BPC电波授时技术是一种基于低频时码信号的授时方式,广泛应用于中国的时间同步领域。其核心在于通过发射特定频率的低频信号,将高精度的时间信息传递给接收设备,从而实现时间同步。以下将从技术原理、系统组成、应用领域及发展历史等方面详细介绍BPC电波授时技术。
一、技术原理
BPC(中国低频时码)电波授时技术采用68.5kHz的载波频率,通过脉冲宽度调制(PWM)的方式传递时间信息。每个信号周期为20秒,包含3个帧,每个帧代表不同的时间段,例如“时”、“分”、“秒”等时间单位。信号的下降沿脉冲指示UTC时间的秒发生时刻,而脉冲宽度则表示四进制的0到3,用于编码当前的时间信息。
BPC信号的传输采用连续波形式,具有较强的抗干扰能力和覆盖范围。信号发射功率较高,地波信号覆盖半径可达1000公里,天波信号覆盖范围则可达到3000公里,能够覆盖中国大部分地区。
中国科学院国家授时中心商丘BPC授时台位于河南省商丘市虞城县,是我国唯一的BPC电波发射塔;
二、系统组成
-
发射设备
BPC电波授时系统的发射塔位于河南省商丘市虞城县,是中国唯一的BPC电波发射塔。该塔高249米,占地约400亩,发射功率为100kW,每天连续播发21小时的低频时码信号。 -
信号解码设备
接收设备通常内置天线和解码电路,能够自动接收并解析BPC信号。例如,电波钟、光动能表等设备通过接收BPC信号进行时间校准。这些设备利用窄带滤波和平均值式AGC(自动增益控制)电路来提高信号质量,并通过软件解码出精确的时间信息。 -
信号处理与校准
接收端接收到的信号经过滤波、放大和解码处理后,生成标准时间信号。例如,电波钟会根据接收到的信号自动调整时间,误差可控制在±1毫秒以内。
三、应用领域
-
民用领域
BPC电波授时技术广泛应用于民用设备,如电波钟、光动能手表等。用户可以通过接收BPC信号实现高精度的时间同步,满足日常生活中的时间校准需求。 -
国防与科研
BPC系统不仅服务于民用市场,还在国防和科研领域发挥重要作用。例如,在航天器发射、战略武器试验等任务中,BPC提供的高精度时间信号是保障任务成功的关键因素。 -
工业与交通
在电力系统、通信网络、铁路运输等领域,BPC授时技术也被广泛应用。其高稳定性和覆盖范围使其成为区域时间同步的重要手段。
四、发展历史
BPC电波授时技术的研发始于上世纪90年代,由国家授时中心与西安高华科技有限公司合作完成。2002年,BPC低频时码试验性播发台在蒲城建成,并于2007年在商丘建立了正式的低频时码发播台。
2007年建成的商丘BPC低频时码发播台标志着中国低频时码授时技术进入成熟阶段。该系统每天连续播发21小时,发射功率达90kW,覆盖范围广,授时精度达到亚秒级。
近年来,随着技术的不断升级,BPC系统的信号覆盖范围和稳定性进一步提升。例如,通过现代化改造和技术改进,BPC信号的发射功率和覆盖范围得到了显著增强。
五、未来展望
随着科技的进步和社会对时间同步精度要求的提高,BPC电波授时技术仍有较大的发展空间。未来,BPC系统可能会结合物联网、大数据等新兴技术,进一步提升其应用范围和效率。此外,随着全球卫星导航系统的普及,BPC系统也可能与之融合,为用户提供更加多样化的授时服务。
BPC电波授时技术凭借其低成本、高精度和广泛的覆盖范围,在中国的时间同步领域占据重要地位。从民用设备到国防科研,再到工业交通,BPC的应用范围日益扩大。未来,随着技术的不断发展和创新,BPC电波授时技术将在更多领域发挥更大的作用。