JP2019148441A - 携帯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】衛星信号受信機能と近距離無線通信機能を備えた携帯装置において、少ないロスで時刻同期、タイムゾーン取得等を行う。【解決手段】衛星信号受信制御部15および近距離無線送受信制御部16は、時計制御部1による制御の下、被処理情報に基づいて処理を実行する処理部として機能する。処理部における衛星信号受信制御部15は、衛星信号受信アンテナ51および衛星信号受信部5からなる第1受信部を利用し、第1受信部が出力する第1信号から時刻同期等に必要な被処理情報を取得し、時刻同期等の処理を実行する。また、処理部における近距離無線送受信制御部16は、第1受信部における衛星電波の受信状況では、第1信号から被処理情報が得られない場合、近距離無線アンテナ61および近距離無線送受信部6からなる第2受信部を利用し、この第2信号から得られる情報に基づいて時刻同期等の処理を実行する。【選択図】図1

Description

この発明は、無線通信機能を備えた腕時計型デバイス等の携帯装置に関する。
GPS(Global Positioning System)等の測位衛星からの信号受信による時刻・タイムゾーン修正の機能を備えた腕時計型デバイスが知られている。また、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線とスマートフォンアプリケーションの組合せによる時刻修正、情報取得等の機能を備えた腕時計型デバイスも知られている。例えば特許文献1は、Bluetoothを利用し、携帯情報端末から時刻情報を取得して腕時計側の時刻修正を行う技術を開示している。例えば、近距離無線通信による時刻修正は、測位衛星を情報ソースとした場合と比較して所要時間が短く、省電力であることが多い。
特開2009−118403号公報
しかし、現在の腕時計型デバイスの主たる通信相手となるスマートフォンでは、システムによって時刻情報管理が異なっており秒以下レベルの高精度の時刻同期を実施できない場合がある。一方、測位衛星からの衛星信号による時刻修正は、高精度に実施できるが、
室内では衛星信号を受信できないといった問題があった。即ち、衛星信号は高精度の処理に適しているが必ずしも受信できるとは限らず、一方、近距離無線では高精度の処理ができないといった問題があった。
この発明の一態様による携帯装置は、衛星電波を受信して第1信号を出力する第1受信部と、近距離無線電波を受信して第2信号を出力する第2受信部と、被処理情報に基づいて処理を実行し、前記第1受信部における前記衛星電波の受信状況では、前記第1信号から前記被処理情報が得られない場合、前記第2信号を用いて前記処理を実行する処理部とを具備することを特徴とする。
この態様によれば、処理部は、衛星電波の受信により得られる第1信号から被処理情報を取得することを試み、第1受信部における衛星電波の受信状況では、第1信号から被処理情報が得られない場合に、第2信号を用いて処理を実行する。このように処理の実行に当たって衛星電波の受信を優先するので、時刻修正などの処理を高精度に実行することができる。また、受信状況に応じて第2信号を利用できるので、衛星電波が十分に受信できない場合であっても、近距離無線によって必要な情報を取得できる。
好ましい態様では、前記処理に基づいて、前記被処理情報の種類と、前記衛星電波を受信して前記第1信号から当該被処理情報を取得する動作の終了条件とが設定され、前記処理部は、前記衛星電波の受信状況が前記設定された終了条件を充足した場合に、前記第2信号を用いた前記処理を開始する。
この態様によれば、処理の内容と被処理情報に応じた適切な終了条件に基づいて、第2信号を用いた処理を開始することができる。
他の好ましい態様において、前記処理部は、前記第1受信部が前記衛星電波を受信している衛星の数、前記衛星電波の信号強度、および前記衛星電波の受信開始からの経過時間のうち少なくとも1つに基づいて、前記終了条件を充足するか否か判定する。
この態様によれば、第1信号を利用した処理から第2信号を利用した処理への切り替えの条件を状況に応じて柔軟に設定することができる。
他の好ましい態様において、携帯装置は、内部時刻の計時を行う計時部を有し、前記処理は、タイムゾーンに応じて定まる時差情報および時刻を示す時刻情報に基づいて前記計時部の内部時刻を修正する処理であり、前記処理部は、前記第2信号から前記時刻情報および前記タイムゾーンを取得した場合に、前記第2信号から取得したタイムゾーンに基づいて前記時差情報を特定し、前記第2信号から取得した前記時刻情報と当該時差情報とに基づいて前記内部時刻を修正する。
この態様によれば、近距離無線電波の受信により時刻情報およびタイムゾーンが取得された場合に、この時刻情報およびタイムゾーンを用いて、計時部の内部時刻を修正することができる。従って、衛星電波の受信が困難な状況において、内部時刻の修正を行うことができる。
他の好ましい態様において、携帯装置は、内部時刻の計時を行う計時部を有し、前記処理は、タイムゾーンに応じて定まる時差情報および時刻を示す時刻情報に基づいて前記計時部の内部時刻を修正する処理であり、前記処理部は、前記第1信号から時刻情報を取得した後、前記第2信号からタイムゾーンを取得した場合に、前記第2信号から取得したタイムゾーンに基づいて前記時差情報を特定し、前記第1信号から取得した前記時刻情報と当該時差情報とに基づいて前記内部時刻を修正する。
この態様によれば、衛星電波の受信により時刻情報が得られ、近距離無線電波の受信によりタイムゾーンが得られた場合、この時刻情報およびタイムゾーンを用いて、計時部の内部時刻を修正することができる。ここで、衛星電波の受信により得られる時刻情報は近距離無線電波の受信により得られる時刻情報よりも精度が高いことが多い。従って、この態様によれば、内部時刻の修正を正確に行うことができる。
他の好ましい態様では、前記第2信号を用いた前記処理が開始された後、前記第1受信部は前記衛星電波の受信を継続し、前記第2受信部の動作が正常に行われることが確認されてから前記第1受信部は前記衛星電波の受信を停止する。
この態様によれば、第2受信部の動作が正常に行われることが確認されてから第1受信部は前記衛星電波の受信を停止するので、被処理情報を利用した処理を滞らせることなく安全に実行することができる。
他の好ましい態様では、前記第2信号を用いた前記処理が開始された後、前記第2信号を利用した前記処理を継続することができない場合に、前記処理部は、前記第1受信部の前記第1信号を利用した前記処理を再開する。
