IRIG-B码产生与解码的介绍与应用

随着用电设备和用电量的逐年增多.人们对电力系统的自动化和安全运行的要求越来越高.而电力系统的自动化和安全运行的一个要素就是电网时间的精确和统一。近年来，随着徽机自动化装置的普及.更加迫切的要求电网运行实砚时间统一。全球定位系统具有高精度的对时功能.在电力系统得到广泛使用。国家电网公司发布的《关于加强电力二次系统时钟管理的通知)中就明确要求采用IRIG-B标准码逐步实现GPS装置和相关系统或设备的对时。传筑的TRIG-B码对时模块的设计架构是基于CPLD+MCU,硬件设计比较复杂。

IRIG(Inter Range Instrumentation Group)起源于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。IBIG-B时间码(简称B码)就是由IRIG所属的TCG(TelecommunicationGroup)制订的一种串行时间码，被广泛应用于时间信息传输系统中。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(交流码)和DC码(直流码)。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。

在时间服务器、时统设备等时间传输设备中需要非常准确的时间同步，从而保证数据传输的准确性。在数据传输技术的要求高的系统中，如果不采用时钟同步技术，极有可能造成各个级联设备数据时间上的细微误差，进而造成数据传递结果的不准确，将对数据的研究处理产生严重的影响。时间、频率统一设备是为其他设备提供标准、统一时间的，是其他一切时间服务的基础，因此，时统设备是各科学研究领域研究的重要设备之一。尤其在航空航天靶场试验、常规武器试验、网络服务器、政府机构设备、通信、交通、电力等领域中都有广泛的应用:", IRIG-B码是标准的每帧一秒的时间码.具有申行格式，携带丰富的编码信息，传输相对比较简单，也适合实际的使用习惯。国际上通用IR1G-B码格式的时间码，作为时间的同步的标准。

随着集成电路技术的发展，采用FPGA芯片解读IRIG-B码的方法逐渐流行。使用FPGA设计的解码器具有成本低、灵活性、高准确度、抗外界干扰能力强等特点。

IRIG-B码产生器介绍

IRIG-B码产生器是由我公司精心设计、自行研发生产的一款IRIG-B码产生设备，接收GPS卫星信号，使用GPS定时信号对本机进行时间同步，产生IRIG-B（DC）码信号、1PPS（秒信号）同步脉冲信号及串口时间信息，前面板显示年月日时分秒等信息。具有以GPS定时信号建立时间参考（可选择GPS北斗双模接收机）；高可靠性，安装简便；同步产生、输出IRIG-B（DC）码；性价比高，应用广泛；输出定时同步信号（1PPS），TTL接口输出；前面板显示年月日时分秒、卫星颗数及工作状态；串口输出，每秒发送一次时、分、秒、年、月、日时间信息；授时精度高，传输误差小；选件丰富，经济实用；可长期稳定工作。

IRIG-B码解码器介绍

IRIG-B码解码器是由我公司精心设计、自行研发生产的一款IRIG-B解码设备，将输入的1路IRIG-B（DC）码转换成用户需要的2路包含日期、时间的串口信息及1PPS，前面板显示年月日时分秒等信息。以IRIG-B(DC)信号建立时间参考；输出定时同步信号（1PPS），TTL接口输出；高可靠性，安装简便；前面板显示年月日时分秒及工作状态；选件丰富，经济实用；串口输出，每秒发送一次时、分、秒、年、月、日时间信息；性价比高，应用广泛；授时精度高，传输误差小；可长期稳定工作。

IRIG-B码产生器与解码器的应用

IRIG-B码产生器与解码器可广泛的应用在科研院所，比如与横河850示波记录仪配合使用；变电站/发电厂，电网中心调度；通信装备，航空航天航海，电子信息系统。广电、金融、移动通信、石油、电力、交通、工业以及国防等领域；电力厂（站）和电网中心调度的时间统一系统及各种时间显示屏。继电保护、安全自动装置、故障录波器、RTU、调度自动化系统和计算机监控系统等多种设备中。

B码的特点

IRIG-B码是由美国IRIG组织发布用于时间同步的时间码标准，其中应用最广泛的是IRIG-B版本.简称B码.是专用于时钟传输的时钟码。为国际通用时间格式码.用于各系统的时间同步。目前GPS对时装置提供IRIG-B码有多种方式:TTL电平.差分信号.RS422等，由于TTL电平或差分信号只是占用一个1/0口的资源.故这里选用TTL电平或差分信号做为IRIG-B码的输人方式.

