多功能內(nèi)置式IRIG-B碼終端設(shè)計(jì)

摘要：在分析武器裝備靶場試驗(yàn)測控設(shè)備同步技術(shù)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出了一種多功能內(nèi)置式IRIG-B碼終端設(shè)計(jì)；給出了終端的組成、功能與工作過程，詳細(xì)介紹了IRIG-B碼采集模塊、IRIG-B碼產(chǎn)生模塊和軟件模塊的設(shè)計(jì)；終端具有通用性強(qiáng)、同步精度高、體積小等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：測控設(shè)備；GPS；IRIG-B；時(shí)間統(tǒng)一；單片機(jī)

武器裝備靶場試驗(yàn)時(shí)需多臺(tái)／套測控設(shè)備(測量與控制設(shè)備的簡稱)參加，不同測控設(shè)備獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)在時(shí)間上密切相關(guān)。因此，要求參試測控設(shè)備(有時(shí)包括被試裝設(shè)備)在時(shí)間統(tǒng)一信號(hào)(簡稱時(shí)統(tǒng)信號(hào)。是各種時(shí)間編碼信號(hào)、各種頻率定時(shí)信號(hào)和時(shí)標(biāo)信號(hào)的統(tǒng)稱)協(xié)調(diào)下工作。為了保證各參試測控設(shè)備時(shí)鐘同步，靶場除設(shè)置時(shí)統(tǒng)中心站外，一般需根據(jù)參試測控設(shè)備、被試裝設(shè)備投入情況，設(shè)置多個(gè)時(shí)統(tǒng)分站。時(shí)統(tǒng)分站通過通信線路和時(shí)間碼與時(shí)統(tǒng)中心站聯(lián)系，并與時(shí)統(tǒng)中心站保持頻率和時(shí)間同步，再向用戶(測控設(shè)備或被試裝設(shè)備)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)。試驗(yàn)過程中由時(shí)統(tǒng)中心站接收國家授時(shí)臺(tái)發(fā)播的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)時(shí)，并向時(shí)統(tǒng)分站送出對(duì)時(shí)、校頻信號(hào)．統(tǒng)一靶場時(shí)間。
隨著靶場時(shí)統(tǒng)設(shè)備(時(shí)間統(tǒng)一設(shè)備的簡稱。產(chǎn)生與輸出各種時(shí)間編碼、定時(shí)信號(hào)和接授時(shí)間碼對(duì)時(shí)同步的設(shè)備，包括時(shí)碼鐘、時(shí)統(tǒng)中心控制臺(tái)等)采用GPS時(shí)間作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，在測控設(shè)備中采用GPS授時(shí)技術(shù)自主同步靶場時(shí)間的條件已經(jīng)成熟，研究基于GPS衛(wèi)星時(shí)間的IRIG-B碼終端設(shè)備十分必要。

1 靶場測控設(shè)備同步技術(shù)現(xiàn)狀
靶場測控設(shè)備經(jīng)歷了脈沖形式時(shí)統(tǒng)信號(hào)同步，IRIG-B時(shí)間碼(以下簡稱IRIG-B碼)同步，GPS衛(wèi)星時(shí)間同步等階段。脈沖同步信號(hào)傳輸距離有限，抗干擾能力弱，不能提供絕對(duì)時(shí)間信息，測控設(shè)備在試驗(yàn)飛機(jī)或艦船上安裝時(shí)需采用電臺(tái)傳送時(shí)統(tǒng)信號(hào)。此種同步模式在測控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備間同步采樣時(shí)仍普遍采用。
IRIG-B碼是IRIG(美國靶場時(shí)間測量組)制訂的一種串行BCD調(diào)制時(shí)間碼。IRIG-B時(shí)間編碼信息為天、時(shí)、分、秒，碼元速率為100脈沖／s，時(shí)幀周期為1 s，秒標(biāo)志和位置識(shí)別符脈沖寬度為8 ms，“1”碼寬度為5 ms，“0”碼和索引計(jì)數(shù)符脈沖寬度為2 ms。幅度調(diào)制的載波頻率為1 kHz，無載波調(diào)制時(shí)稱直流(DC)碼，有載波調(diào)制時(shí)稱交流(AC)碼。測控設(shè)備在試驗(yàn)飛機(jī)或艦船上安裝時(shí)仍需采用電臺(tái)傳送IRIG-B碼信號(hào)，此種同步模式目前在靶場測控設(shè)備中普遍采用。
GPS衛(wèi)星時(shí)間是導(dǎo)航、遙測及精確時(shí)間傳遞等領(lǐng)域的時(shí)間基準(zhǔn)。在需要準(zhǔn)確時(shí)間的系統(tǒng)上加裝GPS衛(wèi)星時(shí)間的采集和本地時(shí)間校準(zhǔn)裝置，便可使系統(tǒng)時(shí)間始終與GPS衛(wèi)星時(shí)間同步。GPS接收機(jī)不受時(shí)間、地點(diǎn)和氣候的限制，只要能同時(shí)接收4顆以上衛(wèi)星信號(hào)即可提供高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)授時(shí)信息。GPS衛(wèi)星時(shí)間目前已成為公認(rèn)的一種時(shí)間基準(zhǔn)，已開始在靶場測控設(shè)備中得到應(yīng)用。

2 總體設(shè)計(jì)
2．1 終端組成
IRIG-B碼終端設(shè)計(jì)為PCI總線結(jié)構(gòu)形式，GPS OEM模塊固定在PCI卡上。終端由GPS OEM模塊，IRIG-B碼采集模塊，IRIG-B碼產(chǎn)生模塊等組成，其組成如圖1所示。

2．2 終端功能
1)GPS衛(wèi)星時(shí)間同步；
2)IRIG-B碼同步；
3)IRIG-B碼產(chǎn)生；
4)提供脈沖形式、電流環(huán)形式同步采樣信號(hào)；
5)提供事件標(biāo)記中斷時(shí)間。
2．3 終端工作過程
終端插入測控設(shè)備計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽，控制計(jì)算機(jī)加電后8031、8751復(fù)位。控制計(jì)算機(jī)通過對(duì)終端編程實(shí)現(xiàn)同步模式選擇，通過編程實(shí)現(xiàn)同步采樣信號(hào)頻率修改。
選擇GPS衛(wèi)星時(shí)間同步模式時(shí)，GPS接收信號(hào)穩(wěn)定后終端對(duì)外輸出同步采樣信號(hào)。選擇IRIG-B碼同步模式時(shí)，大約1秒終端對(duì)外輸出同步采樣信號(hào)。
事件標(biāo)記中斷出現(xiàn)時(shí)終端提供中斷時(shí)刻時(shí)間信息。
GPS衛(wèi)星時(shí)間同步時(shí)，對(duì)外輸出基于GPS衛(wèi)星時(shí)間的IRIG-B碼時(shí)間信號(hào)，提供相當(dāng)于靶場時(shí)統(tǒng)分站的功能。