この態様によれば、第2信号を利用した処理を継続することができない場合に、第1受信部の第1信号を利用した処理が再開されるので、被処理情報を用いた処理が完了する確率を高めることができる。
この発明による携帯装置の一実施形態である腕時計型デバイスの構成を示すブロック図である。 同実施形態において受信する衛星信号の航法メッセージの構成を示す図である。 同航法メッセージの構成を示す図である。 同航法メッセージの構成を示す図である。 同実施形態における時刻同期モードでの処理の一部を示すフローチャートである。 同実施形態における時刻同期モードでの処理の残りの一部を示すフローチャートである。 同実施形態におけるタイムゾーン・時刻同期モードでの処理の一部を示すフローチャートである。 同実施形態におけるタイムゾーン・時刻同期モードでの処理の残りの一部を示すフローチャートである。 同実施形態における測位モードでの処理の一部を示すフローチャートである。 同実施形態における測位モードでの処理の残りの一部を示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、この発明の実施形態を説明する。
図1は、この発明による携帯装置の一実施形態である腕時計型デバイス100の構成を示すブロック図である。この腕時計型デバイス100は、通常の腕時計と同様な時計表示部2を有する。この時計表示部2は、文字板と、時刻を表示する指針等により構成されている。また、腕時計型デバイス100は、ソーラー発電式のデバイスであり、受光部41と、発電装置42と、二次電池43と、光量検知部44とを有する。この腕時計型デバイス100では、発電装置42が受光部41から得た光を利用して発電し、この発電により得られた電力を二次電池43に充電する。そして、腕時計型デバイス100は、この二次電池43から供給される電力により稼働する。光量検知部44は、受光部41が受ける光量を検知する手段である。一般に光量検知部としては、光センサ、紫外線センサのような装置がある。しかし、本実施形態のようなソーラー発電式のシステムの場合は、光量検知部44が、発電装置42から得られた電力の大きさを受光部41が受けた光量として検出しても良い。
また、腕時計型デバイス100は、衛星信号受信アンテナ51と、衛星信号受信部5とを有する。この衛星信号受信アンテナ51および衛星信号受信部5は、衛星電波を受信して第1信号を出力する第1受信部Aとして機能する。衛星信号受信アンテナ51は、GPS等の様々な測位衛星からの複数の種類の衛星信号を受信することができる。衛星信号受信部5は、衛星信号受信アンテナ51の受信信号を処理する装置である。衛星信号受信部5の処理により得られた情報は、時計制御部1により利用される。
また、腕時計型デバイス100は、近距離無線アンテナ61と、近距離無線送受信部6とを有する。この近距離無線アンテナ61および近距離無線送受信部6は、近距離無線電波を受信して第2信号を出力する第2受信部Bとして機能する。近距離無線アンテナ61は、スマートフォン等、通信相手となる無線機内蔵のデバイスとの間の近距離無線電波の送受信に用いられる。近距離無線アンテナ61の受信信号は、近距離無線送受信部6によって処理され、この処理によって得られた情報が時計制御部1によって利用される。また、時計制御部1は、各種の情報を近距離無線送受信部6に送る。近距離無線送受信部6は、この情報を近距離無線アンテナ61により通信相手の無線機内蔵のデバイスに送信する。
時計制御部1は、腕時計型デバイス100の制御中枢である。この時計制御部1は、時刻情報生成部11と、衛星信号受信制御部15と、近距離無線送受信制御部16と、表示制御部12とを有する。
時刻情報生成部11は、内蔵している基準クロックを用いることで内部時刻の計時を行う計時部として機能する。また、時刻情報生成部11は、衛星信号受信部5が得た情報から衛星時刻情報を生成し、記憶部3に時刻データとして格納する。また、時刻情報生成部11は、UTCオフセットまたは時差情報による内部時刻の修正も行う。
時計制御部1の各要素、特に衛星信号受信制御部15および近距離無線送受信制御部16は、時計制御部1による制御の下、被処理情報に基づいて処理を実行する処理部Cとして機能する。処理部Cにおける衛星信号受信制御部15は、衛星信号受信アンテナ51および衛星信号受信部5からなる第1受信部を利用し、第1受信部が出力する第1信号から時刻同期等に必要な被処理情報を取得し、時刻同期等の処理を実行する。また、処理部Cにおける近距離無線送受信制御部16は、第1受信部における衛星電波の受信状況では、第1信号から被処理情報が得られない場合、近距離無線アンテナ61および近距離無線送受信部6からなる第2受信部を利用し、この第2信号から得られる情報に基づいて時刻同期等の処理を実行する。
衛星信号受信制御部15が行う処理には、定期的な時刻同期と、操作子の操作に応じた時刻同期と、測位指示の発生に伴って発生する受信指示に応じて行う時刻同期と、測位処理とがある。近距離無線送受信制御部16が行う処理には、時刻同期、タイムゾーン設定または衛星信号受信処理のアシスト処理がある。
表示制御部12は、時刻情報生成部11による内部時刻の更新に連動して時計表示部2による時刻表示を更新する。
記憶部3には、前述した衛星から受信した時刻データ(衛星時刻情報)、現地時刻データ、UTCオフセット、時差情報等が記憶される。
図2〜図4は、衛星信号により伝達される航法メッセージの構成について説明するための図である。図2に示すように、航法メッセージは、全ビット数1500ビットのメインフレームを1単位とするデータとして構成される。メインフレームは、それぞれ300ビットの5つのサブフレームsf1〜sf5に分割されている。1つのサブフレームのデータは、各GPS衛星から6秒で送信される。したがって、1つのメインフレームのデータは、各GPS衛星から30秒で送信される。
サブフレームsf1には、週番号データや衛星健康状態を含む衛星補正データが含まれている。週番号データは、現在のGPS時刻情報が含まれる週を表す情報である。GPS時刻情報の起点は、UTC(協定世界時)における1980年1月6日00:00:00であり、この日に始まる週は週番号0となっている。週番号データは、1週間単位で更新される。衛星健康状態は、その衛星に異常があるか否かを示すコードであり、このコードを確認することで、異常がある衛星の信号を利用することがないように制御できる。
