stringtranslate.com

Радиочасы

Современные радиоуправляемые часы НЧ

Радиочасы или радиоуправляемые часы (RCC), и часто в разговорной речи (и неправильно [1] ) называемые « атомными часами », представляют собой тип кварцевых часов или часов , которые автоматически синхронизируются с временным кодом , передаваемым радиопередатчиком , подключенным к стандарту времени, такому как атомные часы. Такие часы могут быть синхронизированы со временем, передаваемым одним передатчиком, таким как множество национальных или региональных передатчиков времени, или могут использовать несколько передатчиков, используемых спутниковыми навигационными системами, такими как Глобальная система позиционирования . Такие системы могут использоваться для автоматической установки часов или для любых целей, где требуется точное время. Радиочасы могут включать в себя любую функцию, доступную для часов, такую ​​как функция будильника, отображение температуры и влажности окружающей среды, прием радиопередач и т. д.

Один из распространенных типов радиоуправляемых часов использует сигналы времени, передаваемые специализированными наземными длинноволновыми радиопередатчиками, которые излучают временной код, который может быть демодулирован и отображен радиоуправляемыми часами. Радиоуправляемые часы будут содержать точный генератор временной базы для поддержания хронометража, если радиосигнал на мгновение будет недоступен. Другие радиоуправляемые часы используют сигналы времени, передаваемые специализированными передатчиками в коротковолновых диапазонах. Системы, использующие специализированные станции сигналов времени, могут достигать точности в несколько десятков миллисекунд.

Спутниковые приемники GPS также внутренне генерируют точную информацию о времени из спутниковых сигналов. Специализированные приемники времени GPS имеют точность лучше 1 микросекунды; однако, GPS общего назначения или потребительского класса могут иметь смещение до одной секунды между внутренне рассчитанным временем, которое намного точнее 1 секунды, и временем, отображаемым на экране.

Другие службы вещания могут включать в свои сигналы информацию о времени различной точности. Часы с поддержкой радио Bluetooth , от часов с базовым управлением функциональностью через мобильное приложение до полноценных смарт-часов [2], получают информацию о времени с подключенного телефона , без необходимости принимать трансляции сигналов времени.

Один передатчик

Радиочасы, синхронизированные с наземным сигналом времени, обычно могут достигать точности в пределах сотой доли секунды относительно стандарта времени [1] , что обычно ограничивается неопределенностями и изменчивостью распространения радиоволн . Некоторые хронометристы, в частности, часы, такие как Casio Wave Ceptors , которые чаще, чем настольные часы, используются во время путешествий, могут синхронизироваться с любым из нескольких различных сигналов времени, передаваемых в разных регионах.

Длинноволновые и коротковолновые передачи

Радиочасы зависят от кодированных сигналов времени от радиостанций. Станции различаются по частоте вещания, географическому положению и способу модуляции сигнала для определения текущего времени. В общем, каждая станция имеет свой собственный формат временного кода.

