[发明专利]高精度时间传递编码与解码方法及其编码与解码装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种时间频率传递技术领域，具体是一种高精度时间传递编码与解码装置及其编码与解码方法。

背景技术

远距离高精度的时间传递技术在卫星导航、科学研究与计量、航空航天、深空探测、通信、电力、金融等领域都有着重要的应用价值。随着原子钟的水平，以及各种应用对时间同步精度要求的不断提高，对时间传递精度的要求也越来越高。在高精度时间传递中，通常需要通过编码来实现传递秒脉冲（1PPS）信号、时间信息以及控制信息的同时传递。编码和解码的方式是影响时间传递精度的的关键之一，其关键是如何保证秒脉冲信号前沿传递的精度。卫星双向时间比对通过采用伪随机扩频编码方案可实现亚纳秒量级的远距离时间传递。但该方案需要复杂的编码调制和解调解码处理，成本高。IRIG-B码是目前国际通用的标准时间编码方案之一，具有实现简单，信息量大、接口标准化、成本低等优点。但IRIG-B时间码的码速只有100bit/秒，需要调制到高速载波上进行远距离传递。此外，由于没有携带时间间隔信息，用于进行双向时间比对时还需要通过其它通信信道传递两端测得的时间间隔信息。更进一步的是：光纤具有低损耗、高带宽等优点，具有实现更高精度时间传递的巨大潜力，已引起高度关注。但现有的时间编码主要是针对空间通道和电缆传输设计的，需要根据光纤传输系统的特点进行改进和优化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种一种高精度时间传递编码与解码装置及其编码与解码方法，通过改进现有标准的IRIG-B时间码，提高其码元速率，增加信息域，产生可以直接进行远距离传送的改进的IRIG-B时间码，并可携带更多时间同步信息。

本发明的技术解决方案如下：

本发明首先提供一种改进的IRIG-B时间码格式。在保留标准IRIG-B时间码脉宽编码方式的基础上，通过码元压缩，提高码元的速率，增加信息域。改进的IRIG-B时间码的具体格式如下：

（1）每一帧的前99个码元为标准IRIG-B码域，用于携带与标准IRIG-B时间码；

（2）每一帧的第100个码元开始为时间间隔域，用于携带本地时间信号与接收到的时间信号间的时间间隔，该时间间隔域中的第1个码元，即每一帧中的第100个码元，表示超前或落后，其它码元表示以皮秒为单位的时间间隔测量值；

（3）时间间隔域之后为用户自定义或填充域，用来携带用户自定义的时间和/或控制信息，未用完的部分用编码为“1”和/或“0”的码元填充；

（4）最后一个码元为结尾码元，固定为“P”码元。

针对改进的IRIG-B时间码格式，本发明另一方面提供了一种可实现编码输出的时间码与输入的时间信号（如秒脉冲信号）的准时时刻，以及解码输出的时间信号（如秒脉冲信号）与输入的时间码的准时时刻严格同步的编码和解码装置及其处理方法：

一种高精度时间传递编码方法，包括如下步骤：

①当编码发生模块检测到待传递的1PPS信号后开始计数，获取当前码元序号，根据码元序号、当前时间信息以及本地测得的时间间隔信息选择相应的码元进行编码，产生非同步改进的IRIG-B时间码，并传输给编码同步模块；

②当编码发生模块计数到第N个码元的低电平期间，触发脉宽小于“P”码元脉宽的时间同步使能信号，并输出给同步信号产生模块，其中，N表示最后一个码元；

③同步信号产生模块将接收到的1PPS信号和时间同步使能信号相“与”，产生和本地1PPS信号上升沿同步且脉宽小于“P”码元脉宽的同步信号，并输出给编码同步模块；

④编码同步模块将接收到的非同步改进的IRIG-B时间码和同步信号相“或”，输出和本地1PPS信号同步的改进IRIG-B时间码。

一种高精度时间传递解码方法，包括如下步骤：

①当参考标志识别模块从接收到的改进IRIG-B时间码中检测出定时信息参考标志，即两个连续参考码元“P”，其中第二个“P”码元的上升沿为1PPS定时参考点后，开始计数，获取当前码元序号，根据脉宽编码规则恢复参考标志识别位后每个码元的值，并传输给信息解析模块；

②当参考标志识别模块计数到第N个码元的低电平期间时，产生脉宽小于“P”码元脉宽的门屏蔽信号，并输出给秒脉冲提取模块；

③信息解析模块根据改进IRIG-B时间码中信息域的定义，输出时间和控制信息、时间间隔信息、以及用户自定义信息；