JPH05273365A - 計時手段の誤差補正装置 - Google Patents
計時手段の誤差補正装置Info
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- JPH05273365A JPH05273365A JP6738192A JP6738192A JPH05273365A JP H05273365 A JPH05273365 A JP H05273365A JP 6738192 A JP6738192 A JP 6738192A JP 6738192 A JP6738192 A JP 6738192A JP H05273365 A JPH05273365 A JP H05273365A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】厳しい環境条件下においても、高精度な計時手
段を実現するための小型で経済的な計時手段の誤差補正
装置を提供することを目的とする。 【構成】補正開始時における発振器１の周波数F'S と計
時手段２が示す時刻t での発振器１の周波数g'(t) から を求める演算手段３と、計時手段２が示す時刻と計時手
段２以外から与えられる正しい補正開始時刻及び補正終
了時刻と、発振器１の公称周波数と、前記演算手段３の
出力から計時手段２が示す時刻を補正する補正手段４で
構成される。
段を実現するための小型で経済的な計時手段の誤差補正
装置を提供することを目的とする。 【構成】補正開始時における発振器１の周波数F'S と計
時手段２が示す時刻t での発振器１の周波数g'(t) から を求める演算手段３と、計時手段２が示す時刻と計時手
段２以外から与えられる正しい補正開始時刻及び補正終
了時刻と、発振器１の公称周波数と、前記演算手段３の
出力から計時手段２が示す時刻を補正する補正手段４で
構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンピュータ等で使用す
る計時手段の誤差補正装置に関する。近年、人工衛星、
特に学術衛星に搭載するコンピュータシステムにおいて
は過酷な環境条件下においても、宇宙で起きた事象を正
確な時刻で記録する必要性により特に高精度、かつ、小
型な計時手段が要求されている。
る計時手段の誤差補正装置に関する。近年、人工衛星、
特に学術衛星に搭載するコンピュータシステムにおいて
は過酷な環境条件下においても、宇宙で起きた事象を正
確な時刻で記録する必要性により特に高精度、かつ、小
型な計時手段が要求されている。
【０００２】そのため、過酷な環境条件によって動作が
変化し、実際の時刻と誤差を生じる計時手段を補正して
正確な時刻を得るための計時手段の誤差補正装置が必要
となる。
変化し、実際の時刻と誤差を生じる計時手段を補正して
正確な時刻を得るための計時手段の誤差補正装置が必要
となる。
【０００３】
【従来の技術】計時手段又はタイマ（以下、時計と称す
る）は、発振器の周波数に基づくパルスをカウンタ等で
計数し、計数値が所定数に達した時に時間又は時刻を出
力する。例えば、仕様書に規定された発振器の公称の周
波数が100,000Hz であるとき、時計は100,000 パルスを
カウントしたとき１秒を計時するように構成されてい
る。然るに、発振器の発振周波数は環境条件、特に温度
の変化による影響を大きく受け、100,000Hz の公称周波
数を有する同じ発振器であっても 100,010 Hz の周波数
で発振する場合もあれば、99,990 Hz で発振する場合も
ある。
る）は、発振器の周波数に基づくパルスをカウンタ等で
計数し、計数値が所定数に達した時に時間又は時刻を出
力する。例えば、仕様書に規定された発振器の公称の周
波数が100,000Hz であるとき、時計は100,000 パルスを
カウントしたとき１秒を計時するように構成されてい
る。然るに、発振器の発振周波数は環境条件、特に温度
の変化による影響を大きく受け、100,000Hz の公称周波
数を有する同じ発振器であっても 100,010 Hz の周波数
で発振する場合もあれば、99,990 Hz で発振する場合も
ある。
【０００４】従って, 規定数のパルス100,000 をカウン
トしたとき、共に10,000分の１秒の誤差を発生すること
になる。従来、このような環境条件の変化による影響を
少なくして時計の誤差を減少するために、発振器を恒温
槽等に入れ、かつ、時計への電源を投入したままにして
発振器の周囲温度を一定に保つ方法が取られていた。
トしたとき、共に10,000分の１秒の誤差を発生すること
になる。従来、このような環境条件の変化による影響を
少なくして時計の誤差を減少するために、発振器を恒温
槽等に入れ、かつ、時計への電源を投入したままにして
発振器の周囲温度を一定に保つ方法が取られていた。
【０００５】また、上記の方法に変えての補正方法に、
本出願人が平成３年４月１９日に出願した特願平03-087
993 「計時機構の誤差補正回路」（以下、先願の補正方
法と称する）があり、ここでその補正方法について簡単
に述べる。まず、事前に時計で使用される発振器の温度
によって変化する周波数の周波数特性を取得して温度対
周波数テーブルを作成し、温度が分かれば該温度対周波
数テーブルから発振器の周波数を予測できるようにす
る。
本出願人が平成３年４月１９日に出願した特願平03-087
993 「計時機構の誤差補正回路」（以下、先願の補正方
法と称する）があり、ここでその補正方法について簡単
に述べる。まず、事前に時計で使用される発振器の温度
によって変化する周波数の周波数特性を取得して温度対
周波数テーブルを作成し、温度が分かれば該温度対周波
数テーブルから発振器の周波数を予測できるようにす
る。
【０００６】一方、時計には該時計で使用される発振器
にサーミスタを用いた温度センサを取り付け、発振器の
温度を随時取得できるようにする。そして、補正開始時
の発振器の温度と実際の周波数とを測定して、以後補正
開始時の発振器の温度と現在の発振器の温度を予め作成