5組のサブフレームのうち、サブフレームsf1〜sf3は各衛星に固有の情報を含んでいるため、毎回同じ内容が繰り返し送信され、具体的には、送信している衛星自身のクロック補正情報や軌道情報(エフェメリス)が含まれている。これに対し、サブフレームsf4およびsf5は、全衛星の軌道情報(アルマナック)や電離層補正情報が含まれ、これらはデータ数が多いためにページ1〜25のページ単位に分割されてサブフレームに収容される。すべてのページの内容を送信するには25フレームを必要とするため、航法メッセージの全情報を受信するには12分30秒の時間を要する。
さらに、サブフレームsf1〜sf5には、先頭から、30ビットのTLM(Telemetry Word)データが格納されたTLM(Telemetry)ワードと30ビットのHOW(Hand Over Word)データが格納されたHOWワードが含まれている。したがって、TLMワードやHOWワードは、GPS衛星から6秒間隔で送信されるのに対し、週番号データ等の衛星補正データ、エフェメリスパラメーター、アルマナックパラメーターは30秒間隔で送信される。
図3に示すように、TLMワードには、プリアンブルデータ、TLMメッセージ、Reservedビット、パリティデータが含まれている。
図4に示すように、HOWワードには、TOW(Time of Week、「Zカウントデータ」ともいう)というGPS時刻情報が含まれている。Zカウントデータは毎週日曜日の0時からの経過時間が秒で表示され、翌週の日曜日の0時に0に戻るようになっている。つまり、Zカウントデータは、週の初めから一週間毎に示される秒単位の情報である。このZカウントデータは、次のサブフレームデータの先頭ビットが送信されるGPS時刻情報を示す。例えば、サブフレームsf1のZカウントデータは、サブフレームsf2の先頭ビットが送信されるGPS時刻情報を示す。また、HOWワードには、サブフレームのIDを示す3ビットのデータ(IDコード)も含まれている。すなわち、図2に示すサブフレームsf1〜sf5のHOWワードには、それぞれ「001」、「010」、「011」、「100」「101」のIDコードが含まれている。なお、時刻受信であれば、一つの衛星信号のTOWのみ取得すればよく、時刻情報の受信時間は、条件が良い環境であれば3秒程度である。
以上説明した航法メッセージは、衛星信号受信アンテナ51の受信信号から衛星信号を検出し、連続追尾(トラッキング)し、デコードすることにより取得することができる。
基本的な時刻情報に関しては、6秒毎に送信される各サブフレームsf1〜sf5の先頭にあるTLMワードとHOWワードをデコードすることで、求めることが可能である。各サブフレームsf1〜sf5は非常に正確なタイミングで送信されるため、この情報を衛星信号受信部5で取得することで6秒毎に非常に正確に時刻情報生成部11の内部時刻を同期させることができる。また、受信する衛星信号のレベルや、デコードを開始するタイミング次第では最速3秒程度での時刻同期も可能である。
また、サブフレームsf1〜sf3には、衛星信号を送信している衛星の位置を正確に求めることができる軌道情報(エフェメリス)が含まれている。従って、衛星信号受信部5によりこのエフェメリスを取得することで、衛星と腕時計型デバイス100の距離を求めることができる。さらに最低4個の衛星から同様のエフェメリスを取得することで腕時計型デバイス100の自己位置を計算することができる。
本実施形態において、近距離無線通信の相手となるスマートフォン等の端末では、時刻やタイムゾーンの情報と、前述した軌道情報をはじめとするアシスト情報を要求・取得するアプリケーションを動作させておくことができる。そして、本実施形態による腕時計型デバイス100は、このアプリケーションの実行により取得した情報をスマートフォン等の端末から取得することができる。
なお、一般的なスマートフォンでは、電話網からの情報より現在位置のタイムゾーン、現在時刻等を標準的に取得可能である。しかし、時刻に関しては、スマートフォンにおける各種システムの実装に依存しており、多くの機種は秒以下のレベルまでの時刻同期をしないことが多い。また、海外におけるスマートフォンのローミング時等では、タイムゾーンや時刻が正しく更新されない場合もある。
次に本実施形態の動作を説明する。これから説明する各動作には、衛星信号を受信することで得られる情報を利用する処理と、近距離無線を利用して通信相手から情報を利用する処理の2つを適切に利用することで、腕時計型デバイス100の時刻を正しく修正したり、自己位置に対応するタイムゾーンを設定したり、正確な自己位置をより高速に求めたりする処理がある。
図5および図6は、本実施形態において時計制御部1が実行する時刻同期モードでの処理を示すフローチャートである。この時刻同期モードの処理は、時刻情報に基づく時刻同期を行うものであり、その被処理情報は時刻情報である。まず、時計制御部1は、全体処理タイムアウト時間、すなわち、この時刻同期モードでの処理を継続する時間の上限を設定する(S101)。この例では全体処理タイムアウト時間は30秒となっている。
次に時計制御部1は、衛星信号受信処理の終了条件、すなわち、衛星電波を受信して第1受信部Aが出力する第1信号から被処理情報である時刻情報を取得する動作の終了条件を設定する(S102)。ここでは衛星信号受信処理の終了条件として、タイムアウト時間と、トラッキング衛星数閾値と、衛星信号強度閾値とを設定する。
タイムアウト時間は、衛星信号受信処理を継続する時間の上限である。トラッキング衛星数閾値は、衛星信号を受信する衛星数の最低個数である。衛星信号強度閾値は、衛星信号受信部5が受信する衛星信号の最低信号強度値である。
このS102では、時刻同期を目的とする場合において腕時計型デバイス100が置かれている受信環境の影響を判定し、受信処理を継続することにより目的が早期に達成できると思われる条件を設定する。
衛星信号を用いた時刻同期処理は、前述したように6秒間隔で実施可能である。時刻同期に必要な最短時間は、信号強度やアンテナ、衛星信号受信部5の性能、信号受信タイミング等に依存するが、最短4秒程度で時刻同期できる場合もある。また、時刻同期のみであれば、1個の衛星からの衛星信号を受信することにより実施可能である。しかし、衛星からの受信信号は、ある程度の信号強度以下になるとデコード処理においてエラーが発生するため、それなりの信号強度が必要となる。
そこで、本実施形態では、S102の設定において、トラッキング衛星が1衛星以上であり、かつ、信号レベルのS/Nが35以上(デコードエラーが発生しないレベル)の状態が8秒のタイムアウト時間内に実現できないことを終了条件としている。この条件は一般的に屋外で天頂に障害物が存在しない場合を想定している。
次に時計制御部1は、近距離無線通信動作の設定を行う(S103)。ここでは通信相手としてBluetooth機能を備えたスマートフォンを想定し、応答タイムアウト時間と通信エラー時制御を設定する。
