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IRIG-B时间码在同步相量测量装置(PMU)中的应用庄玉飞;井实【摘要】IRIG-B时间码以其优越的性能成为时间统一系统的首选码型,被广泛应用于时间信息传输系统中.针对电力系统中同步相量测量装置(PMU)对同步时钟的需求,讨论了IRIG-B时间码在PMU的时钟同步中的应用.电力系统要求PMU的时钟同步误差不大于1μs,本文利用IRIG-B时间码数据全面、对时精度高、不需要人工预置等优点,设计了面向PMU的时钟同步系统,同时给出了其主、从时钟的设计框架,以及利用FPGA进行IRIG-B(DC)码编码、解码的方法.经验证,IRIG-B应用于PMU中可以提高其测量精度.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】4页(P77-80)【关键词】IRIG-B;PMU;WAMS;FPGA;同步时钟【作者】庄玉飞;井实【作者单位】电子科技大学自动化工程学院,四川,成都,611731;电子科技大学自动化工程学院,四川,成都,611731【正文语种】中文【中图分类】TM760 引言随着互联电网规模的不断扩大，利用基于同步相量测量装置(PMU)的广域测量系统(WAMS)能实现对电力系统动态过程的监测，目的在于提供互联电网各个节点处的同步动态信息，提供广域范围内电网动态安全监控以及稳定性控制。
而全局同步时钟是电力系统广域测量的必要前提，其对时钟同步的要求非常高。
针对电力系统时钟同步这一问题，许多学者展开了大量研究，提出了许多有价值的解决方案[1-3]。
许多厂商也推出了基于GPS、北斗、IEEE-1588等的同步对时装置，这些装置采用了多种方式提供授时信号，如脉冲、串口报文、IRIG-B码[4]授时等。
这些方式各有优缺点，IRIG-B将秒脉冲沿和时间信息结合在一起进行传送，有效的节省了资源；在物理电气接口形式上，一般采用RS422/485标准；对时精度高、不需要人工预置。
IRIG-B码作为时间信息传递的一种普遍使用格式，得到了广泛应用[5]。
IRIG-B码时统设备终端产品简介IRIG-B码时统设备是实验靶场的重要保障系统，用来为各种被试设备和参试设备提供统一的时间基准，保证各种测试设备高精度同步运行。
受测试靶场应用需求的影响，对时统设备输出的实验过程控制信息、标准时间信息和标准频率信息信号质量要求较高，为了达到相应的技术指标，需要对时统设备的误差来源和影响进行分析，从而采取可行的、有针对性的处理措施，实现系统的技术性能和经济性能的统一。
随着国家北斗卫星计划的不断成功实施，航天科技不断发展，时间同步得到了越来越广泛的应用。
时间统一系统，简称时统，它的基本任务就是保持被控对象与测量系统时间和频率的高度统一。
作为时统设备的首选串行时间码IRIG-B 码，因其众多优点而被广泛应用与航天、工业控制等重要领域。
IRIG-B码时统终端是测控设备的时间基准，其作用是：接收时统站发来的IRIG-B码，供时统站延时检查和解调检查用；并向测控设备发送所需要的各种频率信号、时间信息和各种采样脉冲信号，以确保测控设备的定时与靶场的时间基准保持一致。
目前的测量装备自动化程度越来越高，大多都具备IRIG-B码输入接口，对时间的准确性也提出更高的要求，当测量装备连接测控网时，时间统一信号由指挥控制中心实时提供，保证测控网内所有装备时间一致，距离指挥控制中心较远的野外测量站点无重大测控任务时，得不到指挥控制中心传来的授时信号，只能通过自身的固有时钟进行守时，如果装备出现时钟掉电时间就没了，而且装备长时间不对时会出现较大的时间偏差，严重影响装备平时的操控训练，为此研制本授时系统。
IRIG-B码时统设备终端汇总1、SYN011型B码时统是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款专用时统设备，从GPS/北斗卫星上/和外部输入的IRIG-B码获取标准时钟信号信息，内部采用高精度恒温晶振作为守时时钟源，建立时间参考并同步产生IRIG—B码（多模光纤接口）和RS422两种接口对其他设备进行IRIG-B码授时。
