专利名称：B码解调解码方法及其装置的制作方法
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aONASS等系统 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，靶场中的时间系统为卫星或航天器 发射、常规武器试验、测控系统提供标准时间。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码格式耙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授时系统中一个重要部分是IRIG-B的解码。IRIG-B —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授时系统作为一个整体系统实现。
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"和插入时隙信息，输出秒脉冲和时间
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l/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l/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。
图1为本发明中直流B码脉冲示意图2为本发明中直流B码帧结构示意图3为本发明中交流B码与直流B码的对比图4为本发明中正向过零点原理图5为本发明中交流B码解调原理示意图6为本发明中直流B码解码原理框图7为本发明中整个系统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lms，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"和插入时隙，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, — 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:Pl， 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l， 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，
626， 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"l"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lms，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lKHz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50X的lKHz
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；
7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"和插入 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；
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；
◎、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"和插入时隙信息，输出秒脉冲和时间
《曰息。
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9(T ，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lms，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。
8IRIG-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
① 、观隨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；
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"和插入时隙，输出秒脉冲和时间 信息°
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。
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。
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、'l' 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'l'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。
9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。
权利要求
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”和插入时隙信息，输出秒脉冲和时间信息。
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"l"、"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Q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。
全文摘要
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”和插入时隙信息，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。
文档编号G04F5/00GK101493674SQ200810049150
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月24日 优先权日2008年1月24日
发明者吴淑琴, 张筱南, 李军华, 杨玉清, 贾小波 申请人:郑州威科姆技术开发有限公司