WikiDer > WWVB
 Антенна WWVB и опорные башни | |
| Тип | Станция времени |
|---|---|
| Страна | Соединенные Штаты |
| Владение | |
| Владелец | Национальный институт стандартов и технологий |
| История | |
| Дата запуска | июль 1956 (под экспериментальной лицензией KK2XEI) 4 июля, 1963 (как WWVB) |
| Покрытие | |
| Доступность | Канада, США, Мексика |
| Ссылки | |
| Интернет сайт | "Домашняя страница WWVB". |
WWVB это сигнал времени радиостанция рядом Форт-Коллинз, Колорадо и управляется Национальный институт стандартов и технологий (NIST).[1] Наиболее радиоуправляемые часы в Северной Америке[2] используйте передачи WWVB, чтобы установить правильное время. 70 кВт ERP сигнал, передаваемый из WWVB, является непрерывным 60кГц несущая волна, частота из которых получен из набора атомные часы расположен на месте передатчика, что дает погрешность частоты менее 1 части из 1012. Временной код с частотой один бит в секунду, который основан на ИРИГ "Н" формат временного кода и полученный из того же набора атомных часов, затем модулируется на несущую волну, используя широтно-импульсная модуляция и амплитудная манипуляция. Единый полный кадр временного кода начинается в начале каждой минуты, длится одну минуту и передает год, день года, час, минуту и другую информацию на начало минуты.
WWVB совмещен с WWV, станция сигналов времени, которая вещает как голосом, так и временным кодом на нескольких коротковолновое радио частоты.
В то время как большинство сигналов времени кодируют местное время страны вещания, Соединенные Штаты охватывают несколько часовые пояса, поэтому WWVB передает время в Всемирное координированное время (UTC). Радиоуправляемые часы могут затем применять часовой пояс и летнее время смещения по мере необходимости для отображения местного времени.[3] Время, используемое в трансляции, устанавливается шкалой времени NIST, известной как UTC (NIST). Эта шкала времени представляет собой рассчитанное среднее время ансамбля главных часов, которые сами откалиброваны NIST-F1 и NIST-F2 цезиевый фонтан атомные часы.[4]
В 2011 году NIST оценил количество радио часы и наручные часы оснащен приемником WWVB на более чем 50 миллионов.[5]
WWVB, наряду с коротковолновыми станциями NIST с временным кодом и объявлением WWV и WWVH, были предложены для исключения из бюджета NIST на 2019 год.[6] Однако в окончательном бюджете NIST на 2019 год сохранено финансирование для трех станций.[7]
| Станция | Год в сервисе | Год обслуживания | Радио частоты | Аудио частоты | Музыкальный подача | Время интервалы | Время сигналы | UT2 исправление | Распространение прогнозы | Геофизический предупреждения |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| WWV | 1923 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | |
| WWVH | 1948 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ||
| WWVB | 1963 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | |||||
| WWVL | 1963 | 1972 | ✔ |
История
 | Эта секция нужны дополнительные цитаты для проверка. (Ноябрь 2020) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
LF и VLF (очень низкочастотные) радиопередачи уже давно используются для распространения стандартов времени и частоты. Еще в 1904 г. Военно-морская обсерватория США (USNO) транслировал сигналы времени из города Бостон для помощи в навигации. Этот и другие подобные эксперименты показали, что сигналы LF и VLF могут покрывать большую площадь, используя относительно низкую мощность. К 1923 году радиостанция NIST WWV начала транслировать стандартные несущие сигналы для населения на частотах от 75 до 2000 кГц.
Эти сигналы использовались для калибровки радиооборудования, что становилось все более важным по мере того, как становилось все больше и больше станций. За прошедшие годы многие радионавигационные системы были разработаны с использованием стабильных сигналов времени и частоты, передаваемых в диапазонах НЧ и ОНЧ. Самой известной из этих навигационных систем была устаревшая Лоран-С, что позволило кораблям и самолетам осуществлять навигацию за счет приема сигналов 100 кГц, передаваемых от нескольких передатчиков.
То, что сейчас WWVB, началось как радиостанция KK2XEI в июле 1956 года. Передатчик располагался в Боулдер, Колорадо, а эффективная излучаемая мощность (ERP) составляла всего 1,4 Вт. Даже в этом случае сигнал можно было отслеживать на Гарвардский университет в Массачусетс. Цель этой экспериментальной передачи состояла в том, чтобы показать, что радиотракт стабилен, а ошибка частоты мала на низких частотах.
В 1962 году Национальное бюро стандартов (NBS), ныне известное как Национальный институт стандартов и технологий (NIST) - начал строительство нового объекта на площадке недалеко от Форт-Коллинза, штат Колорадо. Этот сайт стал домом для WWVB и WWVL, станции 20 кГц, перенесенной из гор к западу от Боулдера.
Место было привлекательным по нескольким причинам, одной из которых была исключительно высокая проводимость грунта, которая была обусловлена высокой щелочностью почвы. Он также находился достаточно близко к Боулдеру (около 50 миль или 80 км), что облегчало персонал и управление, но гораздо дальше от гор, что делало его лучшим выбором для передачи всенаправленного сигнала.
WWVB вышел в эфир 4 июля 1963 года (5 июля в 00:00 UTC).[9], транслирующий сигнал ERP мощностью 5 кВт на частоте 60 кГц. В следующем месяце WWVL начала передавать сигнал ERP мощностью 0,5 кВт на частоте 20 кГц, используя частотная манипуляция, сдвигая от 20 кГц до 26 кГц, для отправки данных. Вещание WWVL было прекращено в июле 1972 года, а WWVB стал постоянной частью инфраструктуры страны.
