IRIG—B码数字解调技术(AC码解调注意).pdf

第 7卷第 2朝 1 9 9 9年 4月 光学精密工程 OP TI C S AND PRECI S I ON ENGI NEERI NG V。1 7 No 2 Ap r i 1 1 9 9 9 7 I RI G B码数字解调技术 陈-羔朝 J 张 卫 国 (中国科学院长春光学精密机械研究所 长春 1 3 0 0 2 2)摘要论述了一种 I R I G-B格式时间码(交藏(A c)码)的数字解调技术。在介绍 I RI G-B码 格式 后 对 数字 解 调 技术 的 原 理、方法 及 实 现作 了全 面 讨论 分 析，井提 出 了 I RI G-B码在波形失真崎变时的解调方法及相位的识另 4 技术和精度的保证措施，关 键 调 鬯 墼 塑受 1 概 述 我国靶场测量、控制、计算、通信、气象等测试设备，均采用国际标准的 R I G B格式时间 码(简 称 B码)作为 时间同步标准。它的特点 是可靠性 高、接 1 3标 准、通 用规 范 及使用灵 活方 便。B码 是一种 串行的 时间格式，分为两种：一种是直流码(DC码)，一种是交 流码(AC码)，其 原理如 图 1所示。其帧周期为 l s，码元速率为 1 0 0 p p s，从秒准时点起，按 s、mi n、h、d时间信 息 进 行编 码。直 漉(D c)码的解调原理相 对简单，一般 采用测量脉宽的方法，本文不进行讨论。对 于交流(Ac)码的解调，通 常的方法 是采用 自动增益电路(AGC电路)。将幅度变化范 围为 0 5 1 0 v 的正弦信号稳定在 2 3 V ，经固定的比较电平，转换成脉i 巾 信号，进行计数判断解 调。这种方法缺点是 AGC电路 的线性范围窄，容易失真畸变，响应速度慢，解调时间 长，可靠 性差。本文 介绍一种新型的 B码数字解调技术，将 B码进行数字化处理，实现数字化解调 2 B码(A C码)解调原理 如图 I 所示，交漉码是调制的 l k H z 正弦信号，幅度变化峰峰值范围为 0 5 1 0 V _ 。调制 比为 1 6 l 2。采用模数(A D)转换，直接 将 B码转换成数字量，进行数字化解调 处理。通过 软件对 B码幅值的变化进行分析判断，获得时问信息，解调 B码。收稿 日期 I 1 9 9 8-1 0-2 2 维普资讯 http:/ 光学精 密工程 7 卷 r r ame o fcyc l e t i me l s De)c od e C c ode _ _ 1卜|-p o s i t i o n i de n t i fin g ma r k h l t s l 7 3 d a yZ1 h l 8 m i n 4 2 7 5 s s pec i al m a rk s i gna Fi g 1 I RH -B 1 0 I m t i me c o d e a)A D位 数的选择 AC码的幅值最小值为：高幅；V H 一；0 2 5 V 低幅；L 0 2 5 V 6=0 0 4 2 V 考 虑到一般单 片机的 A D 为 l 0位，参考 电压 为 5 V，分 辨率为 5 mV，对 应 B码 最低 幅度 的转换结果 为 高幅对应：5 0(D e c)低幅对应：8(D e c)由上述结果可见，高低幅度很容易判别，选用 l O 位 A D完全满足 B码幅度变化要求。b)采样点的选择 将 l k Hz 的调制信号经过零检测电路，转换成 l k Hz 的脉冲信号，上升措和下降沿经过延 迟 2 5 o ，对准 A C码的峰值，选择峰值为采样点，进行 A，D转换，采集数据。c)转换时 间的选 择 Ac码为频率 l k Hz 的正弦信号：v=V-s i n(2 D 取转换时间为 l 0 ，信号幅度相对变化为 t 一 1一 s i n(2 1 0 0 0 (2 5 0+1 0)1 0 一。)=0 0 02 r l 0位 A D，影响 2个码。转换时间在 l 0 s之 内均满 足要求。维普资讯 http:/ 2 期 陈涛等，I RI GB码数字解 调 技术 3 增强 B码解调的能力 B码通过信道传输到终端时，经常容易造成波形失真和波形畸变，甚至误码，通常畸变后 的波形如图 2所示。为 了适应各种情况下，增强解调 的适应能 力 除接 口严格遵着国军标接 口 技术要求 外，解调技术和方法是 关键。a)采用容错技术 为克服 由于波形 失真、畸变带 来的影响，解调过 程 中 采用 容 错技术，即 8 ms宽 的秒 标 志或 位 置标 志 对 应 l k Hz调制 的 交流 码高 幅度 正弦信 号 为 8 个，5 ms宽 的二进制“l 对应 5个，2 ms 宽 的二进 制“0”对 应 2个，在解调时为提高 容错能 力 7、8、9 按 8 处理，4、5、6按 5处理，1，2 3按 2处理。采取这种措 施 可大大提高解调适应能力。