張守中

摘要：IRIG-B（DC）碼是由IRIG制定的一種串行格式的標準時間碼，具有信息量豐富、分辨率高、速率適中等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到了廣泛采用。利用MATLAB平臺強大的程序設計功能，對B碼編碼格式進行了仿真，更形象、更直觀的展現(xiàn)B碼的特點，有助于從業(yè)人員進一步加深對B碼編碼格式的理解和掌握。

關鍵詞：B碼；編碼；程序；MABLAT

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）01-0033-02

IRIG-B碼是由美國IRIG（INTER—RANGE INSTRAMENTATION GROUP，簡稱靶場間儀器組）所屬的TCG所負責制定的一種標準時間格式，以編碼信息量豐富、速率適中、分辨率高等優(yōu)點得到了國外大多數(shù)時統(tǒng)設備的廣泛采用。而我國為了實現(xiàn)時統(tǒng)設備體制的標準化，采用標準時間碼作為與用戶設備接口的時間信號，而該標準時間碼是在IRIG-B碼的基礎上制訂的，除編入時間信息外，在制定編碼標準時保留一些碼元用于各種控制、識別和其它特殊目的的功能編碼，用戶可根據(jù)具體的需要來確定時間碼是否具有控制功能碼元以及如何使用它[1]。本文介紹了一種在實際應用中的IRIG-B（DC）碼編碼格式，并利用matlab平臺進行了編碼實現(xiàn)。

1 B（DC）碼編碼格式

IRIG-B（DC）碼也稱直流碼，它是一種串行格式的時間碼，B碼中每個脈沖稱為碼元，每個碼元的準時參考點是該脈沖的前沿[2]。時幀周期為1秒，每幀由100個碼元組成，碼元周期為10ms，碼元速率為100PPS。每10個碼元中有一個位置識別標志，其寬度為8ms，位置識別標志分別稱為P1，P2，…，P9，P0。參考標志是由位置識別標志P0和相鄰的參考碼元Pr組成的，參考碼元Pr的寬度也為8ms，而且Pr的前沿即該幀B碼的準秒時刻，因此可以說參考碼元Pr是B碼中最重要的碼元。從秒準時點起，按秒、分、時、天的時序?qū)r間信息進行8421編碼，低位在前，高位在后，以原碼形式表示，位置在P1、P2、P3、P4、P5；P6、P7、P8、P9、P0主要用來傳輸控制功能碼，如地址碼、修正量（采用反碼表示）等。B碼的信息采用脈寬調(diào)制的方式表示，碼元寬度有3種，即2ms、5ms和8ms。B碼中表示時間信息的碼元共有30個，這些碼元稱為碼字。表示二進制“1”的碼字寬度為5ms，表示二進制“0”的碼字寬度為2ms[2]。另外B碼中索引標志的碼元寬度也為2ms。具體編碼格式如下：

P1的第1位是參考碼元Pr，第2至5位為秒的個位，第6位為空位，第7至9位為秒的十位，第10位為位置識別標志位P1；P2的第1至4位為分的個位，第5位為空位，第6位至9位為分的十位，第10位為位置識別標志位P2；P3的第1至4位為時的個位，第5位為空位，第6位至9位為時的十位，第10位為位置識別標志位P3；P4的第1至4位為天的個位，第5位為空位，第6位至9位為天的十位，第10位為位置識別標志位P4；P5的第1至4位為天的百位，第5位為空位，第6位至9位備用，第10位為位置識別標志位P5；P6的第1位至第4位為地址位（0—15共16個地址），第5位為空位，第6位至第9位為修正量的十位，第10位為位置識別標志位P6；P7的第1位至第4位為修正量的百位，第5位為空，第6位至第9位為修正量的千位，第10位為位置識別標志位P7；P8的第1位至第4位為修正量的萬位，第5位為空，第6位至第9位為修正量的十萬位，第10位為位置識別標志位P8；P9的第1位至第4位為修正量的個位，第5位為空，第6位至第9位為修正量的十分位，第10位為位置識別標志位P9；P0作為備用。