した温度対予測周波数テーブルに当てはめ、補正開始時
の発振器の温度からの温度変化により補正開始時の発振
器の周波数からの周波数変化を推測し、現在の発振器の
周波数を予測する。
にサーミスタを用いた温度センサを取り付け、発振器の
温度を随時取得できるようにする。そして、補正開始時
の発振器の温度と実際の周波数とを測定して、以後補正
開始時の発振器の温度と現在の発振器の温度を予め作成
した温度対予測周波数テーブルに当てはめ、補正開始時
の発振器の温度からの温度変化により補正開始時の発振
器の周波数からの周波数変化を推測し、現在の発振器の
周波数を予測する。
【０００７】発振器の公称周波数と毎秒ごとの発振器の
予測周波数の差を累計し、時計が示す時刻と前記累計し
た周波数の差と発振器の公称周波数から、補正を行い該
時計が示す時刻に対応する時刻を求める。
予測周波数の差を累計し、時計が示す時刻と前記累計し
た周波数の差と発振器の公称周波数から、補正を行い該
時計が示す時刻に対応する時刻を求める。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の方法によると、発振器の環境条件を一定に保つた
め、発振器を恒温槽等に入れたので、恒温槽を使用する
ことで時計のコストが増加し、かつ、時計が大型になる
のみならず、特に、航空機、人工衛星に搭載された場合
等の変化が激しく過酷な環境下では、恒温槽によっても
発振器に対して安定な動作環境を与えることができず、
精度の高い時計を実現することができないという問題点
があった。
来の方法によると、発振器の環境条件を一定に保つた
め、発振器を恒温槽等に入れたので、恒温槽を使用する
ことで時計のコストが増加し、かつ、時計が大型になる
のみならず、特に、航空機、人工衛星に搭載された場合
等の変化が激しく過酷な環境下では、恒温槽によっても
発振器に対して安定な動作環境を与えることができず、
精度の高い時計を実現することができないという問題点
があった。
【０００９】また、先願の補正方法は補正開始時に発振
器の実際の周波数と温度を測定し、その後、補正開始時
の発振器の温度と各時刻での発振器の温度を温度対予測
周波数テーブルに当てはめて、補正開始時と各時刻での
発振器の温度差により補正開始時と各時刻での発振器の
周波差を求め、補正開始時の周波数と求めた周波数差か
ら各時刻での発振器の予測周波数を求める。
器の実際の周波数と温度を測定し、その後、補正開始時
の発振器の温度と各時刻での発振器の温度を温度対予測
周波数テーブルに当てはめて、補正開始時と各時刻での
発振器の温度差により補正開始時と各時刻での発振器の
周波差を求め、補正開始時の周波数と求めた周波数差か
ら各時刻での発振器の予測周波数を求める。
【００１０】しかし、環境条件等から温度対予測周波数
テーブルから得られる温度に対する発振器の予測周波数
が実際の発振器の周波数と一致するとは限らない。その
ため、先願の補正方法では各時刻において温度から予測
した発振器の周波数と実際の発振器の周波数との間には
誤差が生じ、時刻の経過とともにその誤差が累積される
ことにより補正後の時刻は本当の時刻とは異なったもの
になる。
テーブルから得られる温度に対する発振器の予測周波数
が実際の発振器の周波数と一致するとは限らない。その
ため、先願の補正方法では各時刻において温度から予測
した発振器の周波数と実際の発振器の周波数との間には
誤差が生じ、時刻の経過とともにその誤差が累積される
ことにより補正後の時刻は本当の時刻とは異なったもの
になる。
【００１１】さらに、前記補正方法では補正開始時の発
振器の実際の周波数を測定しなければならないため、コ
ストまたは技術的な問題により時計で使用する発振器の
周波数の測定が不可能な場合には、前記補正方法を用い
て時計の補正を行うことはできない。本発明は、厳しい
環境条件下においても、高精度な計時手段を実現するた
めの小型で経済的な計時手段の誤差補正装置を提供する
ことを目的とする。
振器の実際の周波数を測定しなければならないため、コ
ストまたは技術的な問題により時計で使用する発振器の
周波数の測定が不可能な場合には、前記補正方法を用い
て時計の補正を行うことはできない。本発明は、厳しい
環境条件下においても、高精度な計時手段を実現するた
めの小型で経済的な計時手段の誤差補正装置を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。図中、１は発振器であり、所定の公称周波数を有
するものである。２は計時手段であり、発振器１に基づ
いて計時するものである。３は演算手段であり、補正開
始時における発振器１の周波数F'S と計時手段２が示す
時刻での発振器１の周波数g(t)から
ある。図中、１は発振器であり、所定の公称周波数を有
するものである。２は計時手段であり、発振器１に基づ
いて計時するものである。３は演算手段であり、補正開
始時における発振器１の周波数F'S と計時手段２が示す
時刻での発振器１の周波数g(t)から
【００１３】
【数４】 を求めるものである。４は補正手段であり、計時手段２
が示す時刻と計時手段２以外から与えられる正しい補正
開始時刻及び補正終了時刻と、発振器１の公称周波数
と、前記演算手段３の出力から計時手段２が示す時刻を
補正するものである。
が示す時刻と計時手段２以外から与えられる正しい補正
開始時刻及び補正終了時刻と、発振器１の公称周波数
と、前記演算手段３の出力から計時手段２が示す時刻を
補正するものである。
【００１４】５は周波数予測部であり、発振器１の周波
数変化は温度変化に依存するものであり、該温度変化に
よって予測される周波数を該発振器１の周波数として出
力するものである。
数変化は温度変化に依存するものであり、該温度変化に
よって予測される周波数を該発振器１の周波数として出
力するものである。
【００１５】
【作用】本発明では補正開始時と補正終了時の時計が示
す時刻と本当の時刻から補正を行う、つまり、補正開始
時と補正終了時の時計が示す時刻とその時刻に対応する
