专利名称：时刻信息取得装置以及电波表的制作方法
技术领域：
本发明涉及接收标准时刻电波来取得其时刻信息的时刻信息取得装置、以及安装了该时刻信息取得装置的电波表。
背景技术：
现在，在日本以及德国、英国、瑞士等国，从发送站发送长波的标准时刻电波。例如在日本，从福岛县以及佐贺县的发送站分别发送40kHz以及60kHz的振幅调制后的标准时刻电波。标准时刻电波包含构成表示年月日时分的时间代码的符号列，以60秒为1周期被发送。即，时间代码的周期是60秒。
能够接收包含这样的时间代码的标准时刻电波，从接收到的标准时刻电波取出时间代码来修正时刻的表(电波表)正被实用化。电波表的接收电路具有用于接收通过天线接收到的标准时刻电波，仅取出标准时刻电波信号的带通滤波器(BPF)；通过包络线检波等对振幅调制过的标准时刻电波信号进行解调的解调电路；以及读出在通过解调电路解调后的信号中包含的时间代码的处理电路。
现有的处理电路，在解调后的信号的上升沿取得同步后，以预定的采样周期进行二值化，取得作为二进制的位列(bit sequence)的单位时间长度(1秒)的TCO数据。进而，处理电路测量TCO数据的脉冲宽度(即，位“1”的时间或者位“0”的时间)，对应于该宽度的大小，决定符号“P”、“0”、“1”中的某一个，根据所决定的符号列来取得时刻信息。
在现有的处理电路中，从开始接收标准时刻电波到取得时刻信息，经过秒同步处理、分同步处理、符号取入、一致判定这样的处理过程。在各个处理过程中未能恰当地结束处理的情况下，处理电路需要从最初开始重新进行处理。因此，有时由于信号中包含的噪声的影响而不得不重新进行多次处理，有时直到能够取得时刻信息为止的时间显著增长。
所谓秒同步，是在从通过TCO数据表示的符号中，检测在每一秒到来的符号的上升沿。通过重复执行秒同步，能够检测在帧的末尾配置的位置标记“P0”以及在帧的开头配置的标记“M”连续的部分。该连续的部分每一分钟(60秒)到来。标记“M”的位置，是TCO数据中起始帧的数据的位置。把检测它的动作称为分同步。
由于通过上述分同步识别出帧的起始，因此以后开始取入符号。在获得1帧的数据后检查奇偶位，判断是否是不能有(年月日时分在现实中不发生的值)的值(一致判定)。例如，由于分同步发现帧的起始，所以有时需要60秒的时间。当然，为检测多个帧的起始需要其数倍的时间。
在US2005/0195690 A1中，取得以预定采样间隔(50ms)对解调后的信号进行二值化而得到的TCO数据，把由每一秒(20个样本)的二进制的位列组成的数据组列表化。US2005/0195690 A1中公开的装置，分别比较该位列、与表示符号“P位置标记”的二进制的位列的模板、表示符号“1”的二进制的位列的模板以及表示符号“0”的二进制的位列的模板，求其相关性，根据相关性来判断位列与符号“P”、“1”、“0”的哪一个相当。
在US2005/0195690 A1中公开的技术中，取得作为二进制的位列的TCO数据来进行与模板的匹配。在电场强度弱的状态下或者在解调后的信号中混入了大量噪声的状态下，在取得的TCO数据中包含大量的误差。因此，需要对用于从解调后的信号中去除噪声的滤波器、或者AD变换器的阈值进行微调，提高TCO数据的质量。
另外，仅判断单位时间长度(1秒)的数据是符号“P”、“1”、“0” 的某一个，秒的起始、分的起始等，需要根据该判定结果再次进行判定处理。这里，在未恰当地发现秒的起始或者分的起始的情况下，需要重新再次处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种时刻信息取得装置以及具有该时刻信息取得装置的电波表，所述时刻信息取得装置能够不受电场强度的状态或者信号的噪声的影响，确定标准时刻电波的符号的起始位置，而且能够恰当地取得在标准时刻电波中包含的符号，得到当前时刻。
本发明的目的通过一种时刻信息取得装置实现，所述时刻信息取得装置具有接收标准时刻电波的接收单元；输入波形数据生成单元，其根据单位时间长度的数据，生成具有1个以上的单位时间长度的输入波形数据，所述单位时间长度的数据具有通过以预定的采样周期对包含从所述接收单元输出的时间代码的信号进行采样，并且通过多个位表示各样本点而得到的值，单位时间长度是与构成时间代码的一个符号相当的时间；预测波形数据生成单元，其生成多个预测波形数据，所述预测波形数据具有通过多个位表示各样本点的值，具有与所述输入波形数据同样的时间长度，包含一个以上的构成所述时间代码的符号，而且其波形形状依次偏移预定样本；相关值计算单元，其计算所述输入波形数据和所述多个预测波形数据的每一个之间的相关值；相关值比较单元，其比较通过所述相关值计算单元算出的相关值来计算其最佳值；和控制单元，其根据表示所述最佳值的预测波形数据，确定所述时间代码中的秒起始位置。
另外，本发明的目的通过一种时刻信息取得装置实现，所述时刻信息取得装置具有接收标准时刻电波的接收单元；输入波形数据生成单元，其根据单位时间长度的数据，生成具有1个以上的单位时间长度的多个输入波形数据，所述单位时间长度的数据具有通过以预定的采样周期从秒的起始位置起对包含从所述接收单元输出的时间代码的信号进行采样，并且通过多个位表示各样本点而得到的值，单位时间长度是与构成时间代码的一个符号相当的时间；预测波形数据生成单元，其生成具有多个单位时间长度的预测波形数据，所述预测波形数据具有通过多个位表示各样本点的值，具有与所述输入波形数据同样的时间长度，而且其波形形状包含时间代码中的分的起始位置；相关值计算单元，其计算所述多个输入波形数据的每一个和所述预测波形数据之间的相关值；相关值比较单元，其比较通过所述相关值计算单元算出的相关值来计算其最佳值；和控制单元，其根据表示所述最佳值的输入波形数据，确定所述时间代码中的分起始位置。
