延时自动同步（精选4篇）
延时自动同步 篇1
摘要：调频同步广播系统具有质量高、覆盖范围广等特点, 被广泛应用在全国各广播电台。同相是调频同步广播系统的难点与重点, 通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 能够实现延时的自动、实时测量与调整, 有效地提高调频同步广播系统的稳定性, 保证播出安全。因此, 本文概述了同相理论, 探究了延时同步技术在调频同步广播系统中的应用, 以供参考。
关键词：延时自动同步,调频同步广播系统,应用
1 同相理论
调频同步广播同相系统中相同的节目码流经不同的传输链路传输到发射台, 由发射机编码调制后发射射频信号, 假设节目码流经两个发射台 (发射台A和发射台B) 到接收机的延时分别为总延时TA、TB, 总延时包括射频信号传输延时与节目码流传输延时, 即射频延时和音频延时。射频延时指的是射频信号发射后传递至接收机的延时, 音频延时所指的是节目码经过传输网络传递至发射台的延时。节目传输网络主要由有线电视网络、IP网络、通信网络传输、卫星传输以及微波传输等传输方式中的一种或者若干种组成。整体来说, 音频传输会随着时间的变化发生相应的变化, 射频延时具有不变的特性, 当确定了发射功率以及发射台位置后, 相同接收点接收信号的射频延时相同。
2“延时自动同步”技术在调频同步广播系统中的应用
2.1 延时自动同步系统的结构
典型调频同步广播系统主要有两部分组成, 即发射站点以及节目中心端。其中同步编码器是中心端系统的重要组成部分, 同步编码器的功能主要包括: (1) 压缩编码和封装音频节目; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 在码流中增加相应的时间戳信息; (3) 确定网络适配后, 将信息送入传输网络。传输网络将节目码发送至各发射台, 然后由发射台将节目码流经信号送入同步解码器中。同步解码器的功能主要包括: (1) 对接口进行适配; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 并测量传输延时信息; (3) 自动补偿传输延时; (4) 解码音频信号, 并将同步AES信号传递至同步激励器中。通过将同步解码器与同步编码器增加到调频同步广播系统中, 能够实现完全同相, 相对延时小于1μs, 能够很好地满足行业规范和要求。
2.2 基于延时自动同步调频同步广播系统的特点
因为同步解码器与同步编码器具有自动补偿功能以及延时实时测量功能等, 并且该系统采用了单频网同步技术, 具备性能指标高等优点, 被广泛应用在调频同步广播系统中。基于延时自动同步技术调频同步广播系统最显著的特点就是“自动化”, 主要体现在系统维护与系统调试两个方面。调频同步广播系统中延时测量既没有专用的测量设备, 也没有统一的测量方法, 通常状况下不能够快速、准确地测量系统延时, 无法实现调频的精确同步, 对相干区的收听效果产生不良的影响。由于系统的延时并不是一成不变的, 导致系统出现延时的原因主要包括:传输网络中设备的更换、传输网络路由器的调整以及传输网络延时固有变化等。系统维护人员无法全面了解系统延时的变化状况, 只有当相干区收听质量严重降低后, 确定原因之后才能够判断是否延时发生变化, 导致严重的播出事故。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 由同步解码器每4秒对GPS信息与码流的时间信息的延时进行测量, 测量延时小于1μs。
延时自动同步技术应用TS码流, 能够保证节目码流在各种网络中进行同步传输, 信号源主备份与传输网络设计在调频同步广播系统中的作用至关重要, 系统将节目码流同步到发送至各个发射台, 因为不同发射台的重要等级、硬件条件以及所处位置不同, 因此, 信号的传输方式也存在一定的差异。为了保证系统能够安全播出, 节目源通常利用主备路方式, 如果某个发射点的主信号源发生故障或者问题后, 由备份信号源代替主信号源, 以此保证信号能够安全、稳定地传输。
2.3 系统调试
基于延时自动同步调频同步广播系统的相干区的调试内容主要包括:干扰区调试、覆盖区调试、频率锁定调试、场强调试以及天线定向调试等, 在进行相干区调试时需要对环境进行全面的调查和分析, 并做好上述方面的交叉调试。对于调试后依然不能够满足指标要求, 尤其是几项重要指标, 需要将其调整至听众稀少的区域。
3 结语
调频同步广播系统经过多年的发展, 由于其自身的众多优势被广泛应用在全国广播电台中。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 能够实现对系统延时的自动测量和调整, 有效减少维修工作量, 提高系统稳定性, 为保证调频同步广播系统的安全、稳定运行奠定坚实的基础。
参考文献
[1]杨刚, 杨霏, 蔡超时, 等.基于“延时自动同步”技术的调频同步广播系统[J].广播与电视技术, 2010 (5) .