2 B（DC）碼編碼實現(xiàn)

Matlab作為一種應用廣泛的科學計算軟件，不僅具有強大的數(shù)值計算、數(shù)據(jù)可視化功能，而且具有強大的程序設計功能。通過編寫擴展名為.m的M文件，用戶可以實現(xiàn)各種復雜的功能，且Matlab語言語法簡單、庫函數(shù)豐富、程序易于調(diào)試[3]。根據(jù)B（DC）碼編碼格式，其編碼算法簡要流程如下：第一步是對輸入的時間信息和控制功能信息進行8421編碼；第二步通過插入?yún)⒖即a元Pr、位置標志Pi（i=1，2，….，9，0）和索引標志后形成與B碼碼元速率相對應的碼流；第三步對碼流進行脈寬調(diào)制生成標準時間碼。軟件主程序和脈寬調(diào)制子程序流程圖分別如圖1，圖2所示。

時間信息按秒個位-秒十位-分個位-分十位-時個位-時十位的時序進行8421編碼，且低位在前，高位在后，以原碼形式表示，編碼完成后按標準格式插入P碼和空位，產(chǎn)生時間編碼數(shù)組，完成P1、P2、P3的編碼；根據(jù)文獻[1]，在IRIG-B碼中日期是用天來表示的，從001到365或366，即將每年的1月1日編為第001天，而將12月31日編為第365天或366天（閏年），按天個位-天十位-天百位的時序進行8421編碼，以原碼形式表示，并且也是低位在前，高位在后，插入P碼與空位后完成P4、P5編碼，Matlab中用函數(shù)datenum來根據(jù)輸入的日期計算天數(shù)；地址編碼比較簡單，直接將地址量變?yōu)槎M制數(shù)即可，修正量與時間、日期、地址編碼唯一不同的是采用反碼表示，插入P碼與空位后完成P6、P7、P8、P9、P0編碼；其中所有P碼用“2”表示，空位用“0”表示。利用MATLAB編寫程序[3][4][5]運行結(jié)果分別如圖3、圖4、圖5所示。最后將上述結(jié)果合成碼元數(shù)組，通過編程即可產(chǎn)生DC碼波形，并且通過對各項初始值采用手動輸入的方法即可產(chǎn)生任意時刻的DC碼波形，設當前時間為2013年09月05日15時23分56秒，終端用戶地址為12，修正量為456789.8，程序運行結(jié)果如圖6所示。從圖中可以看出，程序運行的實際結(jié)果與標準編碼格式是完全一致的，驗證了編碼程序的可行性。

3 結(jié)語

通過利用MATLAB平臺對B碼編碼格式的仿真，更形象、更直觀的展現(xiàn)了B碼的特點，為從業(yè)人員理解和掌握B碼編碼格式提供了幫助。隨著現(xiàn)代微電子技術和工藝的發(fā)展，利用可編程器件（如CPLD、FPGA）來產(chǎn)生標準化時間信號已成為目前標準化時統(tǒng)設備采取的主要方式，并在通信、數(shù)據(jù)處理、軍事和航空航天等眾多領域得到了廣泛應用。

參考文獻

[1]童寶潤.時間統(tǒng)一系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2003.9.

[2]王麗敏，胡永輝，侯雷，劉軍良.基于FPGA的IRIG-B（DC）碼的解碼方案的設計與實現(xiàn)[J].時間頻率學報，2012.10第10期.

[3]管愛紅，張紅梅，楊鐵軍等.MATLAB基礎及其應用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.8.

[4]羅軍輝.MATLAB在數(shù)字信號處理中的應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[5]敬照亮.MATLAB教程與應用[M].北京：清華大學出版社：北京交通大學出版社，2011.5.