Радио часы - Radio clock
Радио - часы или радиоуправляемые часы (РСС), и часто (неправильно) упоминаются как атомные часы являются одним из видов кварцевых часов или часов , которые автоматически синхронизированы с кодом времени передаваемого радио передатчиком , подключенным к стандартному времени , например как атомные часы . Такие часы могут быть синхронизированы со временем, передаваемым одним передатчиком, таким как многие национальные или региональные передатчики времени, или могут использовать несколько передатчиков, используемых в спутниковых навигационных системах, таких как Глобальная система определения местоположения . Такие системы могут использоваться для автоматической установки часов или для любых целей, где необходимо точное время. Часы с дистанционным управлением могут включать в себя любые функции, доступные для часов, такие как функция будильника, отображение температуры и влажности окружающей среды, радиовещание и т. Д.
Один общий стиль радиоуправляемых часов использует сигналы времени, передаваемые специальными наземными длинноволновыми радиопередатчиками, которые излучают временной код, который может быть демодулирован и отображен радиоуправляемыми часами. Радиоуправляемые часы содержат генератор точного времени для поддержания хронометража, если радиосигнал временно недоступен. Другие радиоуправляемые часы используют сигналы времени, передаваемые специальными передатчиками в коротковолновых диапазонах. Системы, использующие специальные станции сигналов времени, могут достигать точности в несколько десятков миллисекунд.
Спутниковые приемники GPS также внутренне генерируют точную информацию о времени из спутниковых сигналов. Выделенные приемники времени GPS с точностью до 1 микросекунды; однако GPS общего назначения или потребительского уровня может иметь смещение до одной секунды между внутренне вычисленным временем, которое намного точнее, чем 1 секунда, и временем, отображаемым на экране.
Другие службы вещания могут включать в свои сигналы информацию о времени различной точности.
Одиночный передатчик
Радиочасы, синхронизированные с наземным сигналом времени, обычно могут достигать точности в пределах сотых долей секунды относительно стандарта времени, что обычно ограничивается неопределенностями и изменчивостью в распространении радиоволн . Некоторые хронометры, особенно часы, такие как Casio Wave Ceptors, которые с большей вероятностью, чем настольные часы будут использоваться 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. Как правило, у каждой станции свой формат временного кода.
Список радиостанций с сигналами точного времени
Описания
Текущий список временных сигнальных станций публикуется BIPM в качестве приложения к их годовому отчету; приложение включает координаты мест расположения передатчиков, графики работы станций и неопределенность несущей частоты передатчиков.
Многие другие страны могут принимать эти сигналы ( JJY иногда можно принимать в Новой Зеландии, Западной Австралии, Тасмании, Юго-Восточной Азии, некоторых частях Западной Европы и на Тихоокеанском северо-западе Северной Америки в ночное время), но успех зависит от времени суток, атмосферы условия и вмешательство со стороны зданий. Прием обычно лучше, если часы расположены рядом с окном, обращенным к передатчику. Также существует задержка распространения приблизительно 1 мс на каждые 300 км (200 миль) приемника от передатчика.
Приемники часов
Ряд производителей и розничных продавцов продают радиочасы, которые принимают 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 от радиостанции WWV в Форт-Коллинзе, штат Колорадо . Он автоматически переключался между частотами WWV 5, 10 и 15 МГц, чтобы найти самый сильный сигнал, когда условия менялись в течение дня и года. Он сохранял время в периоды плохого приема с кварцевым генератором . Этот генератор был дисциплинированным, что означало, что часы на основе микропроцессора использовали высокоточный сигнал времени, полученный от WWV, для настройки кварцевого генератора. Таким образом, хронометраж между обновлениями был значительно более точным, чем мог бы достичь только кристалл. Время до десятых долей секунды отображалось на светодиодном дисплее. Первоначально GC-1000 продавался за 250 долларов США в виде комплекта и 400 долларов США в собранном виде и считался впечатляющим в то время. Компания Heath получила патент на свой дизайн.
