CN201732514U - 具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，包括数码万年历，特点为数码万年历采用带有无线收发功能的数码万年历，所述的带有无线收发功能的数码万年历包括处理器、时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块，处理器采用支持标准时间互助共享协议的处理器芯片，在处理器的相应功能引脚上电连接有时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块。因而在一个空间范围内，近距离的范围内所有数码万年历中有一台收到标准时钟源的标准时间，这台收到标准时间的数码万年历***在进行自身的时间校正的同时，将标准时间通过无线方式发射出去，则该小区中的能收到无线信号的数码万年历也同时可以进行时间的校正，做到了资源共享。

Description

具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历

技术领域：

本实用新型属于一种数码万年历，尤其涉及一种具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历。

背景技术：

现有一般的数码万年历由于是基于石英晶体为时间技术核心的，由于石英晶体有本身的误差，所以过了一定时间后，实际的时间就有了累计误差，国家标准规定一天误差3秒为合格，一天误差1秒为优等品。长时间比如一年后时间的误差就达到了分钟的级别，必须用人工手动进行校正，不仅麻烦而且不符合技术的进步。

因此，现在高端的数码万年历用到了各种可以利用原子钟30万年误差一秒的高精度时钟标准源进行实时时钟校正，及时地自动地把数码万年历走时不准的时间予以校正，消除累计误差！这里面的手段各种各样，主要有短波校时，长波校时，电话校时，卫星(GPS)授时等等，主要的实现手段是在数码万年历里头加上相应的接受设备接受标准时钟源的信号进行校时！但是有一个相当突出的问题就是以上说的各种手段都有其致命的弱点，比如短波校时和长波校时，由于是利用国家无线电发射电台，所以受各种现场环境的限制或者由于离发射台太远，收不到信号，实时校时的功能成为摆设，尤其在无线环境恶劣的地方或者偏远地区！电话授时由于要通过专用的设备如MODEM进行拨号校时，校时的过程中还要收取电话费，所以基本是属于很落后的方式！卫星授时的精度虽然很高，但是也受到环境的影响，尤其是在室内基本收不到卫星信号，而且价格偏高，一般只用在专门的场合才会采用，对于民用来说是不利于推广的。

另外，由于我们现在的计算机(电脑PC机)的时钟源也是利用石英晶体进行计时的，同样的原理也存在时间的不准确，由于电脑的电磁环境也很复杂，所以有时候往往更不准确！基于这样的理由，现在随着技术的进步出现了各种计算机校时软件，通过这个软件，通过互联网技术从标准时间服务器取得标准时间进行计算机时间的实时校正，可以做到随时随地的稳定校时！根据相关资料进行校时的精度在10毫秒级，完全高于一般的民用精度，由于互联网现在是最大的实时网络、几乎无所不在，有PC机的地方基本上都有互联网络。受环境的影响是最小的也是最稳定的，尤其是宽带网络的稳定性和实时性是最好的，几乎不受外界环境的影响。就校时而言是不要收费的。仅仅是宽带互联网的一个附加应用而已！

经过上述繁杂的说明，我们知道计算机的网络校时是针对计算机和网络的，不是针对数码万年历等计时产品的，所以提出一种利用互联网和数码万年历做一结合，并规定了相应的通信协议，对于推广民用低成本大规模的推广具有无可比拟的优势，这种技术方案是本实用新型下述将要解决的问题。

由于上述的各种原因，所以全世界各国政府，研究机构都发展了各种标准的时钟源实时校时方法，比如早期的短波授时，电话授时，到现代的GPS卫星校时，网络校时等，但是如果这些手段对于客户即普通的用户接收不到或者不稳定接收，巨大的投入等于浪费，最终还是要靠人工来校正！

随着电信，电话，互联网的三网融合的推进，可以想象，在不远的将来，只要可以上网的地方就可以取得高精度的30万年误差仅1秒的标准时间，进而进行自动校时！

发明内容：

本实用新型目的是在于提供一种既具有普通数码万年历功能，又具有标准时间互助共享功能的实时校时数码万年历。

本实用新型的目的是这样实现的，所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，包括数码万年历，其结构特点为数码万年历采用带有无线收发功能的数码万年历，所述的带有无线收发功能的数码万年历包括处理器、时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块，处理器采用支持标准时间互助共享协议的处理器芯片，在处理器的相应功能引脚上电连接有时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块。

