B码同步技术的研究

本文由oydb200907308贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。长春理工大学硕士学位论文B码同步技术的研究姓名：杨明兴申请学位级别：硕士专业：物理电子学（工）指导教师：王小曼20080401摘要时间统一技术是由于导弹、航天试验的需要而发展起来的－－Ｉ＇－］新技术，随着现代武器装备、导航、通信、电力等科学技术的进步，越来越多的工程和科学领域需要时间同步。国际标准的ＩＲｉＧ－Ｂ格式时间码（简称Ｂ码）作为时间同步标准，在靶场测量、控制、通信、气象等设备广泛采用。本文主要论述了现代化靶场“时间统一系统＂的理论与实现方法，研究了利用可编程逻辑器件技术设计靶场时间统一系统的关键技术，并从工程实施的焦度出发，详细阐述了ＩＲＩＧ－Ｂ码时统的软硬件设计。此系统接收时统站发来的ＩＲＩＧ－Ｂ码信号，解调出ＩＲＩＧ，－Ｂ码的时间信息，完成与时统站送来ＩＲＩＧ－Ｂ码信息的同步，同时带有时间源发生器，并内部带有Ｂ码源发生器，将时统终端的时间信息进行调制，调制成ＡＣ码和ＤＣ码，通过传输信道发回Ｂ码时间分站，以供时间分站对终端设备进行修时和控制。通过对（外部参考频率输入或内部石英晶体振荡器输出的）标准频率进行分频，产生本地１ＰＰＳ信号；利用外部１ＰＰＳ或者解调１ＰＰＳ进行时间同步，’产生各种频率的同步时间信号，送给各种测试设备，从而实现整个测试系统的同步。关键词：时间统一系统时间同步ｌＲｌＧ－Ｂ码可编程逻辑器件ＡＴｍｅｇａｌ２８ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｉｍｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇｗｉｔｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍｉｓｓｉｌｅａｎｄｓｐａｃｅｆｌｉｇｈｔ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｍｗｅａｐｏｎｓ，ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒ，ｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｆｉｅｌｄｓｎｅｅｄｔｉｍｉｎｇｕｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｐｏｐｕｌａｒＩＲＩＧ．ＢｃｏｄｅｉＳＵＳｅｄ私ｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄ，ｗｈｉｃｈ，ｉＳａｄｏｐｔｅｄｉｎｄｅｖｉｃｅｏｆｔｅｓｔｉｎｇｉｎｓｈｏｏｔｉｎｇｒａｎｇｅ，ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｗｅａｔｈｅｒ．ＴｈｉｓｔｈｅｓｉｓｍａｉｎｌｙｄｅａｌｓｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｆｍｏｄｅｍｓｈｏｏｔｉｎｇｒａｎｇｅｔｉｍｅｄｅｓｉｇｎｅｄｓｙｓｔｅｍ．ＷｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｓｏｍｅＰｉｖｏｔａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｂｏｕｔｓｈｏｏｔｉｎｇｒａｎｇｅｔｉｍｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＤｅｔａｉｌｓｏｎｌｏｇｉｃｄｅｖｉｃｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｒｅｆｅｒｒｅｄｔｏＩＲＩＧ—Ｂｃｏｄｅｔｉｍｅｓｙｓｔｅｍ．ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｂｏｔｈｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅａｒｅｃａｎｇｉｖｅｎｆｒｏｍｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｓｐｅｃｔ．ＴｈｅｔｉｍｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔＢｃｏｄｅｒｅｃｅｉｖｅＩＲＩＧ?ＢｃｏｄｅｓｉｇｎａｌｆｒｏｍｔｈｅＢｃｏｄｅｓｔａｔｉｏｎ．