b)采 用误 码纠错技术 1 八 1 R o r m l I RI O-B no c o de w a v e p r o f i l e 肌叭n 肌 f1 F i g 2 D s t o r t i n g I R I G B(A C c o d e wa v e p r o fil e 对解调出的B码时间信息，首先进行范围判断，即小时小于 2 4 分、秒小于 6 0。然后判断相 邻两帧时间信息之差应为 l s，也可以通过多帧判断。c)提高调 制 比 将 AC码转换的 数字 量，进行幅度平方运 算，提高高 幅与 低幅 的调 制 比，更 容易提 取和 判 断高幅信号的个数 以提高获取正确时间信息的能力。d)多通道采 集 把输入的 B码信号分档进行放大 根据幅值的高低 选择不同的通道进行采集 拓宽对 B 码输入更宽范围的适应。e)正负两个方向判断识别 如图 2所示。畸变后的信号波形，负方 向基本没有变 化，可采取正负两个方 向相结 合的方 法，可靠 获得 时间信息和秒基准。4 解调精度 a)如图 3 所示，将输入的 B码(A C码)分为两路，一路是放大后供 A，D转换数据采集，一 路是经过零检测 电路产生 l k Hz 的脉 j 巾 信号作为时间基准。为了保证 B码(AC 码)的 1 0 t s 解 调精 度，过零 检测 电路精 度要求 如下：周期为 l k Hz的正弦信 号，v V s i n(2；r f t)F i R 3 B l a c k d i a g r a m o i A C c o d e p r o c e s s i n g t h e o r y 把 f 1 0 B 和 V。；0 2 5 V代入上式得 l 维普资讯 http:/ 光 学精 密工 程 7 卷 x 0 2 5 蓦 i n(2 1 0 )一 1 5 6 9 mV 由以上 可见，过零检测 电路的精度 应小于 1 5 6 9 mV。通过 合理 选择过零 检测 电路和正 确 解秒准 时点，即可保证 I RI G B码(Ac)的 1 0 的精度。b)相位 的识别 B(AC码)如果反向输入将造成 相位 相反，若 不进行处理会产生 5 0 0,u s 的迟后。一般处 理方法是采用全波整形法。而采用数字化解调法，识 别起来更 灵活方便，可采取绝对值法，也可 根据波形判断等，消除 B码 相位 对解调精度的影响。5 结 论 采用数字解调技术，不仅设计思想先进、数据处理灵 活方便，而且硬件简单容易实现，可 以 提高 B码解调的可靠性及 B码 解调的适应 能力，保证解调精度。参考文献 1 中华人民共和国国家军用标准，G J B 2 9 9 1-9 7 北京 国防科工委军标出版发行部出版，1 9 9 7 Di g i t al De m o dul a t i ng Te c h ni q u e s f or I RI G B Co d e CHEN Ta o，CAO Yo n g Ga n g，Z HANG W e i Gu o (C h a n g c h u n I n s t i t u t e o f O p t i c s a n d Fi n e Me c h a n i c s，C h i n e s e Ac a d e m y of S c i e n c e s，C h a n g c h u n 1 3 0 0 2 2)Ab s t r ac t Th i s p a p e r d e s c r i b e s t h e d i g i t a l d e mo d u l a t i n g t e c h n i q u e f o r I RI G B c od e(AC c o d e)Th e t h e o r y，me t h o d a n d i mp l e me n t o f d i g i t a l d e mo du l a t i n g t e c h ni q u e a r e d i s c u s s e d a f t e r I RI G B f o r ma t i s pr e s e n t e d，a n d p r o v i d e d d e mod u l a t i n g me t h o d，p h a B e i d e n t i f i e d t e c h a l q u e a n d me a n s a s s u r i n g a c c u r a c y wh e n t h e d e f o r ma t i o n o r d i s t o r t i o n I RI GB c o d e wa v e p r 0 f i l e i s e m e r g i ng Ke y wo r d s=Ti me c o de Di g i t a l d e mo d u l a t i o n 陈涛男，1 9 6 5 年 1 0月 生。1 9 8 7 年毕业于大连理工大学自动拉1 时专业，1 9 9 0 年于 中国科学院长春 光学精密机槭研究所机电控制专业取得硕士学位研究员，从事 电控总体工作 维普资讯 http:/