另外，本发明的目的通过一种时刻信息取得装置实现，所述时刻信息取得装置具有接收标准时刻电波的接收单元；输入波形数据生成单元，其生成具有1个以上的单位时间长度的输入波形数据，所述输入波形数据在包含从所述接收单元输出的时间代码的信号中，包含一个以上表示构成年、月、日、星期、时以及分的某个的值的符号；预测波形数据生成单元，其生成多个预测波形数据，所述预测波形数据具有通过多个位表示各样本点的值，具有与所述输入波形数据同样的时间长度，而且表示所述输入波形数据可取的值；相关值计算单元，其计算所述输入波形数据和所述多个预测波形数据的每一个之间的相关值；相关值比较单元，其比较通过所述相关值计算单元算出的相关值来计算其最佳值；和控制单元，其把表示最佳值的预测波形数据表示的值，决定为所述一个以上的符号表示的值。
另外，本发明的目的通过一种电波表实现，所述电波表具有上述时刻信息取得装置；解码单元，其遵照通过所述时刻信息取得装置算出的、由所述符号表示的值，取得包含构成所述时间代码的日、时、分的代码的值；当前时刻计算单元，其根据通过所述解码单元取得的代码的值计算当前时刻；内部计时单元，其通过内部时钟对当前时刻进行计时；时刻修正单元，其根据通过所述当前时刻计算单元取得的当前时刻，修正通过所述内部计时单元计时而得的当前时刻；和时刻显示单元，其显示通过所述内部计时单元计时而得的、或者通过时刻修正单元修正后的当前时刻。
图1是表示本实施方式的电波表的结构的框图。
图2是表示本实施方式的接收电路的结构例的框图。
图3是表示本实施方式的信号比较电路的结构的框图。
图4是表示在本实施方式的电波表中执行的处理的概略的流程图。
图5是说明标准时刻电波信号的格式的图。
图6是举例表示在本实施方式中的秒同步中利用的预测波形数据的一部分的图。
图7是更详细地表示本实施方式的秒脉冲位置的检测(秒同步)的流程图。
图8是示意性地表示本实施方式的秒脉冲位置的检测处理的图。
图9是更详细地表示本实施方式的分起始位置的检测(分同步)的流程图。
图10是概略表示本实施方式的分起始位置的检测处理中的输入波形数据和预测波形数据的图。
图11是更详细地表示本实施方式的分的个位的检测处理的流程图。
图12是示意性地表示本实施方式的个位的检测处理的图。
图13是更详细地表示本发明的另一实施方式的分的个位的检测处理的流程图。
图14是说明输入波形数据Si(j)和预测波形数据Pi(1，j)～Pi(10，j)的关系的图。
图15是更详细地表示本发明的另一实施方式的分的十位的检测处理的流程图。
具体实施例方式 下面，参照
本发明的实施方式。在本发明的实施方式中，在电波表中设置了本发明的时刻修正装置，所述电波表接收长波段的标准时刻电波，对该信号进行检波，取出在信号中包含的表示时间代码的符号列，根据该符号列修正时刻。
现在，在日本、德国、英国、瑞士等国，从预定的发送站发送标准时刻电波。例如在日本，从福岛县以及佐贺县的发送站分别发送40kHz以及60kHz的进行了振幅调制的标准时刻电波。标准时刻电波包含构成表示年月日时分的时间代码的符号列，以60秒为1周期被发送。因为一个符号是单位时间长度(1秒)，所以在1周期内能够包含60个符号。
图1是表示本实施方式的电波表的结构的框图。如图1所示，电波表10具有CPU11、输入部12、显示部13、ROM14、RAM15、接收电路16、内部计时电路17以及信号比较电路18。
CPU11在预定的时刻、或者根据从输入部12输入的操作信号，读出在ROM14中存储的程序，在RAM15中展开，根据该程序执行向构成电波表10的各部的指示或者数据的转发等。具体说，例如执行每隔预定时间控制接收电路16使其接收标准时刻电波，从基于从接收电路16得到的信号的数字数据中，确定在标准时刻电波信号中包含的符号列，根据该符号列修正用内部计时电路17计时的当前时刻的处理，或者向显示部13转发通过内部计时电路17计时的当前时刻的处理等。
在本实施方式中，生成1个以上的单位时间长度的、包含预定符号的预想符号数据，比较预想符号数据与从通过接收电路接收到的标准时刻电波中得到的输入波形数据，由此确定秒的起始、分的起始以及包含时、分、年月日的各种代码(符号)的值。通过确定年月日以及时分，计算内部计时电路17中的误差，修正内部计时电路17中的当前时刻。
输入部12包含用于指示执行电波表10的各种功能的开关，当操作开关时，向CPU11输出对应的操作信号。显示部13包含通过表盘(dial plate)和CPU11控制的模拟指针机构、液晶面板，显示通过内部计时电路17计时的当前时刻。ROM14存储用于使电波表10动作或者实现预定功能的系统程序或者应用程序等。
在用于实现预定功能的程序中也包含为了后述的秒脉冲的检测处理、分起始位置的检测处理、各种(代码)符号表示的值的取得(解码)处理而控制信号比较电路18的程序。RAM15被用作CPU11的工作区域，临时存储从ROM14读出的程序或者数据、由CPU11处理的数据等。
接收电路16包含天线电路或者检波电路等，得到从用天线电路接收到的标准时刻电波解调而得的信号，输出到信号比较电路18。内部计时电路17包含振荡电路，对从振荡电路输出的时钟信号进行计数来计时当前时刻，向CPU11输出当前时刻的数据。
