flankenperiode TRn und bestimmt, ob mehrere (vier) Flankenperioden TRn, die sich innerhalb eines konstanten Fehlerbereichs ±&agr; befinden, für eine vorbestimmte Zeitspanne TS des durch die Sendestation des Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignals gesendeten Sendesignals aufeinander folgen. Es soll zum Beispiel angenommen werden, dass die vorbestimmte Zeitspanne TS eine Sekunde (1000 ms) ist und dass der Fehlerbereich &agr; ± 62,5 ms ist. Der Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 bestimmt, ob vier aufeinander folgende Impuls-Anstiegsflanken mit Zeitintervallen von 1000 ms ±62,5 ms festgestellt wurden. Der Grund hierfür ist, dass nur Messdaten von regelmäßigen Impulsen, die mit einem kleinen Rauscheinfluss empfangen werden, verwendet werden sollten. Wenn der Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 bestimmt, dass diese Bedingung erfüllt wird, gibt der Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 eine Zeitdifferenz-Bestimmungsanforderung an den Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 111 aus (S206).

Wenn die Zeitdifferenz-Bestimmungsanforderung in den Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 111 eingegeben wird, führt der Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 111 eine Zeitdifferenzbestimmung einer Zeitdifferenz &Dgr;TBn durch, die auf der Basis eines Impulses gemessen wird, der mit der n-ten Flankenperiode TRn, die bei der Bestimmung durch den Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 verwendet wird, synchron ist (S207).

Dadurch wird die Beziehung &Dgr;TBn = TB – TRn hergestellt.

In dem Schritt zur Bestimmung der Zeitdifferenz (S207) wird die Zeitdifferenz &Dgr;TBn zwischen der Impuls-Anstiegsflanke und dem Bezugsimpuls gemessen. Wenn zum Beispiel der Rechteckimpuls eine Verzögerungsphase in Bezug auf den Bezugsimpuls ist (Rechteckimpulse bei den Flankenperioden TR1, TR3, TR4 in 3B), wird die Zeitdifferenz ein großer Wert nahe TS. Wenn dagegen der Rechteckimpuls eine Voreilungsphase in Bezug auf den Bezugsimpuls ist (Rechteckimpuls bei der Flankenperiode TR2 in 3B), dann wird die Zeitdifferenz &Dgr;TBn ein kleiner Wert. Gemäß dieser Ausführungsform werden die vorstehend beschriebenen Fälle in Abhängigkeit von den folgenden Fällen 1 und 2 verwendet, um die Zeitdifferenz zu bestimmen.

In dem Schritt zum Bestimmen der Zeitdifferenz wird bestimmt, ob die Zeitdifferenz &Dgr;TBn die Bedingung 1 (0≤&Dgr;TBn≤2&agr;) erfüllt und ob die Zeitdifferenz &Dgr;TBn die Bedingung 2 (Ts – 2&agr;&Dgr;TBn<TS) erfüllt, wobei die Bestimmung beider Bedingungen jeweils als CL und CU gezählt wird.

Wenn das Zählergebnis angibt, dass alle Zeitdifferenzen &Dgr;TBn wenigstens eine der Bedingungen 1 und 2 erfüllen und CL ≠ 0 und CU ≠ 0, dann bestimmt der Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 111, dass die Flanke des empfangenen Signals in beinahe derselbe Periode wie die Bezugsperiode TB erfasst wird, und erhält einen Zeitdifferenz-Korrekturwert TDR = CL × TS. Diese Korrektur bedeutet, dass empfangene Signale der Verzögerungsphase und der Voreilungsphase in Bezug auf die Bezugsperiode TB gemischt werden. Weil in diesem Fall der Korrekturwert der Bezugsperiode TB nicht aus einem Durchschnittswert der einfachen Zeitdifferenz TRn erhalten werden kann, wird der Korrekturwert TDR erhalten.

Wenn CL ≠ 0 und CU ≠ 0 nicht erfüllt werden, ist der Zeitdifferenz-Korrekturwert TDR gleich 0. Mit anderen Worten handelt es sich nur um Verzögerungsphasen oder nur um Voreilungsphasen in Bezug auf die Bezugsperiode TB. Weiterhin sind die Koeffizienten &agr; der Bedingungen 1 und 2 gleich dem Fehlerbereich (±62,5 ms) der zuvor erläuterten vorbestimmten Zeitspanne TS.