応答タイムアウト時間は、腕時計型デバイス100から通信相手に接続確認や情報取得要求等を送信した場合に、返信が返ってくるまでの制限時間である。この応答タイムアウト時間を超えても通信が継続できない場合はエラーとなり、通信継続不可と判断される。ここでは応答タイムアウト時間を2秒とする。
通信エラー時制御は、通信を実施したが接続できず、あるいは何等かのエラーが発生した場合にその後に行うべき処理である。通信エラー時制御に関しては、細かい設定として、何回までリトライするかといった設定も考えられるが、ここでは主として通信エラーが発生した場合に衛星からの情報取得を継続するか、それとも全体の処理を終了するかの設定を行う。
次に時計制御部1は、衛星信号受信部5においてバックアップデータとする情報を設定する(S104)。このバックアップデータとは、衛星信号受信部5が動作した際の最終取得情報である。具体的には前述した軌道情報や前回位置取得ができている場合の位置情報、現在時刻情報などである。これらの情報は衛星信号受信処理の実施時に利用されるものであり、有効な情報を保持している場合はより高速な時刻同期や位置取得が可能となる。例えば軌道情報は、通常衛星から受信するのに最短で18秒程度掛かるが、その取得した情報は約4時間有効である。このため、有効時間内の目的必要数の衛星数に対応した軌道情報をバックアップデータとして保持していれば、より高速に測位等を実現することができる。
次に時計制御部1は、衛星信号受信部5を起動する(S110)。次に時計制御部1は、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコードおよび時刻情報の取得処理を実行する(S111)。次に時計制御部1は、被処理情報である時刻情報を取得できたか否かを判定する(S112)。S112でNOと判定された場合、時計制御部1は、処理全体の終了条件を満たしているか否か、すなわち、S101において設定した全体処理タイムアウト時間が経過したか否かを判定する(S113)。S113でNOと判定された場合、時計制御部1は、S102において設定した衛星信号受信処理の終了条件が充足されたか否かを判定する(S114)。そして、S114でNOと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコードおよび時刻情報の取得処理(S111)に戻る。
S111の繰り返し動作においてS112でYESと判定された場合は、時計制御部1は、時刻情報を衛星信号受信部5から取得する(S141)。次に時計制御部1は、現在取得できている軌道情報等の情報の中から起動前に設定(S104)したバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S142)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させる(S143)。次に時計制御部1では、S141において取得された時刻情報により時刻情報生成部11の内部時刻を修正し(S128)、時刻同期モードでの処理を終了する。
なお、この例では時刻情報生成部11の内部時刻の修正を行っているが、日時の情報まで同期が必要な場合は、サブフレームsf1内の週番号を取得するまで、衛星信号受信部5の受信動作を継続し、週番号の取得後、日時情報を更新することになる。
一方、S102において設定した衛星信号受信処理の終了条件が充足され、S114でYESと判定された場合、時計制御部1は、近距離無線送受信部6を起動し、近距離無線通信の制御を開始する(S121)。
次に時計制御部1は、近距離無線送受信部6による通信処理を継続可能か否か判定する(S122)。具体的には、通信相手と接続できていない場合や、通信相手と接続できているが通信相手から情報を取得することができない場合は、通信処理の継続が可能でないと判定する。
S122でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5が現在取得できている軌道情報等の情報の中から起動前に設定(S104)したバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S123)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させる(S124)。
次に時計制御部1では、近距離無線送受信制御部16が近距離無線送受信部6を介してスマートフォン等の通信相手に時刻情報を要求する(S125)。次に時計制御部1の近距離無線送受信制御部16は、近距離無線送受信部6により時刻情報を取得する(S126)。次に時計制御部1は、近距離無線送受信部6による近距離無線通信の制御を終了する(S127)。次に時計制御部1では、時刻情報生成部11がS141において取得された時刻情報により時刻情報生成部11の内部時刻を修正し(S128)、時刻同期モードでの処理を終了する。
一方、S121において近距離無線通信の制御を開始した後、通信処理を継続することができず、S122でNOと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信処理を継続するか否かを判定する(S131)。このS131の判定は、S103の通信時エラー時制御の設定に依存することとなる。通信エラー時制御に関して、通信エラーが発生した場合に衛星からの情報取得を継続する旨の設定がなされている場合、S131ではYESと判定される。一方、通信エラー時制御に関して、全体の処理を終了する旨の設定がなされている場合、S131ではNOと判定される。
S131でNOと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5が現在取得できている軌道情報等の情報の中からバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S132)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させ(S133)、時刻同期モードでの処理を終了する。
これに対し、S131でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコードおよび時刻情報の取得処理(S111)に戻る。この段階において、腕時計型デバイス100では、衛星信号受信部5の動作が停止されていない。従って、S111の処理を迅速に実行することができる。
