IRIG-B碼產生與解碼的介紹與應用

隨著用電設備和用電量的逐年增多.人們對電力系統的自動化和安全運行的要求越來越高.而電力系統的自動化和安全運行的一個要素就是電網時間的精確和統一。近年來，隨著徽機自動化裝置的普及.更加迫切的要求電網運行實硯時間統一。全球定位系統具有高精度的對時功能.在電力系統得到廣泛使用。國家電網公司發布的《關于加強電力二次系統時鐘管理的通知)中就明確要求采用IRIG-B標準碼逐步實現GPS裝置和相關系統或設備的對時。傳筑的TRIG-B碼對時模塊的設計架構是基于CPLD+MCU,硬件設計比較復雜。

IRIG(Inter Range Instrumentation Group)起源于軍隊靶場的時間同步，靶場中的時間系統為衛星或航天器發射、常規武器試驗、測控系統提供標準時間。IBIG-B時間碼(簡稱B碼)就是由IRIG所屬的TCG(TelecommunicationGroup)制訂的一種串行時間碼，被廣泛應用于時間信息傳輸系統中。在實際的應用中，根據距離B碼發生器的遠近及不同時間精度的要求，B碼在實際傳輸中采用了兩種碼型AC碼(交流碼)和DC碼(直流碼)。當傳輸距離比較遠時采用AC碼，當傳輸距離近時則采用DC碼。

在時間服務器、時統設備等時間傳輸設備中需要非常準確的時間同步，從而保證數據傳輸的準確性。在數據傳輸技術的要求高的系統中，如果不采用時鐘同步技術，極有可能造成各個級聯設備數據時間上的細微誤差，進而造成數據傳遞結果的不準確，將對數據的研究處理產生嚴重的影響。時間、頻率統一設備是為其他設備提供標準、統一時間的，是其他一切時間服務的基礎，因此，時統設備是各科學研究領域研究的重要設備之一。尤其在航空航天靶場試驗、常規武器試驗、網絡服務器、政府機構設備、通信、交通、電力等領域中都有廣泛的應用:", IRIG-B碼是標準的每幀一秒的時間碼.具有申行格式，攜帶豐富的編碼信息，傳輸相對比較簡單，也適合實際的使用習慣。國際上通用IR1G-B碼格式的時間碼，作為時間的同步的標準。

隨著集成電路技術的發展，采用FPGA芯片解讀IRIG-B碼的方法逐漸流行。使用FPGA設計的解碼器具有成本低、靈活性、高準確度、抗外界干擾能力強等特點。

IRIG-B碼產生器介紹

IRIG-B碼產生器是由我公司精心設計、自行研發生產的一款IRIG-B碼產生設備，接收GPS衛星信號，使用GPS定時信號對本機進行時間同步，產生IRIG-B（DC）碼信號、1PPS（秒信號）同步脈沖信號及串口時間信息，前面板顯示年月日時分秒等信息。具有以GPS定時信號建立時間參考（可選擇GPS北斗雙模接收機）；高可靠性，安裝簡便；同步產生、輸出IRIG-B（DC）碼；性價比高，應用廣泛；輸出定時同步信號（1PPS），TTL接口輸出；前面板顯示年月日時分秒、衛星顆數及工作狀態；串口輸出，每秒發送一次時、分、秒、年、月、日時間信息；授時精度高，傳輸誤差??；選件豐富，經濟實用；可長期穩定工作。

IRIG-B碼解碼器介紹

IRIG-B碼解碼器是由我公司精心設計、自行研發生產的一款IRIG-B解碼設備，將輸入的1路IRIG-B（DC）碼轉換成用戶需要的2路包含日期、時間的串口信息及1PPS，前面板顯示年月日時分秒等信息。以IRIG-B(DC)信號建立時間參考；輸出定時同步信號（1PPS），TTL接口輸出；高可靠性，安裝簡便；前面板顯示年月日時分秒及工作狀態；選件豐富，經濟實用；串口輸出，每秒發送一次時、分、秒、年、月、日時間信息；性價比高，應用廣泛；授時精度高，傳輸誤差??；可長期穩定工作。

IRIG-B碼產生器與解碼器的應用

IRIG-B碼產生器與解碼器可廣泛的應用在科研院所，比如與橫河850示波記錄儀配合使用；變電站/發電廠，電網中心調度；通信裝備，航空航天航海，電子信息系統。廣電、金融、移動通信、石油、電力、交通、工業以及國防等領域；電力廠（站）和電網中心調度的時間統一系統及各種時間顯示屏。繼電保護、安全自動裝置、故障錄波器、RTU、調度自動化系統和計算機監控系統等多種設備中。

B碼的特點

IRIG-B碼是由美國IRIG組織發布用于時間同步的時間碼標準，其中應用最廣泛的是IRIG-B版本.簡稱B碼.是**于時鐘傳輸的時鐘碼。為國際通用時間格式碼.用于各系統的時間同步。目前GPS對時裝置提供IRIG-B碼有多種方式:TTL電平.差分信號.RS422等，由于TTL電平或差分信號只是占用一個1/0口的資源.故這里選用TTL電平或差分信號做為IRIG-B碼的輸人方式.

