点报时音频信号“五短一长”，并且FM广播整点报时音频信号为正弦波的特征，如图1所示，理想FM广播整点报时音频信号的前五声是频率为800Hz的正弦信号，持续时间为0.25s，FM广播整点报时音频信号的第六声为整点时刻并且是频率为1600Hz的正弦信号，持续时间为0.5s，通过施密特触发的方法开始检测FM广播整点报时音频信号频率。如图5所示，当FM广播整点报时音频信号短报时声或长报时声到达时，等待FM广播音频信号高阈值电压到达，本实施例设定的高阈值电压为0.74V，等高阈值电压到达触发后，设定计时器为0.2秒，等待低阈值电压到来，本实施例设定的低阈值电压为0.56V，等低阈值电压到达后，继续等待下一个高阈值电压到来，当下一个高阈值电压到达时，记为检测到一个正弦波。计时结束后，在该0.2秒内检测到正弦波的个数分别为162，对检测到正弦波个数乘以5，即得到FM广播整点报时音频信号一个声长的频率，FM广播整点报时音频信号该声长的频率为810Hz。FM广播音频信号特征检测模块II将检测到的FM广播整点报时音频信号的频率结果发送给时间同步控制模块III。
[0025]时间同步控制模块II1:时间同步状态机根据FM广播音频信号特征检测模块II的检测结果，控制状态机的执行。如图3所示，状态机的初始状态为等待状态，当FM广播音频信号特征检测模块II的检测无声段音频信号持续时间大于0.5秒，则进入频率测量状态；FM广播音频信号特征检测模块II检测FM广播音频信号的频率，并返回给时间同步控制模块III，本实施例第一次检测到FM广播音频信号频率结果为810Hz，在700Hz到900Hz范围内，判定为FM广播整点报时音频信号的第一声，即“五短一长” FM广播整点报时音频信号第一个短声，保持在测量状态，测量FM广播整点报时信号声数加I，继续测量FM广播音频信号的频率；本实施例中测得第二个短声频率结果为780Hz，第三个短声频率结果为785Hz，第四个短声频率结果为780Hz，第五个短声频率结果为775Hz。检测到FM广播音频信号第六声的频率为1590Hz，在700Hz到900Hz范围外，继续判断FM广播音频信号的频率在1500Hz到1700Hz范围内，且已经接收到FM广播音频报时信号声数为5，则判定这一声为FM广播整点长报时信号，且该声为整点时刻，进入时间同步状态，完成对时间的同步。
[0026]由此，本发明通过对FM广播音频信号进行简单的A/D采样即可实现时间同步，实现难度小，成本低，并且时间同步精度高，可达20 μ S，具有显著突出的技术效果。
【主权项】
1.一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法，其特征在于: 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。
2.根据权利要求1所述的一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法，其特征在于: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。
3.根据权利要求2所述的一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法，其特征在于: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。
4.根据权利要求1所述的一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法，其特征在于: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。
5.根据权利要求1所述的一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法，其特征在于: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，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)。
6.根据权利要求1所述的一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法，其特征在于:所述的步骤I)中A/D采样的采样频率为50KHz。
【专利摘要】本发明公开了一种基于FM调频广播信号的时间同步信号处理的方法。对FM广播音频信号进行A/D采样转化为数字电压值；实时检测处理得到FM广播音频信号的特征结果；判断特征结果，与“五短一长”信号进行匹配完成时间同步。在接近整点时间时对数字电压值实时处理判断，以开始对FM广播整点报时的“五短一长”信号进行实时检测。本发明方法通过模式匹配的方法实现时间同步，通过对FM广播音频信号进行简单的A/D采样即可实现时间同步，实现难度小，成本低；并且时间同步精度高，理论可达20μs；可使用普通微处理器进行，应用范围广。
【IPC分类】H04J3-06, H04W56-00
【公开号】CN104581928
【申请号】CN201510015915
【发明人】张富军, 史治国, 陈积明, 程鹏, 罗尧治, 沈雁彬
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月12日