一方、全体処理タイムアウト時間が経過し、S113でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5が現在取得できている軌道情報等の情報の中から起動前に設定(S104)したバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S132)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させ(S133)、時刻同期モードでの処理を終了する。
以上のように時刻同期モードでは、衛星信号の受信により時刻情報を取得することが困難な場合に、近距離無線通信が起動され、近距離無線通信の相手からの時刻情報の取得が行われる。また、時刻同期モードでは、近距離無線通信の起動後、通信処理の継続が困難な場合には、再び衛星信号の受信処理が実行される。時刻同期モードでは、近距離無線通信の起動時に、衛星信号受信部5の動作を停止させないので、近距離無線通信の継続が困難な場合に衛星信号の受信処理を容易に再開することができる。
図7および図8は、本実施形態において時計制御部1が実行するタイムゾーン・時刻同期モードでの処理を示すフローチャートである。このタイムゾーン・時刻同期モードの処理は、位置情報に基づくタイムゾーンの設定と、時刻情報とタイムゾーンに基づく時刻同期とを行うものであり、その被処理情報は時刻情報および位置情報である。まず、時計制御部1は、全体処理タイムアウト時間、すなわち、このタイムゾーン・時刻同期モードでの処理を継続する時間の上限を設定する(S201)。この例では全体処理タイムアウト時間は60秒となっている。次に時計制御部1は、衛星信号受信処理の終了条件、すなわち、すなわち、衛星電波を受信して第1受信部Aが出力する第1信号から被処理情報である時刻情報および位置情報を取得する動作の終了条件を設定する(S202)。ここでは衛星信号受信処理の終了条件として、タイムアウト時間と、トラッキング衛星数閾値と、衛星信号強度閾値と、時刻同期後の条件を設定する。
ここで、タイムアウト時間、トラッキング衛星数閾値および衛星信号強度閾値は、時刻同期モードでの処理において説明した通りである。
タイムゾーンは、腕時計型デバイス100の現在位置の情報から求められることになるため、このタイムゾーン・時刻同期モードでは、腕時計型デバイス100の現在位置を得る必要がある。また、時刻に関しては、時刻同期モードにおいて説明した処理と同様の処理により取得することができる。
よって、タイムゾーン・時刻同期モードのS202では、自己位置取得に最低限必要な条件を設定することとなる。この例では、トラッキング衛星が4衛星以上であり、かつ、各衛星の信号レベルのS/Nが35以上(デコードエラーが発生しないレベル)の状態がタイムアウト時間10秒以内に実現できないことを終了条件としている。
なお、ここでのタイムアウト条件は10秒と短く設定しているが、通常の測位では前述の軌道情報取得のため最低18秒を要するため、タイムアウト時間を10秒にしたのでは目的を達成できない。このような条件での起動は通常コールドスタートとよばれている。
ただし、バックアップデータに有効な軌道情報が保持されている場合は、条件にもよるが、3秒以下での測位も可能となる。このように有効な情報を何等かの方法で取得利用でき、高速で測位(測時)できる条件での起動はホットスタートと呼ばれている。本実施形態のS202での設定条件は、基本的にホットスタート条件を想定した設定となる。
コールドスタートまたはホットスタートといった処理部Cの処理を起動する起動条件は、
過去に衛星電波を受信して得た第1信号に応じて定まる。
また、時刻同期モード時にはなかったS202での設定項目として、時刻同期後条件がある。この時刻同期後条件は、衛星信号受信処理の中で少なくとも時刻同期処理は終了している場合、衛星信号受信処理を終了するか否かの設定となる。この設定において、衛星信号受信処理を終了する旨(有効)の設定の場合は、衛星信号受信処理から直ちに近距離無線への移行を行うことができる。
このような設定を設けることで、時刻同期は精度の高い衛星信号の受信により行い、タイムゾーン情報取得は衛星受信環境に依存することがない近距離無線通信で行う、というような処理の分担をはじめから指定することもできるようになる。このような設定は例えば前述したホットスタート条件でない場合、早期の位置取得が望めない可能性が高いので、そのような場合に時刻同期後条件設定を有効とする等の設定が考えられる。本実施形態では、本設定は終了しない(無効)とし、その他終了条件を満たすまで受信処理を継続する設定とする。
このS202で設定する終了条件としては、時刻同期を目的とする場合において、衛星信号受信部5が置かれている受信環境の影響を判定し、受信処理を継続して目的を早期に達成できると思われる条件が設定される。衛星を用いた時刻同期処理は、前述したように6秒間隔で実施可能である。また、時刻同期のみであれば1個の衛星からの衛星信号を受信すれば実行可能である。一方、衛星からの受信信号は、ある程度の信号強度以下になるとデコード処理においてエラーが発生するため、それなりの信号強度が必要となる。そこで、本実施形態では、トラッキング衛星が1個以上であり、かつ、信号レベルのS/Nが35以上(デコードエラーが発生しないレベル)である状態をタイムアウト時間内に実現できないことを終了条件としている。
この終了条件は、一般的に屋外で天頂に障害物が存在しない場合を想定している。時刻同期に必要な最短時間は信号強度やアンテナ、衛星信号受信部5の性能、信号受信タイミング等に依存するが、最短4秒程度で時刻同期できる場合もある。
次に時計制御部1は、近距離無線通信動作の設定を行う(S203)。具体的には、時刻同期モードと同様、応答タイムアウト時間と、通信エラー時制御を設定する。ここでは応答タイムアウト時間を2秒とする。通信エラー時制御に関しては、通信エラーが発生した場合に衛星からの情報取得を継続するか、それとも全体の処理を終了するか、の設定を行う。次に時計制御部1は、時刻同期モードと同様、衛星信号受信部5のバックアップデータを設定する(S204)。
次に時計制御部1は、衛星信号受信部5を起動して(S210)、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコードを開始し、時刻情報の取得および位置計算処理を行う(S211)。このS211の繰り返し動作の中で、時計制御部1は、被処理情報の1つである時刻情報を計算できたか否かを判定する(S212)。
S212でYESと判定された場合、時計制御部1では、取得した時刻情報により時刻情報生成部11の内部時刻を修正する(S213)。そして、時計制御部1は、もう1つの被処理情報である位置情報を取得できたか否かを判定する(S214)。S212でNOと判定された場合には、時計制御部1は、S213を実行することなく、位置情報を取得できたか否かを判定する(S214)。