Wenn n Zeitdifferenzen &Dgr;TBn auf den Zeitdifferenz-Korrekturwert TDR folgend durch den Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 111 erhalten werden, erhält der Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 die Korrekturzeit TBR = (&Sgr;TBn + TDR)/n in Bezug auf die Bezugsperiode TB aus der Zeitdifferenz-Korrekturzeit TDR und n Zeitdifferenzen &Dgr;TBn. Der Perioden-Bestimmungsabschnitt 109 führt einen Korrekturwert in Entsprechung zu dem Zeitdifferenz-Korrekturwert TBR zu der Zählerschaltung des Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitts 112 über den Zeitdifferenz-Bestimmungsabschnitt 11 zu, um den Bezugsimpuls-Erzeugungszeitpunkt des Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitts 112 bei der Periode &Dgr;T = TB + TBR zu korrigieren, sodass die Bezugsperiode TB durch den Zeitdifferenz-Korrekturwert TBR korrigiert wird (S208). Wie in 3C gezeigt, zerhackt der Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 die Periode der korrigierten Periode &Dgr;T auf der Basis des zu der Zählerschaltung zugeführten Korrekturwerts und startet danach die Erzeugung des Bezugsimpulses bei der Bezugsperiode TB, die die Originalperiode ist, auf der Basis des vorbestimmten Werts der Zählerschaltung, um den Bezugsimpuls zu der Bitdaten-Wandlungsschaltung 104 auszugeben.

Weil der Durchschnittswert der Zeitdifferenz zwischen den Anstiegsflanken von vier Rechteckimpulsen und dem Bezugswert erhalten wird, um den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses zu korrigieren, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, auch wenn der Anstiegszeitpunkt des vierten Rechteckimpulses stark gegenüber dem Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses verschoben ist, der Bezugsimpuls insgesamt mit einem kleineren Fehler mit der Anstiegsperiode des Rechteckimpulses ausgegeben werden.

Der Bitdaten-Wandlungsabschnitt 104 misst die Bezugsperiode TB des durch den Bezugsperioden-Erzeugungsabschnitt 112 erzeugten Bezugsimpulses, nämlich die Impulsbreite des Rechteckimpulses in Bezug auf die Zeitspanne zwischen dem Bezugsimpuls-Erzeugungszeitpunkt und der Abfallflanke des Rechteckimpulses. Der Bitdaten-Wandlungsabschnitt 104 führt eine Wandlung zu einem Zeitcode durch, in dem Rechteckimpulse mit Impulsbreiten nahe 200 ms und 100 ms jeweils Binärcodes für „1" und „0" sind, während ein Rechteckimpuls mit einer Impulsbreite nahe 2000 ms eine Rahmenmarkierung ist (S209).

Der Zeitinformations-Erfassungsabschnitt 105 analysiert den durch den Bitdaten-Wandlungsabschnitt 104 umgewandelten Zeitcode, um zwei kontinuierliche Positionsmarkierungen festzustellen, was dem Beginn eines Rahmens entspricht, und wandelt den Binärcode während dieses Prozesses zu Zeitinformationen wie etwa Stunden und Minuten auf der Basis eines Zeitcodeformats um, das durch das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal definiert wird. Der Zeitinformations-Erfassungsabschnitt 105 bestimmt, ob die gewandelten Zeitinformationen als ein Bitmuster vorliegen und ob die relevanten Informationen in der Form von Zeitinformationen vorliegen – zum Beispiel ob die relevanten Informationen eine binärcodierte Dezimalzahl (BCD) zwischen 00 und 59 für die Minuten sind (S10), und wiederholt das Erfassen der Zeitinformationen, bis korrekt bestimmte Zeitinformationen, nämlich die durch das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal gesendeten Zeitdaten, vollständig vorbereitet sind (S211; Nein, S209).

Wenn die als normal bestimmten Zeitinformationen vollständig vorbereitet sind, führt der Informations-Erfassungsabschnitt 105 eine Korrektur der gemessenen Zeit für den Zeitmessabschnitt 106 durch und gibt eine Zeitinformations-Erfassungs-Abschlussbenachrichtigung an den Empfangs-Verwaltungsabschnitt 103 aus (S212).

