[发明专利]短波定时数字相关检测方法、装置及短波自校守时钟

说明书

本发明涉及无线电授时和定时技术。短波无线电定时是利用短波授时台发播短波时号，被远地用户接收处理后，获得与发射台同步的标准时间。对于短波无线电授时信号的接收处理，目前主要有窄带滤波、脉冲门限、宽度鉴别、时间选通等技术；对本地钟的控制，有一次同步式、比对时差记录式、连续跟踪式等方法。在国外有日本电波研究所研制的，用于电离层斜向同步探测的JJY时号同步设备，有美国Lowell大学的DGS-256数字测高仪WWV对时设备等。

由于短波信道是一个时变色散信道，电离层对短波信号的反射会引起时号的色散、吸收、衰落、多普勒频移、多模传播以及信号中断等各种传播现象，并且短波频段信道十分拥挤，各类干扰严重。此外，现有短波授时时号格式简单，一般都是窄带缓变的音频调幅信号，这对干抗和准确定时也极为不利。正是上述原因导致了短波时号波形的严重失真和相位抖动(最大可达数毫秒数量级)。

有关的研究表明：短波时号的传播时延会随时间发生变化，这主要是由于电离层常规变化引起的电波反射高度变化以及时号经不同传播模式(如F层、E(Es)层，一跳、多跳等各种路径)引起传播路径变化所造成的。最新研究成果还表明，有时存在一种所谓的短波异常时号，它的传播时延较正常反射时的时延大许多，达几毫秒甚至十几毫秒，它实际上是一种沿非大园路径经电离层二次聚焦、一次地面散射传播到达接收点的短波时号。

鉴于短波时号的上述传播特性，采用现有技术和方法设计的短波定时设备的定时精度较低(一般在几毫秒到十几毫秒)，可靠性较差(常因信号衰落、强干扰引起同步错误)，并且一种短波定时设备往往只能对一种时号定时，而且在定时中需人工干预，对时号的传播时延需事后处理或人工计算设置。

但应指出的是由中国科学院陕西天文台研制的BPM短波时号定时仪是现代短波定时仪器的优秀代表，该仪器采用中点检测技术(已申请我国发明专利、专利号：88103184)并结合四维选通(即频域、时域、宽度、幅度)方法，使该仪器短波定时精度较以往短波定时设备有较大提高，其时号自动跟踪精度达±1.5ms，被国际电联作为时频研制新进展收入1990年度CCIR第七研究组的363-6号录皮书报告，为提高短波定时技术作出了重要贡献。但是，中点检测技术要求时号波形是对称的，但在实际的电离层时号传播中，由于衰落、干扰等引起的时号波形畸变往往不能满足对称的要求，这就导致确定时号到达时刻会出现较大错误。此外，中点检测技术无法获得短波时号携带的各种电离层信息，从而充分克服电离层对时号传播的影响。例如：时号波形失真度的判别，传播模式的变化，异常时号的识别等，因而也就无法将短波绝对定时精度保证在1ms以内。由于中点检测是利用数字电路硬件完成的，故BPM短波定时仪只能识别BPM时号定时(其它方法一般也是一个时号台)，无法利用国外各种时号台信号，限制了其使用范围和定时效率，此外BPM定时仪还需人工粗略搜索到仪器内部秒与时号秒相差在10ms范围内才能进入自动跟踪同步方式，对时号的传播时延的修正实时修正，故时延修正精度也较低。

本发明的目的是公开一种短波定时数字相关检测方法，以便有效地解决现有短波定时技术中存在的上述问题，并提供一种以短波定时数字相关检测方法为基础研制的短波自校守时钟，即一种能连续跟踪短波授时信号的实时钟，由于它能对时号自动识别、分析、跟踪，并自动修正传播时延，从而获得较高的定时精度和可靠性。

本发明的目的是这样实现的，利用授时信号和本地钟内部秒具有相同的周期这一特性，将每个模拟时号数字化后进行相关分析和分组统计，从而获得较高的时号跟踪精度和定时可靠性。本发明的工作原理如下：

图1为短波定时数字相关检测方法工作原理图。

图2为短波定时数字相关检测装置电原理图。

图3为短波自校守时钟电原理图。

其中：(a)-发射时号秒波形，(b)-守时钟内部秒波形，(c)-接收时号秒波形，(d)-采样范围，(e)-标准输出秒波形，1-时号秒，2-A/D采样器，3-微计算机(8031单片机系统)，4-程序存储器，5-数据存储器，6-晶振频率源，7-可移相分频链，8-可变时延计数器，9-标准秒，10-数字调谐点频接收机，11-带通滤波器，12-监听器，13-可移相数字钟，14-2×9键盘，15-键盘显示控制器，16-6位LED显示器。