ｐｒｏｄｕｃｅＩＲＩＧ—Ｂｃｏｄｅｔｉｍｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｆｉｎｉｓｈＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｆｒｏｍｔｈｅｓｔａｔｉｏｎ，ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅＤＣｃｏｄｅ，ＡＣｃｏｄｅｏｆＩＲＩＧ—Ｂ，ａｎｄｔｈｅｎｔｒａｎｓｆｅｒｓｅｒｉａｌｔｉｍｅｔｈａｔｕｓｅｒｔｏｔｈｅｔｙｐｅｎｅｅｄｓａｎｄａｌｓｏｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｕｌｓｅｔｈａｔｋｌ；印ｉｎｐｈａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｔｉｍｅ．ＴｈｅｔｉｍｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｉｍｅａｎｄｇｅｎｅｒａｔｅＩＲＩＧｃｏｄｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｅｎｔｔｏｔｏｂａｓｅｓｔａｔｉｏｎｏｆＢｃｏｄｅａａｊｕｓｔｔｉｍｅ．Ｇｅｎｅｒａｔｅｌｏｃａｌ１ＰＰＳｓｉｇｎａｌｂｙｄｉｖｉｄｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｔｈｅｔｉｍｅｅｘｔｅｍｒｅｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｒｉｎｎｅｒｑｕａｒｔｚｓｈａｋｅ；Ｇｅｎｅｒａｔｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｉｍｅｓｉｇｎａｌｓｗｈｉｃｈａｒｅｓｅｎｔ１ＰＰＳｓｉｇｎａｌｔｏａ１１ｋｉｎｄｓｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｅｒｍｉｎａｌｓｗｉｔｈ１ＰＰＳｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅｒｅｂｙ，ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｏｅｘｔｅｍｏｒｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍｅａｓｕｒｉｎｇＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＵｎｉｔｅｄＴｉｍｅＳｙｓｔｅｍｓｙｓｔｅｍｃｏｍｅｓｔｒｕｅ．ＴｉｍｅＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＡＴｍｅｇａｌ２８ＩＲＩＧ－ＢＣｏｄｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《侈码ｌ司步镑木自々研、荠．》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。…名；彬扣挈日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：指导导师签名啄年立月丑日扭４马芝！名翌益．膨年拿田日｛第一章绪论时间统一系统是整个靶场协同工作的时间标准，各种测量设备都要接收时统信号，使自己的测量数据能与其它设备“同步”起来。为了向国际标准靠拢，测量通信总体所建议采用ＩＲＩＧ－Ｂ码用于我国靶场站问时间同步“”。§１．１时间统一系统的概况及重要地位时间是物理学的基本参量之一，时间也是物质存在的基本形式之一，即所谓四维时空坐标的第四维。时间测量、时间信息的传递和应用，对于人民生活、国民经济发展，特别是国防建设不可或缺。随着社会生产力和科学技术的飞速发展，人们对精密时间及时间的基本单位秒所导出的物理量～频率的准确度和稳定度提出了越来越高的要求嘲。在靶场，我们把为常规武器试验、导弹试验、航天器发射、测控系统提供标准时间信号和标准频率信号的一整套电子设备称为时间统一系统，简称“时统”。它的作用是在导弹和航天试验中，对导弹、航天器进行精密测量（测量其位置、速度、加速度和飞行姿态）和控制（控制其飞行状态）。时间统一系统的概念也是在靶场最早提出的，也就是说由于导弹、航天器测控这一专业的特殊要求，人们才提出了时间统一系统的理念。这是因为导弹和航天试验地域辽阔，甚至涉及全球和深空，不可能由单台设备完成测控任务，需要有多台设备和系统，甚至包括天基的系统来完成测控任务，要使所有参试设备协调的工作，得到准确可信的数据信息和资料，这就需要一个统一的时间参考系。