尤其可指示目标方位的含全球定位系统接收机的计时器的制作方法

专利名称：尤其可指示目标方位的含全球定位系统接收机的计时器的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括一个GPS接收机的计时器，安排为指示从该GPS接收机所在“源”位置到一个“目标”目的地或位置的方向。
能够指示特定方向计时器已经是公知的。作为例子，可参考欧洲专利申请No.95120717.4，该专利揭示一种可指示麦加方向的计时器。该申请揭示了一种模拟计时器，它加入一个罗盘用于提供参考轴(该参考轴由北磁极方向提供)。
在含有罗盘的计时器中存在的一个问题在于计时器组件的磁性环境将干扰与罗盘有关的恒定磁铁。当时针移动部分包括磁性物质时这个问题变得尤其不便。对这个问题的一种不完善解决方式是将恒定磁铁从磁性物质移开，即增加计时器所需的空间，这与手表制造者的固有观念相矛盾。此外，这类计时器不能提供一种简单的解决方案来确定“目标”位置的方向。其确定方法须考虑复杂的物理数据如磁北极与地理北极之间的偏移。
对计时器制造者来说一个难题在于既要实现提供所须方向的计时器安排，又要照顾钟表工业中通常的限制，如对于空间的要求。
对上述难题的一个通常解决办法是在模拟计时器中装入所谓的GPS接收机。简单地说缩写GPS特指与全球定位系统连接的一种设备，该系统通常从卫星中取得坐标与时间数据。作为例子，这种接收机需接收从4个不同卫星发射来的信号以决定在三维空间中的位置(经度、纬度、高度)。这类接收机的结构及操作在技术发展水平中广泛描述，尤其在Brge Forssell的“无线电导航系统”一文中。
作为例子，可引用国际专利申请No.WO 96/21139。该专利文献提到这样的事实，GPS接收机也可在没有使用罗盘的模拟计时器中使用。参见如所述国际专利申请的图2，该计时器的指针指示一个角度W，允许该计时器用户可在目标方向Pn的方向移动。
然而，本发明申请人注意到，在模拟计时器中的GPS接收机其自身不允许提供计时器使用者希望知道的目标方向的方向。事实上，本发明申请人注意到所述的GPS接收机可提供使用者的空间位置坐标，即由四个卫星形成的参照系中目标位置的方向，预先存储在所述GPS接收机中的目标位置坐标。换句话说，所述用户须利用一个参考轴，相对于此参考轴可有效地确定该位置的方向本发明的目的是在不使用罗盘的情况下，通过提供用于指出目标方向的计时器来克服上述缺陷。
本发明的另一个目的是提供这样的一种计时器，使其满足钟表应用的通常的美学和舒适标准。
这些及其他目的通过一种多功能计时器实现，它包含一个内部时钟，第一和第二时间显示指针，选择功能装置，方向确定装置，它包含数据处理装置和用来在所述的数据处理装置输入“目标”位置的地理坐标的数据输入装置，所述之计时器的特征如下-所述方向确定装置由一个组件构成，该组件包含一个天线和一个GPS类接收机，用于确定所述计时器所在位置的地理坐标；-使用所述计时器的6点-12点轴作为参考轴；和-至少所述第一指针安排为能够指示相对于所述参考轴的“目标”位置的方向。
本发明的一个优点是提供这样的计时器，当计时器用户移动了几米距离时，主要从GPS接收机所提供的坐标来操作。事实上，如果用户移动时抬起他的胳膊如同连续读取时间一样，通过GPS接收机，这种移动提供了一个走动方向，该方向可作为通过所述模拟计时器的6点-12点轴的参考轴。换句话说，6点-12点轴作为参考轴，例如避免了使用罗盘。
本发明的另一个优点是所提供这样的计时器，其结构比前面描述的现有技术的手表简单。
本发明的另一个优点是提供这样的手表，其部件可集成在一个紧凑结构中，这使得该计时器比前述的现有技术手表要更为美观。
结合附图，通过阅读以实例的方式给出的对本发明的优选实施例进行的详细描述后，本发明的目的、特征和优点将更为清晰地显现出来，这些附图中

图1表示依据本发明的计时器的一种优选的实施例；
图2表示依据本发明的计时器内部结构方框图；图3示意地表示依据本发明的计时器的一个优选的操作模式的透视图；图4示意地表示图3的顶视图。
一般地，依据本发明的计时器用于如图1所示的手表中。