В 2000-е (десятилетие) "атомные часы" на радио стали обычным явлением в розничных магазинах; по состоянию на 2010 год во многих странах цены начинаются от 15 долларов США. Часы могут иметь другие функции, такие как комнатные термометры и функции метеостанции . В них используются сигналы, передаваемые соответствующим передатчиком страны, в которой они будут использоваться. В зависимости от мощности сигнала им может потребоваться размещение в месте с относительно беспрепятственным путем к передатчику, и для успешного обновления времени требуются хорошие или хорошие атмосферные условия. Недорогие часы отслеживают время между обновлениями или в случае их отсутствия с помощью недисциплинированных кварцевых часов с точностью, типичной для кварцевых часов без радиоуправления. Некоторые часы включают индикаторы, предупреждающие пользователей о возможной неточности, если синхронизация в последнее время не была успешной.
США Национальный институт стандартов и технологии (NIST) опубликовали рекомендации , рекомендующие , что движения радио часов отсчитывать время между синхронизациями с точностью ± 0,5 секунды , чтобы сохранить время правильно , когда округляются до ближайшей секунды. Некоторые из этих движений могут сохранять время между синхронизациями с точностью до ± 0,2 секунды за счет синхронизации более одного раза в течение дня.
Другие трансляции
- Прикреплен к другим радиостанциям
- Радиовещательные станции во многих странах имеют несущие, точно синхронизированные со стандартной фазой и частотой, например, длинноволновая служба BBC Radio 4 на частоте 198 кГц, а некоторые также передают суб-звуковую или даже неслышную информацию о временном коде, например, длинноволновый передатчик Radio France на 162 кГц. Присоединенные системы сигналов времени обычно используют звуковые сигналы или фазовую модуляцию несущей волны.
- Телетекст (TTX)
- Цифровые текстовые страницы, встроенные в телевизионное видео, также показывают 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.
Многие схемы цифрового радио и цифрового телевидения также включают положения для передачи с временным кодом.
- Цифровое наземное телевидение
- Стандарты DVB и ATSC имеют 2 типа пакетов, которые отправляют информацию о времени и дате на приемник. Системы цифрового телевидения могут соответствовать точности уровня 2 GPS (с краткосрочным контролем часов) и уровня 1 (с долгосрочным контролем часов) при условии, что сайт (или сеть) передатчика поддерживает этот уровень функциональности.
- Система передачи данных VHF FM Radio Data System (RDS)
- RDS может посылать тактовый сигнал с точностью до секунды, но с точностью не более 100 мс и без указания уровня тактового сигнала. Не все сети или станции RDS, использующие RDS, отправляют сигналы точного времени. Формат метки времени для этой технологии - модифицированная юлианская дата (MJD) плюс часы UTC, минуты UTC и местное смещение времени.
- Цифровое аудиовещание в диапазоне L и УКВ
- Системы DAB предоставляют сигнал времени с точностью, равной или лучше, чем Digital Radio Mondiale (DRM), но, как и FM RDS, не указывают слой часов. Системы DAB могут соответствовать точности уровня 2 GPS (краткосрочная дисциплина синхронизации) и уровня 1 (долгосрочная дисциплина синхронизации) при условии, что сайт (или сеть) передатчика поддерживает этот уровень функциональности. Формат метки времени для этой технологии - BCD.
- Мировое цифровое радио (DRM)
- DRM может посылать тактовый сигнал, но не такой точный, как сигналы часов навигационного спутника . Временные метки DRM, полученные через коротковолновую (или многопролетную среднюю волну), могут отличаться до 200 мс из-за задержки пути. Формат метки времени для этой технологии - BCD.
Галерея
Низкие частоты (НЧ) радиочасы
Приемник сигнала времени НЧ
Первые в мире наручные часы с радио, Junghans Mega (аналоговая модель)
Аналоговые настенные часы с радиоуправлением
Радиоуправляемый будильник
Сигнал времени DCF77 используется такими организациями, как железнодорожная компания Deutsche Bahn, для синхронизации часов на станциях.
