Покупка часов, использующих систему передачи точного времени – удобная опция, позволяющая автоматически настроить прибор. В предлагаемом материале представлен краткий обзор технологий, синхронизирующих эти показания.
Какие системы существуют
Разработчики применяют несколько технологий, чтобы синхронизировать данные. В Японии разработали систему JJY, в Америке используют WWVB.
Для европейских пользователей актуальная технология DCF-77, созданная в Германии. В зависимости от примененной системы, отличаются условия функционирования декодеров и другого оборудования. Далее рассмотрена работа технологии DCF-77, которая существует в Европе.
Несмотря на отличия в функционировании, при разработке систем использованы единые принципы.
Как работает передача сигнала
Подробнее о том, как передаются сигналы точного времени. В системе DCF-77 задействован длинноволновой передатчик, работающий на частоте в 77,5 кГц. Такие частотные характеристики обеспечивают значительные размеры антенного поля. Мощное передаточное и приемное оборудование гарантирует уверенный прием и обработку данных по всей территории Европы, включая государства СНГ, расположенные в европейской части континента.
Для принятия сигнала достаточно зайти на сайт передатчика, настроив частотные и модуляционные характеристики. После нажатия кнопки загрузки, записывают фрагмент длительностью около двух минут.
Работа с информацией через всемирную сеть интернета не обеспечивает высокую точность времени, поскольку сведения запаздывают. Структуру сигнала можно разобрать, анализируя выполненную запись. Для приема и декодирования данных используют специализированное оборудование.
У российских пользователей могут возникнуть сложности с идентификацией приемного импульса, виду удаленности источника передачи сигналов точного времени. Качество приема определяется расположением объекта – чем ближе к западу находится пользователь, тем увереннее можно работать с сигналом передаточной станции.
Помехи, осложняющие обработку информации, обусловлены следующими условиями:
§ удаленностью принимающего объекта от передатчика;
§ амплитудных и фазовых изменений при работе передающего оборудования;
§ негативным влиянием работающих бытовых и промышленных устройств, генерирующих помехи;
§ сложным рельефом местности, когда холмы или высокие деревья препятствуют свободному прохождению сигнала;
§ атмосферными явлениями – полярным сиянием и другими эффектами, характерными для северных областей.
Перечисленные обстоятельства могут создавать помехи для синхронизации сигналов точного времени. Поэтому компьютерное оборудование может работать с отклонениями, до момента сверки данных.
Для отображения корректных показаний также нужно правильно настроить прибор по соответствующему часовому поясу, отключив автоматическое изменение при переходе на летнее время. При отсутствии таких настроек, не стоит использовать систему DCF-77.
Как принимается сигнал
Полученный приемником сигнал точного времени нужно декодировать. Для этого файл загружают посредством Python и анализируют его структуру. Амплитудная модуляция может быть представлена в графическом виде.
Чтобы упростить задачу декодирования, рассматривают огибающую излучения преобразованием Гильберта.
Пиковые значения выбросов, вызванных помехами, сглаживают фильтрующей функцией. Это позволит вычислить усредненную величину, которая потребуется затем при выполнении парсинга.
Полученный после преобразования результат подлежит дальнейшему анализу.
Сигнал раскладывают, с получением битовой последовательности. Информация характеризуется простой структурой. Определяют значение интервала между отдельными импульсами, раскладывая на составляющие из передачи данных и перерыва. Если пауза составляет 0,1 с, когда на импульсное излучение длится 0,9 с, в битовую последовательность включают «0», при соотношении соответственно 0,2 и 0,8 с – добавляют 1. По окончании минуты используют длинный импульс с интервалом в 2 секунды, при обнулении битовой последовательности. График начинают заполнять заново.
Полученную информацию записывают на языке Python.
Необходимо учесть присутствие в полученных сведениях «второго слоя». При кодировании последовательности бит используют фазовую модуляцию. Это облегчает декодирование данных, даже в условиях неуверенного приема сигнала.
На завершающем этапе анализа получают информацию. Периодичность передачи бит – ежесекундная. Поэтому на выходе пользователь принимает 59 бит, включающих большой объем закодированных сведений.
В Википедии содержится любопытное описание особенностей приема. Начальные 15 бит не задействуют. Были предложения использовать их для оповестительных систем чрезвычайных служб. А1 указывает, что по истечении часа приемники нужно перевести на летний режим времени.
А2 означает о прибавлении дополнительной секунды, чтобы скорректировать временные показания, с учетом особенностей земного вращения. Использование остальных бит требуется для кодирования часов, минут, секунд и даты.
Пользователь может самостоятельно поэкспериментировать с обработкой сигнала, проведя анализ полученной информации, с использованием языка программирования.
В работе системы разобраться легко. Для обработки сведений, которые передаются станцией, можно использовать обычный микроконтроллер. Достаточно подсчитать длину импульсов, накопив 60 бит, чтобы получить точные данные по окончании минуты.
Такая методика синхронизации намного проще, чем проверка через интернет, через системы локального позиционирования или другими способами. Обработка информации возможна без использования электроэнергии. Домашний комплект оборудования может работать от автономного источника питания – пары обычных батареек АА, с ресурсом эксплуатации до года.
Поэтому функцию радиосинхронизации технологически возможно включить в настройки наручных часов. Тем более легко предусмотреть такую опцию для уличного оборудования или приборов, установленных на вокзалах и других публичных местах.
В связи с удобством и простотой применения, комплекс приборов по технологии DCF домашний мастер может собрать, скомпоновав антенный модуль и готовый приемник. Эти устройства легко подключить к контроллеру через предусмотренный разъем.
Радиосинхронизацией можно оснастить старые часы, что обеспечит эталонную точность их работы. Главное условие – расположение пользователя в зоне приема передаточной станции. Но при неуверенном покрытии сигнал можно сгенерировать самостоятельно, скачав и установив специализированное приложение на мобильный гаджет. Разработчики не гарантируют, что такая программа будет работать. Но этот способ можно опробовать, если пользователь находится в зоне неуверенного покрытия передающей станции.
Точная синхронизация времени позволяет получить надежные данные. Это особенно необходимо для нормальной работы производственного оборудования, где привязка к часовому поясу требуется по условиям технологического процесса.