图2是表示本实施方式的接收电路的结构例的框图。如图2所示，接收电路16具有接收标准时刻电波的天线电路50、除去通过天线电路50接收到的标准时刻电波的信号(标准时刻电波信号)的噪声的滤波电路51、放大作为滤波电路51的输出的高频信号的RF放大电路52、对从RF放大电路52输出的信号进行检波，解调标准时刻电波信号的检波电路53，把通过检波电路53解调而得的信号输出到信号比较电路18。
图3是表示本实施方式的信号比较电路的结构的框图。如图3所示，本实施方式的信号比较电路18具有AD变换器(ADC)21、接收波形数据缓冲器22、预测波形数据生成部23、波形切出(cutout)部24、相关值计算部25以及相关值比较部26。
ADC21以预定的采样间隔把从接收电路输出的信号变换为通过多个位表示值的数字数据后输出。例如，上述采样间隔是50ms，每一秒可以取得20个样本的数据。接收波形数据缓冲器22依次存储所述数据。接收波形数据缓冲器22能够存储多个单位时间长度(1秒)的数据(例如10个单位时间(10秒))，在新存储数据的情况下，按照从旧到新的顺序删除数据。
预测波形数据生成部23生成在后述的各种处理中使用的、作为比较对象的预定时间长度的预测波形数据。关于在预测波形数据生成部23中生成的预测波形数据，将在各处理中详细说明。波形切出部24从接收波形数据缓冲器22中取出与预测波形数据的时间长度相同时间长度的输入波形数据。
相关值计算部25计算多个预测波形数据的每一个与输入波形数据的相关值。在本实施方式中如后所述，为取得相关而采用了协方差。相关值比较部26比较在相关值计算部25中算出的相关值，确定其最佳值。
图4是表示在本实施方式的电波表中执行的处理的概略的流程图。图4表示的处理主要通过CPU11以及基于CPU11的指示的信号比较电路18来执行。
如图4所示，CPU11以及信号比较电路18(以下为便于说明而称为“CPU11等”)检测秒脉冲位置(步骤401)。
图5是说明标准时刻电波信号的格式的图。如图5所示，以决定的格式发送标准时刻电波信号。在标准时刻电波信号中，表示1秒的单位时间长度的“P”、“1”以及“0”的符号相连。标准时刻电波把60秒作为1帧，1帧中包含60个符号。另外，在标准时刻电波中，位置标记“P1”、“P2”、...或者标记“M”每10秒钟到来，另外，通过检测在帧的末尾配置的位置标记“P0”以及在帧的开头配置的标记“M”连续的部分，可以发现每60秒到来的帧的开头、即分的起始位置。
如图5所示，在单位时间长度的符号中，符号“P”是20％的占空比(最初的20％是高电平，剩余的80％是低电平)，符号“1”是50％的占空比，符号“0”是80％的占空比。在后面进行详细描述，在本实施方式中，使与符号“1”相当的占空比为80％的符号数据连续预定数目，生成将该符号数据每次偏移50ms的多个预测波形数据。
计算这样的多个预测波形数据和输入波形数据的相关值，把表示最佳相关值的预测波形数据的从低电平向高电平的上升时刻判断为秒脉冲位置(秒的起始位置)。
接着，CPU11等检测分的起始位置、即上述1帧的标准时刻电波信号的起始位置(步骤402)。在步骤402中，在本实施方式中生成使符号“P”连续两个、具有两个单位时间长度的预测波形数据，计算预测波形数据与多个输入波形数据的相关值。关于步骤402的处理，也在后面详细描述。
其后，CPU11等根据预测波形数据与输入波形数据的比较，对标准时刻电波信号的各种符号(分的个位的符号(M1)、分的十位的符号(M10)、日时或者星期等其它符号)进行解码(步骤403～405)。关于该解码处理(值的检测处理)也在后面详细描述。
接着，更详细地说明本实施方式的秒脉冲位置的检测处理(步骤401)。步骤401的处理也称为秒同步。图6是举例表示在本实施方式的秒同步中利用的预测波形数据的一部分的图。在图6中显示了预测波形数据各自的与最初的单位时间长度相当的1秒的量。用符号600表示的虚线，表示预测波形数据的起始。
实际上，在本实施方式中，通过预测波形数据生成部23生成使图6中表示的单位时间长度的符号“0”的数据连续4个的、4个单位时间长度即4秒的预测波形数据。另外，在本实施方式中，通过预测波形数据生成部23生成了符号“0”的起始(从低电平到高电平的上升沿)位置每次偏移50ms的20个预测波形数据P(1，j)～P(20，j)。
如图6所示，第一预想符号数据P(1，j)(参照符号601)，在数据的开头(参照符号600)从低电平上升到高电平。第二预想符号数据P(2，j)(参照符号602)，在从数据的开头经过50ms的位置从低电平上升到高电平。以下，第三预想符号数据P(3，j)、第四预想符号数据P(4，j)、...，从低电平向高电平上升的位置，依次后移与50ms对应的位置。
图7是更详细地表示本实施方式的秒脉冲位置的检测(秒同步)的流程图。另外，图8是示意性地表示本实施方式的秒脉冲位置的检测处理的图。如图7所示，预测波形数据生成部23遵照CPU11的指示，生成上述那样的、4个单位时间长度(4秒)的、符号“0”的起始(从低电平到高电平的上升沿)位置分别每次偏移50ms的20个预测波形数据P(1，j)～P(20，j)(步骤701，图8的符号801)。
接着，遵照CPU11的指示，波形切出部24从接收波形数据缓冲器22中切出4个单位时间长度(4秒)的数据，生成输入波形数据Sn(j)(步骤702，图8的符号800)。如图8所示，在本实施方式中，因为每秒取得20个样本数据，所以Sn(j)成为包含80个样本的数据。此外，为使处理高速化或者为缩小接收波形数据缓冲器22的大小，波形切出部24也可以在接收波形数据缓冲器22未存储全部4个单位时间长度的数据的状态下，以Sn(1)、Sn(2)、...这样的顺序依次取出样本数据。