1 июля 1965 года в WWVB был добавлен временной код. Это позволило разработать часы, которые могли бы принимать сигнал, декодировать его, а затем автоматически синхронизировать себя. Формат временного кода изменился незначительно с 1965 года; он отправляет десятичный временной код, используя четыре двоичных бита для отправки каждой цифры в двоично-десятичная дробь (BCD).
ERP WWVB была увеличена в несколько раз. В начале своего существования он был увеличен до 7 кВт, а затем до 13 кВт. Он оставался там в течение многих лет, пока в результате серьезной модернизации в 1998 году мощность не увеличилась до 50 кВт в 1999 году и, наконец, до 70 кВт в 2005 году. Увеличение мощности сделало зону покрытия намного больше и упростило использование крошечных приемников с простыми антеннами. получить сигнал. Это привело к появлению множества новых недорогих радиоуправляемых часов, которые «настраивают себя» на соответствие времени NIST.
Планы улучшения сервиса
Местоположение WWVB в Колорадо делает сигнал самым слабым на восточном побережье США, где плотность города также создает значительные помехи. В 2009 году NIST поднял вопрос о возможности добавления второго передатчика временного кода на восточном побережье, чтобы улучшить там прием сигнала и обеспечить определенную надежность всей системы, если погодные условия или другие причины вынудят один передатчик не работать. Такой передатчик будет использовать тот же временной код, но другую частоту.[10]
Использование частоты 40 кГц позволит использовать приемники двухчастотного временного кода. уже произведено для японцев JJY передатчики.[11] С выводом из эксплуатации швейцарской длинноволновой станции времени HBG при 75 кГц эта частота также потенциально доступна.
Планировалось установить передатчик на территории Редстоун Арсенал в Хантсвилл, Алабама, но Центр космических полетов Маршалла возражали против наличия передатчика такой высокой мощности так близко к их работе. Финансирование, которое было выделено в рамках 2009 ARRA «законопроект о стимулировании роста», срок действия которого истек до выхода из тупика,[12] и его сейчас вряд ли построят.
В 2012 году NIST исследовал две другие идеи. Одна заключалась в добавлении второй частоты передачи на текущем сайте передатчика. Хотя это не повлияло бы на уровень сигнала, это уменьшило бы возникновение помех и (частотно-зависимых) многолучевых замираний.
Ни одна из идей второго передатчика не была реализована.
Вместо этого NIST реализовал вторую идею, добавив фазовая модуляция к несущей WWVB в 2012 году. Для этого не требуются дополнительные передатчики или антенны, а фазовая модуляция уже успешно использовалась немецкими DCF77 и французский Сигналы времени TDF.[12] Приемник, декодирующий фазовую модуляцию, может иметь больше выигрыш процесса, что позволяет использовать прием при более низком уровне приема. соотношение сигнал шум чем ШИМ/ПРОСИТЬ временной код. Метод более полно описано позже в этой статье.
Антенны
| Координаты дома спирали антенны WWVB (WGS84) | |
|---|---|
| север | 40 ° 40′50,6 ″ с.ш. 105 ° 03′01,7 ″ з.д. / 40.680722 ° с.ш.105.050472 ° з.д. |
| юг | 40 ° 40′28,9 ″ с.ш. 105 ° 02′42,3 ″ з.д. / 40,674694 ° с.ш.105,045083 ° з. |
Координаты: 40 ° 40′41 ″ с.ш. 105 ° 02′49 ″ з.д. / 40,67806 ° с.ш.105,04694 ° з.
Сигнал WWVB передается через фазированная решетка двух одинаковых антенные системы, на расстоянии 2810 футов (857 м) друг от друга, одна из которых ранее использовалась для WWVL. Каждая состоит из четырех 400-футовых (122 м) опор, которые используются для подвешивания «монополя с верхней загрузкой» (Т-образная антенна), состоящий из ромбовидной «паутины» из нескольких кабелей в горизонтальной плоскости (емкостной "цилиндр") поддерживаемый башнями, и антенный спуск (вертикальный кабель) в середине, который соединяет цилиндр с "дом спирали"на земле. В этой конфигурации нисходящий вывод является излучающим элементом антенны. Каждый спиральный корпус содержит двойную систему индуктивности с фиксированной переменной скоростью, которая автоматически согласовывается с передатчиком через контур обратной связи, чтобы поддерживать антенную систему на максимальном уровне. эффективность излучения. Комбинация нижнего вывода и цилиндра предназначена для замены одного четвертидлина волны антенна, которая на частоте 60 кГц должна быть непрактичной высотой 4 100 футов (1250 м).[13]
В рамках программы модернизации WWVB в конце 1990-х годов выведенная из эксплуатации антенна WWVL была отремонтирована и включена в текущую фазированную решетку. Использование обеих антенн одновременно привело к увеличению ERP до 50 кВт (позже 70 кВт). Станция также получила возможность работать на одной антенне с ERP 27 кВт, в то время как инженеры могли проводить техническое обслуживание другой.[13]
Формат модуляции
WWVB передает данные со скоростью один бит в секунду, что занимает 60 секунд, чтобы отправить текущее время дня и дату в пределах столетия. Для этой цели используются два независимых временных кода: временной код с амплитудной модуляцией, который используется с небольшими изменениями с 1962 года, и временной код с фазовой модуляцией, добавленный в конце 2012 года.[14]
Амплитудная модуляция
Несущая WWVB 60 кГц, которая имеет нормальную ERP 70кВт, уменьшается мощность в начале каждой секунды UTC на 17дБ (до 1,4 кВт ERP). Через некоторое время он восстанавливается на полную мощность. Продолжительность пониженной мощности кодирует один из трех символов:
- Если мощность снижается на одну пятую секунды (0,2 с), это бит данных с нулевым значением.
