一种IRIG-B交流码解析精度提升方法及装置与流程

一种irig-b交流码解析精度提升方法及装置
技术领域
1.本发明涉及信号传输技术领域，具体涉及一种irig-b交流码解析精度提升方法及装置。


背景技术：

2.irig-b码是时间系统中的一种常用的串行传输方式，相较于并行传输方式而言，irig-b码的串行传输方式物理连接简单、传输距离远，接口标准化。irig-b码又包括两种方式：b(dc)码和b(ac)码，b(ac)码相较b(dc)码传输距离更远，但传输精度有一定损失。
3.常规的b(ac)码解码方法是对模拟信号低通滤波后进行ad采样，将模拟信号转换位数字信号，进行数字滤波后解调，最后直接解码。这种方法在ad采样频率有限的情况下，解析精度不高，而且解析出的秒脉冲不稳定，存在偏移。
4.现有的b(ac)码解析方法需要对模拟数据进行ad采样，采样的频率和精度均存在限制，adc采样数据时，外界环境和自身数据转换均存在误差，导致采样结果不准确，如图1所示。
5.由于adc存在采样误差，而且b(ac)解调是通过阈值判定将模拟波形转换成数字波形，导致解调出的b(dc)边界出现漂移，如图2所示。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种irig-b交流码解析精度提升方法及装置，有效对b(ac)解析存在的误差进行误差消除，提升b(ac)码的解析精度及稳定性。该技术方案如下：
7.第一方面，提供一种irig-b交流码解析精度提升方法，包括以下步骤：
8.获取解码后的b码秒脉冲序列；
9.基于第一关系式和第二关系式求解相邻脉冲之间的间隔标准值和最新一个脉冲的位置偏移值，所述位置偏移值表征脉冲的实际位置和理论位置的偏移值，所述第一关系式为：对b码秒脉冲序列中任意两个脉冲a，b之间的脉冲序列段ab，段ab中的所有脉冲产生的累计偏差为脉冲a的位置偏移和脉冲b的位置偏移的差值，所述第二关系式为：b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，秒脉冲序列中的所有脉冲的位置偏移值分布符合正态分布；
10.基于最新一个脉冲的脉冲位置偏移值修正最新一个脉冲的脉冲位置；
11.在最新一个脉冲的脉冲位置基础上增加一个所述间隔标准值，得到下一个脉冲的准确脉冲位置。
12.具体来说，本技术中基于第一关系式得到含有每个脉冲位置偏移值的关系式，进一步结合第二关系式，可以得到在符合正态分布的情况下，所有脉冲的位置偏移值期望值为0，则可以理解，当b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，第一脉冲和最后脉冲之间所有的脉冲的位置偏移期望值为0，进而则第一脉冲和末尾脉冲的位置偏移值一致，进一
步可以得到：当b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，第一脉冲和末尾脉冲之间的实际间距总长度与理论总长度一致，即如果记相邻脉冲之间的间隔标准值为t
sec
，则第一脉冲和末尾脉冲之间的实际间距总长度为t
sec
与相邻脉冲间隔个数的乘积。
13.在一种实施方式中，在上述第一关系式和第二关系式的理论基础上，关于计算间隔标准值t
sec
的方法有一种简便方法，即：所述间隔标准值t
sec
的获取方法，包括：
14.基于第二关系式得到间隔标准值t
sec
：
15.其中，t
1,m+1
表示第1个脉冲到第m+1个脉冲之间的实际间距，m是满足第二关系式的脉冲个数。
16.在一种实施方式中，所述间隔标准值t
sec
的获取方法，包括：
17.(1)基于第一关系式得到第三关系式，所述第三关系式表征任意两个脉冲之间的实际间距，即t
j,i
＝(i-j)t
sec
+δ
j,i
，其中δ
j,i
＝δ
i-δj，δi为第i个脉冲的位置偏移，δj为第j个脉冲的位置偏移，δ
j,i
为第j和第i之间所有脉冲产生的累计偏差，j≤i-1；
18.(2)当m值足够大时，分别对第m+1个脉冲到第m+n个脉冲中的每个脉冲进行一次预设分析，所述预设分析过程包括：
19.获取当前脉冲i分别获取前m个脉冲到所述当前脉冲的间隔距离t
i-m,i
、t
i-m+1,i
、...、t
i-1,i
，i取值m+1到m+n；
20.当前脉冲i的前m个脉冲到当前脉冲之间的间隔累计得第四关系式：当前脉冲i的前m个脉冲到当前脉冲之间的间隔累计得第四关系式：
21.(3)对sum(i)进行累加得第五关系式：
[0022][0023]
(4)基于第五关系式得到间隔标准值t
sec
。
[0024]
关于计算间隔标准值t
sec
的方法，本技术实施例提供另一种考虑，可以理解，如上述第三关系式所述，任意两个脉冲之间的实际间距长度是由两个脉冲之间所有脉冲的理论间距累加和两个脉冲之间所有脉冲的累计偏移组成，即任意两个脉冲之间的实际间距长度基于最左侧脉冲的位置偏移、最右侧脉冲的位置偏移和相邻脉冲间隔标准值t