其后，相关值计算部25遵照CPU11的指示，计算输入波形数据Sn(j)与预测波形数据P(p，j)的每一个之间的相关值(协方差值)C(p)(p＝1～20)(步骤703)。在本实施方式中，相关值计算部25使用输入波形数据Sn(j)、其平均值Sm、预测波形数据P(p，j)、其平均值Pm，遵照以下的数学式计算协方差值C(p)。在图8中，符号80-1～80-20分别表示协方差计算部。
C(p)＝(1/N)*∑((Sn(j)-Sm)*(P(p，j)-Pm)) Sm＝(1/N)*∑(Sn(j))、Pm＝(1/N)*∑(P(p，j)) 此外，∑针对于j＝1～N。此外，如上所述，在波形切出部24以Sn(1)、Sn(2)、...这样的顺序依次取出样本数据的情况下，在步骤703的最初未取得全部Sn(j)(j＝1～N)。因此，在步骤703的最初阶段得不到平均值Sm＝(1/N)*∑(Sn(j))。
但是，上述C(p)变形为 C(p)＝(1/N)∑(Sn(j)*P(p，j))-Sm*Pm。
因此，每当波形切出部24取得样本数据Sn(j)时，相关值计算部25计算Sn(j)*P(p，j)，重复把相乘结果累加在加法运算结果上，在得到最后的样本数据Sn(N)时，相关值计算部25算出平均值Sm，从累加结果中减去Sm*Pm即可。
当取得全部相关值(协方差值)C(1)～C(20)时，相关值比较部26比较相关值C(1)～C(20)，找出最佳值(在该情况下是最大值)C(x)(步骤704，参照图8的符号81)。CPU11接受该最佳值C(x)，判断该最佳值是否有效(步骤705)。
尽管在得到的协方差值C(p)中表示最大值的C(x)是相关性最高的预测波形，但是在从母体不充分的标本中得到的协方差值中，有时由于噪声引起的偶然的原因而出现最大值。为排除这样的情况，例如在步骤705中设置例如以下那样的判断基准，避免误检测。
(1)在协方差计算中使用的输入波形数据的数目在既定数量以上， (2)表示C(x)的x的值出现多次，而且多次x的值相等，其频率比其他值的大。(x是频率最大的值) (3)x的值在既定次数以上连续相等。(频率最大的值的连续性) 此外，在进行上述(1)～(3)的判断的情况下，多次执行图7的步骤702～704的处理的组合。
(4)C(p)的方差在规定值以下， (5)计算作为C(p)的统计量的峰度或失真度、或者以它们为基准的评价函数，判断其结果是否达到规定值。
当然，有效性的判断不限于上述方法，通过利用相关值的平均值或者标准偏差，例如即使是相关值的极大值，只要其比平均值小，仍可以判断为不显著，也可以利用统计中一般的显著水平(significance level)(例如5％)。
如果最佳值C(x)有效(在步骤705中“是”)，则CPU11把表示最佳值C(x)的符号“0”的起始位置、即从低电平向高电平的上升沿的位置判断为秒脉冲位置(步骤706)。CPU11在RAM15中存储秒脉冲位置的信息。该秒脉冲位置，在以下将要叙述的分起始位置的检测等处理中使用。
下面，详细说明分起始位置的检测。分起始位置的检测也称为分同步。图9是更详细地表示本实施方式的分起始位置的检测(分同步)的流程图。通过秒同步已经确定了秒脉冲位置(秒的起始位置)。另外，如图5所示，在分起始位置，在其前后(60秒以及1秒)，占空比20％的符号“P”连续。因此，在分同步中生成占空比20％的符号“P”连续的形式的2个单位时间长度的预测波形数据。另外，生成60个分别从秒脉冲位置(秒起始位置)开始的2个单位时间长度(2秒)的输入波形数据。通过计算预测波形数据和60个输入波形数据的每一个的相关值，能够得到60个相关值(协方差值)C(1)～C(60)。
如图9所示，预测波形数据生成部23遵照来自CPU11的指示，生成连续两个占空比20％的符号数据的形式的2个单位时间长度的预测波形数据P(j)(步骤901)。如图10所示，该预测波形数据(参照符号1000)是在单位时间长度(1秒)中最初的200ms(20％)是高电平、剩余是低电平那样的波形连接两个的数据。
接着，初始化用于确定秒起始位置的参数i，遵照CPU11的指示，波形切出部24从接收波形数据缓冲器22中，从秒起始位置起取得2个单位时间长度(2秒)的输入波形数据Sn(i，j)(步骤903)。相关值计算部25计算输入波形数据Sn(i，j)和预测波形数据P(j)的相关值(协方差值)C(i)(步骤904)。协方差值的计算和秒同步处理同样，所以省略说明。
CPU11判断参数i是否是60(步骤905)，在步骤905中判断为“否”的情况下，将参数i增加1(步骤906)。接着在步骤903中，波形切出部24遵照CPU11的指示，从下一秒起始位置(即从前一输入波形数据的秒起始位置起20个样本后的位置)取得2个单位时间长度(2秒)的输入波形数据Sn(i，j)。以下，在新取得的输入波形数据Sn(i，j)和预测波形数据P(j)之间计算协方差值。
图10是概略表示本实施方式的分起始位置的检测处理中的输入波形数据和预测波形数据的图。如图10所示，输入波形数据Sn(1，j)由从某个秒起始位置起的2个单位时间长度的数据1001、1002构成。下一输入波形数据Sn(2，j)由从下一个秒起始位置起的2个单位时间长度的数据1002、1003构成。这样，Sn(n-1，j)和Sn(n，j)成为秒起始位置偏移了单位时间长度(1秒)的数据。最末尾的输入波形数据Sn(60，j)由从起始的输入波形数据Sn(1，j)偏移了59秒的2个单位时间长度的数据1059、1060构成。