本当の時刻との誤差が０になるようにして補正するた
め、先願の補正方法で生じていた各時刻において予測し
た発振器の周波数と実際の発振器の周波数との誤差の累
積を抑えることができるため、時計が示す時刻の補正後
の時刻と本当の時刻との誤差は減少する。
す時刻と本当の時刻から補正を行う、つまり、補正開始
時と補正終了時の時計が示す時刻とその時刻に対応する
本当の時刻との誤差が０になるようにして補正するた
め、先願の補正方法で生じていた各時刻において予測し
た発振器の周波数と実際の発振器の周波数との誤差の累
積を抑えることができるため、時計が示す時刻の補正後
の時刻と本当の時刻との誤差は減少する。
【００１６】また、先願の補正方法では、補正開始時に
おける発振器の実際の周波数を測定できない場合には該
補正方法を使用して時計の誤差を補正することは不可能
であったが、本発明では、時計が示す時刻とそれに対応
する本当の時刻と発振器の公称周波数と発振器の予測周
波数から補正開始時における発振器の実際の周波数を求
めるようにしたため、補正開始時の発振器の周波数を測
定するために必要とする機材がなくても補正を行うこと
ができる。
おける発振器の実際の周波数を測定できない場合には該
補正方法を使用して時計の誤差を補正することは不可能
であったが、本発明では、時計が示す時刻とそれに対応
する本当の時刻と発振器の公称周波数と発振器の予測周
波数から補正開始時における発振器の実際の周波数を求
めるようにしたため、補正開始時の発振器の周波数を測
定するために必要とする機材がなくても補正を行うこと
ができる。
【００１７】
【実施例】図２は本発明の実施例を示す図である。図３
は温度対予測周波数テーブルの作成を示す図である。図
２に示す時計１２は、水晶発振器１１（公称周波数をF0
とする）の発振に基づいて発生するパルスをカウントし
て時刻を出力する。例えば、水晶発振器１１の発振周波
数が100,000Hz であるとき、100,000 パルスをカウント
することによって１秒なる時刻を出力する。
は温度対予測周波数テーブルの作成を示す図である。図
２に示す時計１２は、水晶発振器１１（公称周波数をF0
とする）の発振に基づいて発生するパルスをカウントし
て時刻を出力する。例えば、水晶発振器１１の発振周波
数が100,000Hz であるとき、100,000 パルスをカウント
することによって１秒なる時刻を出力する。
【００１８】水晶発振器１１には温度によって異なる抵
抗値を呈するサーミスタ１３を内蔵して温度がリアルタ
イムで得られるようにし、該水晶発振器１１にはシャン
ト抵抗１４、アナログ・ディジタル変換器１５（以下、
ＡＤＣという）が取り付けられており、サーミスタ１３
とシャント抵抗１４を＋５Ｖと０Ｖの電源間に直列に接
続することによって、サーミスタ１３とシャント抵抗１
４との間の電位が水晶発振器１１の温度変化に従って変
化するように構成されている。この電位を示すアナログ
の電圧値をＡＤＣ１５に入力することによって水晶発振
器１１の温度がディジタル値として出力される。
抗値を呈するサーミスタ１３を内蔵して温度がリアルタ
イムで得られるようにし、該水晶発振器１１にはシャン
ト抵抗１４、アナログ・ディジタル変換器１５（以下、
ＡＤＣという）が取り付けられており、サーミスタ１３
とシャント抵抗１４を＋５Ｖと０Ｖの電源間に直列に接
続することによって、サーミスタ１３とシャント抵抗１
４との間の電位が水晶発振器１１の温度変化に従って変
化するように構成されている。この電位を示すアナログ
の電圧値をＡＤＣ１５に入力することによって水晶発振
器１１の温度がディジタル値として出力される。
【００１９】周波数予測部５は温度のディジタル値対予
測周波数のテーブル（又は温度のディジタル値をアドレ
スとする記憶位置に予測周波数を記憶する読出し専用メ
モリＲＯＭ）を有し、ＡＤＣ１５からの出力である温度
のディジタル値を入力として、水晶発振器１１の温度変
化に伴う予測周波数g(T)をリアルタイムで出力する。こ
のテーブルは図３に示すように、水晶発振器１１（サー
ミスタ１３付）を恒温槽に入れ、水晶発振器１１の出力
を周波数測定器１８に接続する。この状態で恒温槽の温
度を変化させ、温度のディジタル値（ＡＤＣ１５の出
力）と水晶発振器１１の発振周波数とを対応させた温度
対予測周波数テーブルを作成し、予めメモリに格納して
おく。
測周波数のテーブル（又は温度のディジタル値をアドレ
スとする記憶位置に予測周波数を記憶する読出し専用メ
モリＲＯＭ）を有し、ＡＤＣ１５からの出力である温度
のディジタル値を入力として、水晶発振器１１の温度変
化に伴う予測周波数g(T)をリアルタイムで出力する。こ
のテーブルは図３に示すように、水晶発振器１１（サー
ミスタ１３付）を恒温槽に入れ、水晶発振器１１の出力
を周波数測定器１８に接続する。この状態で恒温槽の温
度を変化させ、温度のディジタル値（ＡＤＣ１５の出
力）と水晶発振器１１の発振周波数とを対応させた温度
対予測周波数テーブルを作成し、予めメモリに格納して
おく。
【００２０】また、演算手段３は図２に示すように、減
算器１６と積算カウンタ１７で構成され、減算器１６は
周波数予測部５から出力される補正開始時の予測周波数
と現在の予測周波数の差分を求め、その値を積算カウン
タ１７に積算する。記録したい瞬間の時刻を求めるとき
には、補正開始時と補正終了時での本当の時刻と時計１
２が示す時刻と、水晶発振器１１の公称周波数と、補正
開始時から記録したい瞬間までの積算カウンタ１７の積
算値と補正開始時から補正終了時までの積算カウンタ１
７の積算値を入力として、補正部４により記録したい瞬
間での時計１２が示す時刻に対応する本当の時刻を計算
して出力する。
算器１６と積算カウンタ１７で構成され、減算器１６は
周波数予測部５から出力される補正開始時の予測周波数
と現在の予測周波数の差分を求め、その値を積算カウン
タ１７に積算する。記録したい瞬間の時刻を求めるとき
には、補正開始時と補正終了時での本当の時刻と時計１
２が示す時刻と、水晶発振器１１の公称周波数と、補正
