CN107656435A - 一种基于声波的授时方法 - Google Patents

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CN107656435A CN201710986184.7A CN201710986184A CN107656435A CN 107656435 A CN107656435 A CN 107656435A CN 201710986184 A CN201710986184 A CN 201710986184A CN 107656435 A CN107656435 A CN 107656435A
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刘赳赳
王宽
蒋新
颜美匀
李斌
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Abstract

本发明公开了一种基于声波的授时方法。本发明通过授时设备获取网络标准时间，然后利用声波通信技术对时间设备进行授时，以达到时间校准。本发明基于声波通信技术，通过授时设备获取网络标准时间，利用音频信号对时间设备进行无线授时，达到方便、灵活的时间校准；解决了特殊场所时间设备的时间校准问题，免除了人工对时间设备进行校准，同时可对信号覆盖范围内的所有设备进行控制，具体较强的实用价值；而且本发明成本低，使用方便。

Description

一种基于声波的授时方法
技术领域
本发明涉及一种基于声波的授时方法。
背景技术
随着信息科技的发展及工业4.0技术的成熟，不管是人们生活还是社会工业都变得越来越信息化和自动化，设备逐渐走向智能化。而这些智能设备对时间频率的基础性、统一性、精确性、可靠性有着基本需求，时间频率在各领域中都是最基础的物理量之一。
对于某些需要高精度时间频率的设备，大多采用卫星授时或网络授时，但是采用上述授时应用成本较高，系统复杂。大型场所(学校、企事业单位、部队等)存在多个钟表等时间设备，且对时间同步要求较高，需要一种方便、低成本的统一授时方式。同时，家庭用户或个人也需要对自己的时间设备(钟表等)进行精确授时，某些时间设备(例如挂钟)由于安放位置不易取下，传统的手动授时校准方式效率低、操作麻烦，给人们带来不便。
发明内容
为了改善上述问题，本发明提供了一种基于声波的授时方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于声波的授时方法，通过授时设备获取网络标准时间，然后利用声波通信技术对时间设备进行授时，以达到时间校准。采用声波授时方式，能够实现无线授时，同时使用方便，成本较低，适于推广。
作为一种选择，所述授时设备为手机，通过手机获取网络标准时间，然后利用手机的扬声器发出音频信号对时间设备进行授时。采用手机作为授时设备，操作简单，便于普及，灵活性强。
作为另一种选择，所述授时设备为计算机，通过计算机获取网络标准时间，然后利用与计算机相连的喇叭发出音频信号对时间设备进行授时。采用计算机作为授时设备，能够同一时间进行大范围的授时，效率高。
进一步地，所述时间设备包括用于接收音频信号的麦克风。
再进一步地，所述时间设备还包括用于调节时间的时间频率控制器、解码器、A/D转换器；所述解码器与时间频率控制器相连；所述A/D转换器分别与麦克风和解码器相连。
作为一种选择，所述授时设备通过扬声器或喇叭发出音频信号对时间设备进行授时。
进一步地，所述时间设备通过麦克风接收音频信号经处理后给设备完成授时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明基于声波通信技术，通过授时设备获取网络标准时间，利用音频信号对时间设备进行无线授时，达到方便、灵活的时间校准；解决了特殊场所时间设备的时间校准问题，免除了人工对时间设备进行校准，同时可对信号覆盖范围内的所有设备进行控制，具体较强的实用价值；而且本发明成本低，使用方便。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明-实施例2应用于手表的示意图。