关于输入波形数据Sn(1，j)、Sn(2，j)、Sn(3，j)、...、Sn(60，j)，分别计算与预测波形数据的协方差值。在图10中，为便于图示，把在与Sn(1，j)、Sn(2，j)、Sn(3，j)、...、Sn(60，j)之间计算协方差的预测波形数据设为P(1，j)、P(2，j)、P(3，j)、...、P(60，j)，但实际上它们是相同的值P(j)。
当取得了全部相关值(协方差值)C(1)～C(60)时，相关值比较部26比较相关值C(1)～C(60)，找出最佳值(在该情况下是最大值)C(x)(步骤907)。CPU11接受最佳值C(x)，判断该最佳值是否有效(步骤908)。是否有效的判断也和秒同步处理的情况下(图7的步骤705)相同。在步骤908中判断为“否”的情况下，返回步骤902，波形切出部24遵照CPU11的指示，取得在接收波形缓冲器22中存储的、与在先前的处理中使用的数据不同的输入波形数据。
在步骤908中判断为“是”的情况下，CPU11在最佳值C(x)表示的输入波形数据中，把第二个符号“P”的起始位置、即第二个从低电平向高电平的上升沿的位置判断为分的起始位置(步骤909)。CPU11在RAM15中存储分的起始位置的信息。
下面说明构成时间代码的符号的解码处理。通过确定分的起始位置，确定时间代码中的年、日、星期、时、分等各种符号的位置。因此，预测在输入信号波形中的特定位置包含的符号，在基于预测的预测波形数据和包含该输入信号波形的特定位置的输入波形数据之间计算相关值(协方差值)，根据与相关值为最佳的预测波形数据对应的符号的值，能够确定在上述时间代码中包含的年、日、星期、时、分等符号表示的值。
首先说明分的个位(M1)的解码。分的个位取“0”～“9”的某一值。在时间代码中用4位的BCD代码对其进行表示。因此，生成表示“0”～“9”的各个的预测波形数据，比较预测波形数据、和分的个位所对应的位置的输入波形数据即可。
图11是更详细地表示本实施方式的分的个位的解码处理的流程图。图12是示意性地表示上述解码处理的图。如图11所示，波形切出部24遵照CPU11的指示，从接收波形数据缓冲器22中切出与分的个位相当的位置的4个单位时间长度(4秒)的数据，生成输入波形数据Sn(j)(步骤1101，图12的符号1200)。
接着，预测波形生成部23遵照CPU11的指示，生成上述那样的4个单位时间长度(4秒)的、分别为二进制的从“0(＝0000)”到“9(＝1001)”的10个预测波形数据P(1，j)～P(10，j)(步骤1102，图12的符号1201)。
其后，相关值计算部25遵照CPU11的指示，计算输入波形数据Sn(j)和预测波形数据P(p，j)的各个之间的相关值(协方差值)C(p)(p＝1～10)(步骤1103，图12的符号1202)。当取得全部相关值(协方差值)C(1)～C(10)时，相关值比较部26比较相关值C(1)～C(10)，找出最佳值(在该情况下是最大值)C(x)(步骤1104)。CPU11接受最佳值C(x)，判断该最佳值是否有效(步骤1105)。
如果最佳值C(x)有效(在步骤1105中“是”)，则CPU11把表示最佳值C(x)的预想符号数据的值决定为分的个位的值(步骤1106)。CPU11在RAM15中存储该分的个位的值。在步骤1105中判断为“否”的情况下，返回步骤1101。
在图11以及图12表示的例子中，通过取得单一的输入波形数据，与预测波形数据P(1，j)～P(10，j)比较，得到了协方差值的最佳值C(x)。但是，通过使用多个输入波形数据来得到多个协方差值，通过累加效果，能够实现更恰当的匹配。图13是更详细表示本发明的另一实施方式的分的个位的解码处理的流程图。在图13表示的例子中，切出K次与分的个位相当的4个单位时间长度的数据，得到与分的个位相当的K个输入波形数据Si(j)(i＝1，2，...，K)，计算关于各个输入波形数据的协方差值。
如图13所示，CPU11把确定输入波形数据的号码的参数i初始化为“1”(步骤1301)。接着，波形切出部24遵照CPU11的指示，从接收波形数据缓冲器22中切出与分的个位相当的位置的4个单位时间长度(4秒)的数据，生成输入波形数据Si(j)(步骤1302)。此外，从接收电路16依次输出标准时刻电波，存储在接收波形数据缓冲器22中。因此，在某处理定时执行的步骤1302中取得的输入波形数据Si(j)、和在下一处理定时执行的步骤1302中取得的输入波形数据S(i+1)(j)中，表示分的个位的值仅差1秒(后者大“1”)。
接着，预测波形数据生成部23遵照CPU11的指示，生成基于参数i的、4个单位时间长度(4秒)的10个预测波形数据Pi(1，j)～Pi(10，j)(步骤1303)。图14是说明输入波形数据Si(j)、和预测波形数据Pi(1，j)～Pi(10，j)的关系的图。
如上所述，当比较参数i＝1时的输入波形数据S1(j)、和参数i＝2时的输入波形数据S2(j)时，输入波形数据S2(j)表示输入波形数据S1(j)1秒后的值。同样，当比较参数i＝2时的输入波形数据S2(j)、和参数i＝3时的输入波形数据S3(j)时，输入波形数据S3(j)表示输入波形数据S2(j)1秒后的值。因此，成为比较对象的预测波形数据Pi(1，j)～Pi(10，j)也分别需要变更与1秒相当的值。
