一種基于fm調(diào)頻廣播信號(hào)的時(shí)間同步信號(hào)處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步方法，尤其涉及一種基于FM調(diào)頻廣播信號(hào)的時(shí)間同步信號(hào)處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)是當(dāng)前備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高度交叉、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)間同步是重要組成部分，傳感器數(shù)據(jù)融合、傳感器節(jié)點(diǎn)自身定位等都要求節(jié)點(diǎn)間的時(shí)鐘保持同步。
[0003]目前廣泛用于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的方法主要有GPS (Global Posit1ningSystem))和NTP(Network Time protocol )。GPS具有高同步精度,但其成本高、能耗大而且在惡劣的環(huán)境下同步精度會(huì)受到很大影響。NTP能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上高精度的計(jì)算機(jī)校時(shí)，但它屬于計(jì)算密集型，具有很大的計(jì)算開銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出了一種基于FM調(diào)頻廣播信號(hào)的時(shí)間同步信號(hào)處理的方法，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步精度高，而且方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
1)對(duì)FM廣播音頻信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字電壓值；
2)對(duì)FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)的“五短一長(zhǎng)”信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)處理，得到FM廣播音頻信號(hào)的特征結(jié)果；
3)根據(jù)判斷特征結(jié)果，將特征結(jié)果與FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)“五短一長(zhǎng)”的信號(hào)的頻率進(jìn)行匹配，進(jìn)行時(shí)間同步。
[0006]在所述步驟2)之前，由得到的數(shù)字電壓值進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算處理與判斷，使得在接近整點(diǎn)時(shí)間時(shí)開始對(duì)FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)的“五短一長(zhǎng)”信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0007]當(dāng)所述的數(shù)字電壓值保持在0.7?0.55V范圍內(nèi)的時(shí)長(zhǎng)大于0.5秒時(shí)，則FM廣播音頻信號(hào)處于無(wú)聲狀態(tài)，開始對(duì)FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)的“五短一長(zhǎng)”信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0008]所述的步驟2)具體為:對(duì)于“五短一長(zhǎng)”信號(hào)的各個(gè)短音頻信號(hào)以及長(zhǎng)音頻信號(hào)，由該音頻信號(hào)到達(dá)開始定時(shí)0.2秒，實(shí)時(shí)檢測(cè)得到該0.2秒內(nèi)的數(shù)字化電壓值，計(jì)算得到該
0.2秒內(nèi)收到正弦波的個(gè)數(shù)，進(jìn)而得出該音頻信號(hào)的頻率，即得到特征結(jié)果。
[0009]所述的步驟3)具體為:
3.1)初始的FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)聲數(shù)為零；
3.2)對(duì)檢測(cè)到的特征結(jié)果的音頻信號(hào)頻率依次進(jìn)行判斷，當(dāng)檢測(cè)到的特征結(jié)果的音頻信號(hào)頻率在700Hz到900Hz范圍內(nèi)，則判斷該音頻信號(hào)為FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)“五短一長(zhǎng)”信號(hào)的第一聲，保持在測(cè)量狀態(tài)，將FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)聲數(shù)加1，繼續(xù)重復(fù)本步驟3.2)判斷余下的音頻信號(hào)頻率；否則FM廣播報(bào)時(shí)信號(hào)聲數(shù)計(jì)數(shù)清零，不進(jìn)行時(shí)間同步，返回到步驟I);3.3)若特征結(jié)果的音頻信號(hào)頻率在1500Hz到1700Hz范圍內(nèi)，并且當(dāng)前FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)聲數(shù)為5，則判定該音頻信號(hào)為FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)，根據(jù)FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)信號(hào)的結(jié)尾時(shí)刻對(duì)時(shí)間進(jìn)行同步；否則FM廣播報(bào)時(shí)信號(hào)聲數(shù)計(jì)數(shù)清零，不進(jìn)行時(shí)間同步，返回到步驟I)。