開始時から記録したい瞬間までの積算カウンタ１７の積
算値と補正開始時から補正終了時までの積算カウンタ１
７の積算値を入力として、補正部４により記録したい瞬
間での時計１２が示す時刻に対応する本当の時刻を計算
して出力する。
【００２１】前記したように、本実施例では演算手段３
の処理は、周波数予測部５から出力される補正開始時と
現在の予測周波数を入力として、減算器１６によってそ
れらの差分を求め、その値を積算カウンタ１７で積算す
るものであるが、演算手段３の他の処理として、周波数
予測部５から出力される補正開始時と現在の予測周波数
を入力として、積算カウンタ１７で補正開始時から補正
終了時までの各時刻での予測周波数を積算し、補正終了
時には減算器１６によって、補正開始時の予測周波数に
時計が示す時刻での補正開始時から補正終了時までの経
過時間を乗じたものを積算カウンタ１７の積算値から引
くようにしても同様である。
の処理は、周波数予測部５から出力される補正開始時と
現在の予測周波数を入力として、減算器１６によってそ
れらの差分を求め、その値を積算カウンタ１７で積算す
るものであるが、演算手段３の他の処理として、周波数
予測部５から出力される補正開始時と現在の予測周波数
を入力として、積算カウンタ１７で補正開始時から補正
終了時までの各時刻での予測周波数を積算し、補正終了
時には減算器１６によって、補正開始時の予測周波数に
時計が示す時刻での補正開始時から補正終了時までの経
過時間を乗じたものを積算カウンタ１７の積算値から引
くようにしても同様である。
【００２２】ここで、本発明の特徴である時計１２の誤
差の補正方法を説明する。図４は発振器の周波数変化を
示す図である。図４において、 g(T)：水晶発振器１１の予測周波数 FS ：補正開始時の水晶発振器１１の周波数 SPSE ：補正開始時から補正終了時までの経過時間（時
計１２が示す時刻） TE ：補正開始時から補正終了時までの経過時間（本当
の時刻） であって、g(T)は水晶発振器１１の実際の周波数と誤差
なく予測できるものとする。
差の補正方法を説明する。図４は発振器の周波数変化を
示す図である。図４において、 g(T)：水晶発振器１１の予測周波数 FS ：補正開始時の水晶発振器１１の周波数 SPSE ：補正開始時から補正終了時までの経過時間（時
計１２が示す時刻） TE ：補正開始時から補正終了時までの経過時間（本当
の時刻） であって、g(T)は水晶発振器１１の実際の周波数と誤差
なく予測できるものとする。
【００２３】図４は時間の経過に伴って水晶発振器１１
の周波数が変化する様子を示したものであり、原点を補
正開始時として横軸に本当の時刻での補正開始時からの
経過時間を、縦軸に水晶発振器１１の周波数を取ってい
る。図４において、縦の点線は時計１２による１秒の時
間間隔を示す。SPS1,SPS2,…,SPS5 は補正開始時から時
計１２が1,2,…,5秒経過したことを表し、その時計１２
が示す時刻SPS1,SPS2,…,SPS5 に対応する本当の時刻を
横軸にT1,T2,…,T5で示す。
の周波数が変化する様子を示したものであり、原点を補
正開始時として横軸に本当の時刻での補正開始時からの
経過時間を、縦軸に水晶発振器１１の周波数を取ってい
る。図４において、縦の点線は時計１２による１秒の時
間間隔を示す。SPS1,SPS2,…,SPS5 は補正開始時から時
計１２が1,2,…,5秒経過したことを表し、その時計１２
が示す時刻SPS1,SPS2,…,SPS5 に対応する本当の時刻を
横軸にT1,T2,…,T5で示す。
【００２４】従って、本当の時間軸に関して点線の間隔
は等しくない。即ち、周波数g(T)が公称周波数 F0 より
高いときは、本当の時刻が１秒経つ前に時計１２は１秒
を示し（時計が進む）、周波数g(T)が公称周波数 F0 よ
り低いときは本当の時刻が１秒経った後で時計１２は１
秒を示す（時計が遅れる）。本発明は、まず補正終了時
の時計が示す時刻と本当の時刻が誤差なく対応するよう
な補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS を求め、求
めた補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS および毎
秒における予測周波数g(T)と補正開始時の水晶発振器１
１の予測周波数との差を補正終了時まで算出してその差
を積算し、その積算値と補正開始時の水晶発振器１１の
周波数 FS から時計１２の補正を行い、正確な時刻を記
録したい瞬間に時計１２が示した時刻に対応する本当の
時刻を求める。
は等しくない。即ち、周波数g(T)が公称周波数 F0 より
高いときは、本当の時刻が１秒経つ前に時計１２は１秒
を示し（時計が進む）、周波数g(T)が公称周波数 F0 よ
り低いときは本当の時刻が１秒経った後で時計１２は１
秒を示す（時計が遅れる）。本発明は、まず補正終了時
の時計が示す時刻と本当の時刻が誤差なく対応するよう
な補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS を求め、求
めた補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS および毎
秒における予測周波数g(T)と補正開始時の水晶発振器１
１の予測周波数との差を補正終了時まで算出してその差
を積算し、その積算値と補正開始時の水晶発振器１１の
周波数 FS から時計１２の補正を行い、正確な時刻を記
録したい瞬間に時計１２が示した時刻に対応する本当の
時刻を求める。
【００２５】まず、補正開始時の水晶発振器１１の周波
数 FS の求め方を述べる。補正開始時、補正終了時の本
当の時刻と時計１２が示す時刻を得たとして、補正開始
時から補正終了時までの時計１２が示す経過時間を SPS
E 、本当の時刻での経過時間を TE 、水晶発振器１１の
予測周波数をg(T)とすると、図４の曲線g(T)と横軸の間
の部分の面積は、水晶発振器１１から実際に出力された