例如，Pi(1，j)，在参数i＝1时是“0＝0000”，但是在参数i＝1时加“1”成为“1＝0001”。进而，在参数i＝2时也加上“1”，成为“2＝0010”。对于Pi(2，j)、Pi(3，j)，也同样随着参数增“1”而成为加上“1”的值。
Pi(10，j)，在参数i＝1时是“9＝1001”，但是在参数i＝1时成为“0＝0000”。这是因为通过在“9”上加上“1”，个位成为0的缘故。进而，在参数i＝2时也加上“1”，成为“1＝0001”。
相关值计算部25遵照CPU11的指示，计算输入波形数据Si(j)和预测波形数据Pi(p，j)的各个之间的相关值(协方差值)Ci(p)(p＝1～10)(步骤1304)。接着，CPU11判断是否是参数i＝K(步骤1305)。在步骤1305中判断为“否”的情况下，即处理次数尚未达到K次的情况下，返回步骤1302。
另一方面，在步骤1305中判断为“是”的情况下，相关值比较部26计算协方差值Ci(p)的平均值C(p)(＝(1/K)*∑Ci(p))(步骤1307)。当取得全部协方差值的平均值C(1)～C(10)时，相关值比较部26比较相关值C(1)～C(10)，找出最佳值(在该情况下是最大值)C(x)(步骤1308)。CPU11接受最佳值C(x)，判断该最佳值是否有效(步骤1309)。
如果最佳值C(x)有效(在步骤1309中“是”)，则CPU11把表示最佳值C(x)的预想符号数据的值决定为分的个位的值(步骤1310)。CPU11在RAM15中存储该分的个位的值。在步骤1309中判断为“否”的情况下，返回步骤1301。
根据该实施方式，针对多个输入波形数据计算相关值(协方差值)，累加对应的输入波形数据的相关值(协方差值)，比较该值(实际上是平均值)。因此能够增多输入波形数据的样本数，能够不依赖于信号的质量而得到恰当的协方差值。
下面说明分的十位的解码处理。分的十位取“0”～“5”的值。在时间代码中用3位的BCD代码对其进行表示。即，通过3位的十位以及4位的个位表示“0”～“59”的分。
检测分的十位的值的处理也和图11大体相同。下面说明和图11的处理不同的部分。
在与图11的步骤1101相当的处理中，波形切出部24遵照CPU11的指示，从接收波形数据缓冲器22中切出与分的十位相当的位置的3个单位时间长度(3秒)的数据，生成输入波形数据Sn(j)。另外，在图11的步骤1102中，生成分别表示“0”～“9”的预测波形数据P(1，j)～P(10，j)，但是在检测分的十位的值的处理中，预测波形数据生成部23生成分别表示“0”～“5”的值的预测波形数据P(1，j)～P(6，j)即可。另外，预测波形数据的数据长度也是3个单位时间长度(3秒)。
在分的十位的值的检测处理中，也可以使用多个输入波形数据，通过累加效果来实现恰当的匹配。分的十位每10分钟增1。因此，如果在分的十位不变化的范围内取得输入波形数据，则在分的十位的检测处理期间可以使用同一预测波形数据。
图15是更详细地表示本发明的另一实施方式的分的十位的检测处理的流程图。如图15所示，预测波形数据生成部23遵照CPU11的指示，生成3个单位时间长度(3秒)的6个预测波形数据P(1，j)～P(6，j)(步骤1501)。
CPU11把确定输入波形数据的号码的参数i初始化为“1”(步骤1502)。接着，波形切出部24遵照CPU11的指示，从接收波形数据缓冲器22中切出与分的十位相当的位置的3个单位时间长度(3秒)的数据，生成输入波形数据Si(j)(步骤1503)。在第一次执行的步骤1503中，取得个位的值是“0”时的数据。由此，如果K≤10，则在重复步骤1503～1506期间，可以使用同一预测波形数据P(1，j)～P(6，j)。
相关值计算部25遵照CPU11的指示，计算输入波形数据Si(j)和预测波形数据P(p，j)的各个之间的相关值(协方差值)Ci(p)(p＝1～6)(步骤1504)。接着，CPU11判断是否是参数i＝K(步骤1505)。在步骤1505中判断为“否”的情况下，即在处理次数尚未达到K次的情况下，使参数i增加1(步骤1506)，返回步骤1503。
步骤1507～步骤1509和图13的步骤1307～1309相同。在步骤1509中判断为“否”的情况下，返回步骤1502。另一方面，在步骤1509中判断为“是”的情况下，CPU11把表示最佳值的C(x)的预想符号数据的值决定为分的十位的值(步骤1510)。CPU11在RAM15中存储该分的十位的值。
这样，通过得到分的个位以及十位的值，能够确定“时分”中的“分”。
对于时的个位以及十位，也可以与分的十位大体相同地确定值。预测波形数据生成部23，在检测到时的个位的值时，生成4个单位时间长度的预测波形数据P(1，j)～P(10，j)，在检测到时的十位的值时，生成分别表示“0”～“2”的2个单位时间长度的预测波形数据P(1，j)～P(3，j)。另外，关于使用多个输入波形数据来起到累加效果的情况，“时”的值的变化仅在分从“59”变化为“00”时发生。因此，通过仅避开分从“59”变化为“00”时来执行时的个位的检测处理以及时的十位的检测处理，可以采用和图15同样的流程。
对于其他符号(从1月1日起的总天数、公历)的值，同样可以通过对于每一位来确定值而得到。对于星期，也可以通过确定“0”～“6”的某一个值来得到其值(星期几)。
当分、时、日(从1月1日起的总天数)、年(公历)的解码结束时，CPU11能够得到准确的当前时刻。此外，实际上在分以及时的解码结束的时刻，通常就取得了当前时刻。CPU11使用通过解码而取得的准确的当前时刻修正通过内部计时电路17计时的当前时刻。通过显示部13显示修正后的当前时刻。