IRIG-B的定义IRIG-B编码格式：<sync> SS:MM:HH:DDD <control> <binary seconds>各字段定义如下：<sync> ：时间同步标志SS：秒（00～59，当闰秒出现时可能为60），MM：分（00～59）HH：时（00～23）DDD：日（001～366）<control>：27个二进制控制位<binary seconds>：一天中的秒数（SBS－straight binary second），用17个二进制位表示IRIG-B位置ID 名称解释：时间同步标志一秒的起始标志P0 <sync>P1～P4 秒个位，BCD码，低位在前秒个位P5 保留，置0 保留，置0P6～P8 秒十位，BCD码，低位在前秒十位P9 P1 位置分隔符#1P10～P13 分个位，BCD码，低位在前分个位P14 保留，置0 保留，置0P15～P17 分十位，BCD码，低位在前分十位P18 保留，置0 保留，置0P19 P2 位置分隔符#2P20～P23 时个位，BCD码，低位在前时个位P24 保留，置0 保留，置0P25～P26 时十位，BCD码，低位在前时十位P27～P28 保留，置0 保留，置0P29 P3 位置分隔符#3P30～P33 日个位，BCD码，低位在前日个位P34 保留，置0 保留，置0P35～P38 日十位，BCD码，低位在前日十位P39 P4 位置分隔符#4P40～P41 日百位，BCD码，低位在前日百位P42～P48 保留，置0 保留，置0P49 P4 位置分隔符#4以下控制位是IEEE C37.118-2005在IRIG Standard 200基础上新增的扩展功能定义。
控制位取值为0时通常表示时钟处于正常工作状态。
IRIG-B位置ID 名称解释P50～P53 年个位，BCD码，低位在前年个位P54 保留，置0 保留，置0P55～P58 年十位，BCD码，低位在前年十位P59 P6 位置分隔符#6P60 闰秒预告（LSP）在闰秒来临前59秒置1，在闰秒到来后的00秒置0P61 闰秒标志（LS）0：正闰秒，1：负闰秒P62 夏时制预告（DSP）在夏时制切换前59秒置1 P63 夏时制标志（DST）在夏时制期间置1P64 时间偏移符号位0：＋，1：－P65～P68 时间偏移（小时），二进制，低位在前IRIG-B与UTC时间的差值，IRIG-B时间减时间偏移（带符号）等于UTC时间（时间偏移在夏时制期间会发生变化）P69 P7 位置分隔符#7P70 时间偏移，0.5小时0：不增加时间偏移量1：时间偏移量额外增加0.5小时P71～P74 时间质量，二进制，低位在前0x0：正常工作状态，时钟同步正常0x1：时钟同步异常，对时误差小于1ns0x2：时钟同步异常，对时误差小于10ns0x3：时钟同步异常，对时误差小于100ns0x4：时钟同步异常，对时误差小于1us0x5：时钟同步异常，对时误差小于10us0x6：时钟同步异常，对时误差小于100us0x7：时钟同步异常，对时误差小于1ms0x8：时钟同步异常，对时误差小于10ms0x9：时钟同步异常，对时误差小于100ms0xA：时钟同步异常，对时误差小于1s0xB：时钟同步异常，对时误差小于10s0xF：时钟严重故障，时间信息不可信赖上述参数均指IRIG-B相对UTC时间的误差，取值取决于时钟的内在参数由于目前GPS对时精度通常在100ns量级，因此当时钟失步时，取值会从0x0直接变为0x3或0x4P75 校验位从“秒”至“时间质量”按位进行奇校验的结果P76～P78 保留，置0 保留，置0P79 P8 位置分隔符#8IRIG-B位置ID 名称解释P80～P88 一天中的秒数（SBS），二进制，低位在前一天中的秒数，低9位P89 P9 位置分隔符#9P90～P98 一天中的秒数（SBS），二进制，低位在前一天中的秒数，高9位P99 P10 位置分隔符#10 一天中的秒数（SBS）应该和BCD码格式的时间保持一致。
基于FPGA的IRIG-B码时间解码设计发布时间：2021-01-22T05:46:03.983Z 来源：《中国科技人才》2021年第2期作者：蔡屹周明杰赵焕谦[导读] 设计方案以FPGA为核心，实现了机载计算机设备通过IRIG-B码授时进行时间同步的功能。
该设计首先通过可变增益放大电路和过零比较电路对信号进行调理，然后采用FPGA逻辑处理单元对调理过后的信号进行解码，准确实时的将IRIG-B码中的时间信息解调出来，完成时间同步功能，提高了各机载设备被授时的准确性和实时性。
蔡屹周明杰赵焕谦中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 471009摘要：设计方案以FPGA为核心，实现了机载计算机设备通过IRIG-B码授时进行时间同步的功能。
该设计首先通过可变增益放大电路和过零比较电路对信号进行调理，然后采用FPGA逻辑处理单元对调理过后的信号进行解码，准确实时的将IRIG-B码中的时间信息解调出来，完成时间同步功能，提高了各机载设备被授时的准确性和实时性。
关键词：IRIG-B码；FPGA；解码；时间同步1.引言随着机载控制系统精度的日益提高，对授时精度的要求也越来越高。