パルスの総数（積分値）であり、また、その時計１２が
示す時刻での経過時間 SPSE と公称周波数 F0 との積で
あって、次式が成り立つ。
数 FS の求め方を述べる。補正開始時、補正終了時の本
当の時刻と時計１２が示す時刻を得たとして、補正開始
時から補正終了時までの時計１２が示す経過時間を SPS
E 、本当の時刻での経過時間を TE 、水晶発振器１１の
予測周波数をg(T)とすると、図４の曲線g(T)と横軸の間
の部分の面積は、水晶発振器１１から実際に出力された
パルスの総数（積分値）であり、また、その時計１２が
示す時刻での経過時間 SPSE と公称周波数 F0 との積で
あって、次式が成り立つ。
【００２６】
【数５】 また、図４において、水晶発振器１１の予測周波数g(T)
の曲線が補正開始時の水晶発振器１１の周波数である直
線 FS に対して上及び下に変化する部分の面積を、それ
ぞれ、補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS との周
波数差分として記憶し、補正開始時の水晶発振器１１の
周波数 FS と補正開始時から補正終了時までの毎秒での
水晶発振器１１の予測周波数g(T)との差によるパルス数
の総和は、
の曲線が補正開始時の水晶発振器１１の周波数である直
線 FS に対して上及び下に変化する部分の面積を、それ
ぞれ、補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS との周
波数差分として記憶し、補正開始時の水晶発振器１１の
周波数 FS と補正開始時から補正終了時までの毎秒での
水晶発振器１１の予測周波数g(T)との差によるパルス数
の総和は、
【００２７】
【数６】 となる。ここで、式２の右辺のg(t)及び FS は前記温度
対予測周波数テーブルより求めるものであって、前記の
ように水晶発振器１１の実際の周波数と誤差なく予測で
きるとは限らない。
対予測周波数テーブルより求めるものであって、前記の
ように水晶発振器１１の実際の周波数と誤差なく予測で
きるとは限らない。
【００２８】しかし、右辺は毎秒における水晶発振器１
１の周波数と補正開始時の水晶発振器１１の周波数の差
分の累積であって、水晶発振器１１の実際の周波数と誤
差なく予測された場合の周波数をg(t)及び FS 、水晶発
振器１１の周波数を温度対予測周波数テーブルから求め
た、実際の周波数と誤差を生じる可能性のある予測周波
数を g'(t)及びF'S としても、温度変化による水晶発振
器１１の周波数変化はほぼ一意的に決まり、g(t)と FS
の差及び g'(t)とF'S の差はほぼ同様の値が得られるこ
とにより次式が成り立つ。
１の周波数と補正開始時の水晶発振器１１の周波数の差
分の累積であって、水晶発振器１１の実際の周波数と誤
差なく予測された場合の周波数をg(t)及び FS 、水晶発
振器１１の周波数を温度対予測周波数テーブルから求め
た、実際の周波数と誤差を生じる可能性のある予測周波
数を g'(t)及びF'S としても、温度変化による水晶発振
器１１の周波数変化はほぼ一意的に決まり、g(t)と FS
の差及び g'(t)とF'S の差はほぼ同様の値が得られるこ
とにより次式が成り立つ。
【００２９】
【数７】 式３を式２に代入し、さらに変形すると、
【００３０】
【数８】 となり、式１と式４から、
【００３１】
【数９】
【００３２】
【数１０】 となる。式５の右辺は、毎秒の水晶発振器１１の予測周
波数と補正開始時の水晶発振器１１の予測周波数の差を
補正開始時から補正終了時まで積算した値であって、補
正開始時の水晶発振器１１の温度と毎秒での水晶発振器
１１の温度との差から水晶発振器１１の温度対予測周波
数テーブルより求まるものである。
波数と補正開始時の水晶発振器１１の予測周波数の差を
補正開始時から補正終了時まで積算した値であって、補
正開始時の水晶発振器１１の温度と毎秒での水晶発振器
１１の温度との差から水晶発振器１１の温度対予測周波
数テーブルより求まるものである。
【００３３】よって、補正開始時から補正終了時までの
時計１２が示す経過時間 SPSE 及び本当の時刻での経過
時間 TE と水晶発振器１１の公称周波数 F0 は既知であ
り、式５の右辺の値も前記のように既知であるため、式
６から補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS を求め
ることができる。式５より補正開始時の水晶発振器１１
の周波数 FS が求まったので、次に、求めた FS を用い
て記録したい瞬間に時計１２が示した時刻に対応する本
当の時刻の求め方について説明する。
時計１２が示す経過時間 SPSE 及び本当の時刻での経過
時間 TE と水晶発振器１１の公称周波数 F0 は既知であ
り、式５の右辺の値も前記のように既知であるため、式
６から補正開始時の水晶発振器１１の周波数 FS を求め
ることができる。式５より補正開始時の水晶発振器１１
の周波数 FS が求まったので、次に、求めた FS を用い
て記録したい瞬間に時計１２が示した時刻に対応する本
当の時刻の求め方について説明する。
【００３４】時計１２が示す時刻での補正開始時からの
経過時間を Nとして、そのときの本当の時刻での補正開
始時からの経過時間を TN とすると、式１、式２及び式
３、式４より、
経過時間を Nとして、そのときの本当の時刻での補正開
始時からの経過時間を TN とすると、式１、式２及び式
３、式４より、
【００３５】
【数１１】
【００３６】
【数１２】 となり、さらに、式７と式８より、
【００３７】
【数１３】
【００３８】
【数１４】 となるため、 TN 以外のそれぞれの値は既知なので式１
０から時計１２が示した時刻での補正開始時からの経過
時間N に対応する本当の時刻での経過時間 TN を求める
ことができ、補正開始時の本当の時刻と求めた経過時間
TN とから記録したい瞬間の本当の時刻を求めることが
できる。
０から時計１２が示した時刻での補正開始時からの経過
