CN101493674A

CN101493674A - B码解调解码方法及其装置

Info

Publication number: CN101493674A
Application number: CNA2008100491506A
Authority: CN
Inventors: 贾小波; 杨玉清; 吴淑琴; 李军华; 张筱南
Original assignee: ZHENGZHOU WEIKEMU TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Vcom Technology Co., Ltd.
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2028-01-24
Also published as: CN101493674B

Abstract

本发明公开了一种IRIG－B码解调解码方法，它包括以下几个步骤：①测量IRIG－B交流模拟信号的幅度，并与参考电平进行比较，产生方波信号，由此确定模拟信号的正向过零点；②利用模拟信号的正向过零点，采样IRIG－B交流模拟信号，并和预先设定的参考幅值进行比较判断，生成IRIG－B直流信号；③对IRIG－B直流信号的高电平宽度进行计数，判断确定出参考码元的上升沿位置，并确定数据信息“1”、“0”和***时隙信息，输出秒脉冲和时间信息。采用上述技术方案的本发明，不仅对模拟信号实现解调，而且可以得到基准秒脉冲信号和时间信息等；解调得到的秒脉冲同步精度高；原理简单，易于实现。

Description

B码解调解码方法及其装置

技术领域

本发明属于电子自动化领域，特别是涉及一种IRIG-B码的解码方法，同时涉及一种利用该方法实现B码解码的装置。

背景技术

随着科学技术水平和自动化技术的发展，时间同步网作为重要的基础设施，在电信、电力和国防等领域发挥了重要作用。人们对时间及时间的准确度提出了越来越高的要求，各种授时手段不断涌现。采用北斗、GPS和GLONASS等***的卫星接收机，输出秒脉冲和IRIG-B等同步信号作为基准时间源，为自动化设备提供时间同步。

IRIG起源于美国军队靶场的时间同步，靶场中的时间***为卫星或航天器发射、常规武器试验、测控***提供标准时间。IRIG-B是IRIG系列码的一种，携带信息丰富，抗干扰性好，具备国际的通用接口。IRIG-B以其自身的优点，广泛地应用在电力、电信和国防等领域。

IRIG-B码格式靶场间使用的标准时间格式有两大类，一类是并行时间码格式，现已很少应用；另一类是串行时间码格式。IRIG串行标准二进制时间码格式不但能满足近距离时间信息传输，而且能满足远距离时间信息传输。在实际的应用中，根据距离B码发生器的远近及不同时间精度的要求，B码在实际传输中采用了两种码型AC码，即交流B码和DC码，即直流B码。当传输距离比较远时采用AC码，当传输距离近时则采用DC码。

IRIG-B授时***中一个重要部分是IRIG-B的解码。IRIG-B一般不能直接对授时终端进行授时，因此，在输入授时终端设备前，必须经过IRIG-B解码提取出脉冲信息和时间信息，才能提供给收拾终端设备进行授时等应用，使得IRIG-B授时***作为一个整体***实现。

在以往的技术中，采用生成一个同频同相但不同幅度的电压模拟信号，与IRIG-B模拟信号进行电压比较的办法来实现对IRIG-B码的解码，实施过程复杂，且易带来误差，精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高B码解调性能和解码同步精度的B码解码方法，并提供一种利用该方法实现B码解码的装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括以下几个步骤：

①、测量IRIG-B交流模拟信号的幅度，并与参考电平进行比较，产生方波信号，由此确定模拟信号的正向过零点；

②、利用模拟信号的正向过零点，采样IRIG-B交流模拟信号，并和预先设定的参考幅值进行比较判断，生成IRIG-B直流信号；

③、对IRIG-B直流信号的高电平宽度进行计数，判断确定出参考码元的上升沿位置，并确定数据信息“1”、“0”和***时隙信息，输出秒脉冲和时间信息。

在步骤①中，将交流模拟信号与参考电平进行比较，若正弦波正半周的电平高于参考电平，则输出高电平，若正弦波负半周的电平低于参考电平，则输出低电平，由此产生方波信号，每个方波的上升沿即为正向过零点。

在步骤①中，参考电平为模拟信号的中值。

在步骤②中，在正向过零点后进行延迟，所述的延迟时间为步骤①中方波信号的1/4周期；采样IRIG-B交流模拟信号，并和预先设定的参考幅值进行比较判断，如果采样值高于参考幅值输出高电平，反之输出低电平，经比较得到的信号为IRIG-B直流信号。