[2]赵文宾.调频同步广播系统的理论及应用[J].西部广播电视, 2015 (15) .
延时自动同步 篇2
1 窑筒体扫描装置出现的问题
窑筒体扫描装置由智能通讯控制器、I/O接口板和同步触发装置组成。筒体扫描仪在运行一年以后，因现场温度高、环境恶劣，检测窑转速的传感器常烧毁，使控制器的同步触发板烧坏，造成同步触发信号误动作或不动作，从而导致系统停止数据采集，筒体扫描仪中断工作，无法监控窑体情况，影响到窑的连续运转和生产。每年的维修费用近8万元，同时在生产中也需要人工检查，增加了劳动力和不安全因素。在维修中曾换过几家进口的电器设备，可是没有解决根本问题。由于问题的关键是需要正常的同步触发信号，而DeltaV系统的控制器中有一个延时触发模块，可以完成窑运转的触发功能，于是我们尝试用软件来代替原来的硬件功能。
2 同步触发功能的实现
2005年我们在DeltaV系统的控制器中采用了一个比较控制模块、延时触发模块、数字量输出模块来搭建完成同步触发功能。
首先，用比较控制模块来判断窑运转并计算出窑运行一圈时需要的时间，接着利用延时触发模块在窑运行时开始延时计数累加，当大于窑运行一圈的时间时，送出一个信号给数字输出模块，反之继续延时累加(窑运行的时间用转速来确定，窑的转速用变频器来控制，即最高转速3.47r/min对应的是50Hz，转速和频率成正比)，数字输出模块接到信号后将0置为1，信号送给比较控制模块，开始第二圈的比较、延时、输出，形成一个闭环控制 (见图1)，就完成了同步触发的整个控制过程。
比较模块中的脚本语言如下：
语言解释：
如果发出开车命令(IN1：开车启动，值：1或0) 并操作员给出窑速 (VAF_A/SCLR1/OUT) ，那么延时计数器的延时时间 (OND1/TIME_DURATION) 等于频率(50Hz)除以操作员所给定的窑速，延时计数器延时到时, 就上升到脉冲上升沿，并输出值(DO1/OUT_D：输出模块的输出，值为1或0) 为“1”;并送出停车命令判断停车。
如果窑速大于0.5r/min，那么将“1”赋给延时计数器并跳到第一句，并判断窑电动机开车。
3 效果
延时自动同步 篇3
利用GPS卫星信号进行定位首先必须要进行捕获。它为跟踪过程提供初始值之后才能解调出导航数据并最终实现定位过程,所以捕获技术的好坏直接关系到最后的定位效果。到目前为止,对于开放环境下,其捕获技术已经发展得较为成熟了。但是在特殊环境下[1],如城市、室内、森林等环境,由于在这些环境中GPS易受到障碍物遮挡、多径效应等影响,卫星信号非常微弱,衰减严重,导致不能有效地捕获信号。所以对于弱信号条件下的捕获技术进行研究有着至关重要的作用。
捕获的任务主要是获得卫星的伪码相位和载波频率,为跟踪过程提供初始值。传统的捕获方法主要有时域滑动相关法、基于FFT的循环相关法、延时相乘法等[2]。这些方法都有各自的优缺点。时域滑动相关法实现简单,对硬件的要求低,但是捕获需要的时间长,效率低。循环相关法是目前最常用的方法,将时域转换到频域,大大减少捕获时间,但是当精度要求较高时,运算量也非常大。延时相乘法可以去除频率信息,这样就只需要用C/A码取找到起始位置;找到起始点后,只需要FFT或者DFT来确定频率。但是缺点是如果两个带有噪声的信号相乘,噪声基底会增加,搜索短时间的伪码将会捕获不到某个卫星。
针对弱信号条件下的捕获技术也有很多学者作了研究,如相关积分和非相干积分[3]、差分相干[4]、块捕获[5]、批式捕获[6]、批处理[7]、批处理与差分相干结合[8]等。现主要针对延时相乘法和同步数据块累加法作了相应的研究分析,了解了他们各自的缺点,并结合他们各自的优点提出了一种新的捕获方法,将他们二者的优点巧妙的结合在了一起,通过延时相乘解决了载波相位不同步的问题,从而使信号在延时相乘后可以直接进行数据累加。下面对捕获原理加以阐述。
1 算法的捕获模型
1.1 基于延时累加结构的捕获模型
罗大成提出了一种基于延迟累加结构的GPS卫星信号快捕算法[9],将传统基于FFT的快捕算法的二维搜索过程转变为两
图1基于延迟累加结构的GPS捕获方法原理图个一维搜索过程。其基本原理如图1所示:
基本步骤如下:
首先将输入信号延迟一定时间,然后原始的输入信号与延迟后的输入信号相乘,通
