[发明专利]一种寄生于调频电台的无线授时系统和方法

权利要求书

1.一种寄生于调频电台的无线授时系统，其特征在于，所述系统包括：发射端和接收端；所述发射端与所述接收端通过无线电波进行数据传输；

所述发射端是在原有的调频电台发射端的基础上进行改进得到的，改进点为：增加一个时间编码器和一个信号合成器；发射端载频信号为频率为1kHz的正弦波；

所述时间编码器，用于采用自定义编码方式对UTC时间信号进行编码，得到时间编码信号，并将所述时间编码信号和电台的待调制语音信号输入到所述信号合成器中；所述时间编码信号的频率为10Hz、码元长度为10个整周期；

所述信号合成器，用于将接收到的电台的待调制语音信号与时间编码信号合成为一路合成信号，并将合成信号输入到调制器中；

所述接收端包括解调器；所述解调器用于对接收到的经过调制器调制后的合成信号进行解调，得到解调后的合成信号，所述解调后的合成信号包括解调后的时间编码信号和音频信号；

所述接收端还包括授时信号解码模块，所述授时信号解码模块包括两条由第一乘法器、1个低通滤波器以及第二乘法器组成解码支路、1个加法器、1个比较器以及1个计数方式的解码模块；

第一条解码支路，用于接收正弦信号和解调后的时间编码信号，并通过所述第一乘法器将所述正弦信号和解调后的时间编码信号相乘，并将得到的相乘信号经过所述低通滤波器进行滤波，并通过所述第二乘法器对滤波后的信号求平方，得到正弦解调信号；

依此类推，第二条解码支路，用于对解调后的时间编码信号采用余弦信号进行余弦解调，得到余弦解调信号；所述余弦信号与所述正弦信号是一对正交信号；

所述加法器，用于将所述正弦解调信号和余弦解调信号进行加和，得到加和信号；

所述比较器，用于将所述加和信号与预设门限电平进行比较；

所述计数方式的解码模块，用于对比较器输出的信号进行高电平计数，并根据得到的计数值确定码元种类，并根据码元种类对时间编码信号的码元进行解码，并根据得到解码后的时间编码信号得到授时信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收端，还包括信号分路器、20Hz低通滤波器以及授时信号解码模块；

所述信号分路器，用于将所述解调后的合成信号分为两路解调后的合成信号，将第一路解调后的合成信号作为音频信号后续处理，并将第二路解调后的合成信号输入到20Hz低通滤波器中；

所述20Hz低通滤波器，用于对接收到的第二路解调后的合成信号进行低通滤波，得到解调后的时间编码信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述时间编码器采用的自定义编码方式为：起始位为1bit，年的后两位占用7bits，月占用4bits，日占用5bits，日内总秒数占用17bits，总共需要34bits；时间编码信号的码元包括：P码元，H码元和L码元，其中P码元表示帧数据的开始，为起始位，也是整分钟的起始点，用于准确对齐时刻点；H码元表示数字1；L码元表示数字0；码元长度固定为1秒，由10个整周期的10Hz信号所组成；当幅度的高电平持续时间和低电平持续时间之比为4:1时为P码元，当幅度的高电平持续时间和低电平持续时间之比为1:1时为H码元，当幅度的高电平持续时间和低电平持续时间之比为1:4时为L码元；码元内部采用ASK调制方式，调制比例可配置。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，根据得到解码后的时间编码信号得到授时信息，包括：

从解调后的时间编码信号的P码元的上升沿确定原始起始时刻点，并对分钟的原始起始时刻进行补偿，得到起始时刻点；

根据解调后的时间编码信号中紧跟P码后面的33个码元进行解码，得到起始时刻点对应的准确的UTC时间值；

将所述起始时刻点及对应的准确的UTC时间值组成完整的授时信息，完成对本地设备进行授时。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述20Hz低通滤波器为开关电容滤波器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述信号合成器包括加法器。

7.一种寄生于调频电台的无线授时方法，其特征在于，所述方法用于采用权利要求1-6任一项所述的寄生于调频电台的无线授时系统对用户进行授时；所述方法包括：

发射端：

采用频率为1kHz的正弦波作为载频信号，并采用自定义编码方式对UTC时间信号进行编码，得到频率为10Hz、码元长度为10个整周期的时间编码信号；

将所述时间编码信号和电台的待调制语音信号采用信号合成器进行合成，得到合成信号；

对所述合成信号进行调制，得到调制合成信号，并通过无线电波对所述调制合成信号发送至接收端；

接收端：

接收所述调制合成信号，并采用与发射端载频信号频率相同的一对正交信号对调制后的合成信号进行解调，得到解调后的合成信号，所述解调后的合成信号包括解调后的时间编码信号和音频信号；

当接收端需要正常接收时间信号时，将所述解调后的合成信号分为两路信号，将第一路信号作为音频信号输入到音频信号后续处理模块；将第二路信号采用20Hz低通滤波器进行滤波，得到解调后的时间编码信号，并对解调后的时间编码信号采用授时信号解码模块进行解码得到UTC时间信号所述授时信号解码模块包括两条由第一乘法器、1个低通滤波器以及第二乘法器组成解码支路、1个加法器、1个比较器以及1个计数方式的解码模块；第一条解码支路，用于接收正弦信号和解调后的时间编码信号，并通过所述第一乘法器将所述正弦信号和解调后的时间编码信号相乘，并将得到的相乘信号经过所述低通滤波器进行滤波，并通过所述第二乘法器对滤波后的信号求平方，得到正弦解调信号；依此类推，第二条解码支路，用于对解调后的时间编码信号采用余弦信号进行余弦解调，得到余弦解调信号；所述余弦信号与所述正弦信号是一对正交信号；

所述加法器，用于将所述正弦解调信号和余弦解调信号进行加和，得到加和信号；所述比较器，用于将所述加和信号与预设门限电平进行比较；所述计数方式的解码模块，用于对比较器输出的信号进行高电平计数，并根据得到的计数值确定码元种类，并根据码元种类对时间编码信号的码元进行解码，并根据得到解码后的时间编码信号得到授时信息。