Список радиостанций сигналов точного времени

Описания

  1. ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 3 трубчатых мачтах с оттяжками, изолированных от земли, высотой 305 м (1001 фут) и 15 решетчатых мачт с оттяжками высотой 270 м (890 футов)
  2. ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 18 решетчатых мачтах с оттяжками, высота центральных мачт: 305 метров
  3. ^ зонтичная антенна, закрепленная на 13 решетчатых мачтах с растяжками, высота центральной мачты: 425 м (1394 фута)
  4. ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 3 трубчатых мачтах с оттяжками, изолированных от земли, высотой 205 м (673 фута) и 15 решетчатых мачт с оттяжками высотой 170 м (560 футов)
  5. ^ в воздухе RJH66
  6. ^ 3 зонтичные антенны, закрепленные на 18 решетчатых мачтах с растяжками, высота центральных мачт: 276 м (906 футов)
  7. ^ зонтичная антенна, закрепленная на 18 решетчатых мачтах с растяжками, расположенных в 3 ряда, высота центральной мачты: 238 м (781 фут)
  8. ↑ До 1 апреля 2007 года сигнал передавался из Рагби, Уорикшир 52°21′33″N 01°11′21″W / 52.35917°N 1.18917°W / 52.35917; -1.18917
  9. ^ 3 Т-образные антенны, развернутые на высоте 150 м (490 футов) над землей между двумя заземленными мачтами высотой 227 м (745 футов) на растяжках на расстоянии 655 м (716 ярдов)
  10. ^ abcd До 2008 года передатчик располагался в точке с координатами 55°44′14″N 38°09′04″E / 55.73722°N 38.15111°E / 55.73722; 38.15111
  11. ^ зонтичная антенна, закрепленная на центральной башне высотой 275 м (902 фута), изолированной от земли, и пяти решетчатых мачтах высотой 257 м (843 фута), изолированных от земли, на расстоянии 324 метров (355 ярдов) от центральной башни
  12. ^ Т-образная антенна вращалась между двумя заземленными отдельно стоящими решетчатыми башнями высотой 125 м (410 футов) на расстоянии 227 м (248 ярдов)
  13. ^ Т-образная антенна вращалась между двумя телекоммуникационными вышками на расстоянии 33 м (36 ярдов)
  14. ^ Частота для радионавигационной системы
  15. ^ abc Частота для системы радиотелекоммутации
  16. ^ ab Частота для AM-вещания
  17. ^ и требуя более сложного приемника для демодуляции сигнала времени
  18. ^ с 1988 г., до 200 кГц
  19. ^ Дройтвич использует Т-образную антенну, подвешенную между двумя 213-метровыми (699-футовыми) стальными решетчатыми радиомачтами с растяжками , которые находятся на расстоянии 180 м (200 ярдов) друг от друга.
  20. ^ В статье «Сигнал времени» указано 2,5 кВт.
  21. ^ [16] говорит, что передатчик расположен в Observatorio Naval Buenos Aires по адресу Avenida España 2099, Buenos Aires; на Google Street View некоторые антенные конструкции можно увидеть как на здании, так и рядом с ним, однако неясно, где именно расположена конкретная антенна. Координаты здесь указывают на само здание. 34°37′19″S 58°21′18″W / 34.62194°S 58.35500°W / -34.62194; -58.35500 (LOL)
Радиочасы находятся на Земле
РЖХ69РЖХ6 /| /| /|
РЖХ69 РЖХ6
/ |
/ |
/ |
JH77RJH77
JH77 RJH77
РЖХ63
РЖХ63
← РЖХ90
← РЖХ90
РЖХ86
РЖХ86
РАБ99
РАБ99
JJY (гора Отакадоя)
РТЗРТ
РТЗ РТ
JJY (гора Хагане)
ВБГ ↓
ВБГ
↓
WWV, WWVB
WWV ,  WWVB
↖︎РБУ, РВМ
↖︎ РБУ ,  РВМ
БПК↗︎
БПК ↗︎
↑ ГГГГ
↑  ГСГ
ГСГ
| | | | DCF49, DCF77DCF49, DCF7
|
|
|
|
DCF49,  DCF77 DCF49, DCF7
ЧФ
ЧФ
БПЛ, БПМ
БПЛ ,  БПМ
| | NS-ERNS-E
|
|
NS-E РНС-E
РНС-В
РНС-В
HGA22
HGA22
DCF39
DCF39
ТДФ↗︎
ТДФ ↗︎
Радио BBC 4 ↗︎
WWVH
WWVH
ЧУ
ЧУ
HLA
HLA
ВТОЙВТО
ВТО YVTO
РЖУ НЕ МОГУ
РЖУ НЕ МОГУ
ПЕППА
ПЭ СИЗ
МАЙКСМАЙК
МАЙКС МАЙК

Многие другие страны могут принимать эти сигналы ( JJY иногда можно принимать в Новой Зеландии, Западной Австралии, Тасмании, Юго-Восточной Азии, частях Западной Европы и Тихоокеанском северо-западе Северной Америки ночью), но успех зависит от времени суток, атмосферных условий и помех от промежуточных зданий. Прием, как правило, лучше, если часы размещены около окна, обращенного к передатчику. Также существует задержка распространения примерно в 1 мс на каждые 300 км (190 миль) от приемника до передатчика.

Приемники часов

Ряд производителей и розничных торговцев продают радиочасы, которые получают кодированные сигналы времени от радиостанции, которая, в свою очередь, получает время от настоящих атомных часов.