IRIG-B格式時間碼是每秒一幀的時間串碼。在B碼時間格式中含有日、時、分、秒.碼元的“準時”參考點是其脈沖前沿。時間精度可以達到微秒級。每秒輸出一幀按秒、分、時、日的順序排列時間信息.B碼校時方式在一組信號中即達到了時間精度.又保證了時間數值的正確性。因此在變電站的新建或改造工程中應優先采用B碼對時方式.有利于減少GPS時鐘的接口數量和電纜數量.也使運行維護更為簡單方便。

基于GPS的對時方式有3種：1)脈沖對時方式；2)串行口對時方式；3)IRIG-B時間編碼對時方式。脈沖對時和串行口對時各有優缺點，前者精度高但是無法直接提供時間信息，而后者對時精度比較低。IRIG-B碼對時方式兼顧了兩者的優點，是一種精度很高并且又含有絕對的精確時間信息的對時方式，采用IRIC-B碼對時，就不再需要現場總線的通信報文對時，也不再需要GPS輸出大量脈沖節點信號。國家電網公司發布的技術規范中明確要求新投運的需要授時的變電站自動化系統間隔層設備，原則上應采用IRIG-B碼(DC)方式實現對時。

IRIG-B碼原理

IRIG(Inter Range Instrumentation Group)碼是美國靶場司令委員會制定的一種時間標準，共有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。其中最常用的是IRIG-B時間碼格式。B碼可以分為直流(DC)碼和交流(AC)碼，交流碼是1 kHz的正弦波載頻對直流碼進行幅度調制后形成的；直流碼采用脈寬編碼方式。每秒1幀，含100個碼元，每個碼元寬度為10ms。碼元有3種，位置標識符的脈寬是8ms(位置標識P0～P9和參考標志Pr)，二進制“1”和“0”的脈寬分別為5 ms和2ms。

每幀從參考標志Pr開始，也就是連續兩個8 ms脈沖中的第2個8 ms脈沖的前沿開始，分別為Pr，第0，1，…，99碼元。在Pr和P5之間是BCD字段，傳送的是BCD碼格式的時間信息(包含秒、分、時、天4種信息)，低位在前，高位在后；個位在前十位在后。在P5和P8之間是CF字段，實現控制功能，可根據實際使用時的協議制定使用方法，在這里沒有用到該字段。在P5和P8之間是SBS字段，是用二進制表示的以秒(s)為單位的時間信息。

IRIG-B碼授時

IRIG(Inter-Range Instrumentation Group)是美國靶場司令部委員會的下屬機構，稱為’靶場時(BI組’。IRIG時間標準有兩大類:一類是并行時間碼格式，這類碼由于是并行格式，傳輸距離較近.且是二進制，因此遠不如串行格式廣泛;另一類是串行時間碼，共有六種格式，即A, B. D, E, G, H。它們的主要差別是時間碼的幀速率不同.B碼的主要特點是時幀速率為1幀/s;攜帶信息量大，經譯碼后可獲得1、10, 100, 1000 c/s的脈沖信號和BCD編碼的時間信息及控制功能信息;高分辨率;調制后的B碼帶寬，適用于遠距離傳輸:分直流、交流兩種:具有接口標準化，國際通用.

IRIG-B常與GPS系統配合使用，一般是將被GPS校正得到的準時鐘編碼后輸出，傳輸介質可用雙絞線和同軸電纜，精確度為10us^-100us.   b.DCLS:是IRIG-B的一種特殊形式，通過64kbit/s的數字數據網(DDN:Digital DataNet-works)的線路進行傳輸，無傳輸距離的限制，精確度為10us-1000us.

GPS授時

全球定位系統(GPS:GIobalPositioning System)是美國從20世紀70年代開始研制的，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全部建成.GPS系統包括空間(GPS衛星)、地面控制一地面監控系統和用戶設備((GPS信號接收機)三大部分。GPS信號接收機可接收用于授時、準確至納秒(ns)級的時間信息.盡管在GPS測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，以及在定位計算時會受到衛星廣播星歷誤差的影響等，但在相對定位時大部分公共誤差都會被抵消或削弱，定位的精度也會大大提高。授時型接收機主要利用GPS衛星提供的高精時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊的時間同步。按接收機的載波頻率分類，有單頻接收機和雙頻接收機兩種，采用GPS授時型接收機提供的高精度時間一般被用作時間源。

結束語

隨著當今電子技術日新月異的發展，時間同步得到了越來越重要的應用。時間碼IRIG-B作為一種重要的時間同步傳輸的方式，以其實際突出的優越性能，成為時統設備**的標準碼型，B碼作為一種授時方式具有實現簡單，工作穩定，成本低廉的授時方式且精確性很高等特點，有著非常廣闊的應用前景.隨著用電設備和用電量的逐年增多.人們對電力系統的自動化和安全運行的要求越來越高.而電力系統的自動化和安全運行的一個要素就是電網時間的精確和統一。近年來，隨著徽機自動化裝置的普及.更加迫切的要求電網運行實硯時間統一。