時間N に対応する本当の時刻での経過時間 TN を求める
ことができ、補正開始時の本当の時刻と求めた経過時間
TN とから記録したい瞬間の本当の時刻を求めることが
できる。
【００３９】図５は本発明のフローチャートである。 （１） 補正開始時の水晶発振器１１の温度、時計１２
が示す時刻、本当の時刻を取得し、積算カウンタ１７を
クリアして周波数差分の積算値をゼロにする（図５のＳ
１）。 （２） 時計１２が示す時刻での１秒毎に水晶発振器１
１の温度を取得し（図５のＳ２）、補正開始時と現在の
水晶発振器１１の温度を温度対予測周波数テーブルに入
力して補正開始時と現在の水晶発振器１１の周波数を取
得し、その周波数差を減算器１６によって求め、積算カ
ウンタに積算して記憶する（図５のＳ３）。 （３） 正確な時刻を記録したい瞬間に（図５のＳ
５）、積算カウンタの積算値とその時に時計１２が示し
た時刻を記録する（図５のＳ６）。 （４） 補正終了時まで（２）および（３）を繰り返す
（図５のＳ４）。 （５） 補正終了時の本当の時刻、時計１２が示す時
刻、積算カウンタの積算値を取得する（図５のＳ７）。 （６） 補正終了時の本当の時刻、時計１２が示す時
刻、積算カウンタの積算値、水晶発振器１１の公称周波
数から補正開始時の水晶発振器１１の周波数を求める
（図５のＳ８）。 （７） 正確な時刻を記録したい瞬間に時計１２が示し
た時刻と、その時に取得した積算カウンタの積算値と、
（６）で求めた補正開始時の水晶発振器１１の周波数
と、水晶発振器１１の公称周波数から記録したい瞬間に
時計１２が示した時刻に対応する本当の時刻を求める
（図５のＳ９）。
が示す時刻、本当の時刻を取得し、積算カウンタ１７を
クリアして周波数差分の積算値をゼロにする（図５のＳ
１）。 （２） 時計１２が示す時刻での１秒毎に水晶発振器１
１の温度を取得し（図５のＳ２）、補正開始時と現在の
水晶発振器１１の温度を温度対予測周波数テーブルに入
力して補正開始時と現在の水晶発振器１１の周波数を取
得し、その周波数差を減算器１６によって求め、積算カ
ウンタに積算して記憶する（図５のＳ３）。 （３） 正確な時刻を記録したい瞬間に（図５のＳ
５）、積算カウンタの積算値とその時に時計１２が示し
た時刻を記録する（図５のＳ６）。 （４） 補正終了時まで（２）および（３）を繰り返す
（図５のＳ４）。 （５） 補正終了時の本当の時刻、時計１２が示す時
刻、積算カウンタの積算値を取得する（図５のＳ７）。 （６） 補正終了時の本当の時刻、時計１２が示す時
刻、積算カウンタの積算値、水晶発振器１１の公称周波
数から補正開始時の水晶発振器１１の周波数を求める
（図５のＳ８）。 （７） 正確な時刻を記録したい瞬間に時計１２が示し
た時刻と、その時に取得した積算カウンタの積算値と、
（６）で求めた補正開始時の水晶発振器１１の周波数
と、水晶発振器１１の公称周波数から記録したい瞬間に
時計１２が示した時刻に対応する本当の時刻を求める
（図５のＳ９）。
【００４０】本発明の適用例として、人工衛星に搭載さ
れた時計が示す時刻を補正する場合について説明する。
人工衛星に搭載された時計が示す時刻を補正する場合に
は、前記のように人工衛星の時計にサーミスタを取り付
け、該時計で使用されている発振器の温度をサーミス
タ、シャント抵抗、ＡＤＣによって随時取得できるよう
に設置し、さらに人工衛星に周波数予測部、減算器、積
算カウンタ、地上局に補正部を設ける。
れた時計が示す時刻を補正する場合について説明する。
人工衛星に搭載された時計が示す時刻を補正する場合に
は、前記のように人工衛星の時計にサーミスタを取り付
け、該時計で使用されている発振器の温度をサーミス
タ、シャント抵抗、ＡＤＣによって随時取得できるよう
に設置し、さらに人工衛星に周波数予測部、減算器、積
算カウンタ、地上局に補正部を設ける。
【００４１】まず、人工衛星と通信可能なときを補正開
始として、人工衛星の積算カウンタをクリアして積算値
をゼロにし、補正開始時の時計が示す時刻及び地上の時
刻と該時計で使用されている発振器の温度を取得する。
そして、人工衛星との通信が不可能なときには、毎秒ご
とに補正開始時と各時刻の発振器の温度を周波数予測部
の温度対予測周波数テーブルに当てはめて、それぞれの
温度に対する周波数を求め、減算器により補正開始時と
各時刻の発振器の周波数差を算出し、その周波数差を積
算カウンタに積算する。
始として、人工衛星の積算カウンタをクリアして積算値
をゼロにし、補正開始時の時計が示す時刻及び地上の時
刻と該時計で使用されている発振器の温度を取得する。
そして、人工衛星との通信が不可能なときには、毎秒ご
とに補正開始時と各時刻の発振器の温度を周波数予測部
の温度対予測周波数テーブルに当てはめて、それぞれの
温度に対する周波数を求め、減算器により補正開始時と
各時刻の発振器の周波数差を算出し、その周波数差を積
算カウンタに積算する。
【００４２】人工衛星により宇宙で起きた事象を写真等
によって記録する際には、それと同時に人工衛星に搭載
されている時計が示す時刻と、その時の積算カウンタの
値を補正のためのデータとして人工衛星内に記録する。
再び人工衛星との通信が可能になると、その時を補正終
了として補正終了時の時計が示す時刻及び地上の時刻を
取得し、補正開始から補正終了までに人工衛星内に記憶
された補正のためのデータを人工衛星から地上局に送信
する。
によって記録する際には、それと同時に人工衛星に搭載
されている時計が示す時刻と、その時の積算カウンタの
値を補正のためのデータとして人工衛星内に記録する。
再び人工衛星との通信が可能になると、その時を補正終
了として補正終了時の時計が示す時刻及び地上の時刻を
取得し、補正開始から補正終了までに人工衛星内に記憶
された補正のためのデータを人工衛星から地上局に送信
する。
【００４３】人工衛星からのデータを受信した地上局で
は、受信したデータ等から前記説明したように補正部に
よって補正開始時の発振器の周波数を求め、補正のため
のデータとして記憶している時計が示した時刻を補正し