- Если мощность снижается на половину секунды (0,5 с), это бит данных со значением один.
- Если мощность снижается на четыре пятых секунды (0,8 с), это специальный «маркер» без данных, используемый для кадрирования.
Каждую минуту передаются семь маркеров в регулярном порядке, что позволяет приемнику определять начало минуты и, таким образом, правильное формирование битов данных. Остальные 53 секунды предоставляют биты данных, которые кодируют текущее время, дату и соответствующую информацию.
До 12 июля 2005 г., когда максимальная ERP WWVB составляла 50 кВт, снижение мощности составляло 10 дБ, что давало сигнал 5 кВт. Переход на большую глубину модуляции был частью серии экспериментов по увеличению покрытия без увеличения мощности передатчика.[15]
Фазовая модуляция
Независимый временной код передается двоичная фазовая манипуляция носителя WWVB. Бит 1 кодируется путем инвертирования фазы (сдвиг фазы на 180 °) несущей на одну секунду. Бит 0 передается с нормальной фазой несущей. Фазовый сдвиг начинается через 0,1 с после соответствующей секунды UTC, так что переход происходит при низкой амплитуде несущей.[14]:2–4
Использование фазовой манипуляции позволяет более сложному (но все же очень простому по стандартам современной электроники) приемнику гораздо более четко различать 0 и 1 бит, что позволяет улучшить прием на Восточное побережье США где уровень сигнала WWVB слабый, радиочастотный шум высокий, а Сигнал времени MSF из Великобритании время от времени вмешивается.[16]
Нет маркеров, как в временном коде с амплитудной модуляцией. Вместо этого минутное кадрирование обеспечивается фиксированным набором битов данных, передаваемых в последнюю секунду каждой минуты и первые 13 секунд следующей. Поскольку амплитудно-модулированные маркеры обеспечивают только 0,2 с полной несущей, их сложнее декодировать с фазовой модуляцией. Таким образом, временной код с фазовой модуляцией позволяет избежать использования этих битовых позиций в течение минуты для важной информации.
Учет приемников слежения за фазой несущей
Эта фазовая модуляция, добавленная в конце 2012 года, не влияет на популярные радиоуправляемые часы, которые учитывают только амплитуду несущей, но наносит вред (редко) приемникам, отслеживающим фазу несущей.[17]
Чтобы пользователи могли настраивать время в приемниках с отслеживанием фазы, временной код с фазовой модуляцией изначально не использовался дважды в день в течение 30 минут, начиная с полудня и полуночи по горному стандартному времени (07:00 и 19:00 UTC). Это предоставило приемнику достаточно возможностей для привязки к фазе несущей WWVB. Эта надбавка была снята с 21 марта 2013 г.[18]
ID станции
До добавления фазомодулированного временного кода WWVB идентифицировал себя, увеличивая фазу своей несущей волны на 45 ° за десять минут после часа и возвращаясь к нормальному состоянию (сдвиг на -45 °) через пять минут. Этот этап был эквивалентен «вырезанию и вставке».1⁄8 цикла несущей 60 кГц, или приблизительно 2,08мкс.
Этот метод идентификатора станции был обычным для узкополосных передатчиков большой мощности в диапазонах ОНЧ и НЧ, где другие промежуточные факторы препятствуют нормальным методам передачи позывных.
Когда в конце 2012 года был добавлен временной код фазовой модуляции, эта идентификация станции была исключена; сам формат временного кода служит идентификатором станции.[14]:2
Временной код с амплитудной модуляцией
Каждую минуту WWVB передает текущее время в десятичном формате с двоичным кодом. Временной код IRIGбитовое кодирование и порядок передаваемых битов отличаются от любого текущего или прошлого стандарта распределения времени IRIG.
- Маркеры отправляются в течение секунд 0, 9, 19, 29, 39, 49 и 59 каждой минуты. Таким образом, начало второго из двух последовательных маркеров указывает на начало минуты и служит маркером времени для следующего кадра временного кода. Маркеры важны для того, чтобы приемники могли правильно определить временной код.
- Маркер также отправляется во время високосные секунды. В этом исключительном случае будут переданы три последовательных маркера: один во второй 59, один во второй 60 и один во второй 0. Начало третьего маркера указывает начало минуты.
- Есть 11 неиспользуемых битов, передаваемых как двоичный 0.
- Остальные 42 бита, нули и единицы, несут двоичный временной код и другую информацию.
По времени маркер, точный момент, который код время определяет, является ведущим (отрицательным продолжающимся) краем опорного кадра маркеров. Таким образом, временной код всегда передается в минутах сразу после момента, когда он представляет, и соответствует часам и минутам времени суток, которое часы должны отображать в этот момент в UTC (до того, как будут применены смещения часового пояса или летнего времени) .