依据本发明的计时器结合在一个多功能手表1中，该表通常由一个表盘2，一个旋钮3，例如指示小时的第一指针4，例如指示分钟的第二指针5和以Eta SA名义的欧洲专利申请No.91198796.3中描述的那类显示装置6。这些不同的部件包含在一个外壳或附着在表带9的结构7中。
图2表示依据本发明的计时器内部结构方框图，该计时器的优选的实施例如图1所示。
基本上，除了前面参照图1所述的部件外，结构7还包括一个天线10，一个GPS接收机11，数据处理装置12，选择装置13，数据输入装置14，电机15，内部时钟16和一个电源17。
天线10安排为能够接收卫星传输的信号，和包括连接到GPS接收机11的第一输入的一个输出，同时可有利地组成表盘的部分或全部。
优选地，GPS接收机可在按照本发明的计时器中有利地采用声表面波(SAW)滤波器。关于传统滤波器(如陶瓷滤波器)，SAW滤波器提供相似的电气特性如电流衰减，同时还具有较小的尺寸，这特别有利于钟表制造应用。
GPS接收机11的输出连接到数据处理装置12的第一输入，通常为微处理器。数据处理装置12包括连接到选择装置13的输出的第二输入，计时器用户能够操作该选择装置，连接到数据输入装置14输出的第三输入，和连接到与指针4和5相连的电机15的输入的一个输出，和安排驱动指针4和5。数据处理装置12的第四输入连接到内部时钟16，如其后所描述的那样。
选择装置13可由在外壳7中表盘2边沿的按钮组成，或优选地与旋钮3的机构相结合，所述之选择装置13安排为能够选择不同的功能。
按常规方式组成用于提供“目标”位置的坐标给数据处理装置12，即经度，纬度和高度的数据输入装置14。作为例子，可引用现有技术的下述解决方案。在计时器是手表的情况下，以本发明申请人的名字的欧洲专利申请No.95117979.5公开了第一输入装置，通过扭动旋钮指示第一种输入方法，当手表的旋钮转动时卷动在液晶显示器上显示的城镇、地区或国家。同一专利申请人公开了包括配有几个标记的一个可动的表盘的第二种输入装置，这些标记对应于几个重要的城镇，每个城镇标记在各自标记的附近。在这种情况下，足以供手表用户通过使分针指向对应的标记在表盘上选择这些城镇之一。
此外，如在现有技术中所知，本领域的技术人员可将步进电机用于电机15，优选地使用一种双向电机以允许指针4和5在两个方向旋转。
内部时钟16(典型地与石英晶体有关的时基)有一个第一输出，连接到GPS接收机11的第二输入，和一个第二输出，连接到数据处理装置12的第四输入以提供时间信号。
如图2所示结构7的不同部件由电源或诸如电池之类的电源17供电。
如图2所示的结构类型具有大量优点。因此，双向电机的使用允许指针在两个方向旋转，这将允许所定义的指针的复杂运动，而同时减少能量的消耗。
参考图3和4，按照本发明的计时器的工作如下。
通过描述，带着先前描述的手表1的用户初始位于A点，和希望到达(例如走去)他知道其经度，纬度和高度的B点，其三维地理坐标标记为B1，B2和B3。用户通过选择装置13切换至“方向”操作模式，在先前所描述的优选的实施例中，这种模式具有将指针4和5放在重合位置的效果，如前述的专利文献所描述，以便指示新的操作模式已启动。然后用户通过数据输入装置14输入目标点B的三维坐标(B1，B2，B3)。用户必须通过GPS接收机11等待由至少4个卫星进行定位。然后GPS接收机存储所述卫星的存取码以便允许它顺序接收数据而不必再次等待定位。更精确地，GPS接收机11从至少4个卫星接收地理坐标和时间，如从前述Brje Forssell的文章“无线电导航系统”中所知的，通过计算算法GPS接收机11推导出以三维坐标(A1，A2，A3)表示的所述用户位置，并提供这些数据给数据处理装置12。随后，他开始向任意方向例如向A’点走动，其三维坐标(A’1，A’2，A’3)随之由GPS接收机11确定。描述计时器的操作，例如与4个卫星相关，因为至少需要4个卫星来计算GPS接收机11所在位置的三维坐标，如前所曾经提及过的。