IRIG-B码授时技术作为一种较为成熟的授时方法，已经在军事、航天、电力系统得到广泛的应用。
我国针对IRIG-B码制定了相应的国军标，对其码型格式与接口标准作了规定。
用户通过对IRIG-B码解码获得实时时间信息，解码器的解调精度决定了B码系统的授时精度。
2.IRIG-B码简介目前我国计算、通信、气象等时统和测试设备均采用国际标准IRIG-B格式的时间码（简称B码）作为时间同步标准。
IRIG-B根据是否经过调制分为DC码与AC码。
AC码是将DC码通过1KHz的正弦交流信号进行载波调制得到，DC码的逻辑0和逻辑1在AC码调制时的幅值比通常为1:3。
在时间解调的时候，AC码需要先转化为DC码才能解调出时间信息。
IRIG-B码波形中蕴含了时间信息，时间信息由不同的元素排列组合而成，每帧波形中包含了码元、索引计数、位置识别标志、时帧等元素。
IRIG-B标准定义IRIG-B的定义IRIG-B编码格式： SS:MM:HH:DDD各字段定义如下：：时间同步标志SS：秒（00～59，当闰秒出现时可能为60），MM：分（00～59）HH：时（00～23）DDD：日（001～366）：27个二进制控制位：一天中的秒数（SBS－straight binary second），用17个二进制位表示IRIG-B位置ID 名称解释：时间同步标志一秒的起始标志P0P1～P4 秒个位，BCD码，低位在前秒个位P5 保留，置0 保留，置0P6～P8 秒十位，BCD码，低位在前秒十位P9 P1 位置分隔符#1P10～P13 分个位，BCD码，低位在前分个位P14 保留，置0 保留，置0P15～P17 分十位，BCD码，低位在前分十位P18 保留，置0 保留，置0P19 P2 位置分隔符#2P20～P23 时个位，BCD码，低位在前时个位P24 保留，置0 保留，置0P25～P26 时十位，BCD码，低位在前时十位P27～P28 保留，置0 保留，置0P29 P3 位置分隔符#3P30～P33 日个位，BCD码，低位在前日个位P34 保留，置0 保留，置0P35～P38 日十位，BCD码，低位在前日十位P39 P4 位置分隔符#4P40～P41 日百位，BCD码，低位在前日百位P42～P48 保留，置0 保留，置0P49 P4 位置分隔符#4以下控制位是IEEE C37.118-2005在IRIG Standard 200基础上新增的扩展功能定义。
控制位取值为0时通常表示时钟处于正常工作状态。
IRIG-B位置ID 名称解释P50～P53 年个位，BCD码，低位在前年个位P54 保留，置0 保留，置0P55～P58 年十位，BCD码，低位在前年十位P59 P6 位置分隔符#6P60 闰秒预告（LSP）在闰秒来临前59秒置1，在闰秒到来后的00秒置0P61 闰秒标志（LS）0：正闰秒，1：负闰秒P62 夏时制预告（DSP）在夏时制切换前59秒置1 P63 夏时制标志（DST）在夏时制期间置1P64 时间偏移符号位0：＋，1：－P65～P68 时间偏移（小时），二进制，低位在前IRIG-B与UTC 时间的差值，IRIG-B时间减时间偏移（带符号）等于UTC时间（时间偏移在夏时制期间会发生变化）P69 P7 位置分隔符#7P70 时间偏移，0.5小时0：不增加时间偏移量1：时间偏移量额外增加0.5小时P71～P74 时间质量，二进制，低位在前0x0：正常工作状态，时钟同步正常0x1：时钟同步异常，对时误差小于1ns0x2：时钟同步异常，对时误差小于10ns0x3：时钟同步异常，对时误差小于100ns0x4：时钟同步异常，对时误差小于1us0x5：时钟同步异常，对时误差小于10us0x6：时钟同步异常，对时误差小于100us0x7：时钟同步异常，对时误差小于1ms0x8：时钟同步异常，对时误差小于10ms0x9：时钟同步异常，对时误差小于100ms0xA：时钟同步异常，对时误差小于1s0xB：时钟同步异常，对时误差小于10s0xF：时钟严重故障，时间信息不可信赖上述参数均指IRIG-B相对UTC时间的误差，取值取决于时钟的内在参数由于目前GPS对时精度通常在100ns量级，因此当时钟失步时，取值会从0x0直接变为0x3或0x4P75 校验位从“秒”至“时间质量”按位进行奇校验的结果P76～P78 保留，置0 保留，置0P79 P8 位置分隔符#8IRIG-B位置ID 名称解释P80～P88 一天中的秒数（SBS），二进制，低位在前一天中的秒数，低9位P89 P9 位置分隔符#9P90～P98 一天中的秒数（SBS），二进制，低位在前一天中的秒数，高9位P99 P10 位置分隔符#10 一天中的秒数（SBS）应该和BCD码格式的时间保持一致。