过延迟时间的选取,经过滤波器滤去高频项,巧妙的去除载波频率信息,这样只需要用本地C/A码和本地C/A码的延迟信号相乘后与这个乘积进行相关分析,就可以找到输入信号的起始点。
然后将经过相位对准的本地伪码与输入信号相乘进行解扩,再通过延时加法器,可以使卫星的载波频率得到加强,对其进行频谱分析,就能得到载波频率。
这种方法能够大大减少捕获所用的时间,但是如果噪声比较大的话,会导致捕获不到卫星信号,不适用于弱信号环境条件下。
1.2 基于同步数据块累加的模型
鲁郁在其书中提到了一种基于相位补偿和同步数据块累加的捕获模型[10],考虑长度为Lms的数据,L是整数,将其分为L个数据块,每个数据块刚好包含1 ms的数据。因为C/A码是个周期函数,所以可以将不同数据块的相同位置的采样点对应叠加,可以使信号强度增强。因为叠加对信号和噪声的效果不一样,所以最终能够使信噪比提高10 lgL倍。
但是它的运用存在一个缺陷,因为每1 ms的数据块的起始载波相位不是同步的,所以不能直接叠加,需要引入一个载波调整信号,也叫相位调整序列。
1.3 改进的捕获模型
假设GPS数字中频信号中含有两颗卫星的信号,考虑M ms长度的数据,保证D(t)不变的最大时间长度是20 ms。选M≤20,认为在M个数据块之类D(t)不变,为1。忽略噪声的影响,设信号的幅值为
式(1)中,Ci(nts)表示第i颗卫星对应的C/A码,Ci(nts)∈{-1,1}, fi表示第i颗卫星信号经过下变频后的载波频率,由于卫星和接收机载体的相对运动,该载波频率上含有相对运动引起的多普勒频率fid,则fi=fid+f0,式中i=1,2。
捕获算法的原理推导如下。
1.3.1 伪码相位的搜索
GPS数字中频信号通过延迟器和乘法器后的信号可以表示为式(2)[11]。
该信号中含有一个直流项和多个高频项。将该信号通过低通滤波器滤去高频信号后,得到的信号只含有直流成分:
设s′(n)=s(n)s(n-m)+v(nts),同步数据块累加方法要求载波相位同步,所以传统的方法是引入一个载波调整信号。而改进的方法通过延时相乘巧妙的达到了载波相位同步,所以可以直接进行数据块累加。因为伪码比特C是个周期函数,其周期为1 ms,于是就有
C(nts)=C[(n+N)ts];n=0,1,…,(M-1)N-1 (4)
说明在不同数据块的相同位置的数据采样,对应的伪码比特数值保持不变,所以可以对M个数据块的相同位置的对应点进行叠加,用式(5)表示为:
选择合适的延迟时间m,满足条件:2πfimts=kπ;k=0,1,2…。此时|cos(2πfimts)|≈1 (i=1,2),则式(5)可以表示为:
可以看出,既去除了频率信息,信号功率又得到了增强。
式(6)中C1(nts)C1(nts-mts)和C2(nts)C2(nts-mts)可以看成新的GOLD码,其起始点分别和原随机码C1(nts)、C2(nts)对应相同。通过对Cl(nts)Cl(nts-mts)和
1.3.2 载波频率的搜索
假设卫星信号中含有的噪声成分v(nts)为加性高斯白噪声,信号的幅值为1,由式(1)可得用于捕获的GPS数字中频信号可以表示为:
I(n)=C1(nts)sin(2πf1nts)+C2(nts)sin(2πf2nts)+v(nts) (7)
将经过相位对准的本地伪码和I(t)相乘后得到的信号可以表示为:
h(n)=[C1(nts)sin(2πf1nts)+C2(nts)sin(2πf2nts)+v(nts)]C1(nts) (8)
再将该信号经过延时加法器,可得:
式(9)中,延时加法器输出信号中的噪声成分为:
ξ(nts)=C1(nts)v(nts)+C1(nts-mts)v(nts-mts)。通过选择合适的延迟时间m,可以使得sin(2πf1mts)≈0,cos(2πf1mts)≈1和sin(2πf2mts)≈0,cos(2πf2mts)≈1均成立。此时式(9)可以表示为:
h(n)'≈2sin(2πf1nts)+[C1(nts)C2(nts)+C1(nts-mts)C2(nts-mts)]sin(2πf2nts)+ξ(nts) (10)
由于C1(nts)C2(nts)和C1(nts-mts)C2(nts-mts)均是取值为±1的伪随机码,二者之和近似为白噪声。因此经过延时器和加法器后的信号h(n)'中频率为f1的成分得到了选择性地加强,而频率为f2的成分则被削弱。对h(n)'进行频谱分析,频谱峰值对应的频率即为第1号卫星对应的载波频率值。至此,便完成了GPS数字中频信号中的第1颗卫星信号的捕获。当输入信号中含有多颗卫星的信号时,类推可以得到相同的结论。