На следующей схеме голубые (0 дБо) блоки обозначают несущую с полной мощностью, а темно-синие (-17 дБо) блоки обозначают несущую с пониженной интенсивностью. Самые широкие синие блоки - самые длинные интервалы (0,8 с) пониженной силы несущей - являются маркерами, происходящими в секундах 0, 9, 19, 29, 39, 49 и 59. Из оставшихся темно-синих блоков самые узкие представляют уменьшенная мощность несущей длительностью 0,2 секунды, поэтому биты данных имеют нулевое значение. Биты промежуточной ширины (например, в секундах: 02 и: 03) представляют уменьшенную мощность несущей продолжительностью 0,5 секунды, следовательно, биты данных имеют значение один.
В приведенном выше примере кодируется следующее:
- день 66 (6 марта) 2008 г.
- для минуты, начинающейся в 07:30:00 UTC
- DUT1 составляет -0,3 секунды (следовательно, UT1 это 07: 29: 59.7)
- DST сегодня не действует и не вступает в силу
- в очереди нет дополнительных секунд, но текущий год является високосный год
В таблице ниже это показано более подробно, в столбце «Ex» представлены биты из приведенного выше примера:
| Кусочек | Масса | Смысл | Бывший | Кусочек | Масса | Смысл | Бывший | Кусочек | Масса | Смысл | Бывший | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| :00 | FRM | Маркер ссылки кадра | M | :20 | 0 | Не используется, всегда 0. | 0 | :40 | 0.8 | Значение DUT1 (0–0,9 с). DUT1 = UT1−UTC. Пример: 0,3 | 0 | ||
| :01 | 40 | Минуты (00–59) Пример: 30 | 0 | :21 | 0 | 0 | :41 | 0.4 | 0 | ||||
| :02 | 20 | 1 | :22 | 200 | День года 1 = 1 января 365 = 31 декабря (366 если високосный год) Пример: 66 (6 марта) | 0 | :42 | 0.2 | 1 | ||||
| :03 | 10 | 1 | :23 | 100 | 0 | :43 | 0.1 | 1 | |||||
| :04 | 0 | 0 | :24 | 0 | 0 | :44 | 0 | Не используется, всегда 0. | 0 | ||||
| :05 | 8 | 0 | :25 | 80 | 0 | :45 | 80 | Год (00–99) Пример: 08 | 0 | ||||
| :06 | 4 | 0 | :26 | 40 | 1 | :46 | 40 | 0 | |||||
| :07 | 2 | 0 | :27 | 20 | 1 | :47 | 20 | 0 | |||||
| :08 | 1 | 0 | :28 | 10 | 0 | :48 | 10 | 0 | |||||
| :09 | P1 | Маркер | M | :29 | P3 | M | :49 | P5 | M | ||||
| :10 | 0 | Не используется, всегда 0. | 0 | :30 | 8 | 0 | :50 | 8 | 1 | ||||
| :11 | 0 | 0 | :31 | 4 | 1 | :51 | 4 | 0 | |||||
| :12 | 20 | Часы (00–23) Пример: 07 | 0 | :32 | 2 | 1 | :52 | 2 | 0 | ||||
| :13 | 10 | 0 | :33 | 1 | 0 | :53 | 1 | 0 | |||||
| :14 | 0 | 0 | :34 | 0 | Не используется, всегда 0. | 0 | :54 | 0 | Не используется, всегда 0.[19] | 0 | |||
| :15 | 8 | 0 | :35 | 0 | 0 | :55 | LYI | Индикатор високосного года | 1 | ||||
| :16 | 4 | 1 | :36 | + | DUT1 знак. Если +, устанавливаются биты 36 и 38. Если -, бит 37 установлен. Пример: - | 0 | :56 | LSW | Дополнительная секунда в конце месяца | 0 | |||
| :17 | 2 | 1 | :37 | − | 1 | :57 | 2 | Значение статуса DST (двоичный): 00 = DST не действует. 10 = летнее время начинается сегодня. 11 = действует летнее время. 01 = DST заканчивается сегодня. | 0 | ||||
| :18 | 1 | 1 | :38 | + | 0 | :58 | 1 | 0 | |||||
| :19 | P2 | Маркер | M | :39 | P4 | Маркер | M | :59 | P0 | Маркер | M |
Биты объявления
Несколько битов временного кода WWVB предупреждают о предстоящих событиях.
Бит 55, если он установлен, указывает, что текущий год високосный год и включает 29 февраля. Это позволяет получателю переводить номер дня в месяц и день в соответствии с Григорианский календарь правила високосного года, даже если временной код не включает век.
Когда дополнительная секунда запланирована на конец месяца, бит 56 устанавливается ближе к началу месяца и сбрасывается сразу после вставки дополнительной секунды.
Биты состояния DST указывают Правила перехода на летнее время в США. Биты обновляются ежедневно в течение минуты, начиная с 00:00 UTC. Первый бит DST, передаваемый через 57 секунд после минуты, изменяется в начале дня UTC, когда DST вступает в силу или заканчивается. Другой бит DST, на секунде 58, изменяется через 24 часа (после изменения DST). Следовательно, если биты DST различаются, DST меняется в 02:00 по местному времени в течение текущего дня UTC. До следующего 02:00 по местному времени после этого биты будут такими же.