[0010]所述的步驟I)中A/D采樣的采樣頻率為50KHz。
[0011]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
1.本發(fā)明采用基于FM調(diào)頻廣播報(bào)時(shí)信號(hào)進(jìn)行高精度網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，方法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。
[0012]2.本發(fā)明采用基于FM調(diào)頻廣播報(bào)時(shí)信號(hào)進(jìn)行高精度網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步，使用范圍廣，環(huán)境應(yīng)變能力強(qiáng)。
[0013]3.本發(fā)明采用50kHz的采樣頻率，校時(shí)精度高，時(shí)間精確度可達(dá)20 μ S。
[0014]4.本發(fā)明可用于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)音頻信號(hào)原理圖。
[0016]圖2是本發(fā)明方法的邏輯原理框圖。
[0017]圖3是本發(fā)明方法的模塊連接示意圖。
[0018]圖4是實(shí)施例音頻信號(hào)采樣結(jié)果。
[0019]圖5是實(shí)施例音頻信號(hào)0.01秒內(nèi)采樣結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]如圖3所示，本發(fā)明方法實(shí)施的系統(tǒng)可采用包括FM廣播音頻信號(hào)采樣模塊1、FM廣播音頻信號(hào)特征檢測(cè)模塊II和時(shí)間同步控制模塊III ;FM廣播音頻信號(hào)采樣模塊I對(duì)FM廣播音頻信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，采樣結(jié)果為FM廣播音頻信號(hào)數(shù)字化電壓值，然后將FM廣播音頻信號(hào)數(shù)字化電壓值發(fā)送給FM廣播音頻信號(hào)特征檢測(cè)模塊II ;FM廣播音頻信號(hào)特征檢測(cè)模塊II在時(shí)間同步狀態(tài)機(jī)的控制下，根據(jù)時(shí)間同步狀態(tài)機(jī)不同的狀態(tài)，對(duì)FM廣播音頻信號(hào)數(shù)字化電壓值進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給時(shí)間同步控制模塊III ;時(shí)間同步控制模塊III對(duì)FM廣播音頻信號(hào)特征檢測(cè)模塊II發(fā)送的結(jié)果進(jìn)行判斷，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果與FM廣播音頻信號(hào)“五短一長(zhǎng)”的特征進(jìn)行匹配，完成時(shí)間同步。
[0022]在WSN應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的方法要求高精度、易實(shí)現(xiàn)，因此本發(fā)明方法電路具有低功耗、外形小且成本低廉的特點(diǎn)。
[0023]如圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例及其實(shí)施工作過(guò)程如下:
FM廣播音頻信號(hào)采樣模塊1:采樣FM廣播音頻信號(hào)進(jìn)行A/D，采樣頻率為50KHz，得到結(jié)果為FM廣播音頻信號(hào)的數(shù)字化電壓值，并將FM廣播音頻信號(hào)的數(shù)字化電壓值發(fā)送給FM廣播音頻信號(hào)特征檢測(cè)模塊II ；
FM廣播音頻信號(hào)特征檢測(cè)模塊I1:根據(jù)時(shí)間同步狀態(tài)機(jī)所處狀態(tài)，當(dāng)時(shí)間同步狀態(tài)機(jī)處于等待狀態(tài)時(shí)，如圖4所示，檢測(cè)到FM廣播音頻信號(hào)電壓值是否在一定范圍內(nèi)FM廣播音頻信號(hào)為無(wú)聲段持續(xù)時(shí)間超過(guò)0.5秒時(shí)，發(fā)送檢測(cè)結(jié)果給時(shí)間同步控制模塊III，時(shí)間同步控制模塊III判斷FM廣播整點(diǎn)報(bào)時(shí)音頻信號(hào)即將到達(dá)，改變時(shí)間同步狀態(tài)機(jī)狀態(tài)為頻率測(cè)量狀態(tài)。
[0024]當(dāng)時(shí)間同步狀態(tài)機(jī)處于頻率測(cè)量狀態(tài)時(shí)，根據(jù)FM廣播整