一种基于fm调频广播信号的时间同步信号处理的方法

文档序号:8267434阅读:1183来源:国知局
一种基于fm调频广播信号的时间同步信号处理的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及了一种无线传感网络时间同步方法,尤其涉及一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法。
【背景技术】
[0002]无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是当前备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。在无线传感器网络中,时间同步是重要组成部分,传感器数据融合、传感器节点自身定位等都要求节点间的时钟保持同步。
[0003]目前广泛用于无线传感网络时间同步的方法主要有GPS (Global Posit1ningSystem))和NTP(Network Time protocol )。GPS具有高同步精度,但其成本高、能耗大而且在恶劣的环境下同步精度会受到很大影响。NTP能实现网络上高精度的计算机校时,但它属于计算密集型,具有很大的计算开销。

【发明内容】

[0004]为了解决【背景技术】中存在的问题,本发明的目的在于提出了一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法,实现时间同步精度高,而且方法简单,易于实现。
[0005]本发明采用的技术方案包括以下步骤:
1)对FM广播音频信号进行A/D采样,并转化为数字电压值;
2)对FM广播整点报时的“五短一长”信号进行实时检测处理,得到FM广播音频信号的特征结果;
3)根据判断特征结果,将特征结果与FM广播整点报时“五短一长”的信号的频率进行匹配,进行时间同步。
[0006]在所述步骤2)之前,由得到的数字电压值进行实时计算处理与判断,使得在接近整点时间时开始对FM广播整点报时的“五短一长”信号进行实时检测。
[0007]当所述的数字电压值保持在0.7?0.55V范围内的时长大于0.5秒时,则FM广播音频信号处于无声状态,开始对FM广播整点报时的“五短一长”信号进行实时检测。
[0008]所述的步骤2)具体为:对于“五短一长”信号的各个短音频信号以及长音频信号,由该音频信号到达开始定时0.2秒,实时检测得到该0.2秒内的数字化电压值,计算得到该
0.2秒内收到正弦波的个数,进而得出该音频信号的频率,即得到特征结果。
[0009]所述的步骤3)具体为:
3.1)初始的FM广播整点报时信号声数为零;
3.2)对检测到的特征结果的音频信号频率依次进行判断,当检测到的特征结果的音频信号频率在700Hz到900Hz范围内,则判断该音频信号为FM广播整点报时“五短一长”信号的第一声,保持在测量状态,将FM广播整点报时信号声数加1,继续重复本步骤3.2)判断余下的音频信号频率;否则FM广播报时信号声数计数清零,不进行时间同步,返回到步骤I);3.3)若特征结果的音频信号频率在1500Hz到1700Hz范围内,并且当前FM广播整点报时信号声数为5,则判定该音频信号为FM广播整点报时信号,根据FM广播整点报时信号的结尾时刻对时间进行同步;否则FM广播报时信号声数计数清零,不进行时间同步,返回到步骤I)。
[0010]所述的步骤I)中A/D采样的采样频率为50KHz。
[0011]与【背景技术】相比,本发明具有的有益效果是:
1.本发明采用基于FM调频广播报时信号进行高精度网络时间同步,方法简单易于实现。
[0012]2.本发明采用基于FM调频广播报时信号进行高精度网络时间同步,使用范围广,环境应变能力强。
[0013]3.本发明采用50kHz的采样频率,校时精度高,时间精确度可达20 μ S。
[0014]4.本发明可用于无线传感网络中的时间同步。
【附图说明】
[0015]图1是FM广播整点报时音频信号原理图。
[0016]图2是本发明方法的逻辑原理框图。
[0017]图3是本发明方法的模块连接示意图。
[0018]图4是实施例音频信号采样结果。
[0019]图5是实施例音频信号0.01秒内采样结果。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0021]如图3所示,本发明方法实施的系统可采用包括FM广播音频信号采样模块1、FM广播音频信号特征检测模块II和时间同步控制模块III ;FM广播音频信号采样模块I对FM广播音频信号进行A/D采样,采样结果为FM广播音频信号数字化电压值,然后将FM广播音频信号数字化电压值发送给FM广播音频信号特征检测模块II ;FM广播音频信号特征检测模块II在时间同步状态机的控制下,根据时间同步状态机不同的状态,对FM广播音频信号数字化电压值进行检测,将检测结果发送给时间同步控制模块III ;时间同步控制模块III对FM广播音频信号特征检测模块II发送的结果进行判断,并根据检测结果与FM广播音频信号“五短一长”的特征进行匹配,完成时间同步。
[0022]在WSN应用中,传感器节点实现时间同步的方法要求高精度、易实现,因此本发明方法电路具有低功耗、外形小且成本低廉的特点。
[0023]如图2所示,本发明的实施例及其实施工作过程如下:
FM广播音频信号采样模块1:采样FM广播音频信号进行A/D,采样频率为50KHz,得到结果为FM广播音频信号的数字化电压值,并将FM广播音频信号的数字化电压值发送给FM广播音频信号特征检测模块II ;
FM广播音频信号特征检测模块I1:根据时间同步状态机所处状态,当时间同步状态机处于等待状态时,如图4所示,检测到FM广播音频信号电压值是否在一定范围内FM广播音频信号为无声段持续时间超过0.5秒时,发送检测结果给时间同步控制模块III,时间同步控制模块III判断FM广播整点报时音频信号即将到达,改变时间同步状态机状态为频率测量状态。
[0024]当时间同步状态机处于频率测量状态时,根据FM广播整
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