根据本实施方式，在检测到秒同步点时，波形切出部24根据单位时间长度的数据，生成具有4个单位时间长度的输入波形数据，其中，所述单位时间长度的数据是通过多个位表示各样本点的值，单位时间长度是与构成时间代码的一个符号相当的时间。另外，预测波形数据生成部23生成多个预测波形数据，它们具有与输入波形数据相同的时间长度(4个单位时间长度)，与构成时间代码的符号“0”相当的数据连续，而且其波形形状依次偏移一个样本。相关值计算部25计算输入波形数据和多个预测波形数据的各个之间的相关值(协方差值)，相关值比较部26比较算出的相关值，计算其最佳值。CPU11根据表示最佳值的预测波形数据，检测秒起始位置(秒同步点)。通过采用上述那样的结构，在电场强度弱的情况下、或者在信号中包含大量噪声的情况下，也能够恰当地找出秒同步点。另外，通过与秒起始位置偏移的预测波形数据进行比较，能够缩短处理时间。
另外，在本实施方式中，在表示最佳值的预测波形数据中，把其值从与低电平相当的值迁移到与高电平相当的值的位置，决定为时间代码中的秒的起始位置。由此，能够不依赖于受噪声影响的输入波形数据的形状，恰当地决定秒的起始位置。
另外，在本实施方式中，在检测到分的起始位置时，波形切出部24生成从各个秒的起始位置开始的、具有2个单位时间长度的60个输入波形数据，预测波形数据生成单元生成预测波形数据，该预测波形数据的波形形状包含时间代码中的分的起始位置的前后、即连续的符号“P”，具有与输入波形数据相同长度的2个单位时间长度，计算多个输入波形数据的每一个和预测波形数据之间的相关值。通过在60秒中从各秒的起始位置生成60个输入波形数据，并把它们的各个与输入波形数据比较，能够精度极好地确定分的起始位置。
进而，在本实施方式中，在对构成时间代码的符号进行解码时，波形数据切出部24生成包含表示构成时间代码中的年、月、日、时以及分的某个的值的1个以上的符号、具有1个以上的单位时间长度的输入波形数据。例如，如果解码分的个位，则生成4个单位时间长度的输入波形数据，如果解码分的十位，则生成3个单位时间长度的输入波形数据。另外，预测波形生成部23生成多个预测波形数据，它们具有与所述输入波形数据相同的时间长度，而且表示所述输入波形数据可取的值。例如，如果解码分的个位，则生成10个4个单位时间长度的、表示“0”～“9”的某个值的预测波形数据，如果解码分的十位，则生成6个3个单位时间长度的、表示“0”～“5”的某个的预测波形数据 在本实施方式中，通过比较输入波形数据和预测波形数据之间的相关值，能够确定表示最佳相关值的预测波形数据的值。即，即使在构成时间代码的符号的解码中，也能够使用模式匹配来迅速地确定值。
特别，通过多次重复输入波形数据的生成以及相关值的计算，并累加相关值，能够更准确地确定表示符号的值。
另外，在重复上述输入波形数据的生成的情况下，关于时间代码中的分的个位，在重复时作为预测波形数据，分别使值增加。这是因为在重复处理时，分的个位增加“1”。因此，通过也增加预想波形数据的值，能够实现恰当的匹配。
本发明不限于以上实施方式，在权利要求的范围内记载的发明的范围内，能够进行各种变更，当然它们也包含在本发明的范围内。
例如，在本实施方式中，在标准时刻电波信号的起始位置(秒同步点)，其波形从低电平向高电平上升。因此，确定具有该形状的位置作为秒同步点。但是，当然在秒的起始位置从高电平向低电平下降的情况下，也能够应用本发明。
另外，在秒同步中，可以多次生成输入波形数据，分别计算输入波形数据和多个预测波形数据的相关值(协方差值)，关于关联的预测波形数据(相同的预测波形数据)累加相关值，最终，参照累加后的相关值，找出其最佳值。同样，在分同步中，可以多次生成输入波形数据，分别计算输入波形数据和多个预测波形数据的相关值(协方差值)，关于关联的预测波形数据(相同的预测波形数据)累加相关值，最终，参照累加后的相关值，找出其最佳值。
另外，在上述实施方式的秒同步中，在构成日本的标准时刻电波信号的符号中，生成连续4个符号“0”的数据的预测波形数据。这是因为在时间代码中包含符号“0”的可能性最高的缘故。但是不限于此，也可以生成符号“1”的数据连续的预测波形数据。另外，预测波形数据的时间长度的数据的长度不限于4个单位时间长度，可以比其长，也可以比其短。
另外，在日本的标准时刻电波信号中，因为在分的起始的前后用符号“p”连续表示，所以在本实施方式中生成符号“p”连续两个的预测波形数据。但是不限于此。例如，在分的起始出现别的形状的符号的情况下，预测波形数据只要包含该别的形状的符号即可。
另外，在上述实施方式中，作为相关值而使用了协方差值，但是不限于此。例如作为相关值，也可以使用作为差的绝对值的总和的残差。或者也可以代替协方差或者残差而使用相互相关系数。
权利要求
1.一种时刻信息取得装置，其特征在于，
具有
接收标准时刻电波的接收单元；
输入波形数据生成单元，其根据单位时间长度的数据，生成具有1个以上的单位时间长度的输入波形数据，所述单位时间长度的数据具有通过以预定的采样周期对包含从所述接收单元输出的时间代码的信号进行采样，并且通过多个位表示各样本点而得到的值，单位时间长度是与构成时间代码的一个符号相当的时间；
预测波形数据生成单元，其生成多个预测波形数据，所述预测波形数据具有通过多个位表示各样本点的值，具有与所述输入波形数据同样的时间长度，包含一个以上的构成所述时间代码的符号，而且其波形形状依次偏移预定样本；