Каждое изменение в битах DST будет сначала приниматься в континентальной части Соединенных Штатов между 16:00 PST и 20:00 EDT, в зависимости от местного часового пояса и от того, начнется или закончится DST. Таким образом, приемник в восточном часовом поясе (UTC-5) должен правильно получать индикацию «DST меняется» в течение семи часов до начала DST и за шесть часов до окончания DST, если он должен изменить местное время. отображать в нужное время. Таким образом, получатели в Центральном, Горном и Тихоокеанском часовых поясах получают предварительное уведомление за один, два и три часа соответственно.
Приемные часы должны применить изменение в следующие 02:00 по местному времени, если заметят, что биты различаются. Если получающие часы не получают обновления между 00:00 UTC и 02:00 по местному времени в день изменения, они должны применить изменение летнего времени при следующем обновлении после этого.
Эквивалентное определение битов состояния DST состоит в том, что бит 57 устанавливается, если DST будет действовать в 24:00 Z, конце текущего дня UTC. Бит 58 устанавливается, если летнее время действовало в 00:00 Z, начале текущего дня UTC.
Временной код с фазовой модуляцией
Временной код с фазовой модуляцией был полностью обновлен и не связан с временным кодом с амплитудной модуляцией. Единственная связь заключается в том, что он также передается в 60-секундных кадрах, а маркеры с амплитудной модуляцией (когда только 20% секунды передается с полной интенсивностью) не используются для важной информации временного кода.
Одноминутные таймфреймы
Время передается как 26-битная «минута века» от 0 до 52595999 (или 52594559 в столетиях с 24 високосными годами).[14] Как и в случае кода с амплитудной модуляцией, время передается в минутах после момента, который он определяет; часы должны увеличивать его для отображения.
Дополнительные 5 битов исправления ошибок дают 31-битный Код Хэмминга который может исправить однобитовые ошибки или обнаружить двухбитовые ошибки (но не оба).
Другое поле кодирует биты объявления DST и дополнительной секунды, аналогично стандартному WWVB, а новое 6-битное поле обеспечивает значительно расширенное предупреждение о запланированных изменениях DST.
60 бит, передаваемых каждую минуту, делятся следующим образом:
- 14 фиксированных битов синхронизации (0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0)
- 32 бита времени, включая:
- 26-битная двоичная минута века (0–52595999 для 36525 дней в столетии)
- 5 битов ECC, составляющих код Хэмминга (31,26)
- 1-битная копия младшего бита минуты
- 5 бит статуса DST и ожидаемого скачка, включая:
- 2 бита статуса DST, как в коде с амплитудной модуляцией
- 2 бита (3 варианта) предупреждения о дополнительной секунде
- 1 бит нечетной четности (за одним исключением, см. Ниже)
- 6-битный код правил DST, содержащий:
- 2 бита, указывающие время следующего изменения (1/2/3 часа или никогда)
- 3 бита, указывающие дату изменения (какое воскресенье)
- 1 бит нечетной четности (за одним исключением, см. Ниже)
- 1 бит "уведомления NIST"
- 2 зарезервированных бита
Приемник, который уже знает время с точностью до нескольких секунд, может синхронизироваться с фиксированным шаблоном синхронизации, даже если он не может различить отдельные биты временного кода.
Полный временной код (с амплитудно-модулированным кодом для справки) передается следующим образом:
| Кусочек | Усилитель. | Бывший | Фаза | Смысл | Бывший | Кусочек | Усилитель. | Бывший | Фаза | Смысл | Бывший | Кусочек | Усилитель. | Бывший | Фаза | Смысл | Бывший | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| :00 | FRM | M | синхронизация [12] | Фиксированный синхронизировать шаблон | 0 | :20 | — | 0 | время [24] | Двоичный минута век 0 – 52, 595,999 | 0 | :40 | DUT1 | 0 | время [6] | 0 | |||
| :01 | Минуты десятки | 0 | синхронизация [11] | 0 | :21 | — | 0 | время [23] | 0 | :41 | 1 | время [5] | 0 | ||||||
| :02 | 1 | синхронизация [10] | 1 | :22 | День 100 с | 0 | время [22] | 1 | :42 | 0 | время [4] | 1 | |||||||
| :03 | 1 | синхронизация [9] | 1 | :23 | 1 | время [21] | 1 | :43 | 0 | время [3] | 1 | ||||||||
| :04 | — | 0 | синхронизация [8] | 1 | :24 | — | 0 | время [20] | 0 | :44 | — | 0 | время [2] | 0 | |||||
| :05 | Минуты те | 0 | синхронизация [7] | 0 | :25 | День десятки | 1 | время [19] | 0 | :45 | Год десятки | 0 | время [1] | 1 | |||||
| :06 | 0 | синхронизация [6] | 1 | :26 | 0 | время [18] | 1 | :46 | 0 | время [0] | 0 | ||||||||
| :07 | 0 | синхронизация [5] | 1 | :27 | 0 | время [17] | 0 | :47 | 0 | dst_ls [4] | DST / Прыгнуть второй предупреждение | 0 | |||||||
| :08 | 0 | синхронизация [4] | 0 | :28 | 0 | время [16] | 0 | :48 | 1 | dst_ls [3] | 0 | ||||||||
| :09 | M | P1 | синхронизировать [3] | 1 | :29 | M | P3 | р | 0 | :49 | M | P5 | уведомление | 1 | |||||
| :10 | — | 0 | синхронизировать [2] | 0 | :30 | День те | 0 | время [15] | 0 | :50 | Год те | 0 | dst_ls [2] | 0 | |||||
| :11 | — | 0 | синхронизация [1] | 0 | :31 | 1 | время [14] | 1 | :51 | 0 | dst_ls [1] | 1 | |||||||
| :12 | Час десятки | 0 | синхронизация [0] | 0 | :32 | 1 | время [13] | 1 | :52 | 1 | dst_ls [0] | 1 | |||||||
| :13 | 1 | timepar [4] | Время паритет (ECC) | 1 | :33 | 0 | время [12] | 0 | :53 | 0 | dst_next [5] | Следующее летнее время график | 0 | ||||||
| :14 | — | 0 | timepar [3] | 0 | :34 | — | 0 | время [11] | 0 | :54 | — | 0 | dst_next [4] | 1 | |||||
| :15 | Час те | 0 | timepar [2] | 0 | :35 | — | 0 | время [10] | 0 | :55 | LYI | 1 | dst_next [3] | 1 | |||||
| :16 | 1 | timepar [1] | 1 | :36 | DUT1 знак | 1 | время [9] | 1 | :56 | LSW | 0 | dst_next [2] | 0 | ||||||
| :17 | 1 | timepar [0] | 0 | :37 | 0 | время [8] | 1 | :57 | Летнее время | 1 | dst_next [1] | 1 | |||||||
| :18 | 1 | время [25] | 0 | :38 | 1 | время [7] | 0 | :58 | 1 | dst_next [0] | 1 | ||||||||
| :19 | M | P2 | время [0] | (дубликат) | 0 | :39 | M | P4 | р | зарезервированный | 1 | :59 | M | P0 | синхронизация [13] | 0 |
Биты внутри полей нумеруются от бита 0 как младшего бита; в каждое поле первым передается старший бит.