Одни из первых радиочасов были предложены Heathkit в конце 1983 года. Их модель GC-1000 «Самые точные часы» принимала коротковолновые сигналы времени с радиостанции WWV в Форт-Коллинзе, штат Колорадо . Она автоматически переключалась между частотами WWV 5, 10 и 15 МГц, чтобы найти самый сильный сигнал по мере изменения условий в течение дня и года. Она сохраняла время в периоды плохого приема с помощью кварцевого генератора . Этот генератор был дисциплинированным, что означало, что часы на основе микропроцессора использовали высокоточный сигнал времени, полученный от WWV, для подстройки кварцевого генератора. Таким образом, хронометрирование между обновлениями было значительно более точным, чем мог бы обеспечить один кристалл. Время с точностью до десятой доли секунды отображалось на светодиодном дисплее. GC-1000 изначально продавался за 250 долларов США в виде набора и за 400 долларов США в предварительно собранном виде, и считался впечатляющим в то время. Heath Company получила патент на его конструкцию. [21] [22]

К 1990 году инженеры немецкой часовой компании Junghans миниатюризировали эту технологию, чтобы она поместилась в корпус цифровых наручных часов. В следующем году была выпущена аналоговая версия Junghans MEGA со стрелками.

В 2000-х годах (десятилетие) радио-атомные часы стали обычным явлением в розничных магазинах; по состоянию на 2010 год цены во многих странах начинаются от 15 долларов США. [23] Часы могут иметь и другие функции, такие как комнатные термометры и функции метеостанции . Они используют сигналы, передаваемые соответствующим передатчиком для страны, в которой они будут использоваться. В зависимости от силы сигнала они могут потребовать размещения в месте с относительно беспрепятственным путем к передатчику и нуждаются в удовлетворительных или хороших атмосферных условиях для успешного обновления времени. Недорогие часы отслеживают время между обновлениями или, при их отсутствии, с помощью недисциплинированных кварцевых часов с точностью, типичной для нерадиоуправляемых кварцевых часов. Некоторые часы включают индикаторы, предупреждающие пользователей о возможной неточности, когда синхронизация недавно не была успешной.

Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) опубликовал руководящие принципы, в которых говорится, что радиочасы должны поддерживать время между синхронизациями с точностью ±0,5 секунды, чтобы время оставалось верным при округлении до ближайшей секунды. [24] Некоторые из этих механизмов могут поддерживать время между синхронизациями с точностью ±0,2 секунды, синхронизируясь более одного раза в течение дня. [25]

Другие трансляции

Присоединён к другим вещательным станциям
Радиовещательные станции во многих странах имеют носители, точно синхронизированные со стандартной фазой и частотой, например, длинноволновая служба BBC Radio 4 на 198 кГц, а некоторые также передают суб- или даже неслышимую информацию о временном коде, например, длинноволновый передатчик Radio France на 162 кГц. Прикрепленные системы сигналов времени обычно используют звуковые тоны или фазовую модуляцию несущей волны.
Телетекст (ТТХ)
Цифровые текстовые страницы, встроенные в телевизионное видео, также обеспечивают точное время. Многие современные телевизоры и видеомагнитофоны с декодерами TTX могут получать точное время из телетекста и устанавливать внутренние часы. Однако время TTX может варьироваться до 5 минут. [26]

Многие схемы цифрового радио и цифрового телевидения также включают положения о передаче временного кода.

Цифровое наземное телевидение
Стандарты DVB и ATSC имеют 2 типа пакетов, которые отправляют информацию о времени и дате на приемник. Системы цифрового телевидения могут равняться точности GPS stratum 2 (с краткосрочной дисциплиной часов) и stratum 1 (с долгосрочной дисциплиной часов), при условии, что передающее устройство (или сеть) поддерживает этот уровень функциональности.
Система передачи данных по УКВ-ЧМ- радио (RDS)
RDS может отправлять сигнал часов с точностью до секунды, но с точностью не более 100 мс и без указания часового слоя. Не все сети RDS или станции, использующие RDS, отправляют точные сигналы времени. Формат временной метки для этой технологии — Modified Julian Date (MJD) плюс часы UTC, минуты UTC и смещение местного времени.
Цифровое аудиовещание в диапазонах L и VHF
Системы DAB обеспечивают сигнал времени, который имеет точность, равную или лучше, чем у Digital Radio Mondiale (DRM), но, как и FM RDS, не указывает уровень часов. Системы DAB могут равняться точности уровня 2 GPS (краткосрочная дисциплина часов) и уровня 1 (долгосрочная дисциплина часов), при условии, что передающее устройство (или сеть) поддерживает этот уровень функциональности. Формат временной метки для этой технологии — BCD.
Цифровое радио мира (DRM)
DRM может отправлять тактовый сигнал, но он не такой точный, как тактовые сигналы навигационных спутников . Временные метки DRM, полученные через короткие волны (или многоскачковые средние волны), могут иметь погрешность до 200 мс из-за задержки пути. Формат временной метки для этой технологии — BCD.