此外，由于导弹和航天器运动速度很快，因此对其进行测控就需要高精度时间信号和信息”１。虽然时间统一系统是由于导弹、航天实验的需要而发展起来的一门新兴工程学科，但是随着科学技术的发展，越来越多的诸如现代通信、导航、电力调度、天文、大地测量、地震、交通等工程和科学研究领域也对高精度时间提出了需求。时间统一系统是导弹、航天试验和常规武器试验靶场的重要保障系统，它的服务对象是：（１）指挥控制系统：（２）发射测试系统；（３）测量控制系统和通信系统等。时间统一系统的任务是：（１）完成测控站之间、测控站与国家授时台之间的时间同步和频率校准任务，建立靶场统一的时间和频率标准。（２）向测量控制设备、发射控制设备等提供标准时间、标准频率和各种控制信号。时间统一系统是向国防科研试验提供标准时间和频率信号，以实现整个实验系统时间和频率的统一，有各种电子设备组成的一套完整的系统。完整的时间统一系统的组成由图１．１所示“”。用户用户卜授时部分＋ｌ｝．———————一用户部分———————————一图１．１时间统一系统的组成其中，国家时间频率基准根据各国不同情况，大多数位于天文台，计量部门或时间频率标准实验室。对于某些工作地域较小的国防科研试验，可不需要与国家时间频率标准保持一致，可以根据实际的需要，确定该试验中心的时间频率标准作为本系统的时间频率的统一标准。授时台可以通过无线电的方式传递时间频率量值，时间统一系统正是基于此，通过授时台送至各个时统设备所在地，以实现整个系统的时间同步。对于某些工作地域较小的国防科研试验，可不需要与国家时间频率标准保持一致，可以根据实际的需要，采用有线或无线信道，将该系统中心的标准时间频率信号传送到个时统设备。定时校频接收机用来接收授时台发布的标准时间频率信号，以实现本地时间与标准时间信号的同步和本地频率信号与标准频率信号的校准。条件允许时，时统设备应配置２种精度相当的定时校频接收机。频率标准是向时码产生器提供标准频率信号，以让时码产生器产生标准时间信号的源，其频率准确度和频率稳定度直接影响标准时间信号的质量。时码产生器将频率标准送来的标准频率信号通过分频就可以得到秒、分、时、天等时间标志，但这时的时间并未和标准时间同步；与标准时间对时的过程称为定时，即用定时接收机送来的标准时间信号同步时码产生器的时间。时统设备与用户设备的接口称为标准时码信号。时码产生器完成将标准时间编码成标准时码信号，为了保证其工作的可靠性均进行冗余设计。时码分配放大器将时码产生器送来的标准时码信号，根据接口标准的规定，变换为与用户设备接口的标准化的时码信号并经分路、放大后送给用户设备。用户部分采用国际通用的标准时码信号作为时统设备和用户间的标准接口信号，用户所需的各类时间信号不是由时统设备直接提供，而是由用户内的时码接口终端将标准时码信号作为同步信号来产生自己所需的各类时间信号。时统设备提供给用户设备的应该是标准时间和标准同步信号“”。时统与用户设备２＋◆ｌ§１．２国内外时间统一技术的发展状况时统设备是向导弹、航天试验各个参试设备提供标准时间信号和标准频率信号的设备，只有各站的参试设备实现了时间同步，才能使整个导弹、航天试验任务得以顺利实施，因此，靶场时统设备是实施对导弹和航天器发射、测量和控制的重要设备之一Ｏ我国的时统设备经历了一个从引进到国产化、从非标准到标准化的过程。五十年代末，由于我国第一代战略武器试验的需要，从前苏联引进了第一套时统设备。从六十年代到八十年代初期，为满足各种型号试验任务的需要，先后自行研制了多种不同型号的时统设备，并装备到导弹、航天试验靶场和常规武器试验靶场，形成了一个型号工程研制一种时统设备的局面，各型号设备从设计到输出信号种类和参数都不同，加之发射、测控设备的增多，输出信号种类很多，有的台站输出信号达上百路，虽采用了小规模集成电路，但体积仍很大，设备原理也比较复杂”１。随着我国武器试验和载人航天工程的实施，对时统设备体制标准化的需求越来越迫切，要实现时统设备标准化，首先要求时统设备向用户设备发送的时间信号标准化。根据第一、二套靶场标准化时统在靶场应用情况，结合武器试验和载人航天工程的需求，标准化的时间信号应满足如下条件：（１）应有丰富的时间信息，对导弹、航天试验应包含有天、时、分、秒等信息；（２）应有使用户接口终端能与时统设备保持高精度时间同步的时间信号，如秒脉冲信号；（３）为简化用户接口终端与时统设备的接口，应选用串行码；（４）为满足远离时统设备的用户设备的使用，应适合远距离输送：（５）能为国外众多用户设备所接受。综上可见，标准化的时间信号应是含有时间编码信息；含有与标准时间精确同步的时间信号：适合于信道传输；其码位最好留