В примере показан временной код, передаваемый 4 июля 2012 г. с 17:30 до 17:31 UTC.[14]:12–13 Код амплитуды BCD показывает время 17:30 на 186-й день года.
Двоичный временной код показывает минуты 0x064631A = 6578970 века. Если разделить на 1440 минут в сутки, получим 1050 минут. (= 17×60 + 30) дня 4568 века. Есть 365 × 12 + 3 = 4383 дня за 12 лет до 2012 года, значит, это 185-й день года. Этот номер дня начинается с 0 1 января, а не с 1, как временной код BCD, поэтому он кодирует ту же дату.
Биты объявления
Код с фазовой модуляцией содержит дополнительные биты объявления, полезные для преобразования широковещательного UTC в гражданское время.
В дополнение к битам предупреждения о переходе на летнее время и секунде координации, обнаруженным в коде с амплитудной модуляцией, дополнительное поле расписания перехода на летнее время обеспечивает предупреждение за несколько месяцев до правила перехода на летнее время.
Последний бит, бит «уведомление», указывает на то, что есть объявление, представляющее интерес для пользователей WWVB, размещенное на nist.gov/pml/div688/grp40/wwvb.cfm.
Два зарезервированных бита в настоящее время не определены, но нет гарантированно равен нулю; обратите внимание, что один из них передается как 1 в приведенном выше примере.
Информация DUT1 (+0,4 с) и биты индикатора високосного года (2012 - високосный год) в коде с амплитудной модуляцией не включаются в код с фазовой модуляцией; использование DUT1 для небесная навигация устарел спутниковая навигация.
Предупреждение о переходе на летнее время и секунда координации
Временной код с фазовой модуляцией содержит объявление о переходе на летнее время и информацию о предупреждении о дополнительной секунде, эквивалентную коду с амплитудной модуляцией, но они объединены в одно 5-битное поле для целей обнаружения ошибок.
Есть два бита объявления летнего времени, которые позволяют получателю применять правила перехода на летнее время в США:
- dst_on [0] устанавливается, если DST действовало в начале текущего дня UTC (00:00 UTC).
- dst_on [1] устанавливается, если DST будет действовать в конце текущего дня UTC (24:00 UTC).
Два бита различаются в дни перехода на летнее время (в 02:00 по местному времени).
Есть также три возможности предупреждения о дополнительной секунде (0, +1 или -1 секунда), что дает двенадцать возможных значений, которые необходимо закодировать. Одиннадцать из них закодированы как 5-битные коды с нечетная четность, обеспечивающий обнаружение однобитовых ошибок (минимум Расстояние Хэмминга 2 между любыми двумя действительными кодами).
Пять из 16 возможных значений нечетной четности (все те, которые отличаются одним битом от 00011) не используются, а значение четности 00011 используется для кодирования наиболее распространенного условия: действует летнее время, нет ожидающих дополнительных секунд.Это обеспечивает однобитную ошибку исправление (минимальное расстояние Хэмминга 3) при передаче этого кода.
| Предупреждение о переходе на летнее время | Предупреждение о скачке | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Смысл | dst_on [0] | dst_on [1] | 0 | +1 | −1 |
| Не действует | 0 | 0 | 01000 | 11001 | 00100 |
| Начинается сегодня | 0 | 1 | 10110 | 11010 | 10000 |
| В результате | 1 | 1 | 00011 | 11111 | 01101 |
| Заканчивается сегодня | 1 | 0 | 10101 | 11100 | 01110 |
Приведенный выше пример иллюстрирует этот общий случай: действует летнее время, и не ожидается ни одной дополнительной секунды (последняя дополнительная секунда была 4 дня назад).
Во время дополнительной секунды бит 59 (бит маркера с фазомодулированным кодом 0) передается снова.