Галерея

Несколько передатчиков

Радиоприёмник часов может объединять несколько источников времени для повышения точности. Это то, что делается в спутниковых навигационных системах, таких как Глобальная система позиционирования . Спутниковые навигационные системы GPS , Galileo и ГЛОНАСС имеют один или несколько цезиевых, рубидиевых или водородных мазерных атомных часов на каждом спутнике, привязанных к часам или часам на земле. Специализированные приёмники времени могут служить местными стандартами времени с точностью лучше 50 нс. [27] [28] [29] [30] Недавнее возрождение и усовершенствование LORAN , наземной радионавигационной системы, предоставит ещё одну систему распределения времени с несколькими источниками.

GPS-часы

Многие современные радиочасы используют спутниковые навигационные системы, такие как Глобальная система позиционирования , чтобы обеспечить более точное время, чем можно получить от наземных радиостанций. Эти часы GPS объединяют оценки времени от нескольких спутниковых атомных часов с оценками погрешности, поддерживаемыми сетью наземных станций. Из-за эффектов, присущих распространению радиоволн и ионосферному распространению и задержке, хронометрирование GPS требует усреднения этих явлений за несколько периодов. Ни один приемник GPS напрямую не вычисляет время или частоту, вместо этого они используют GPS для дисциплинирования осциллятора, который может варьироваться от кварцевого кристалла в низкоуровневом навигационном приемнике, через термостатированные кварцевые генераторы (OCXO) в специализированных устройствах, до атомных генераторов ( рубидиевых ) в некоторых приемниках, используемых для синхронизации в телекоммуникациях . По этой причине эти устройства технически называются GPS-дисциплинированными генераторами .

Устройства GPS, предназначенные в первую очередь для измерения времени, а не для навигации, можно настроить так, чтобы предполагать, что положение антенны фиксировано. В этом режиме устройство усредняет свои определения местоположения. Примерно через день работы оно будет знать свое местоположение с точностью до нескольких метров. После усреднения своего местоположения оно может определять точное время, даже если оно может принимать сигналы только от одного или двух спутников.

Часы GPS обеспечивают точное время, необходимое для синхрофазорного измерения напряжения и тока в коммерческой электросети для определения работоспособности системы. [31]

Астрономическое хронометрирование

Хотя любой спутниковый навигационный приемник, выполняющий свою основную навигационную функцию, должен иметь внутреннюю временную привязку с точностью до небольшой доли секунды, отображаемое время часто не так точно, как внутренние часы. Большинство недорогих навигационных приемников имеют один многозадачный ЦП . Наивысшим приоритетом для ЦП является поддержание захвата спутника, а не обновление дисплея. Многоядерные ЦП для навигационных систем можно найти только в продуктах высокого класса.

Для серьезного точного хронометража необходимо более специализированное устройство GPS. Некоторые астрономы-любители, особенно те, кто измеряет время лунных затмений , когда Луна закрывает свет от звезд и планет, требуют наивысшей точности, доступной для лиц, работающих вне крупных научно-исследовательских институтов. На веб-сайте Международной ассоциации по определению времени затмений [32] имеется подробная техническая информация о точном хронометрировании для астрономов-любителей.