S214でNOと判定された場合、時計制御部1は、S201において設定した全体処理タイムアウト時間が経過したか否かを判定する(S215)。S215でNOと判定された場合、時計制御部1は、S202において設定した衛星信号受信処理の終了条件が充足されたか否かを判定する(S216)。そして、S216でNOと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコードおよび時刻情報の取得処理(S211)に戻る。
S214でYESと判定された場合は、時計制御部1は、位置情報を衛星信号受信部5から取得する(S241)。次に時計制御部1は、現在取得できている軌道情報等の情報の中からバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S242)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させる(S243)。次に時計制御部1では、時刻情報生成部11がS241において取得された位置情報に対応したタイムゾーン情報を取得する(S244)。
次に時計制御部1では、S244において取得したタイムゾーン情報に対応付けられた時差データにより時刻情報生成部11の内部時刻を修正し(S228)、タイムゾーン・時刻同期モードでの処理を終了する。
一方、S202において設定した衛星信号受信処理の終了条件が充足され、S216でYESと判定された場合、時計制御部1は、近距離無線送受信部6を起動し、近距離無線通信の制御を開始する(S221)。
次に時計制御部1は、近距離無線送受信部6による通信処理を継続可能か否か判定する(S222)。具体的には、通信相手と接続できていない場合や、通信相手と接続できているが通信相手から情報を取得することができない場合は、通信処理の継続が可能でないと判定する。
S222でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5が現在取得できている軌道情報等の情報の中からバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S223)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させる(S224)。
次に時計制御部1では、近距離無線送受信制御部16が近距離無線送受信部6を介してスマートフォン等の通信相手にタイムゾーンおよび時刻情報を要求する(S225)。次に時計制御部1の近距離無線送受信制御部16は、近距離無線送受信部6によりタイムゾーンおよび時刻情報を取得する(S226)。次に時計制御部1は、近距離無線送受信部6による近距離無線通信の制御を終了する(S227)。次に時計制御部1は、S226において取得されたタイムゾーンに対応付けられた時差データを用いて、S226において取得された時刻情報を修正し、このタイムゾーンおよび修正後の時刻情報により、腕時計型デバイス100のタイムゾーンおよび時刻情報生成部11の内部時刻を修正し(S228)、タイムゾーン・時刻同期モードでの処理を終了する。
一方、S221において近距離無線通信の制御を開始した後、通信処理を継続することができず、S222でNOと判定された場合、時計制御部1は、近距離無線通信の制御を終了し(S231)、衛星信号受信処理を継続するか否かを判定する(S232)。このS232の判定は、S203の通信時エラー時制御の設定に依存することとなる。通信エラー時制御に関して、通信エラーが発生した場合に衛星からの情報取得を継続する旨の設定がなされている場合、S232ではYESと判定される。一方、通信エラー時制御に関して、全体の処理を終了する旨の設定がなされている場合、S232ではNOと判定される。
S232でNOと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5が現在取得できている軌道情報等の情報の中からバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S233)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させる(S234)。次に時計制御部1では、時刻情報生成部11がタイムゾーンおよび時刻情報を修正し(S228)、タイムゾーン・時刻同期モードでの処理を終了する。
これに対し、S232でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコード、時刻情報の取得および位置計算処理(S211)に戻る。この段階において、腕時計型デバイス100では、衛星信号受信部5の動作が停止されていない。従って、S211の処理を迅速に実行することができる。
一方、全体処理タイムアウト時間が経過し、S215でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5が現在取得できている軌道情報等の情報の中からバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S233)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させる(S234)。次に時計制御部1では、時刻情報生成部11がタイムゾーンおよび時刻情報を修正し(S228)、タイムゾーン・時刻同期モードでの処理を終了する。
以上のようにタイムゾーン・時刻同期モードでは、衛星信号の受信により位置情報を取得することが困難な場合に、近距離無線通信が起動され、近距離無線通信の相手からのタイムゾーンおよび時刻情報の取得が行われる。また、タイムゾーン・時刻同期モードでは、近距離無線通信の起動後、通信処理の継続が困難な場合には、再び衛星信号の受信処理が実行される。タイムゾーン・時刻同期モードでは、近距離無線通信の起動時に、衛星信号受信部5の動作を停止させないので、近距離無線通信の継続が困難な場合に衛星信号の受信処理を容易に再開することができる。
図9および図10は、本実施形態における測位モードでの処理を示すフローチャートである。この測位モードにおいて取得する情報は、タイムゾーンではなく、より精度の高い自己位置情報である。この測位モードの利用目的は、時刻合わせではなく、正確な現在位置情報を必要とするアプリケーションに対する位置情報の提供である。例としては現在位置を保存しておき、後にその位置を何等かの方法で表示したり、保存しておいた位置を目的地としてナビゲーションしたりする利用が考えられる。