Расписание летнего времени
Чтобы продлить предупреждение о нескольких часах, предоставляемое dst_on [1], другое 6-битное поле кодирует расписание для следующего изменения летнего времени. Кодирование довольно сложное, но фактически предоставляет 5 бит информации. Три бита задают дату изменения: от 0 до 7 воскресений после первого воскресенья марта (когда dst_on [1] = 0) или от 4 до 3 воскресений после первого воскресенья ноября (когда dst_on [1] = 1).
Еще два бита кодируют время изменения: 1:00, 2:00 или 3:00 по местному времени. Четвертая комбинация этих двух битов кодирует (используя биты даты изменения) несколько особых случаев: летнее время в другое время, летнее время всегда выключено, летнее время всегда включено и пять зарезервированных кодов.
Как и в случае с другим полем предупреждения, большинство назначенных 6-битных кодов имеют нечетную четность, обеспечивая расстояние Хэмминга 2 друг от друга. Однако 6 из 32 кодов нечетной четности не используются (все те, которые отличаются на один бит от 011011), а код четности 011011 используется для кодирования наиболее распространенного правила летнего времени (2-е воскресенье марта или 1-е воскресенье марта). Ноябрь) с расстоянием Хэмминга 3.
Пять дополнительных зарезервированных кодов назначаются другим кодовым словам с четностью на расстоянии Хэмминга 1 от маловероятных кодов правил DST.
Пример кода 011011 указывает на переход на летнее время в 02:00 в первое воскресенье ноября.
Кадры сообщений
Небольшой процент кадров временного кода (обычно менее 10%)[14]:5 могут быть заменены одноминутными кадрами сообщений, содержащими другую информацию, например экстренные сообщения.
Детали таких кадров еще не уточнены, но они будут начинаться с альтернативного слова синхронизации (1101000111010 и 0 в течение секунды 59) и включать 42 бита не временных данных в немаркерные биты временного кода. Кадры сообщений по-прежнему содержат время [0] в течение секунды 19 и бит уведомления в течение секунды 49, поэтому получатель, который знает время с точностью до ± 1 минуты, может синхронизироваться с ними.
Ожидается, что сообщения будут охватывать несколько фреймов сообщений.
Шестиминутные таймфреймы
Для шести минут каждые полчаса, с 10–16 и 40–46 минут каждый час, минутные кадры заменяются специальными расширенными временными рамками. Вместо того, чтобы передавать 35 бит информации за одну минуту, он передает 7 бит (только время дня и статус DST) в течение 6 минут, что дает в 30 раз больше энергии на передаваемый бит, что на 14,8 дБ лучше бюджет ссылки по сравнению со стандартным одноминутным временным кодом.[14]:13–17
360-битное кодовое слово состоит из трех частей:
- 127-битная последовательность (сгенерированная 7-битным регистр сдвига с линейной обратной связью), повернутый влево на переменную величину для кодирования значения от 0 до 123.
- 106-битная фиксированная битовая последовательность.
- 127-битный реверс исходной последовательности. Поскольку он перевернут, он фактически вращается в противоположном направлении.
Единственная передаваемая информация - это время в течение дня (одно из 48 полчасов), плюс текущий статус перехода на летнее время в США, что делает 2 × 48 = 96 возможных временные коды.
Дополнительный 2 × 14 = 28 раз коды передаются между 04:10 и 10:46 UTC в дни перехода на летнее время, обеспечивая предупреждение за несколько часов о неизбежном переходе на летнее время.
Распространение
Поскольку WWVB Низкая частота сигнал имеет тенденцию распространяться лучше по земле, путь сигнала от передатчика к приемнику короче и менее турбулентен, чем у WWV коротковолновый сигнал, который сильнее всего, когда он подпрыгивает между ионосфера и земля. Это приводит к тому, что сигнал WWVB имеет большую точность, чем сигнал WWV, полученный на том же сайте. Кроме того, поскольку длинноволновые сигналы имеют тенденцию распространяться намного дальше ночью, сигнал WWVB может достигать большей зоны покрытия в течение этого периода времени, поэтому многие радиоуправляемые часы предназначены для автоматической синхронизации с временным кодом WWVB в местные ночные часы.
Диаграмма направленности антенн WWVB предназначена для представления поля сила не менее 100 мкВ / м на большей части континентальной части США и южной части Канады в течение некоторой части дня. Хотя это значение намного выше тепловой шум этаж, техногенный шум и локальные помехи от широкого спектра электронного оборудования могут легко замаскировать сигнал. Размещение приемных антенн вдали от электронного оборудования помогает снизить влияние местных помех.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "Радиостанция NIST WWVB". NIST. Получено 18 марта 2014.
- ^ «Помощь с радиоуправляемыми часами WWVB - где они работают». Национальный институт стандартов и технологий. 11 февраля 2010 г.. Получено 23 марта, 2020.
- ^ "WWVB Радиоуправляемые часы". Национальный институт стандартов и технологий. 5 марта 2012 г.. Получено 21 мая 2012.
- ^ Ломбарди, Майкл А. (март 2010 г.). "Насколько точны часы с радиоуправлением?" (PDF). Часовой журнал. Британский институт часового искусства, Limited. 152 (3): 108–111. Получено 3 августа 2016.
- ^ «Все время, все время: улучшение радио NIST». NIST.
- ^ «Запрос бюджета NIST». NIST. Получено 21 июн 2018.
- ^ «Бюджет NIST на 2019 финансовый год подходит для временных станций». Сообщение SWLing. Получено 24 февраля 2019.