2 仿真结果及实验分析
2.1 真实GPS信号捕获性能分析
采用真实的静态GPS数字中频数据,该段信号的数字中频为fc=1.405 MHz,采样频率为fs=5.714 285 MHz,共含有第7,8,24,26,28,29,31共7颗卫星的信号,其中第7号星的载波频率参考值为1.403 896×106,参考码相位为第5 174个采样点。
采用本文所提出的捕获方法进行捕获,第7号卫星的捕获结果如图2所示。
在图2(b)中,有两个对称的频率峰值,一般情况下,峰值对应的正频率值是捕获卫星信号的载波频率。从图2的结果可以看出捕获方法是有效的,得到的结果与真实数据吻合。
2.2 模拟GPS信号捕获性能分析
利用MATLAB进行仿真分析,假设输入信号中含有16号卫星和26号卫星两颗卫星信号,采样频率为fs=5.714 285 MHz,中心频率为fc=1.5 MHz,16号卫星的伪码起始点为第3 001个采样点,载波频率为f16=1.307 MHz;26号卫星的伪码起始点为第4 001个采样点,载波频率为f26=1.201 MHz。取延迟累加器的延时为m=100/fs (fs为采样频率),采用罗大成的延时与累加捕获方法,仿真信号的信噪比为SNR=-10 dB时的捕获结果如图3和图4所示。
可以看出在SNR=-10 dB时延时与累加法捕获到了卫星信号。把噪声功率增加,信噪比为SNR=-25 dB时的捕获结果如图5所示。
由图5可以看出,两颗卫星的捕获结果都没有明显的峰值,说明捕获失败了,这也说明罗大成提出的延时与累加法在低信噪比的环境下捕获不到卫星信号。
采用本文所提出的方法在信噪比为SNR=-25 dB时的捕获结果如图6和图7所示。
可以看出,现所提出的方法在信噪比为SNR=-25 dB时仍然捕获到了信号,说明改进的方法在牺牲一定的运算量基础上,可以较好的捕获到微弱信号,证明所提出的方法是行之有效的。
3 结论
本文针对罗大成提出的延时与累加的捕获方法及鲁郁的同步数据块累加法进行了研究和分析,指出了他们各自存在的缺点,并结合他们各自的优点,提出了一种新的捕获方法,先进行延时相乘,这一过程既去除了频率信息,将二维搜索过程转化为两个移位搜索过程,又巧妙的解决了同步数据块累加法存在的问题,达到了载波相位同步。仿真结果表明,该方能够在信噪比为SNR=-25 dB时有效捕获信号。
参考文献
[1]焦瑞祥,茅旭初.基于DBZP方法的微弱GPS信号快速捕获.电子学报,2008;36(12):2285—2289
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[8]易盛,茅旭初.基于批处理与差分相干的GPS信号捕获算法.计算机仿真,2010;27(11):345—348
[9]罗大成.基于软件无线电的高动态SINS/GPS紧耦合组合导航技术研究.西安:第二炮兵工程学院,2010
[10]鲁郁.GPS全球定位接收机——原理与软件实现.北京:电子工业出版社,2009
延时自动同步 篇4
随着电子技术的发展,汽车电子产品的不断开发与应用,汽车照明系统的经济性、安全性、舒适性等方面被赋予新的要求。汽车在行驶过程中,当车前自然光照强度降低到一定程度就需要尽快接通前照灯电路,避免由于前方视野受到限制而造成事故;在夜晚,无照明的停车场给驾驶员停车离开造成十分的不便,若能让灯光延迟关闭将为驾驶员提供一定的照明和便利,也给人们的工作和生活带来舒适和方便[1]。
1 技术背景
汽车前照灯是汽车夜间行驶必不可少的照明设备, 随着人们物质生活水平的提高及电子技术的高速发展, 人们对汽车新技术提出了更高的要求。当汽车在行驶过程中车前自然光照强度降低到一定程度,甚至进入到黑暗的隧道时,需要尽快接通前照灯电路[2];当驾驶员停车后离开停车场时会有一段黑暗的夜路,这给驾驶员带来极大的不便和安全隐患,故研制出一种汽车前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,当汽车在行驶过程中车前自然光照强度降低到一定程度,自动接通前照灯电路,保证行车的安全;当前照灯在电路被切断后,仍继续照明一段时间后自动熄灭,为驾驶员离开黑暗的停车场所提供照明和方便[2]。