本实用新型的目的还可通过以下技术方案实现的，所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特点为包含带有无线收发功能的标准时间转发器；所述的带有无线收发功能的标准时间转发器包括微处理器模块、无线收发模块、USB接口或/和网络接口模块，在微处理器模块的相应功能引脚上电连接有无线收发模块和USB接口或/和网络接口模块，微处理器模块采用支持标准时间互助共享协议的处理器芯片；所述的带有无线收发功能的数码万年历与带有无线收发功能的标准时间转发器通过有线连接或无线连接。所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特点为所述的带有无线收发功能的数码万年历包括红外接收电路和/或语音报时电路。所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特点为所述的带有无线收发功能的标准时间转发器的标准时间的取得是通过互联网以互联网校时协议经互联网上的标准时间服务器取得的。所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特点为所述的带有无线收发功能的标准时间转发器还包括GPS卫星信号标准时间信号源接收接口或长波校时信号接收接口或短波校时信号接收接口。所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特点为所述的带有无线收发功能的标准时间转发器安装有按键设置电路。所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特点为所述的带有无线收发功能的数码万年历与带有无线收发功能的标准时间转发器通过有线连接包括有线网络连接。所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特点为所述的带有无线收发功能的数码万年历与带有无线收发功能的标准时间转发器通过无线连接包括无线网络连接。

本实用新型优点：本实用新型提出了网络互助的概念和技术，更是增加了数码万年历的实时校时可靠性！简单地说，在一个空间范围内，比如一个小区内，近距离的范围内(300米到1千米以内)只要利用该技术的众多数码万年历有一台可以收到标准时钟源比如中国科学院授时中心的标准时间，这台收到标准时间的数码万年历***在进行自身的时间校正的同时，将标准时间通过无线方式发射出去，则该小区中的能收到无线信号的数码万年历也同时可以进行时间的校正，做到了人人为我我为人人的资源共享！极大利用了社会资源，而不必付出额外的费用！当然这个校时过程是要有相应的稳定可靠的通信协议来保证的！而且该技术可以和前面说过的各种校时手段相结合，只要支持这种互助共享协议的数码万年历都可以做到可靠的校时，使数码万年历产品首次进入到物联网的时代。具有很高的技术进步性质和新颖性，是数码万年历的更新换代升级产品！

本实用新型的这种技术方案是传统的技术所无法比拟的，传统的校时方式由于没有互助共享协议的支持，都属于单机作用，只要收不到标准时间信号，他自身所拥有的先进的实时校时功能就等于一个摆设、毫无用处！

本实用新型的技术方案所支持的技术有一个特别的优点就是：支持互助共享协议数码万年历安装得越多，可靠性越高，校时的效果越好！对于提升我国的民用数码万年历进入毫秒精度时代具有积极的意义！据现在的各种资料来看，该技术方案公开的资料中还没有明确的发表过。

将本实用新型的技术方案再利用现代的IC技术，将其集成到芯片中，做成专用芯片，将极大的提升数码万年历芯片的制造和使用。

本实用新型还有可能将此标准时间信号提供给其他的设备，只要该设备支持互助共享协议，就可以低成本高可靠的取得标准时间这个社会公共资源，只要邻近有相关的上述数码万年历、就可以取得国家标准时间，为国民经济做些贡献，比如在抄表领域特别是复费率收费的地方，时间段的不同，电费水费等的价格是不同的，因此时间的准确就成了至关重要的因素。必须由抄表网络来实时对时，只要出现网络故障就无法正常工作。

附图说明：

图1为本实用新型的带有无线收发功能的数码万年历的电路原理示意图。

图2为本实用新型的带有无线收发功能的标准时间转发器的电路原理示意图。

图3为本实用新型以互联网校时为例的一种拓扑结构原理框图。

图4为本实用新型以互联网校时为例的又一种拓扑结构原理框图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，本实用新型所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，包括数码万年历，其结构特点为：所述数码万年历采用带有无线收发功能的数码万年历，带有无线收发功能的数码万年历包括处理器、时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块，处理器可采用如单片机等现有所有在同领域中可用的处理器芯片，它是安装有可以支持标准时间互助共享协议的芯片，在处理器的相应功能引脚上电连接有时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块，无线收发模块具有无线收发接口，通过无线收发接口进行提供标准时间信号的数据通信，使得本实用新型的数码万年历主体除了具有普通数码万年历的各种基本功能，比如高精度计时显示功能，温度，星期，年月日公历农历等的基本功能外，增加了接收标准时间信号的功能，还可以有红外接收电路、语音报时等功能性电路，这些电路可以选配，按需而定，所有上述的用电模块或电路通过电源供电。