- ^ "Разное Публикация NBS 236 (издание 1967 г.): Стандартные службы частоты и времени NBS" (PDF).
- ^ [https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/119/jres.119.004.pdf "WWVB: полвека предоставления точной частоты и времени по радио", получено 2 декабря 2019 г.]
- ^ "NIST рассматривает версию WWVB восточного побережья". Радио Мир. 18 января 2008 г. Архивировано с оригинал 23 марта 2010 г.. Получено 30 марта 2009.
Национальный институт стандартов и технологий рассматривает возможность создания низкочастотной радиостанции Восточного побережья США, транслирующей время NIST в формате двоичного кода, чтобы дополнить существующее вещание NIST 60 кГц, WWVB. «Предлагаемое новое вещание на Восточном побережье будет работать с тем же форматом временного кода, что и существующий сигнал WWVB, но на другой несущей частоте, потенциально на 40 кГц», - сказал RW Джон Лоу, менеджер станции WWVB.
- ^ Например, двухчастотный приемник временного кода IC «МАС6181». Хельсинки, Финляндия: Micro Analog Systems Oy. Архивировано из оригинал 26 февраля 2010 г.
- ^ а б Джон Лоу (23 марта 2011 г.). «Мы помогаем перемещать время по воздуху: менеджеры WWVB изучают возможности дальнейшего улучшения сервиса» (PDF). Радио Мир. Vol. 35 нет. 8. С. 70–69 (опубликовано задом наперед).. Получено 7 апреля 2011.
- ^ а б Дойч, Мэтью; Хэнсон, Уэйн; Нельсон, Гленн; Снайдер, Чарльз; Саттон, Дуглас; Йейтс, Уильям; Хансен, Педер; Хопкинс, Билл (декабрь 1999 г.). Улучшения WWVB: новые возможности старого таймера (PDF). 31-е ежегодное PTTI Встреча. Дана-Пойнт, Калифорния: Национальный институт стандартов и технологий. Архивировано из оригинал (PDF) 16 августа 2009 г.. Получено 1 мая 2009.
- ^ а б c d е ж грамм час Лоу, Джон (6 ноября 2013 г.). «Расширенный формат вещания WWVB» (PDF). Служба времени и частоты, Национальный институт стандартов и технологий. Получено 1 марта 2015.
- ^ Лоу, Джон П .; Аллен, Кен С. (июнь 2006 г.). «Увеличение глубины модуляции временного кода WWVB для улучшения характеристик радиоуправляемых часов» (PDF). Международный симпозиум и выставка по контролю частоты: 615–621. Получено 14 февраля 2010.
- ^ Лоу, Джон; Дойч, Мэтт; Нельсон, Гленн; Саттон, Дуглас; Йейтс, Уильям; Хансен, Педер; Элиэзер, Орен; Юнг, Том; Моррисон, Стивен; Лян, Инси; Раджан, Динеш; Баласубраманиан, Сидхартх; Рамасами, Арун; Халил, Валид (ноябрь 2011 г.). Новая улучшенная система для вещания WWVB (PDF). 43-е ежегодное собрание PTTI. Архивировано из оригинал (PDF) 26 ноября 2013 г.. Получено 28 марта 2012.
- ^ «В ожидании изменений в WWVB Радиосигнал Влияет точности частоты и времени Reference». Spectracom Corporation.
- ^ Расс Миллер (WA3FRP) (22 марта 2013 г.). «WWVB полностью конвертирует в новый формат». тайм-орех (Список рассылки).
По состоянию на вчерашний день, 21 марта 2013 г., WWVB остановил два раза в день 30-минутные сегменты этого формата.
- ^ С 21 июня по 10 июля 2007 г. «WWVB экспериментировал с использованием бита 54, чтобы выдавать более ранние предупреждения о переходе на летнее время». NIST.. Из-за неблагоприятного воздействия на некоторые радиоуправляемые часы было решено не внедрять новую систему DST.
Lombardi, Michael A .; Нельсон, Гленн К. (12 марта 2014 г.). "WWVB: полвека предоставления точной частоты и времени по радио" (PDF). Журнал исследований Национального института стандартов и технологий. Национальный институт стандартов и технологий. 119: 25–54. Дои:10.6028 / jres.119.004. ISSN 2165-7254. ЧВК 4487279. PMID 26601026. Получено 24 августа 2015.
внешняя ссылка
- "Радиостанция NIST WWVB". - Официальный веб-сайт
- "WWVB Радиоуправляемые часы: Рекомендуемая практика для производителей и потребителей" (PDF).
- "Специальная публикация NIST 250-67" (PDF). - подробная история и описание времени и частоты радиостанций NIST WWV, WWVH и WWVB.
- "WWVB". SkyscraperPage.
- "Простые радиочасы для ПК". - Отличная страница HOWTO Джона Баззарда о создании приемника, управляемого WWVB (или MSF, или DCF77) для использования с протоколом сетевого времени.
- "USB-радио часы, управляемые WWVB". - Радиочасы для ПК с дополнительной внешней антенной.
- «Прецизионный компаратор частоты на основе WWVB». - Стандарты частоты (кварцевые или рубидиевые) с приемником WWVB и шаговым двигателем.
- "Модификация приемника WWVB 2012 г.". - Приемник модифицирован с учетом изменения передаваемого сигнала WWVB.
- «Как узнать время с помощью телефона, компьютера или радиосигнала». - Часть часто задаваемых вопросов NIST «Который час?»