2 项目简介
本项目提供一种结构简单、安装费用小、成本低且可提高汽车行驶安全性能的汽车前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,可在各种类型车辆安装和运用。 该控制装置主要包括:在接通点火开关和关闭前照灯开关后,在夜晚或在黑暗中行驶时可使前照灯工作的昏暗自动发光电路;在关闭点火开关和前照灯开关后仍可维持前照灯延时工作的自动延时控制电路。
本项目装置成本低,且简便易行,可以提供行驶车辆进入黑暗场所前照灯自动发光,也可以为驾驶员离开黑暗的停车场所提供照明和方便,大大地提高了工作人员的工作效率,也有利于提高汽车行驶安全性能。目前国内中低档汽车灯光系统电路都没有前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,在各种类型低档车辆安装此装置,可实现低档车拥有中高档车的装置和功能。本装置展示如图1所示。
3 具体实施方式
3.1 结构组成
参照电路图2,本项目由点火开关K1、延时开关K2、 大灯开关K3、机油压力开关K4、继电器K5、变光开关前照灯K6、昏暗自动发光电路、自动延时控制电路构成。该控制装置包括:在接通点火开关K1和关闭前照灯开关K3后,在夜晚或在黑暗中行驶时可使前照灯工作的昏暗自动发光电路;在关闭点火开关K1和前照灯开关K3后仍可维持前照灯延时工作的自动延时控制电路。昏暗自动发光电路由点火开关K1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、光敏三极管VTC、复合管、机油压力开关K4、第四电阻R4、第三三极管VT3和继电器K5组成,复合管由第一三极管VT1和第二三极管VT2组成;自动延时控制电路由前照灯延时开关K2、电容C1、机油压力开关K4、第四电阻R4、第三三极管VT3和继电器K5组成。前照灯由远光灯L1和近光灯L2组成,由变光开关K6控制。
3.2 工作原理
工作原理如图2所示。
(1)当汽车在夜晚或在黑暗中行驶时,接通前照灯开关K3,继电器K5工作,前照灯即远光灯L1或近光灯L2亮。
(2)断开点火开关K1,发动机熄火后,机油压力开关K4触点闭合,按下仪表板上的前照灯延时开关K2,蓄电池B对电容C1进行充电,第三三极管VT3基极获正电位而导通,继电器K5线圈通电,触点闭合,接通前照灯。
(3)松开前照灯延时开关K2,电容C1通过第四电阻R4、第三三极管VT3放电,前照灯仍保持点亮。
电容C1电压下降至第三三极管VT3截止时,第三三极管VT3断开继电器K5电磁线圈接铁回路,继电器K5触点打开,前照灯熄灭。
(4)汽车在行驶过程中车前自然光照强度降低到一定程度或车辆进入黑暗场所时,光敏三极管VTC由于不受光照射或光照微弱,其电阻增大,由第一三极管VT1和第二三极管VT2组成的复合管不导通,第三三极管VT3导通,继电器K5工作,前照灯亮。
(5)汽车在白天工作时,光敏三极管VTC由于受到光照正常照射而导通,由第一三极管VT1和第二三极管VT2组成的复合管导通,第三三极管VT3不导通,继电器K5工作电路被切断,前照灯不工作[3]。
K 1点火开关; K 2前照灯延时按钮; K 3前照灯开关; K 4机油压力开关; K 5继电器; K 6变光开关; L 1 , L 2前照灯
4 结语
为了解决目前低档车没有配备前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置的现状,在原有的前照灯电路的基础上添加此控制装置。本控制系统现已在用户车辆进行安装调试后,正常运行3年左右。实践表明,这种控制思想实用可靠、系统运行平稳、故障率极低。通过项目的全过程反复实践及调试,提高了行车安全和驾驶舒适性,给人们的工作和生活带来舒适和方便。
摘要：介绍一种汽车前照灯昏暗自动发光及自动延时控制装置,主要包括:在接通点火开关K1和关闭前照灯开关K3后,在夜晚或在黑暗中行驶时可使前照灯工作的昏暗自动发光电路;在关闭点火开关K1和前照灯开关K3后仍可维持前照灯延时工作的自动延时控制电路,并分析其工作原理。实践证明,该控制装置实用可靠、系统运行平稳,、故障率极低。