測位モードにおいて、時計制御部1は、全体処理タイムアウト時間、すなわち、このタイムゾーン・時刻同期モードでの処理を継続する時間の上限を設定する(S301)。この例では全体処理タイムアウト時間は60秒となっている。
次に時計制御部1は、近距離無線通信動作の設定を行う(S302)。具体的には、時刻同期モードと同様、応答タイムアウト時間と、通信エラー時制御を設定する。ここでは応答タイムアウト時間を2秒とする。通信エラー時制御に関しては、後述するS312において近距離無線通信の通信処理を継続できなくなった場合に衛星信号受信処理により情報取得を継続するか、それとも全体の処理を終了するか、の設定を行う。次に時計制御部1は、時刻同期モードと同様、衛星信号受信部5のバックアップデータを設定する(S303)。
次に時計制御部1は、現在の衛星信号受信部5の状態が前述したように高速に位置取得を実施できるホットスタート条件を満たすか否かを判定する(S303)。S303でNOと判定された場合、時計制御部1は、近距離無線送受信部6の通信処理の制御を開始し(S311)、近距離無線通信の通信処理を継続できるか否かを判定する(S312)。具体的には、通信相手と接続できていない場合や、通信相手と接続できているが通信相手から情報を取得することができない場合は、通信処理の継続が可能でないと判定する。
S312でYESと判定された場合、時計制御部1では、近距離無線送受信制御部16がアシスト情報の要求を近距離無線送受信部6により通信相手のスマートフォンに送信する(S313)。次に時計制御部1では、近距離無線送受信制御部16が近距離無線送受信部6により通信相手のスマートフォンからアシスト情報を取得し、時刻情報生成部11に設定する(S314)。このアシスト情報を得ることでホットスタート条件が満たせるようになり、位置取得が高速になる等、性能が改善される。次に時計制御部1は、近距離無線通信の制御を終了する(S315)。
次に時計制御部1は、衛星信号受信部5を起動する(S331)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5により、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコードを行い、時刻同期および位置計算処理を実行する(S332)。次に時計制御部1は、位置情報を取得できたか否かを判定する(S333)。
S333でNOと判定された場合、時計制御部1は、処理全体の終了条件を満たしているか否か、すなわち、全体処理タイムアウト時間が経過したか否かを判定する(S334)。S334でNOと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号のサーチ、トラッキング、デコード、時刻同期および位置計算処理(S332)に戻る。
一方、S334でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5が現在取得できている軌道情報等の情報の中からバックアップデータに該当するものを選択して記憶部3に保存する(S337)。次に時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させ(S338)、測位モードでの処理を終了する。
衛星信号から位置情報を取得でき、S333でYESと判定された場合、時計制御部1は、衛星信号受信部5から位置情報を取得し(S335)、位置情報を利用するアプリケーションに取得した位置情報を提供する(S336)。次に時計制御部1は、バックアップデータを記憶部3に保存し(S337)、衛星信号受信部5の動作を停止させ(S338)、測位モードでの処理を終了する。
S311において近距離無線通信の制御を開始した後、S312において通信処理を継続できないと判定された場合、時計制御部1は、近距離無線通信の制御を終了し(S321)、衛星信号受信処理に移行するか否かを判定する(S322)。このS322の判定は上述したS302の通信エラー時制御の設定に依存することになる。通信エラー時制御に関して、衛星信号受信処理により情報取得を継続する旨の設定がなされている場合、S322ではYESと判定される。通信エラー時制御に関して、全体の処理を終了する旨の設定がなされている場合、S322ではNOと判定される。
S322でNOと判定されると、時計制御部1は、衛星信号受信部5の動作を停止させ(S338)、測位モードでの処理を終了する。
S322でNOと判定されると、時計制御部1は、位置情報を取得するための衛星信号受信処理(S331〜S338)を実行する。
また、上述したS304において、ホットスタートが可能である旨が判定されると、時計制御部1は、近距離無線通信処理(S312〜S315)を実行することなく、位置情報を取得するための衛星信号受信処理(S331〜S338)を実行する。
以上説明したように、本実施形態では、GPS等の測位衛星システムからの信号受信機能と、それに加えて近距離無線機能を腕時計型デバイス100に設けた。そして、腕時計型デバイス100では、時刻同期、タイムゾーン取得等の衛星信号受信機能を優先的に利用して実現し、実施モード、受信信号の衛星数、信号レベルや受信機の起動条件設定によって、近距離無線通信を用いての目的達成のほうが良いと判断した場合は近距離無線通信で得た情報にて処理を行うようにした。従って、本実施形態によれば、従来技術よりも少ないロスで時刻同期やタイムゾーン取得を行うことができる。
また、近距離無線の通信処理がエラーになった場合でも、直前まで衛星信号受信部5を動作させておくようにしたので、衛星信号受信部5を利用した処理の再開を時間的ロスなく行うことができる。さらにタイムゾーン取得の場合においても、まず、衛星信号受信部5を動作させるようにしたので、時刻更新だけはより正確に行えるという効果がある。
また、本実施形態では、モード毎に衛星信号受信処理の終了条件を設定することで、受信環境が良いと判断された場合は、衛星信号受信処理により時刻情報および位置情報を取得し、時刻同期およびタイムゾーン設定を行うことができる。この場合、近距離無線通信を利用して行うよりも、高速で正確な時刻同期およびタイムゾーン設定が実現できる。
以上のように処理の実行に当たって衛星電波の受信を優先するので、時刻修正などの処理を高精度に実行することができる。また、受信状況に応じて近距離無線通信を利用できるので、例えば所要時間や消費電力を考慮して近距離無線電波を利用することができる。このように、測位衛星を利用した処理と近距離無線通信を利用した処理とを、互いの利点を生かしながら適切に実施することができる。