还包括2)带有无线收发功能的标准时间转发器，如图2所示，其结构特点为：包括微处理器模块、无线收发模块、USB接口或/和网络接口模块，在微处理器模块的相应功能引脚上电连接有无线收发模块、USB接口或/和网络接口模块，微处理器模块可采用如单片机等现有所有在同领域中可用的处理器芯片，同样是支持标准时间互助共享协议的处理器芯片，可以按照实际情况通过各种媒介接收标准时间信号，带有网络接口可以直接与互联网进行通信，从互联网的网络授权时间服务器(如中国国家授时中心服务器等)上取得标准时间，并通过无线收发模块经无线接口发送给安装于异地的具有无线收发模块的数码万年历，所述的转发器还可安装有计算机USB接口，这样可以与计算机进行通信，通过计算机上网从互联网的网络授权时间服务器(如中国国家授时中心服务器等)上取得标准时间，本实用新型的转发器还可增加其他的时间信号接收接口比如GPS卫星信号，长波校时信号，短波校时信号等接收接口，通过这些接收接口进而获得支持多种模式的标准时间信号源，这要看实际需求需要来附加这些功能模块，当然销售价格就不同了，一般情况下只要有接收其中的一种接收标准时间信号的接口就可以了；本实用新型的转发器还可附加安装有按键设置电路等可选配的电路，以增加附加功能。所有上述的用电模块或电路通过电源供电。

该方案中最为特殊的特征就是标准时间互助共享协议(简称授时共享互助协议)，这协议为一般技术人员能实现的技术，其特征为：

该协议分为共享协议和私有协议：共享协议是开放的提供标准时间信号的数据通信格式，属于开放的共享的，只要接收到该数据都可以进行解码利用；私有协议则是各家自有的数码万年历和其配套的转发器之间而定的协议，其数据是不共享的，是加密的，只有配套的数码万年历和转发器之间才能进行正常的通信，主要是为了定时，生日等私有的信息设置用的，不能共用！

该协议接收到的标准时间信息只决定于权威的标准时钟源，比如国家授时中心，中国科学院授时中心，美国标准技术院NITS(科罗拉多州)等，时钟标准是权威的唯一的不可更改的，而且其精度和稳定度决定于这些标准时钟源的原子钟，目前的技术已经做到30万年不差一秒！所述的带有无线收发功能的标准时间转发器的标准时间的取得是通过互联网以互联网校时协议经互联网上的标准时间服务器取得的。互联网校时协议为一般技术人员能实现的现有技术。

关于接收的标准时间数据格式则按照已经公开的各种标准数据通信格式，比如长波通信用RRC，BPC等格式，GPS数据格式用GPRMC格式。

标准无线数据的传输采用民用免费的公用频道315MHZ或者433MHZ等，数据格式为2毫秒起始低电平，同步字节(1字节)，校时命令(1字节)，转发器地址(4字节)，年，月，日，时，分，秒(各1字节)，毫秒(2字节)，CRC8校验码(1字节)。数据为16进制编码，信号0为0.56毫秒的低电平，1毫秒的高电平；信号1为0.56毫秒的高电平，0.56毫秒的低电平。调制方式是脉宽调制技术(PWM)

为了避免频繁的校时，校时的频度是可以设置的，基本上一天一次，也可以设置成一个月对时一次，只要数码万年历在此频度范围内校时、过一次就不再校时。

校时必须在接收到同一个时间转发器的时间，比较多次的时间数据才做出实际的校时，主要是为了防止干扰和误接收。

为了防止恶意干扰，本机时间和实时时间之间如果大于设定的时间，就不进行校时，保持数码万年历原有的时间走时，这种情况下必须人工干预。

私有协议格式则由各生产厂家自行规定。完成数码万年历的各种设置。各厂家之间可以通用也可以不通用，主要为了保护用户的私有权利

具体实施例子如下：

以互联网校时为例拓扑结构为：

现有的技术方案中如果数码万年历有实时自动校时功能时，必须要求每台数码万年历必须有高可靠的自动校时信号接受设备，比如GPS或者长波校时模块等，由于所有的数码万年历的校时功能都是独立的直接接受相应的标准时钟源，所以必须要求每台数码万年历的校时接收部分必须完全可靠，否则就等于一堆废物，而新技术方案则不会有这个情况出现！

如：用户一在A家庭上网的时候，见图3，安装于家庭计算机(安装有授时软件)中的实时授时软件按照预设的时间(比如每天2次)通过互联网取得国家授时中心的标准时间如：中国国家授时中心授时服务器(中国陕西天文台)，后通过USB接口发送给互联网型的标准时间转发器(支持授时共享互助协议)，再由转发器通过无线民用免费通信频道以授时共享协议的数据格式小范围发射出去，A家庭的数码万年历接收到这种标准时间信号后，经过一定的校验解码等程序排除干扰后将自身的走时误差的时间校正成与国家标准时间一样的时间，由于在同一小区的B家庭中的数码万年历也支持这种授时共享互助协议，所以B家庭的数码万年历也可以接收到此标准时间，将已经有误差的时间校正过来，就算B家庭的数码万年历因为环境的问题造成GPS接收不到，也可通过此种方式校时。

