b碼對時擴展裝置在重慶某大學的成功案例

2018年初，重慶郵電大學經朋友介紹，選購我公司的b碼對時擴展裝置，并經過多次試驗基本上已滿足需求，并對我公司的售前售后服務態度作出很高的評價。

1、B碼對時簡介

IRIG碼 ，是美國靶場司令委員會制定的一種時間標準 ，其包含 4 種并行二進制時間碼格式和 6 種串行二進制時間碼格式 ，而 IRIG-B 時間碼格式是其中最常用的一種。IRIG-B 碼包含有秒、分鐘、小時、一年中的第幾天、年份、二進制的秒計日等時間信息 ，且發送頻率為每秒一次，因此其中還隱含著標準的秒脈沖信息。

一個時間格式幀從幀參考標志開始，由相鄰兩個幀參考標志之間的碼元組成，每個時幀的準時為該時幀參考標志的前沿。如果連續出現兩個8ｍｓ的位置識別標志，則該時幀的開始是位于第2個8ｍｓ的位置識別標志前沿。

第一部分按順序分別為秒、分、時、天、年等信息，第二部分為控制功能位，第三部分是用二進制的秒來表示的一天中的時間信息，此部分計時信息每 24 小時循環 1 次。碼元的 " 準時 " 參考點是其脈沖前沿 ，一幀數據從幀參考標志 PR 碼元開始，而其前一個碼元正是上一個幀周期中的最后一個位置識別標志 P0 碼元。因此當連續出現兩個 8ms 脈寬的碼元時，在這兩個碼元之后的下一個碼元即為當前一幀數據中秒的開始。從參考碼元 PR 開始對碼元進行編碼，即從第 0號碼元開始依次至第 99 號碼元，共計 100 個碼元。

2、B碼設備的應用

越來越多的系統，如各種雷達系統、測控系統等由多個分布在不同位置的站（設備）組成，各站為了確保測量數據的時間一致，要求各個站（設備）之間有一個統一的時間標準。利用地面微波通信實現站間時間同步的方法可分為兩種，即單向授時法和雙向比對法。單向授時法是把中心站的時間基準信號單向發出，在外地站接收基準信號，實現和中心站的時間同步。該方法實現起來相對簡單，但授時精度難以做到很高，尤其是達到納秒的量級，如短波的授時精度一般為毫秒級，長波為微秒級。而雙向比對法采用的是中心站和外地站互相收發校時信號，由于中心站和外地站同時在收發信號，雙向傳輸路徑完全相同，其傳播延時可以有效對消，使得時間的比對精度要明顯高于單向授時法。這兩種方法都需要進行精確的時間傳遞，通常都采用IRIG-B碼。

3、B碼產品簡介

  SYN013型時統終端是一款用于提供多路頻標時標輸出的時統設備。時統終端接收GPS北斗衛星信號及兩路IRIG-B碼輸入，對內部高精度原子鐘進行馴服，使其準確度一直保持和銫鐘一樣的準確度，輸出IRIG-B碼，10mhz，NTP/SNTP,TOD,1PPS,UDP監控等時鐘信號，為各種設備（用戶）提供精確、標準、安全、可靠和多功能的授時定位服務，是一款實現時間同步定位的高精度時間統一系統。

產品功能

1) 具有GPS和北斗授時與定位功能；

2) 接收兩路IRIG-B碼輸入；

3) 高精度原子鐘守時功能；

4) 輸出直流IRIG-B（DC）碼，RS422差分采樣信號；

5) 顯示屏輸出，直接通過設備顯示屏查看位置、時間等關鍵信息，無需其他手段輔助

產品特點

a) 軍用器件，電磁屏蔽機箱，軍工品質；

b) 定位授時精度高；

c) 系統響應時間短、工作性能穩定可靠；

d) 整體功耗小，采用無風扇設計，運行可靠穩定。

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4、時間同步源總結

時間同步系統具有4個時間同步源：GPS、北斗衛星系統、外部輸入IRIG-B碼以及裝置內部高穩晶振。

1、GPS

GPS衛星全球定位系統是目前最成熟的衛星導航定位系統，它采用“多 星、高軌、高頻、測時、測距”體制，信號具有全球覆蓋、全天候工作、晝夜連續而實時地為無限多的用戶提供高精度七維信息（三維位置，三維速度和精密時間）的能力。GPS時是全球衛星定位系統建立的**時間系統，它由 GPS主控站里的一組高精度原子鐘所控制。GPS 時與UTC是一種相關的時間系統，其偏差在導航電文中會被描述。通過使用**GPS授時模塊，可以獲得與UTC同步的時間。

2、北斗衛星系統

北斗衛星系統中衛星主要功能是轉發。衛星在接收到地面站的信號后，再轉發給用戶。因此用戶端在接收到信號后，扣除信號傳輸的時間，并修正偽鐘差就能得到精確的UTC，所以影響北斗衛星系統授時精度的關鍵是信號傳輸時延的計算。通常計算時延的方法有單向授時和雙向授時。

北斗單向授時是一種無源授時方法，通常應用于已知位置的授時，由于采用被動方式進行，不占用系統容量。雙向授時無需知道用戶端的位置，所有處理都由中心站系統完成，利用地面中心站計算傳輸時延，再發送給用戶機，該方法是有源授時，受到用戶數量的限制。本系統采用單向授時。

該系統先采用GPS接收機獲取用戶的位置信息，提供給北斗授時模塊。北斗授時模塊依此計算出傳輸時延，即可同步到國家授時中心的 NTSC時間。當位置誤差小于50ｍ時，單向定時精度優于100ns。

3、外部輸入IRIG-B碼

IRIG-B標準碼分為直流碼和交流碼，因精度原因，本系統只涉及DC碼的解碼。直流碼為脈沖寬度編碼形式，每個碼的寬度是10ms，一幀信息包括100個碼元，碼元共有三類：標志位、二進制1以及二進制0。區別在于高電平的脈沖寬度，標志位為8ms，“2”和“0”分別為5，2ms，連續2個8ms標志的第2個脈沖的前沿為秒基準沿。

4、裝置內部高穩晶振

時間同步系統通過使用一顆精度為1E-8的晶振作為本地時鐘，保證極 端嚴峻喪失外部同步源下的時間輸出精度。在正常其他三類時鐘源存在的情況下，可以通過獲取PPS對晶振進行頻率修正以降低溫度漂移的誤差。當其他三類時鐘源不能提供時間基準的時候，晶振經過CPLD繼續提供高精度頻率和時間信號輸出，以保證時間精度。

5、結束語

B碼對時具有十分廣泛的用途，人們正在探索利用它**的時間同步性能來開發電力系統監測、保護和控制的各種方法。在變電站監控系統、故障測距錄波系統、系統運行功角實時監測系統、電網調度自動化系統等各方面實現B碼時間同步，可以很好地保證WOE事件的一致性和可靠性，為當今越來越復雜的電網系統在運行中出現的故障原因分析提供了強有力的保障。