<他の実施形態>
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
(1)上記実施形態のタイムゾーン・時刻同期モード(図7および図8)では、衛星信号受信処理を利用して時刻情報が取得された後(S213)、衛星信号受信処理の終了条件が充足されることにより(S216)、近距離無線通信制御が開始され(S221)、タイムゾーンおよび時刻情報が取得される場合がある(S226)。この場合、上記実施形態では、近距離無線通信により取得されたタイムゾーンに対応した時差情報と近距離無線通信により取得された時刻情報を用いて内部時刻の修正が行われた(S228)。しかし、このようにする代わりに、衛星信号受信処理により時刻情報が取得できている場合には、この時刻情報を優先し、近距離無線通信により取得されたタイムゾーンに対応した時差情報と、衛星信号受信処理により取得された時刻情報とを用いて内部時刻を修正するようにしてもよい。この場合、衛星信号受信処理により得られる時刻情報は近距離無線通信により得られる時刻情報より正確である場合が多いので、正確な時刻同期が可能になる。
(2)上記実施形態では、この発明を腕時計型デバイスに適用したが、この発明は、腕時計型デバイス以外の携帯装置にも適用可能である。例えば、携帯装置は、ユーザーの腕に装着されて脈拍を計測する脈拍計や、ユーザーがランニングを行う際などにユーザーの腕に装着されて現在位置を計測して蓄積するGPSロガー等の電子機器であってもよい。また、例えば、登山等に用いられる携帯型の受信機でもよい。
(3)上記各実施形態において、腕時計型デバイスは、時刻情報を得るために、GPS衛星信号を受信した。しかし、時刻情報を得るために、腕時計型デバイスが他の衛星信号を受信するようにしてもよい。例えば時刻情報を得るために、GPS以外にガリレオ、グロナス、BeiDou、SBAS(Satellite-Based Augmentation System)、準天頂衛星(みちびき)の信号を利用してもよい。これらの信号はGNSS(Compass Navigation Satellite System)と総称される。
(4)上記実施形態では、近距離無線通信の例としてBluetoothによる通信を挙げたが、近距離無線通信は、2.4GHz/5GHz帯を使用するWi-Fiでもよい。
100…腕時計型デバイス、51…衛星信号受信アンテナ、5…衛星信号受信部、61…近距離無線アンテナ、6…近距離無線送受信部、1…時計制御部、2…時計表示部、3…記憶部、41…受光部、42…発電装置、43…二次電池、44…光量検知部、11…時刻情報生成部、15…衛星信号受信制御部、16…近距離無線送受信制御部、12…表示制御部。

Claims (7)

  1. 衛星電波を受信して第1信号を出力する第1受信部と、
    近距離無線電波を受信して第2信号を出力する第2受信部と、
    被処理情報に基づいて処理を実行し、前記第1受信部における前記衛星電波の受信状況では、前記第1信号から前記被処理情報が得られない場合、前記第2信号を用いて前記処理を実行する処理部と
    を具備することを特徴とする携帯装置。
  2. 前記処理に基づいて、前記被処理情報の種類と、前記衛星電波を受信して前記第1信号から当該被処理情報を取得する動作の終了条件とが設定され、
    前記処理部は、前記衛星電波の受信状況が前記設定された終了条件を充足した場合に、前記第2信号を用いた前記処理を開始することを特徴とする請求項1に記載の携帯装置。
  3. 前記処理部は、前記第1受信部が前記衛星電波を受信している衛星の数、前記衛星電波の信号強度、および前記衛星電波の受信開始からの経過時間のうち少なくとも1つに基づいて、前記終了条件を充足するか否か判定することを特徴とする請求項2に記載の携帯装置。
  4. 内部時刻の計時を行う計時部を有し、
    前記処理は、タイムゾーンに応じて定まる時差情報および時刻を示す時刻情報に基づいて前記計時部の内部時刻を修正する処理であり、
    前記処理部は、前記第2信号から前記時刻情報および前記タイムゾーンを取得した場合に、前記第2信号から取得したタイムゾーンに基づいて前記時差情報を特定し、前記第2信号から取得した前記時刻情報と当該時差情報とに基づいて前記内部時刻を修正することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の携帯装置。
  5. 内部時刻の計時を行う計時部を有し、
    前記処理は、タイムゾーンに応じて定まる時差情報および時刻を示す時刻情報に基づいて前記計時部の内部時刻を修正する処理であり、
    前記処理部は、前記第1信号から時刻情報を取得した後、前記第2信号からタイムゾーンを取得した場合に、前記第2信号から取得したタイムゾーンに基づいて前記時差情報を特定し、前記第1信号から取得した前記時刻情報と当該時差情報とに基づいて前記内部時刻を修正することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の携帯装置。
  6. 前記第2信号を用いた前記処理が開始された後、前記第1受信部は前記衛星電波の受信を継続し、
    前記第2受信部の動作が正常に行われることが確認されてから前記第1受信部は前記衛星電波の受信を停止することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の携帯装置。
  7. 前記第2信号を用いた前記処理が開始された後、前記第2信号を利用した前記処理を継続することができない場合に、前記処理部は、前記第1受信部の前記第1信号を利用した前記処理を再開することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の携帯装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117641427A (zh) * 2023-10-30 2024-03-01 深圳市正远科技有限公司 一种led状态调整方法、led系统以及智能家居系统
US12019409B2 (en) 2020-02-06 2024-06-25 Seiko Epson Corporation Radio-controlled timepiece, system, and method for controlling radio-controlled timepiece

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