如用户二：B家庭有一台GPS模块型无线授时转发器，见图4，通过北斗GPS卫星***的GPS卫星无线信道接收到这种标准时间信号，就算A家庭长时间没有上网，其家里的具有无线接收功能的(支持授时共享互助协议)的数码万年历也可以和国家或者国际的标准时间保持长期的一致！

综合之，该小区中只要在一定范围内的该类型数码万年历等计时设备，只要一台能取得国家的标准时间，那么只要小范围内支持共享互助协议的计时产品尤其是数码万年历，都可以保持与国家标准时间的同步！极大的利用了公共资源，解决了最后1米的问题！

同样的而道理，假设在一个别墅型的家庭内，如果多个房间有数码万年历，按照现有的产品技术，基本上一定时间后每个万年历都会走时误差，最终时间是不一样的！除非每个万年历都是购买昂贵的校时型号的(比如GPS的)，要么价格过高，要么接收不到卫星信号而成摆设！如果采用互联网校时方案，则不存在这个问题，只要有一台正常连到网络，就可以同步多台数码万年历！同样达到GPS方案的效果，而且稳定性和经济型大大提高！

由以上过程可以看出对于标准时间这一公共资源得到充分的共享与利用，再也不必担心因为石英晶体的固有问题造成数码万年历长期的累积走时误差，一味的提高石英钟的晶振的精度，不仅在理论上也是极其困难的，而且超高精度的晶振基本是无法民用推广的，因为价格太高，只有在军用等特殊场合才用，也无法做到自动校时！保持和标准时间一样的时间精度，只要整套***维持正常，就算过30万年其时间误差也不会有差异！符合现在的物联网发展方向，极大的利用了社会公共资源！提升我国的数码万年历的质量！尤其是在电信，互联网，有线电视三网融合的大背景下，如果能够得到国家的支持与推广，将转发器独立做成低成本的可以支持互联网协议的通用设备，每个家庭实时自动校时精度和可靠性得以完全的解决！其意义不可估量！有可能在数码万年历甚至时钟领域我国第一个成为时间精度最高(民用10毫秒级)且进入物联网式数码万年历的国家，若能够实现，将是该项技术为国家做出的重大贡献。

推而广之，只要全世界的数码万年历等计时产品都支持共享互助协议，则世界上的民用计时产品将全面进入物联网时代！

本实用新型的转发器与互联网通过网络接口连接，并通过互联网校时协议如：SNTP协议进行通信。本实用新型的数码万年历与转发器通过无线连接方式连接，并通过共享互助协议进行通信，通过各自设置的无线收发模块和天线按标准时间互助共享协议进行无线连接，当然也可通过无线网络如GPS等连接；本实用新型的万年历和转发器一般是分离的，可以独立存在，但是一般是配套起来成为一套产品才能有网络校时的作用功能；在一些特殊的用法中，本实用新型的万年历和转发器可以合二为一，这样可以把无线收发部分去掉！直接用线路连接如有线连接或通过有线网络线进行有线网络连接，大多是情况下是分开的，采用无线连接。

Claims (8)

1.一种具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，包括数码万年历，其特征在于：数码万年历采用带有无线收发功能的数码万年历，所述的带有无线收发功能的数码万年历包括处理器、时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块，处理器采用支持标准时间互助共享协议的处理器芯片，在处理器的相应功能引脚上电连接有时间显示电路、按键输入电路和无线收发模块。

2.根据权利要求1所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特征在于：包含带有无线收发功能的标准时间转发器；所述的带有无线收发功能的标准时间转发器包括微处理器模块、无线收发模块、USB接口或/和网络接口模块，在微处理器模块的相应功能引脚上电连接有无线收发模块和USB接口或/和网络接口模块，微处理器模块采用支持标准时间互助共享协议的处理器芯片；所述的带有无线收发功能的数码万年历与带有无线收发功能的标准时间转发器通过有线连接或无线连接。

3.根据权利要求2所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特征在于：所述的带有无线收发功能的数码万年历包括红外接收电路和/或语音报时电路。

4.根据权利要求2所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特征在于：所述的带有无线收发功能的标准时间转发器的标准时间的取得是通过互联网以互联网校时协议经互联网上的标准时间服务器取得的。

5.根据权利要求2所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特征在于：所述的带有无线收发功能的标准时间转发器还包括GPS卫星信号标准时间信号源接收接口或长波校时信号接收接口或短波校时信号接收接口。

6.根据权利要求2所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特征在于：所述的带有无线收发功能的标准时间转发器安装有按键设置电路。

7.根据权利要求2所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特征在于：所述的带有无线收发功能的数码万年历与带有无线收发功能的标准时间转发器通过有线连接包括有线网络连接。

8.根据权利要求2所述的具有互助共享协议的网络型自动校时高精度数码万年历，其特征在于：所述的带有无线收发功能的数码万年历与带有无线收发功能的标准时间转发器通过无线连接包括无线网络连接。

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