图3为本发明-实施例3应用于挂钟的示意图。
图4为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图1～4所示，本实施例提供了一种基于声波的授时方法，通过授时设备获取网络标准时间，然后利用声波通信技术对时间设备进行授时，以达到时间校准。
本发明采用声波通信技术进行授时，操作方便，能够满足不同场所的授时需求，而且成本较低。
具体的，所述授时设备通过扬声器或喇叭发出音频信号对时间设备进行授时。采用扬声器或喇叭能够直接的发送出音频信号，并且便于对音频信号进行操作，使其携带字符信号，进行最终的授时。
具体的，所述时间设备通过麦克风接收音频信号经处理后给设备完成授时。采用麦克风接收音频信号，便于在现有的时间设备上进行安装设计麦克风，操作简单，成本较低。
实施例2
如图1、2、4所示，本实施例提供了一种基于声波的授时方法，通过授时设备获取网络标准时间，然后利用声波通信技术对时间设备进行授时，以达到时间校准。
具体的，所述授时设备为手机，通过手机获取网络标准时间，然后利用手机的扬声器发出音频信号对时间设备进行授时。
本实施例采用手机获取标准时间，十分方便，并且采用手机的扬声器进行音频信号的发送，操作简单；由于手机的小巧，大大地提高了授时的灵活性，能够满足各种场所授时需求。
具体的，所述时间设备包括用于接收音频信号的麦克风。
具体的，所述时间设备还包括用于调节时间的时间频率控制器、解码器、A/D转换器；所述解码器与时间频率控制器相连；所述A/D转换器分别与麦克风和解码器相连。
具体的操作是，手机通过网络获取标准时间，将时间编码成特定频率的音频信号，然后该音频驱动扬声器发出声波信号；由于时间设备装有麦克风、时间频率控制器、解码器等，麦克风接收声波信号，经过A/D转换器，得到数字信号进行解码，得到时间数据，最终传送到时间频率控制器给设备完成授时，整个授时过程极其简单，效率高，准确率也高，同时使用者操作也十分方便，也不会因场所而受限。
值得说明的是，声波通信技术是利用声波进行数据无线传输的技术，其特点是利用声波的频率信息来携带特定的字符信号，通过扬声器发送一串携带特定字符的音频频率信号，接收端麦克风接收音频信号，通过模数转换和解码得出接收到的字符串。举例说明本实施例声波授时音频协议以方便理解本发明。
声波授时音频协议：
①单工传输：一端发送，另一端接收，发送端不停的发送编码音频信号，接收端音频信号，接收信息成功后不再接收，否则继续接收。
②一位数据编码成一个单一频率的正弦波，一端正弦波持续20ms。
③根据时间特征，建立一个含有10个字符([0-9])的表，将每个字符映射到频率表。为了隔离人发声的干扰，将字符映射到较高音频频率，同时考虑手机扬声器频率范围，字符频率映射如下表1。
表1字符频率映射表
④例如，时间2017年3月29日11时40分30秒156毫秒，数据字符串为20170329114030156共17位，需要映射到有17段频率的正弦波信号。
⑤一个完整的声波数据帧包含27个字符，如下表2所示。
表2声波授时数据帧结构
信息头 数据位 校验位
2位 17位 8位
信息头：可以用01表示信息头，通知接收端开始接收信息；
数据位：有效时间信息位，包括年、月、日、时、分、秒、毫秒17位数据位；
校验位：通过RS校验算法对中间17位数据进行计算，生成8位校验信息，校验用来处理由于噪声干扰造成的信息接收错误，纠正错误信息。
⑥一个声波数据帧长度27位，由于每位数据映射的特定频率正弦波信号持续20ms，则一个声波被完全接收需要540ms。
⑦接收端可通过对声波传输时延540ms进行补偿，一般发送端与接收端距离2米内，信道延时6ms左右，则可控制授时精度在6ms内。
实施例3
如图1、3、4所示，本实施例提供了一种基于声波的授时方法，通过授时设备获取网络标准时间，然后利用声波通信技术对时间设备进行授时，以达到时间校准。
具体的，所述授时设备为计算机，通过计算机获取网络标准时间，然后利用与计算机相连的喇叭发出音频信号对时间设备进行授时。
