[发明专利]一种利用FM调频广播实现授时的方法

摘要

本发明提供了一种利用FM调频广播实现授时的方法，在FM调频广播的SCA信道中，利用伪随机码扩频调制技术，将标准时间信息插入调频广播信号中并进行广播；接收端通过接收该调频广播信号并从中解调出时刻信息和时间信息，从而实现高精度授时服务。本发明通过对时间信息的编码和PN码的扩频增益，在不影响现有FM调频广播正常工作的前提下，提供了一种授时方法。5KHz的带宽对应的时间精度是0.2毫秒，扣除传输距离的影响后，本发明的授时精度为亚毫秒级。

主权项

1.一种利用FM调频广播实现授时的方法，其特征在于包括下述步骤：1)时间信息的插播，包括以下步骤：1.1)在调频广播发播台利用原子钟保持时间，同时将该时间溯源到中国科学院国家授时中心所保持的时间上；1.2)对每秒时刻信息和时码信息进行编码，按每秒一帧进行编码，每帧授时信息由帧头、时码信息、CRC校验位和保留位组成；所述的帧头即时刻信息；每帧的帧头相同，均采用伪随机序列PRN码，其周期长度为127个码片，本原多项式X7+X3+1生成的PN码记作PN0码；所述的时码信息由起始符、年、月、日、时、分、秒组成，采用二进制编码，起始符为11比特；所述的CRC校验位为8比特，对时间信息进行校验，CRC生成多项式为X8+X2+X+1；所述的保留位由24比特组成，以0填充；1.3)对授时信息采用两级调制，即BPSK‑FM调制，步骤如下：1.3.1)对授时信息进行扩频，对每一帧的时码信息、CRC校验位、保留位中的数据采用本原多项式X6+X+1生成的PN码进行扩频，在扩频后的码流之前插入长度为127码片的PN0码作为帧头，生成一帧完整授时信息的码流，其中，本原多项式X6+X+1生成的PN码记作PN1码；1.3.2)将步骤1.3.1)中输出的码流对67KHz载波或92KHz载波进行BPSK调制，生成一次调制信号，其中，帧头的第一个码片与1PPS信号上升沿对齐，即PN0码的起始时刻与秒时刻对齐；1.3.3)将生成的一次调制信号进行带通滤波，滤波器中心频率为与载波对应的67KHz或92KHz，带宽为5KHz，将经过带通滤波的信号与音频信号叠加并进行FM调频，再经放大后由天线对外广播；2)授时信息的接收，包括以下步骤：2.1)接收天线接收FM调频广播信号，经FM解调得到基带信号，对基带信号进行带通滤波，滤波器中心频率为与载波对应的67KHz或92KHz，带宽为5KHz，再进行BPSK解调后得到码流信息；2.2)将码流通过帧头匹配滤波器，匹配成功即输出绝对值超过125时认为捕获到帧头，此时输出秒脉冲信号；此后每63个码片与PN1码相关，相关结果小于0，判断此数据为0，否则为1；保存判断结果；2.3)当保存数据个数达到53个时，一帧数据接收完毕，提取最后8比特与前45个比特进行CRC校验，若没通过CRC校验，丢弃该帧，清空已保存数据，回到2.2)，若通过CRC校验，提取53个数据的前11个与起始符比较，确认数据是否反相，若反相，53个数据均取其反相值；2.4)按照时间编码的规则解调时码信息，输出时码信息，清空已保存数据，回到2.2)。