[发明专利]利用短波授时信号校准本地时钟的方法

摘要

本发明公开了一种利用短波授时信号来校准本地时钟的方法，主要解决现有技术硬件复杂度高、抗噪声性能低的问题。其实现步骤为：1)接收的信号经采样后传给DSP芯片并与本地序列对应点相乘；2)将1)处理后的信号做傅里叶变换得到准信噪比；3)将对应位置的准信噪比叠加；4)通过叠加后最大准信噪比的位置推得信号的起点位置；5)从信号的起点位置取点做分段相关傅里叶变换确定收到信号的长度；6)根据信号的长度和信号的发播时间表确定具体时间并校准本地时钟。本发明仅利用了傅里叶变换算法，不需要对信号做复杂的滤波，大大降低了硬件复杂度，且具有较强的抗噪声性能，可用于短波电台同步建链时各个电台的时间同步。

主权项

1.一种利用短波授时信号校准本地时钟的方法，包括：(1)利用DSP芯片的定时器设计一个本地时钟，并规定使本地时间与标准时间之间的误差不超过15分钟；(2)将短波电台收到的信号传给AD/DA芯片，设置采样频率为9600Hz，将模拟信号转化为数字信号并传送给DSP芯片；(3)DSP接收到数字信号后对信号做希尔伯特变换，将同相分量与正交分量分离，并将转换后的信号存在桶型存储空间中；(4)从桶型存储空间中每次取96个样点与本地生成的1kHz正弦波的共轭序列对应点相乘得到新的96个点序列，并将这个新的96个点序列进行傅里叶变换，得到每个点对应的傅里叶值，从这些傅里叶值中找到最大傅里叶值对应点的位置，并根据每个点处的傅里叶值求出准信噪比；(5)每次取1s的数据做一次处理，即将步骤(4)重复9600次，根据最大傅里叶值对应点的位置判断是否检测到1kHz的信号：如果检测到，则存下准信噪比的值，执行步骤(6)；否则，返回步骤(4)；(6)多次重复步骤(5)将对应位置的最大的准信噪比叠加，得到精确的准信噪比最大值的位置；(7)从步骤(6)中精确的准信噪比最大值的位置往前推96个点，即为此时所取授时信号的秒信号或分信号的起点；再从这一起点往后取2560个点做分段相关傅里叶变换，判断出信号的长度，其实现如下：(7a)从分信号或秒信号的起点往后取出2560个点，将这2560个点分成128段，每段20个点；(7b)对本地1kHz正弦波以采样速率9600Hz进行采样得到一个2560个点的本地序列，再从这个本地序列中取出与(7a)所述的对应的20个点做128次互相关处理，得到128个数据；(7c)将(7b)中得到的128个数据做128点的傅里叶变换，得到一个最大的傅里叶值F，将这个最大的傅里叶值F与设定的两个门限F1和F2进行比较，且F1F2，则判断信号的长度为300ms；(7)根据步骤(7)中得到的信号长度确定此时信号的类型和时号：如果信号长度为10ms，则确定此时的信号为秒信号且时号为协调世界时；如果信号长度为100ms，则确定此时的信号为秒信号且时号为世界时；如果信号长度为300ms，则此时的信号为分信号且时号是协调世界时或者是世界时；(8)将步骤(6)中精确的准信噪比最大值的位置后面的第9600个点，作为下一秒数据中准信噪比值最大的点，再往前移96个点，即为最新接收到的秒信号的起点或分信号的起点；(9)根据信号的发播时间表和由步骤(7)中得到信号的时号，对本地时钟进行校准：(10a)本地时钟秒校准：如果确定信号的时号为协调世界时，则对收到的分信号后面的每个秒信号进行计数，该计数值即为从授时信号获取的时间信息的秒数，在最新收到秒信号的起点时刻用该计数值替换本地时钟的秒数，完成对本地时钟秒的校准；如果确定信号的时号是世界时，则跳转到步骤(4)继续处理信号，直到收到协调世界时信号再进行校时操作；(10b)本地时钟分校准：根据信号发播时间表和本地时钟，在无调制波时段后第一次收到分信号时确定准确的分钟数：若本地时钟的分钟在0—30min之间，则确定标准时间的分钟数为15min，执行(10c)；若本地时钟的分钟在31—59min之间，则确定标准时间的分钟数为45min，执行(10c)；(10c)用得到的标准时间的分钟数替换本地时钟的分钟数，完成对本地时钟分的校准。