本实施例采用计算机获取标准时间，极其准确、稳定，并且采用与计算机相连的喇叭进行音频信号的发送，能够进行大范围的授时，能够满足各种场所授时需求。
具体的，所述时间设备包括用于接收音频信号的麦克风。
具体的，所述时间设备还包括用于调节时间的时间频率控制器、解码器、A/D转换器；所述解码器与时间频率控制器相连；所述A/D转换器分别与麦克风和解码器相连。
具体的操作是，计算机通过网络获取标准时间，将时间编码成特定频率的音频信号，然后该音频驱动喇叭发出声波信号；由于时间设备装有麦克风、时间频率控制器、解码器等，麦克风接收声波信号，经过A/D转换器，得到数字信号进行解码，得到时间数据，最终传送到时间频率控制器给设备完成授时，整个授时过程极其简单，效率高，准确率也高，同时使用者操作也十分方便，也不会因场所而受限。
值得说明的是，声波通信技术是利用声波进行数据无线传输的技术，其特点是利用声波的频率信息来携带特定的字符信号，通过喇叭发送一串携带特定字符的音频频率信号，接收端麦克风接收音频信号，通过模数转换和解码得出接收到的字符串。举例说明本实施例声波授时音频协议以方便理解本发明。
声波授时音频协议：
①单工传输：一端发送，另一端接收，发送端不停的发送编码音频信号，接收端音频信号，接收信息成功后不再接收，否则继续接收。
②一位数据编码成一个单一频率的正弦波，一端正弦波持续20ms。
③根据时间特征，建立一个含有10个字符([0-9])的表，将每个字符映射到频率表。为了隔离人发声的干扰，将字符映射到较高音频频率，同时考虑喇叭频率范围，字符频率映射如下表1。
表1字符频率映射表
④例如，时间2017年3月29日11时40分30秒156毫秒，数据字符串为20170329114030156共17位，需要映射到有17段频率的正弦波信号。
⑤一个完整的声波数据帧包含27个字符，如下表2所示。
表2声波授时数据帧结构
信息头 数据位 校验位
2位 17位 8位
信息头：可以用01表示信息头，通知接收端开始接收信息；
数据位：有效时间信息位，包括年、月、日、时、分、秒、毫秒17位数据位；
校验位：通过RS校验算法对中间17位数据进行计算，生成8位校验信息，校验用来处理由于噪声干扰造成的信息接收错误，纠正错误信息。
⑥一个声波数据帧长度27位，由于每位数据映射的特定频率正弦波信号持续20ms，则一个声波被完全接收需要540ms。
⑦接收端可通过对声波传输时延540ms进行补偿，一般发送端与接收端距离2米内，信道延时6ms左右，则可控制授时精度在6ms内。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于声波的授时方法，其特征在于，通过授时设备获取网络标准时间，然后利用声波通信技术对时间设备进行授时，以达到时间校准。
2.根据权利要求1所述的一种基于声波的授时方法，其特征在于，所述授时设备为手机，通过手机获取网络标准时间，然后利用手机的扬声器发出音频信号对时间设备进行授时。
3.根据权利要求1所述的一种基于声波的授时方法，其特征在于，所述授时设备为计算机，通过计算机获取网络标准时间，然后利用与计算机相连的喇叭发出音频信号对时间设备进行授时。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于声波的授时方法，其特征在于，所述时间设备包括用于接收音频信号的麦克风。
5.根据权利要求4所述的一种基于声波的授时方法，其特征在于，所述时间设备还包括用于调节时间的时间频率控制器、解码器、A/D转换器；所述解码器与时间频率控制器相连；所述A/D转换器分别与麦克风和解码器相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于声波的授时方法，其特征在于，所述授时设备通过扬声器或喇叭发出音频信号对时间设备进行授时。
7.根据权利要求6所述的一种基于声波的授时方法，其特征在于，所述时间设备通过麦克风接收音频信号经处理后给设备完成授时。
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