IRIG-B格式时间码是每秒一帧的时间串码。在B码时间格式中含有日、时、分、秒.码元的“准时”参考点是其脉冲前沿。时间精度可以达到微秒级。每秒输出一帧按秒、分、时、日的顺序排列时间信息.B码校时方式在一组信号中即达到了时间精度.又保证了时间数值的正确性。因此在变电站的新建或改造工程中应优先采用B码对时方式.有利于减少GPS时钟的接口数量和电缆数量.也使运行维护更为简单方便。

基于GPS的对时方式有3种：1)脉冲对时方式；2)串行口对时方式；3)IRIG-B时间编码对时方式。脉冲对时和串行口对时各有优缺点，前者精度高但是无法直接提供时间信息，而后者对时精度比较低。IRIG-B码对时方式兼顾了两者的优点，是一种精度很高并且又含有绝对的精确时间信息的对时方式，采用IRIC-B码对时，就不再需要现场总线的通信报文对时，也不再需要GPS输出大量脉冲节点信号。国家电网公司发布的技术规范中明确要求新投运的需要授时的变电站自动化系统间隔层设备，原则上应采用IRIG-B码(DC)方式实现对时。

IRIG-B码原理

IRIG(Inter Range Instrumentation Group)码是美国靶场司令委员会制定的一种时间标准，共有4种并行二进制时间码格式和6种串行二进制时间码格式。其中最常用的是IRIG-B时间码格式。B码可以分为直流(DC)码和交流(AC)码，交流码是1 kHz的正弦波载频对直流码进行幅度调制后形成的；直流码采用脉宽编码方式。每秒1帧，含100个码元，每个码元宽度为10ms。码元有3种，位置标识符的脉宽是8ms(位置标识P0～P9和参考标志Pr)，二进制“1”和“0”的脉宽分别为5 ms和2ms。

每帧从参考标志Pr开始，也就是连续两个8 ms脉冲中的第2个8 ms脉冲的前沿开始，分别为Pr，第0，1，…，99码元。在Pr和P5之间是BCD字段，传送的是BCD码格式的时间信息(包含秒、分、时、天4种信息)，低位在前，高位在后；个位在前十位在后。在P5和P8之间是CF字段，实现控制功能，可根据实际使用时的协议制定使用方法，在这里没有用到该字段。在P5和P8之间是SBS字段，是用二进制表示的以秒(s)为单位的时间信息。

IRIG-B码授时

IRIG(Inter-Range Instrumentation Group)是美国靶场司令部委员会的下属机构，称为’靶场时(BI组’。IRIG时间标准有两大类:一类是并行时间码格式，这类码由于是并行格式，传输距离较近.且是二进制，因此远不如串行格式广泛;另一类是串行时间码，共有六种格式，即A, B. D, E, G, H。它们的主要差别是时间码的帧速率不同.B码的主要特点是时帧速率为1帧/s;携带信息量大，经译码后可获得1、10, 100, 1000 c/s的脉冲信号和BCD编码的时间信息及控制功能信息;高分辨率;调制后的B码带宽，适用于远距离传输:分直流、交流两种:具有接口标准化，国际通用.

IRIG-B常与GPS系统配合使用，一般是将被GPS校正得到的准时钟编码后输出，传输介质可用双绞线和同轴电缆，精确度为10us^-100us.   b.DCLS:是IRIG-B的一种特殊形式，通过64kbit/s的数字数据网(DDN:Digital DataNet-works)的线路进行传输，无传输距离的限制，精确度为10us-1000us.

GPS授时

全球定位系统(GPS:GIobalPositioning System)是美国从20世纪70年代开始研制的，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全部建成.GPS系统包括空间(GPS卫星)、地面控制一地面监控系统和用户设备((GPS信号接收机)三大部分。GPS信号接收机可接收用于授时、准确至纳秒(ns)级的时间信息.尽管在GPS测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，以及在定位计算时会受到卫星广播星历误差的影响等，但在相对定位时大部分公共误差都会被抵消或削弱，定位的精度也会大大提高。授时型接收机主要利用GPS卫星提供的高精时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通讯的时间同步。按接收机的载波频率分类，有单频接收机和双频接收机两种，采用GPS授时型接收机提供的高精度时间一般被用作时间源。

结束语

随着当今电子技术日新月异的发展，时间同步得到了越来越重要的应用。时间码IRIG-B作为一种重要的时间同步传输的方式，以其实际突出的优越性能，成为时统设备**的标准码型，B码作为一种授时方式具有实现简单，工作稳定，成本低廉的授时方式且精确性很高等特点，有着非常广阔的应用前景.随着用电设备和用电量的逐年增多.人们对电力系统的自动化和安全运行的要求越来越高.而电力系统的自动化和安全运行的一个要素就是电网时间的精确和统一。近年来，随着徽机自动化装置的普及.更加迫切的要求电网运行实砚时间统一。