て、その時刻に対応する地上での時刻を求める。本実施
例では、１秒間隔で現在の水晶発振器の周波数と補正開
始時の水晶発振器の周波数の差分を求めて積算し補正す
る例を示したが、その操作を更に高頻度に行うことによ
って、より高精度に時計が示した時刻の補正を行うこと
が可能となる。
は、受信したデータ等から前記説明したように補正部に
よって補正開始時の発振器の周波数を求め、補正のため
のデータとして記憶している時計が示した時刻を補正し
て、その時刻に対応する地上での時刻を求める。本実施
例では、１秒間隔で現在の水晶発振器の周波数と補正開
始時の水晶発振器の周波数の差分を求めて積算し補正す
る例を示したが、その操作を更に高頻度に行うことによ
って、より高精度に時計が示した時刻の補正を行うこと
が可能となる。
【００４４】また、本実施例では、正確な時刻を記録し
ておきたい瞬間に時計が示した時刻に対応する本当の時
刻を求める説明を行ったが、毎秒での時計が示す時刻に
対応する本当の時刻を求めることも可能である。本実施
例を適用した実験において、実際の発振周波数が公称周
波数で一定しているとして計時する従来の時計、すなわ
ち未補正の場合に比べて誤差は1000分の１となった。こ
の結果は先願である補正方法によって補正した結果に比
べて誤差を10分の１にまで抑えることが可能となった。
ておきたい瞬間に時計が示した時刻に対応する本当の時
刻を求める説明を行ったが、毎秒での時計が示す時刻に
対応する本当の時刻を求めることも可能である。本実施
例を適用した実験において、実際の発振周波数が公称周
波数で一定しているとして計時する従来の時計、すなわ
ち未補正の場合に比べて誤差は1000分の１となった。こ
の結果は先願である補正方法によって補正した結果に比
べて誤差を10分の１にまで抑えることが可能となった。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、所定の公称周波数を有
する発振器に基づいて計時する計時手段において、発振
器の発振周波数を外部条件に基づいて予測し、各時刻の
予測周波数と補正開始時の発振器の周波数との差分を求
めて累計し、この累計した差分を用いて計時手段が示す
時刻を補正するので、従来方法で必要とした恒温槽の代
わりに少量のハードウェアで補正装置を作成できるた
め、高精度で、かつ、小型で経済的な計時手段を実現で
きる。
する発振器に基づいて計時する計時手段において、発振
器の発振周波数を外部条件に基づいて予測し、各時刻の
予測周波数と補正開始時の発振器の周波数との差分を求
めて累計し、この累計した差分を用いて計時手段が示す
時刻を補正するので、従来方法で必要とした恒温槽の代
わりに少量のハードウェアで補正装置を作成できるた
め、高精度で、かつ、小型で経済的な計時手段を実現で
きる。
【００４６】また、本出願人が出願した特願平03-08799
3 において発生したような予測した発振器の周波数と本
当の発振器の周波数との間に生じる誤差の累積を抑えつ
つ計時手段が示す時刻を補正するようにしたため、計時
手段が示す時刻の補正後の時刻と本当の時刻との差を少
なくすることができる。
3 において発生したような予測した発振器の周波数と本
当の発振器の周波数との間に生じる誤差の累積を抑えつ
つ計時手段が示す時刻を補正するようにしたため、計時
手段が示す時刻の補正後の時刻と本当の時刻との差を少
なくすることができる。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の実施例を示す図である。
【図３】温度対予測周波数テーブルの作成を示す図であ
る。
る。
【図４】発振器の周波数変化を示す図である。
【図５】本発明のフローチャートである。
１ 発振器 ２ 計時手段 ３ 演算手段 ４ 補正部 ５ 周波数予測部 １１ 水晶発振器 １２ 時計 １３ サーミスタ １４ シャント抵抗 １５ アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ） １６ 減算器 １７ 積算カウンタ １８ 周波数測定器
Claims (5)
- 【請求項１】 所定の公称周波数を有する発振器（１）
に基づいて計時する計時手段（２）の誤差補正装置であ
って、 補正開始時における発振器（１）の周波数F'S と計時手
段（２）が示す時刻tでの発振器（１）の周波数g'(t)
から 【数１】 を求める演算手段（３）と、 計時手段（２）が示す時刻と計時手段（２）以外から与
えられる正しい補正開始時刻及び補正終了時刻と、発振
器（１）の公称周波数と、前記演算手段（３）の出力か
ら計時手段（２）が示す時刻を補正する補正手段（４）
と、 を有することを特徴とする計時手段の誤差補正装置。 - 【請求項２】 前記補正手段（４）は、前記発振器
（１）の公称周波数をF0、補正開始時の発振器（１）の
周波数をF'S 、発振器（１）の周波数をg'(t) 、計時手
段（２）が示す補正開始時刻から補正終了時刻までの経
過時間を SPSE 、正しい補正開始時刻から補正終了時刻
までの経過時間を TE とした場合に、計時手段（２）が
示す補正開始時刻からの経過時間 Nに対する正しい時刻
での経過時間を 【数２】 【数３】 として求めることを特徴とする前記請求項１記載の計時
手段の誤差補正装置。 - 【請求項３】 前記発振器（１）の周波数変化は温度変
化に依存するものであり、該温度変化によって予測され
る周波数を該発振器（１）の周波数として出力する周波
数予測部（５）を有することを特徴とする前記請求項１
または請求項２記載の計時手段の誤差補正装置。 - 【請求項４】 前記計時手段（２）は人工衛星に搭載さ
れるものであって、地上に設けた補正手段（４）により
該計時手段（２）が示す時刻を補正して正しい時刻を求
めることを特徴とする前記請求項１乃至請求項３のいず
れかに記載の計時手段の誤差補正装置。 - 【請求項５】 前記演算手段（３）は、補正開始時にお
ける発振器（１）の周波数と計時手段（２）が示す時刻
での発振器（１）の周波数との差を積算することを特徴