相关值计算单元，其计算所述输入波形数据和所述多个预测波形数据的每一个之间的相关值；
相关值比较单元，其比较通过所述相关值计算单元算出的相关值来计算其最佳值；和
控制单元，其根据表示所述最佳值的预测波形数据，确定所述时间代码中的秒起始位置。
2.根据权利要求1所述的时刻信息取得装置，其中，
所述控制单元，把表示所述最佳值的预测波形数据的值从与低电平相当的值迁移到与高电平相当的值的位置、或者从与高电平相当的值迁移到与低电平相当的值的位置，决定为所述时间代码中的秒的起始位置。
3.根据权利要求1所述的时刻信息取得装置，其中，
所述输入波形数据生成单元生成多个输入波形数据，它们从所述秒的各个起始位置开始，具有多个单位时间长度，
所述预测波形数据生成单元生成预测波形数据，其波形形状包含时间代码中的分的起始位置，具有与所述输入波形数据相同的时间长度，
所述相关值计算单元，计算所述多个输入波形数据的每一个和所述预测波形数据之间的相关值，而且
所述控制单元，根据表示所述最佳值的输入波形数据，确定所述时间代码中的分起始位置。
4.根据权利要求1所述的时刻信息取得装置，其中，
所述输入波形数据生成单元生成输入波形数据，该输入波形数据包含表示构成所述时间代码中的年、月、日、星期、时以及分的某一个的值的一个以上的符号，具有1个以上的单位时间长度，
所述预测波形数据生成单元生成多个预测波形数据，它们具有与所述输入波形数据相同的时间长度，而且表示所述输入波形数据可取的值，
所述控制单元，把表示最佳值的预测波形数据表示的值，决定为所述一个以上的符号表示的值。
5.根据权利要求4所述的时刻信息取得装置，其中，
多次重复通过所述输入波形生成单元进行的输入波形数据的生成、以及通过所述相关值计算单元进行的相关值的计算，
所述相关值比较单元，累加针对关联的预测波形数据而算出的相关值，根据累加而得的相关值计算其最佳值。
6.根据权利要求5所述的时刻信息取得装置，其中，
所述输入波形数据生成单元生成具有多个单位时间长度的输入波形数据，该输入波形数据包含表示所述时间代码中的分的个位的多个符号，
所述预测波形数据生成单元，在重复所述预测波形数据的生成时，作为关联的预测波形数据，生成分别使值增大、或者在发生进位的情况下把值初始化的预测波形数据。
7.一种时刻信息取得装置，其特征在于，
具有
接收标准时刻电波的接收单元；
输入波形数据生成单元，其根据单位时间长度的数据，生成具有1个以上的单位时间长度的多个输入波形数据，所述单位时间长度的数据具有通过以预定的采样周期从秒的起始位置起对包含从所述接收单元输出的时间代码的信号进行采样，并且通过多个位表示各样本点而得到的值，单位时间长度是与构成时间代码的一个符号相当的时间；
预测波形数据生成单元，其生成具有多个单位时间长度的预测波形数据，所述预测波形数据具有通过多个位表示各样本点的值，具有与所述输入波形数据同样的时间长度，而且其波形形状包含时间代码中的分的起始位置；
相关值计算单元，其计算所述多个输入波形数据的每一个和所述预测波形数据之间的相关值；
相关值比较单元，其比较通过所述相关值计算单元算出的相关值来计算其最佳值；和
控制单元，其根据表示所述最佳值的输入波形数据，确定所述时间代码中的分起始位置。
8.一种时刻信息取得装置，其特征在于，
具有
接收标准时刻电波的接收单元；
输入波形数据生成单元，其生成具有1个以上的单位时间长度的输入波形数据，所述输入波形数据在包含从所述接收单元输出的时间代码的信号中，包含一个以上表示构成年、月、日、星期、时以及分的某个的值的符号；
预测波形数据生成单元，其生成多个预测波形数据，所述预测波形数据具有通过多个位表示各样本点的值，具有与所述输入波形数据同样的时间长度，而且表示所述输入波形数据可取的值；
相关值计算单元，其计算所述输入波形数据和所述多个预测波形数据的每一个之间的相关值；
相关值比较单元，其比较通过所述相关值计算单元算出的相关值来计算其最佳值；和
控制单元，其把表示最佳值的预测波形数据表示的值，决定为所述一个以上的符号表示的值。
9.一种电波表，其特征在于，
具有
权利要求4所述的时刻信息取得装置；
解码单元，其遵照通过所述时刻信息取得装置算出的、由所述符号表示的值，取得包含构成所述时间代码的日、时、分的代码的值；
当前时刻计算单元，其根据通过所述解码单元取得的代码的值计算当前时刻；
内部计时单元，其通过内部时钟对当前时刻进行计时；
时刻修正单元，其根据通过所述当前时刻计算单元取得的当前时刻，修正通过所述内部计时单元计时而得的当前时刻；和
时刻显示单元，其显示通过所述内部计时单元计时而得的、或者通过时刻修正单元修正后的当前时刻。
全文摘要
本发明提供一种时刻信息取得装置以及电波表。在该时刻信息取得装置中，波形切出部(24)根据与构成时间代码的一个符号相当的单位时间长度的数据，生成具有4个单位时间长度的输入波形数据。预测波形数据生成部(23)生成多个预测波形数据，它们有与输入波形数据同样的时间长度，“0”符号相连、而且其波形形状依次偏移一个样本。相关值计算部(25)计算输入波形数据和多个预测波形数据的每一个之间的相关值。相关值比较部(26)计算相关值的最佳值。CPU(11)根据表示最佳值的预测波形数据，确定时间代码中的秒起始位置。
文档编号G04G7/00GK101630142SQ20091015177
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月15日 优先权日2008年7月17日
发明者阿部英雄 申请人:卡西欧计算机株式会社