Летнее время

Различные форматы, перечисленные выше, включают флаг, указывающий статус летнего времени (DST) в стране передатчика. Этот сигнал обычно используется часами для корректировки отображаемого времени в соответствии с ожиданиями пользователя.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Lombardi, Michael A. (март 2010 г.). «Насколько точны радиоуправляемые часы?» (PDF) . Horological Journal . 152 (3): 108–111. Архивировано (PDF) из оригинала 2021-01-07 . Получено 2023-12-01 – через веб-сайт Национального института стандартов и технологий.
  2. ^ "Bluetooth". Casio . Получено 16 июля 2024 г. .
  3. ^ abcd Стандартные сигналы времени и частоты (PDF) (на русском языке) , получено 2018-07-15— официальная спецификация сигнала.
  4. ^ abcd Деннис Д. Маккарти, П. Кеннет Зайдельманн Время: от вращения Земли до атомной физики Wiley-VCH, 2009 ISBN 3-527-40780-4 стр. 257 
  5. ^ "NIST Radio Station WWVB". NIST . Март 2010. Архивировано из оригинала 25 марта 2014. Получено 18 марта 2014 .
  6. ^ "BPC". Национальный центр службы времени, Китайская академия наук . Архивировано из оригинала 14 февраля 2018 года . Получено 16 марта 2013 года .
  7. ^ Ивонн Цимбер (2007-05-09). "DCF77 передающие объекты". Архивировано из оригинала 2010-05-14 . Получено 2010-05-02 .
  8. ^ "Синхронизация времени с DCF77 и MSF60". Архивировано из оригинала 2011-01-12 . Получено 2011-09-12 .090917 compuphase.com
  9. ^ "Проект сигнала станции времени для Тайваня". Архивировано из оригинала 2017-04-20 . Получено 09-07-2018 .
  10. ^ "长波授时 (Длинноволновой сигнал времени)". Национальный центр службы времени, Китайская академия наук . Архивировано из оригинала 10 января 2013 года . Получено 16 марта 2013 года .
  11. ^ "科研成果 (Исследовательские достижения)". Национальный центр службы времени, Китайская академия наук . Архивировано из оригинала 17 апреля 2013 года . Получено 16 марта 2013 года .
  12. ^ "PTB time monitor". Архивировано из оригинала 2018-07-16 . Получено 2018-07-16 . — на немецком
  13. ^ "Радиостанции в Лондоне, Англия". Архивировано из оригинала 2016-04-19 . Получено 2016-04-26 . Бирмингем, Дройтвич, 500 кВт + туннель Блэкуолл + туннель Ротерхит
  14. ^ "LF RADIO-DATA: Спецификация фазомодулированных передач BBC на длинных волнах" (PDF) (опубликовано 2006-10-24). Декабрь 1984. Архивировано (PDF) из оригинала 2016-03-04 . Получено 2016-04-25 . Сеть длинноволновых передатчиков BBC передает низкоскоростной сигнал данных в дополнение к обычной модуляции программного сигнала. Сигнал данных передается с помощью фазовой модуляции несущей
  15. ^ abcd "短波授时 (Shortwave time signal)". Национальный центр службы времени, Китайская академия наук . Архивировано из оригинала 2013-01-15 . Получено 2013-03-16 .
  16. ^ ab Информация об официальном времени и стандартной частоте. Архивировано 28 августа 2018 г. на Wayback Machine — на испанском языке
  17. ^ abcd "Rádio-Difusão de Sinais Horários". Национальная обсерватория. Архивировано из оригинала 12 марта 2014 г. Проверено 23 февраля 2012 г.
  18. ^ "QSL: MIKES Time Station, Espoo, Финляндия". Блог SWL DX . 14 мая 2014 г. Архивировано из оригинала 2016-10-12 . Получено 2016-10-11 .Воспроизводит QSL-письмо от MIKES с техническими подробностями.
  19. ^ Ежегодный отчет BIPM о деятельности, связанной со временем — сигналы времени. Архивировано 10 октября 2021 г. на Wayback Machine , получено 31 июля 2018 г.
  20. ^ "Единицы СИ в Финляндии, время и частота |".
  21. ^ "Heathkit GC-1000-H Most Accurate Clock". Pestingers . Архивировано из оригинала 14 февраля 2020 г.
  22. ↑ Патент США 4582434, Дэвид Планггер и Уэйн К. Уилсон, Heath Company, «Часы с исправленным временем и непрерывным обновлением», выдан 15 апреля 1986 г. 
  23. ^ " Радиоуправляемые часы £19.95 Архивировано 2013-02-16 в archive.today
  24. ^ «Насколько точны радиоуправляемые часы?» Майкла Ломбарди (2010).
  25. ^ РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ РАДИОУПРАВЛЯЕМЫХ НАСТЕННЫХ ЧАСОВ
  26. ^ «Как работает ваш GHD8015F2? — Персональные видеорегистраторы — Форумы Digital Spy». Digital Spy .100506 digitalspy.co.uk
  27. ^ "datasheet i-Lotus TX Oncore" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2015-10-16 . Получено 2014-01-22 .
  28. ^ "Symmetricom XL-GPS". Архивировано из оригинала 2014-02-01 . Получено 2014-01-22 .
  29. ^ "datasheet Trimble Resolution SMT GG" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2013-06-22 . Получено 2014-01-22 .
  30. ^ "datasheet u-blox NEO/LEA-M8T" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2017-04-12 . Получено 2017-04-11 .
  31. ^ KEMA, Inc. (ноябрь 2006 г.). «Связь подстанций: средство автоматизации / Оценка технологий связи». UTC — United Telecom Council: 3. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  32. ^ "Международная ассоциация по определению времени затмений". Архивировано из оригинала 2006-07-20 . Получено 19-07-2006 .

Внешние ссылки

Найдите информацию о радиочасах в Викисловаре, бесплатном словаре.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Радиочасы» .