Несколько передатчиков
Приемник радиочасов может комбинировать несколько источников времени для повышения точности. Это то, что делается в спутниковых навигационных системах, таких как Global Positioning System . Спутниковые навигационные системы GPS , Galileo и ГЛОНАСС имеют по одному или несколько мазерных атомных часов цезия, рубидия или водорода на каждом спутнике, привязанных к часам или часам на земле. Выделенные приемники времени могут служить эталоном местного времени с точностью лучше 50 нс. Недавнее возрождение и усовершенствование LORAN , наземной радионавигационной системы, предоставит еще одну систему распределения времени с несколькими источниками.
Часы GPS
Многие современные радиочасы используют систему глобального позиционирования, чтобы обеспечить более точное время, чем можно получить от наземных радиостанций. Эти часы GPS объединяют оценки времени по атомным часам нескольких спутников с оценками ошибок, поддерживаемыми сетью наземных станций. Из-за эффектов, присущих распространению радиоволн, а также ионосферному распространению и задержке, синхронизация GPS требует усреднения этих явлений за несколько периодов. Ни один приемник GPS не вычисляет время или частоту напрямую, они скорее используют GPS для контроля работы генератора, который может варьироваться от кварцевого кристалла в навигационном приемнике низкого уровня до кварцевых генераторов (OCXO) в специализированных устройствах и до атомных генераторов ( рубидиевый). ) в некоторых приемниках, используемых для синхронизации в телекоммуникациях . По этой причине эти устройства технически называются осцилляторами с дисциплиной GPS .
Устройства GPS, предназначенные в первую очередь для измерения времени, а не для навигации, можно настроить так, чтобы положение антенны было фиксированным. В этом режиме устройство усредняет свои координаты положения. Примерно через день работы он будет знать свое местоположение с точностью до нескольких метров. После усреднения своего местоположения он может определять точное время, даже если он может принимать сигналы только от одного или двух спутников.
Часы GPS показывают точное время, необходимое для измерения синхрофазором напряжения и тока в коммерческой электросети, чтобы определить работоспособность системы.
Астрономия хронометраж
Хотя любой приемник спутниковой навигации , выполняющий свою основную навигационную функцию, должен иметь внутреннюю привязку времени с точностью до малой доли секунды, отображаемое время часто не так точно, как внутренние часы. Большинство недорогих навигационных приемников имеют один многозадачный процессор . Самой приоритетной задачей для ЦП является поддержание блокировки сателлита, а не обновление дисплея. Многоядерные процессоры для навигационных систем можно найти только в продуктах высокого класса.
Для точного хронометража необходимо более специализированное устройство GPS. Некоторым астрономам-любителям, особенно тем, кто отслеживает события лунного затмения, когда Луна блокирует свет от звезд и планет, требуется высочайшая точность, доступная для людей, работающих за пределами крупных исследовательских институтов. На веб-сайте Международной ассоциации оккультационного хронометража есть подробная техническая информация о точном хронометрировании для астронома-любителя.
Летнее время
Различные из вышеперечисленных форматов включают в себя флаг, указывающий состояние перехода на летнее время (DST) в стране проживания передатчика. Этот сигнал обычно используется часами для настройки отображаемого времени в соответствии с ожиданиями пользователя.
Смотрите также
- Casio Wave Ceptor
- Сеть часов
- Говорящие часы
- Служба стандартных частот и сигналов времени
- Время из NPL
- Перенос времени
- Синхронизация времени в Северной Америке
использованная литература
внешние ссылки
- Руководство для наблюдателей IOTA В этом руководстве от Международной ассоциации по оккультационному измерению времени содержится очень подробная информация о методах точного измерения времени.
- Веб-сайт NIST: Радиоуправляемые часы WWVB
- Веб-сайт разработки проекта NTP