因此，数据处理装置12接收3个三维坐标“起始点”的三维坐标(A1，A2，A3)，“走动”点的三维坐标(A’1，A’2，A’3)，和“目标”点的三维坐标(B1，B2，B3)。在所述的例子中，由指针4和5组成的组件在数据处理装置12和电机15的联合作用下移动，如在欧洲专利申请No.95120717.4中所揭示的。相应的，如果用户利用手表1中表盘2上的6点-12点轴作为参考轴，并随之将这个参考轴与他走动的方向对准，即点A和A’之间的方向，则指针4和5将在数据处理装置12和电机15的联合作用下移动，以在前述欧洲专利申请中所揭示的方式指示用户为到达“目标”点所应走的方向即在点A’和点B间的方向。由此，如果用户利用手表1中表盘2上的6点-12点轴作为参考轴，并随之将这个参考轴与他走动的方向对准，当指针4和5组成的组件完全与6点-12点轴对准时，则用户面向“目标”点，如图4中A点所示。
在例子中，在如前所述的本发明应用的情况下，用户只要走动大约30米的距离就足以接收“目标”点的方向的指示，这个距离依赖于GPS接收机的分辨率。
作为另一种选择，可对前面详细描述的计时器进行修改和改进。
作为另一种选择，按照本发明的计时器亦可装配在Eta SA的欧洲专利申请No.91108796.3中所揭示的类型的液晶显示器，这种具有存储装置的组件可允许显示先前的或预定的位置。
作为另一种选择，按照本发明的计时器亦可装配与内部时钟16相结合的温度补偿装置，如使用温度控制晶体振荡器(TXCO)。使用具有GPS接收机的这种温度补偿装置具有特别的优点。事实上，内部时钟越精确，对于可确定接收机位置的卫星的搜索就越迅速，理想情况是从卫星始发的时钟信号和内部时钟信号的之间没有任何差异。相应地，这种补偿装置使计时器使用可靠，甚至在极端气候条件下。
作为另一种选择，按照本发明的计时器亦可与能够例如用于显示导航图的外部装置相联。
同样作为另一种选择，按照本发明的计时器可包含两个双向电机，从而计时器指针的移动可更为复杂。第二个双向电机亦可允许按照本发明的计时器装配一个附加指针例如用于指示秒。
毋庸置疑，在不脱离它的范围的情况下，按照本发明，本领域技术人员可对模拟计时器的详细描述进行大量附加的修改和改进。作为例子，亦可使用与计时器中6点-12点轴不同的轴，这个另外的轴可由计时器上显示的方向和用户自己的空间位置形成。
权利要求
1.多功能计时器(7)，包含一个内部时钟(16)，第一和第二时间显示指针(4，5)，用于选择功能的选择装置(13)，方向确定装置(10，11，14，12)，包含数据处理装置(12)和用于输入“目标”位置的地理坐标至所述的数据处理装置的数据输入装置(14)，所述之计时器其特征在于-所述方向确定装置由一个组件组成，这个组件包括一个天线(10)和一个GPS类接收机(11)，用于确定所述之计时器(7)所在位置的地理坐标；-使用所述之计时器(7)的6点-12点轴作为参考轴；和-至少所述第一指针(4，5)安排为能够指示相对于所述之参考轴的“目标”位置方向。
2.按照权利要求1的计时器(7)，其特征在于所述之第二指针(4，5)安排为能够指示地理北极的方向。
3.按照前述的任何权利要求的计时器(7)，进一步包含用于补偿所述之内部时钟(16)温度的装置，因此使所述计时器更为可靠，这种安排增加了所述计时器的精确性。
4.按照前述的任何权利要求的计时器(7)，其中所述之数据处理装置(12)由微处理器构成。
全文摘要
一种计时器(7),包含指针(4,5),方向确定装置(10,11,14,12)包含数据输入装置(14),用于输入“目标”位置的地理坐标至数据处理装置(12)。其特征在于,方向确定装置由一个天线(10)和一个GPS类接收机(11)组成,用于确定计时器(7)所在位置的地理坐标,使用计时器(7)的6点－12点轴作为参考轴,和至少第一指针(4,5)安排为能够指示相对于所述参考轴的“目标”位置方向。其结构的改进在于不再需要参考磁北极来确定“目标”位置的方向。
文档编号G01S3/04GK1206836SQ9810889
公开日1999年2月3日 申请日期1998年4月3日 优先权日1997年4月4日
发明者P·-A·法里纳 申请人:阿苏拉布股份有限公司