在步骤③中，对IRIG-B直流信号的高电平宽度进行计数，根据B码码元宽度的判决条件，得到数据“1”、“0”和码元信息；依据B码的数据帧结构，对解码得到的数据进行整理、重组得到参考码元、时间信息、控制信息和SBS信息；补偿步骤①中方波信号1/4周期的时间，即得到的标准的秒脉冲信号。

一种实施该方法所需的B码解码装置，IRIG-B交流模拟信号进入A/D转换器，A/D转换器与交流码解调单元相连，交流码解调单元与直流码解码单元连接，且IRIG-B交流模拟信号还经比较器进入交流码解调单元；时钟源给A/D转换器、交流码解调单元、直流码解码单元提供时钟信号。

IRIG-B交流模拟信号通过变压器进入A/D转换器，变压器还与比较器相连。

直流码解码单元为：直流B码分别经过直流码元沿检测模块和计数器模块，计数器与脉宽判决模块相连，脉宽判决模块的秒脉冲信号经过秒脉冲补偿输出标准秒脉冲；脉宽判决模块的数据信息经B码元组合模块和信息存储模块输出时间信息和控制信息。

交流码解调单元和直流码解码单元通过可编程逻辑器件来实现。

交流码解调单元和直流码解码单元通过DSP来实现。

采用上述技术方案的本发明，采用比较器得到IRIG-B模拟信号的正向过零点，利用A/D转换器对IRIG-B模拟信号采样来实施解调功能。不仅对模拟信号实现解调，而且可以得到基准秒脉冲信号和时间信息等；解调得到的秒脉冲同步精度高；原理简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明中直流B码脉冲示意图；

图2为本发明中直流B码帧结构示意图；

图3为本发明中交流B码与直流B码的对比图；

图4为本发明中正向过零点原理图；

图5为本发明中交流B码解调原理示意图；

图6为本发明中直流B码解码原理框图；

图7为本发明中整个***的解码装置原理框图。

具体实施方式

实施例1

本发明中B码解码方法包括以下几个步骤：

①、测量IRIG-B(AC)交流模拟信号的幅度，并与参考电平进行比较，产生周期为1ms，占空比为50％的方波信号，由此确定模拟信号的正向过零点，对方波信号的电平利用数字逻辑电路进行采样，检测相邻时刻的电平值，便可得到正向过零点的时刻；

②、利用模拟信号的正向过零点，采样IRIG-B(AC)交流模拟信号，并和预先设定的参考幅值进行比较判断，生成IRIG-B(DC)直流信号；

③、对IRIG-B(DC)直流信号的高电平宽度进行计数，判断确定出参考码元的上升沿位置，并确定数据信息“1”、“0”和***时隙，输出秒脉冲和时间信息。

如图1所示，直流B码是每秒一帧的时间串码，每个码元宽度为10ms，一个时帧周期包括100个码元，为脉宽编码。码元的″准时″参考点是其脉冲前沿，时帧的参考标志由一个位置识别标志和相邻的参考码元组成，其宽度为8ms；每10个码元有一个位置识别标志：P1，P2，P3，…，P9，P0，它们均为8ms宽度；PR为帧参考点；二进制“1”和“0”的脉宽为5ms和2ms。

一个时间格式帧从帧参考标志开始，因此连续两个8ms宽脉冲表明秒的开始，如果从第二个8ms开始对码元进行编码，分别为第0，1，2，…，99个码元。在B码时间格式中含有天、时、分、秒，时序为秒-分-时-天，所占信息位为秒7位、分7位、时6位、天10位，其位置在P0～P5之间。P6～P0包含其他控制信息。其中“秒”信息：第1，2，3，4，6，7，8码元；“分”信息：第10，11，12，13，15，16，17码元；“时”信息：第20，21，22，23，25， 26，27码元；第5，14，24码元为索引标志，宽度为2ms。时、分、秒均用BCD码表示，低位在前，高位在后；个位在前，十位在后。如图2所示，图中表示的时间为173天21时18分2秒。

如图3所示的IRIG-B(AC)交流码和IRIG-B(DC)直流的波形对比图，IRIG-B(AC)交流码适合于较远距离的传输，主要用作主、从站时统设备间的同步手段和时统设备与远距离用户的接口。IRIG-B(AC)交流码是一种脉冲宽度调制码，在对1kHz正弦波作幅度调制的信号，有三种不同的调制脉冲宽度，秒信号参考码元和位置识别标志为8ms，码字“1”为5ms，码字“0”和索引标志为2ms。