とする前記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の計
時手段の誤差補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6738192A JP2842029B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 計時手段の誤差補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6738192A JP2842029B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 計時手段の誤差補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273365A true JPH05273365A (ja) | 1993-10-22 |
| JP2842029B2 JP2842029B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=13343380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6738192A Expired - Fee Related JP2842029B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 計時手段の誤差補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2842029B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6807398B1 (en) | 1998-10-27 | 2004-10-19 | Fujitsu Limited | Time synchronization system, satellite system applied to the time synchronization system, ground system applied in the time synchronization system, time synchronization method and a computer-readable recording medium with a program |
| CN104937504A (zh) * | 2013-09-04 | 2015-09-23 | 成都天奥电子股份有限公司 | 石英电子表高精度守时方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04175690A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 時間計測装置 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP6738192A patent/JP2842029B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04175690A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 時間計測装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6807398B1 (en) | 1998-10-27 | 2004-10-19 | Fujitsu Limited | Time synchronization system, satellite system applied to the time synchronization system, ground system applied in the time synchronization system, time synchronization method and a computer-readable recording medium with a program |
| US7139525B2 (en) | 1998-10-27 | 2006-11-21 | Fujitsu Limited | Time synchronization system, satellite system applied to the time synchronization system, ground system applied in the time synchronization system, time synchronization method and a computer-readable recording medium with a program |
| CN104937504A (zh) * | 2013-09-04 | 2015-09-23 | 成都天奥电子股份有限公司 | 石英电子表高精度守时方法 |
| JP2016512896A (ja) * | 2013-09-04 | 2016-05-09 | チェンドゥ スペーシオン エレクトロニクス カンパニー リミテッドＣｈｅｎｇｄｕ Ｓｐａｃｅｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ． Ｌｔｄ． | クオーツ電子時計の高精度計時方法 |
| CN104937504B (zh) * | 2013-09-04 | 2017-12-26 | 成都天奥电子股份有限公司 | 石英电子表高精度守时方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2842029B2 (ja) | 1998-12-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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