Wenn die Zeitinformations-Erfassungs-Abschlussbenachrichtigung von dem Zeitinformations-Erfassungsabschnitt 105 erhalten wird, stoppt der Empfangs-Verwaltungsabschnitt 103 die Empfangsoperation der Empfangsschaltung 102, um die Zeitkorrekturverarbeitung durch das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal abzuschließen. Wenn innerhalb von einer bestimmten Zeitspanne von etwa 20 Minuten keine Zeitinformations-Erfassungs-Abschlussbenachrichtigung von dem Zeitinformations-Erfassungsabschnitt 105 erhalten wird, bestimmt der Empfangs-Verwaltungsabschnitt 103 in dieser Ausführungsform, dass das Langwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal nicht empfangen werden kann, um eine Beendigung der Zeitkorrekturverarbeitung zu erzwingen.

In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Häufigkeit, mit der die Flankenperiode TRn innerhalb des vorbestimmten Bereichs aufeinander folgend erfasst wird, gleich 4, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und die Häufigkeit auch gleich 3 oder 5 sein kann. Der Fehlerbereich ist ±62,5 ms, wobei der zulässige Fehlerbereich jedoch auch größer oder kleiner als dieser Wert sein kann.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die Konfiguration der Abschnitte nicht im Detail erläutert. Es kann eine beliebige Konfiguration verwendet werden, solange die oben beschriebenen Funktionen realisiert werden können. Zum Beispiel können die Abschnitte der Konfiguration jeweils durch eine Vielzahl von Schaltungen oder durch eine einzelne Schaltung gebildet werden. Es können aber auch mehrere Abschnitte durch einen Prozessor wie etwa einen digitalen Signalprozessor realisiert werden.

Die Funkuhr ist nicht auf eine Uhr im engeren Sinne mit einer Zeitmessfunktion und einer Zeitanzeigefunktion beschränkt. Die Funkuhr kann eine Armbanduhr, eine Wanduhr, ein Zeitaufzeichnungsgerät, ein Zeitstempel, ein Computer, eine Kasse usw. mit einer Funktion zum Empfangen eines Standardfrequenz-Zeitsignals und zum Korrigieren der gemessenen Zeit sein. Es kann sich aber auch um eine Vorrichtung (wie zum Beispiel eine Überwachungsvorrichtung für ein Messgerät wie etwa ein Gasmessgerät, ein Leistungsmessgerät usw.) bzw. um ein Element (wie etwa ein IC oder ein IC-Tag) mit einer Zeitmessfunktion, aber ohne eine Zeitanzeigefunktion handeln.

In der beschriebenen Ausführungsform ist die Standardfrequenz-Zeitsignal ein Langenwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal. Die Frequenz und das Modulationsverfahren des Standardfrequenz-Zeitsignals und die Art der Sendestation des Standardfrequenz-Zeitsignals sind jedoch beliebig. Zum Beispiel kann die verwendete Frequenz eine Hochfrequenz sein (es kann also ein Kurzwellen-Standardfrequenz-Zeitsignal empfangen werden). Die vorliegende Erfindung kann auf eine Vorrichtung angewendet werden, die ein Zeitsignal von einem GPS-System empfängt und die gemessene Zeit auf der Basis dieses Zeitsignals korrigiert.

In der vorliegenden Ausführungsform werden nur gemessene Daten zu Rechteckimpulsen verwendet, die mit einem kleinen Einfluss durch Rauschen usw. empfangen werden, wobei die Phasendifferenz (Zeitdifferenz) des Bezugsimpulses in Bezug auf den Rechteckimpuls gemessen wird, wenn Rechteckimpulse innerhalb eines vorbestimmte Fehlerbereichs aufeinander folgend mehrere Male festgestellt werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise realisiert werden, solange die Phasendifferenz des Bezugsimpulses in Bezug auf einen Rechteckimpuls gemessen wird, der mit einem kleinen Einfluss durch Rauschen usw. empfangen wurde, und der Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses dann auf der Basis der gemessenen Phasendifferenz korrigiert wird. Weiterhin wird in der oben beschriebenen Ausführungsform ein einfacher arithmetischer Durchschnitt als Durchschnittswert verwendet. Es können jedoch auch andere statische Werte verwendet werden, solange es sich um einen Wert handelt, der mehrere Phasendifferenzen gemittelt wiedergibt.

Industrielle Anwendbarkeit

Es können verschiedene Ausführungsformen und Änderungen realisiert werden, ohne dass dadurch der Erfindungsumfang verlassen wird. Die oben beschriebene Ausführungsform erläutert die vorliegende Erfindung beispielhaft, ohne sie einzuschränken. Der Erfindungsumfang wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und umfasst verschiedene Modifikationen und Äquivalente.