由于IRIG-B(AC)交流码和IRIG-B(DC)直流码的特性，在B码解码方法步骤①中，将交流模拟信号与参考电平进行比较，若正弦波正半周的电平高于参考电平，则输出高电平，若正弦波负半周的电平低于参考电平，则输出低电平，由此产生周期为1ms，占空比为50％的方波信号。方波的上升沿为模拟信号由负半周向正半周过渡的时刻，即为正向过零点。参考电平为模拟信号的中值；当模拟信号随零电平上下波动时，参考电平即为零电平，如图4所示。

一种实施该方法所需的B码解码装置，其结构和连接关系如下：IRIG-B(AC)交流模拟信号进入A/D转换器，A/D转换器用以采样得到的模拟信号的振幅值。A/D转换器与交流码解调单元相连，该单元利用A/D转换器的采样值对IRIG-B(AC)交流信号幅度进行判决，解调得到IRIG-B(DC)直流信号。交流码解调单元与直流码解码单元连接，对IRIG-B(DC)直流信号进行解码得到秒脉冲和时间信息等。且IRIG-B(AC)交流模拟信号还经比较器进入交流码解调单元，比较器输入端接收B码模拟信号，和参考电平进行比较，得到1KHz的方波信号。

在整个装置中，时钟源给A/D转换器、交流码解调单元、直流码解码单元提供时钟信号。

在该B码解码装置中，各个部件的功能如下：

比较器：其输入端接收B码模拟信号，然后和参考电平进行比较，高于参考电平得到高电平，否则得到低电平，因此比较器输出一个占空比为50％的1KHz的方波信号；

A/D转换器：其输入端接收B码模拟信号，在比较器输出的方波上升沿后250us对模拟信号进行采样，得到模拟信号的振幅值。

解调单元：连接到A/D转换器和解码单元，利用A/D转换器的采样值和参考电平幅度进行比较，如果高于参考电平幅度则得到高电平，低于参考电平幅度则得到低电平，输出的方波即为IRIG-B(DC)直流信号，这样实现了对IRIG-B(AC)交流解调，得到了IRIG-B(DC)直流信号；

解码单元：连接解调单元，对IRIG-B(DC)直流信号进行解码。直流B码解码的过程其实就是测量脉冲的，不同的宽度分别代表数据“1”、“0”和***码元，以及参考码元和位置码元。因为在信号调制的误差和传输过程中引入的干扰，使得码元宽度不是精确的2ms，5ms和8ms，因此需要在解调过程中引入容错机制，保证解码的正确性。经过脉冲判决得到的数据，依据B码的数据规则回复整理，可以找到参考码元，并依据参考码元的上升沿产生1PPS信号。并通过整理得到的IRIG-B中携带的时间信息。

时钟源：连接到A/D转换器、解调单元和解码单元，用于提供时钟信号；其中可直接连接到解调单元和解码单元，由于时钟源的频率较高，一般是通过分频后再连接到A/D转换器。

实施例2

本发明中B码解码方法包括以下几个步骤：

①、测量IRIG-B(AC)交流模拟信号的幅度，并与参考电平进行比较，产生方波信号，由此确定模拟信号的正向过零点；

③、对IRIG-B(DC)信号的高电平宽度进行计数，判断确定出参考码元的上升沿位置，并确定数据信息“1”、“0”和***时隙信息，输出秒脉冲和时间信息。

如图5所示，步骤②中，在收到过零检测信号的上升沿时，为正弦信号相位的零度，在正弦信号的90°，也就是正弦信号幅度最大时再对模拟信号采样，判断是高幅度信号还是低幅度信号，一般来说参考幅度值不小于高幅度电平的70％；并且正弦信号的周期为1ms，所以在检测到正向过零点后250us后，此时正弦信号的幅度达到最大，为正弦信号的振幅值。采集交流码的幅度数据后，根据预先设定的幅度作为判决门限，用交流码的幅度和参考门限之相比较，如果采集幅度高于门限值则输出高电平，否则输出低电平，这样就将IRIG-B(AC)交流模拟信号就被解调成了IRIG-B(DC)直流脉冲信号。由于延迟的缘故，转换后的直流B码信号比标准的直流码延迟了250us。

一种实施该方法所需的B码解码装置，其结构和连接关系如下：IRIG-B(AC)交流模拟信号进入A/D转换器，A/D转换器与交流码解调单元相连，交流码解调单元与直流码解码单元连接，且IRIG-B(AC)交流模拟信号还经比较器进入交流码解调单元；时钟源给A/D转换器、交流码解调单元、直流码解码单元提供时钟信号。