IRIG时间码简介IRIG时间码简介IRIG（Inter-Range Instrumention Group）是靶场间测量组的缩写，它是美国靶场司令委员会（RCC。
Range Commanders Council）的下属机构。
IRIG的职责有负责靶场间的信息交换、制订标准等。
IRIG时间码格式有两大类，一类是并行时间码格式，另一类是串行时间码格式。
IRIG文件128-77中规定了四种并行时间码格式，即PB1、PB2、PB3、PB4。
这类时间码主要用于需近距离传输时间信息的场合，它所采用的是分段二进制编码体制，而不是常用的二十进制体制。
1960年，在IRIG文件104-60中，规定了A、B、C、D、E五种串行时间码标准。
1970年IRIG对标准作了修改，即IRIG文件104-70。
目前，我们采用的是IRIG新的文本（标准），新标准增加了G和H格式，取消了C格式。
G格式为速率最高的时间码，而H格式的码元速率为每秒一个，取代码元速率不标准的（每秒两个）的C格式。
六种串行时间码格式的主要参数如表1所示。
格式时帧周期码元速率二十进制信息位数所表示的时间信息IRIG—A 0.1秒 1000个/秒 34 天、时、分、秒、0.1秒IRIG—B 1秒 100个/秒 30 天、时、分、秒IRIG—D 1小时 1个/分 16 天、时IRIG—E 10秒 10个/秒 26 天、时、分、秒IRIG—G 0.01秒 10000个/秒 38 天、时、分、秒、0.1秒、0.01秒IRIG—H 1分 1个/秒 23 天、时、分IRIG时间码从标准制订至今已有二十多年的历史，但仍有较强的生命力。
它不仅在美国国内得到了广泛的应用，而且被越来越多的西方国家所采用。
它应用领域也丛靶场扩展到其他领域。
IRIG串行时间码中的B格式时间码，由于时帧周期是1秒，最适合靶场及其他用户的需要，因此得到了最为广泛的应用，可以说大多数使用IRIG时间码的场合都是采用B格式时间码。
irig-b 标准IRIG-B标准。
IRIG-B标准是指国际无线电顺序和频率标准，它是一种用于时间同步的标准，主要用于航空航天、国防、电力系统等领域。
IRIG-B标准的实施可以确保各个系统之间的时间同步，从而提高系统的准确性和可靠性。
下面将对IRIG-B标准的相关内容进行介绍。
首先，IRIG-B标准的基本原理是利用一个高精度的时间源，将时间信息编码成脉冲信号，并通过无线电或者有线电路的方式传输到各个系统中。
这样，各个系统就可以根据接收到的时间信号进行同步，从而保持统一的时间基准。
IRIG-B标准主要包括时间编码格式、脉冲信号的传输方式以及接收设备的要求等内容。
其次，IRIG-B标准的时间编码格式通常采用的是脉冲编码调制（PCM）的方式，将时间信息转换成脉冲信号进行传输。
这种编码格式具有高精度、抗干扰能力强的特点，能够确保时间信息的准确传输。
同时，IRIG-B标准还规定了脉冲信号的频率和幅度等参数，以便接收设备能够准确解析时间信息。
此外，IRIG-B标准还规定了脉冲信号的传输方式，可以通过无线电信号或者有线电路进行传输。
在无线电传输中，通常采用调频调相（FM）的方式进行信号传输，而在有线电路传输中，则可以采用RS-422、RS-485等接口标准进行传输。
这样就可以根据实际应用场景选择合适的传输方式，确保时间信号的稳定传输。
最后，IRIG-B标准还规定了接收设备的要求，包括对时间信号的解析能力、抗干扰能力以及输出时钟的稳定性等方面。
接收设备通常会配备高精度的时钟同步电路，能够准确解析接收到的时间信号，并输出稳定的时钟信号供系统使用。
同时，接收设备还需要具有良好的抗干扰能力，以应对复杂的电磁环境。
总之，IRIG-B标准是一种用于时间同步的国际标准，通过统一的时间基准，可以确保各个系统之间的时间同步，提高系统的准确性和可靠性。
在航空航天、国防、电力系统等领域具有重要的应用价值，对于保障系统运行安全具有重要意义。
IRIG-B（简称B码）是由美国靶场司令部委员会下属的“靶场仪器组”提出的一种时间信息编码标准。
这种标准的主要目的是实现各个系统的时间同步。
它包括两种形式：B(DC)码和B(AC)码。
B(DC)码是未经调制的数字信号，而B(AC)码则是经过模拟正弦波调制的信号。
具体来说，B码利用接收标准时间源设备发送的IRIG-B (DC)码，可以解析出时、分、秒，毫秒、微秒、纳秒等，然后再传出给每个系统，这个过程也被称为B码授时。
在调制方式上，B码的标准正弦波载频频率为1KHz，其正交过零点与所调制格式码元的前沿相符合，标准的调制比为10：3。
未经幅度调制的叫IRIG—B（DC）码，调制后的叫IRIG—B（AC）码。