Anspruch[de]
Funkuhr, die die Zeit misst, ein Wellensignal, das Zeitinformationen enthält, die durch eine Impulsbreite eines Rechteckimpulses mit einer vorbestimmten Basisperiode definiert sind, mittels eines Empfangsabschnitts (102) empfängt und Zeitinformationen aus der Impulsbreite jedes Rechteckimpulses erfasst, um die gemessene Zeit auf der Basis der erfassten Zeitinformationen zu korrigieren, gekennzeichnet durch:

einen Internbezugsperioden-Erzeugungsabschnitt (112), der einen Bezugsimpuls mit einer Internbezugsperiode erzeugt, die der Basisperiode des Rechteckimpulses entspricht,

einen Periodenmessabschnitt (108), der eine Signalperiode des durch den Empfangsabschnitt (102) empfangenen Rechteckimpulses misst,

einen Zeitdifferenz-Messabschnitt (110), der eine Phasendifferenz des Bezugsimpulses in Bezug auf den Rechteckimpuls erhält, und

einen Korrekturabschnitt (109, 111), der beim Erfassen eines eine vorbestimmte Bedingung erfüllenden Rechteckimpulses den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses derart korrigiert, dass der Erzeugungszeitpunkt synchron mit dem Rechteckimpuls ist.
Funkuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturabschnitt (109, 111), wenn eine Vielzahl von aufeinander folgenden Rechteckimpulsen festgestellt wird, deren gemessene Signalperiode innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, einen Durchschnittswert der Phasendifferenzen des Bezugsimpulses in Bezug auf die Vielzahl von aufeinander folgenden Rechteckimpulsen erhält, wobei die Phasendifferenzen durch den Zeitdifferenz-Messabschnitt (110) erhalten werden, und den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses um den Durchschnittswert korrigiert. Funkuhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Internbezugsperioden-Erzeugungsabschnitt (112) die Erzeugung des Bezugsimpulses bei der internen Bezugsperiode unter Verwendung des Anstiegs des durch den Empfangsabschnitt (102) empfangenen und erfassten Rechteckimpulses als Erzeugungszeitpunkt startet und den Erzeugungszeitpunkt des Bezugsimpulses um den durch den Korrekturabschnitt (109, 111) erhaltenen Durchschnittswert der Phasendifferenzen korrigiert. Funkuhr nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin gekennzeichnet durch einen Impulsbreiten-Erfassungsabschnitt (104), der eine Impulsbreite des Rechteckimpulses in Bezug auf den Bezugsimpuls erfasst, nachdem der Erzeugungszeitpunkt durch den Korrekturabschnitt (109, 111) korrigiert wurde. Zeitkorrekturverfahren für eine Funkuhr, die die Zeit misst und ein Wellensignal, das Zeitinformationen enthält, die durch eine Impulsbreite eines mit einer vorbestimmten Basisperiode ausgegebenen Rechteckimpulses definiert sind, empfängt, um Zeitinformationen aus der Impulsbreite jedes Rechteckimpulses zu erfassen und die gemessene Zeit zu korrigieren, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

Erzeugen eines Bezugsimpulses mit einer internen Bezugsperiode, die der Basisperiode des Rechteckimpulses entspricht,

Messen einer Signalperiode des empfangenen Rechteckimpulses,

Erhalten einer Phasendifferenz des Bezugsimpulses in Bezug auf den Rechteckimpuls, und

wenn eine Vielzahl von aufeinander folgenden Rechteckimpulsen, deren gemessene Signalperiode innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, festgestellt werden, Erhalten eines Durchschnittswerts der Phasendifferenzen der Bezugsimpulse in Bezug auf die Vielzahl von aufeinander folgenden Rechteckimpulsen, und Korrigieren des Erzeugungszeitpunkts des Bezugsimpulses auf der Basis des Durchschnittswerts.
Programm zum Steuern eines Computers zur Ausführung der Schritte nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das Korrigieren der durch eine Funkuhr gemessenen Zeit, wobei die Funkuhr ein Wellensignal empfängt, das Zeitinformationen enthält, die durch eine Impulsbreite eines Rechteckimpulses mit einer vorbestimmten Basisperiode definiert werden, und Zeitinformationen aus der Impulsbreite jedes Rechteckimpulses erfasst.






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