IRIG-B(AC)交流模拟信号通过变压器进入A/D转换器，变压器还与比较器相连。变压器对B码的模拟信号进行电平转化，使输入的信号幅度在A/D转换器工作范围内，同时变压器还可以起到信号隔离的作用。

实施例3

本发明中B码解码方法包括以下几个步骤：

在步骤③中，对IRIG-B(DC)直流信号的高电平宽度进行计数，根据B码码元宽度的判决条件，得到数据“1”、“0”和码元信息；依据B码的数据帧结构，对解码得到的数据进行整理、重组得到参考码元、时间信息、控制信息和SBS信息；补偿步骤①中方波信号1/4周期的时间，即得到的标准的秒脉冲信号。

如图6所示，直流码解码单元为：直流B码分别经过直流码元沿检测模块和计数器模块，计数器与脉宽判决模块相连，脉宽判决模块的秒脉冲信号经过秒脉冲补偿输出标准秒脉冲；脉宽判决模块的数据信息经B码元组合模块和信息存储模块输出时间信息和控制信息。

IRIG-B(DC)直流码解码的目的是产生基准秒脉冲和时间信息，根据解调得到的直流B码，由直流码的上升沿产生一个上升沿指示信号，再在直流码的下升沿产生一个下升沿指示信号，上升沿指示信号启动一个10MS计数器，下降沿指示信号则暂停计数器计数，计数器的计数结果表示了高电平的脉冲宽度。将脉冲宽度值送入脉宽判决模块进行判决，确定收到的信号是‘0’码元、‘1’码元还是参考码元。利用参考码元经过秒脉冲补偿模块可以恢复出1PPS信号；另外，解调出的‘0’码元和‘1’码元在B码元组合模块中，按照B码的规则进行组合，可以得到时间信息和控制信息等。

交流码解调单元和直流码解码单元通过可编程逻辑器件来实现，保证其精度。如果不考虑精度，也可以通过DSP或单片机来实现。

Claims

1、一种IRIG-B码解调解码方法，其特征在于：它包括以下几个步骤：

2、根据权利要求1所述的B码解码方法，其特征在于：在步骤①中，将交流模拟信号与参考电平进行比较，若正弦波正半周的电平高于参考电平，则输出高电平，若正弦波负半周的电平低于参考电平，则输出低电平，由此产生方波信号，每个方波的上升沿即为正向过零点。

3、根据权利要求1或2所述的B码解码方法，其特征在于：在步骤①中，所述的参考电平为模拟信号的中值。

4、根据权利要求1所述的B码解码方法，其特征在于：在步骤②中，在正向过零点后进行延迟，所述的延迟时间为步骤①中方波信号的1/4周期；采样IRIG-B交流模拟信号，并和预先设定的参考幅值进行比较判断，如果采样值高于参考幅值输出高电平，反之输出低电平，经比较得到的信号为IRIG-B直流信号。

5、根据权利要求1所述的B码解码方法，其特征在于：在步骤③中，对IRIG-B直流信号的高电平宽度进行计数，根据B码码元宽度的判决条件，得到数据“1”、“0”和码元信息；依据B码的数据帧结构，对解码得到的数据进行整理、重组得到参考码元、时间信息、控制信息和SBS信息；补偿步骤①中方波信号1/4周期的时间，即得到的标准的秒脉冲信号。

6、一种如权利要求1所述的实施该方法所需的B码解码装置，其特征在于：IRIG-B交流模拟信号进入A/D转换器，A/D转换器与交流码解调单元相连，交流码解调单元与直流码解码单元连接，且IRIG-B交流模拟信号还经比较器进入交流码解调单元；时钟源给A/D转换器、交流码解调单元、直流码解码单元提供时钟信号。

7、根据权利要求6所述的B码解码装置，其特征在于：IRIG-B交流模拟信号通过变压器进入A/D转换器，变压器还与比较器相连。

8、根据权利要求6所述的B码解码装置，其特征在于：所述的直流码解码单元为：直流B码先后经过直流码元沿检测模块和计数器模块，计数器与脉宽判决模块相连，脉宽判决模块的秒脉冲信号经过秒脉冲补偿输出标准秒脉冲；脉宽判决模块的数据信息经B码元组合模块和信息存储模块输出时间信息和控制信息。

9、根据权利要求6或8所述的B码解码装置，其特征在于：所述的交流码解调单元和直流码解码单元通过可编程逻辑器件来实现。

10、根据权利要求9所述的B码解码装置，其特征在于：所述的交流码解调单元和直流码解码单元通过DSP来实现。