sec
确定，结合上述第二关系式，可以得到在当b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，所有脉冲的位置偏移累加为0，基于此，对上述第三关系式进行配项形成上述第四关系式，对于所述“任意两个脉冲之间的实际间距长度”选择合适的多个不同的“任意两个脉冲”组合，本技术实施例中对“任意两个脉冲”中的右侧脉冲固定，则“任意两个脉冲之间的实际间距长度”中右侧脉冲的位置偏移固定，对“任意两个脉冲”中的左侧脉冲设置依次为满足第二关系式的b码秒脉冲序列中的每个脉冲，在此基础上，“任意两个脉冲之间的实际间距长度”的左侧脉冲的位置偏移利用正态分布特征消除，即可得到上述第四关系式，即对于前m个脉冲到当前脉冲i之间的间隔累计sum(i)基于相邻脉冲间隔标准值t
sec
和当前脉冲i的位置偏移确定，进一步对当前脉冲i个位置进行变换，使得累计n个不同的“当前脉冲i”的位置偏移符合上述第二关系式的正态分布，以实现对sum(i)中“当前脉冲i的位置偏移”消除，基于此，本申
请中对上述第四关系式进行配项形成上述第五关系式，对当前脉冲i的位置依次后移一位，同时依次对每个当前脉冲获取其对应的第四关系式，对所有不同当前脉冲i的第四关系式进行累加，实现对每个第四关系式中sum(i)中“当前脉冲i的位置偏移”消除，即可得到如上述第五关系式所示的不同的“任意两个脉冲之间的实际间距长度”t
j,i
(i取值m+1到m+n；j取值j＝1，2，...，i-1)的累加sum(2)与相邻脉冲间隔标准值t
sec
有关，而与脉冲位置偏移值无关。
[0025]
进而基于该第五关系式可以确定相邻脉冲间隔标准值t
sec
；
[0026]
进而基于相邻脉冲间隔标准值t
sec
代入上述第四关系式可以得到一确定的当前脉冲的位置偏移值。
[0027]
在一种实施方式中，所述最新一个脉冲的脉冲位置偏移值δn基于第四关系式确定，δn满足：
[0028][0029]
考虑本技术中需要对还未发生的下一脉冲进行位置精准预测，本技术实施例中利用上述第四关系式获取最新一个脉冲即第n个脉冲的位置偏移值δn，进一步基于最新一个脉冲的实际位置、最新一个脉冲的位置偏移值和相邻脉冲间隔标准值t
sec
获得未来下一个脉冲的准确脉冲位置。
[0030]
在一种实施方式中，所述基于最新一个脉冲的脉冲位置偏移值修正最新一个脉冲的脉冲位置，包括：
[0031]
第n个脉冲的脉冲位置修正值＝第n个脉冲的脉冲位置实际值-δn。
[0032]
在一种实施方式中，所述在最新一个脉冲的脉冲位置基础上增加一个所述间隔标准值，得到下一个脉冲的准确脉冲位置，包括：
[0033]
第n+1个脉冲的准确脉冲位置＝第n个脉冲的脉冲位置修正值+t
sec
。
[0034]
本技术中对下一脉冲进行位置精准预测时，先对最新一个脉冲的脉冲位置进行修正，然后基于相邻脉冲间隔标准值t
sec
获得下一脉冲的准确脉冲位置。该下一个脉冲的准确脉冲位置是基于当前解析的秒脉冲位置对下一次秒脉冲的预测，在预测值位置给出时间精度较高的秒脉冲。
[0035]
在一种实施方式中，所述第二关系式中b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况，包括：b码秒脉冲序列中第m个脉冲的位置偏移与第1个脉冲的位置偏移相同。可以理解，本技术实施例中所述第二关系式中b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况，对于该满足第二关系式的脉冲个数的取值可以基于经验值取值，即在模糊意义上满足脉冲个数足够大能够使得b码秒脉冲序列中所有脉冲的位置偏移值分布符合正态分布即可，另一方面，对于该满足第二关系式的脉冲个数的取值可以在当第m个脉冲的位置偏移与第1个脉冲的位置偏移相同时，确定该第1到第m个脉冲中的m个脉冲的位置偏移值分布符合正态分布。
[0036]
在一种实施方式中，所述两个脉冲之间的实际间距t
j,i
基于本地时钟计数获得；进一步，所述交流码解析精度提升方法，还包括：
[0037]
基于第n+1个脉冲的准确脉冲位置和t
sec
对本地时钟进行误差反馈和校准。
[0038]
具体来说，根据第n+1个脉冲的准确脉冲位置和相邻脉冲间隔标准值t
sec
，可以将本地时钟系统的秒时刻与b码对齐，对于精度要求更高的时钟系统，也可以实现毫秒脉冲及
微秒脉冲的均匀化。
[0039]
在一种实施方式中，所述获取解码后的b码秒脉冲序列之前，包括：
[0040]
对adc采样的数字信号进行线性插值；
[0041]
对线性插值后的数字信号进行滤波、解调、解码，获得整秒脉冲和时间信息。
[0042]
第二方面，提供一种irig-b交流码解析精度提升装置，包括：
[0043]
b码脉冲序列获取单元，用于获取解码后的b码秒脉冲序列；
[0044]
第一准确值获取单元，用于基于第一关系式和第二关系式求解相邻脉冲之间的间隔标准值和最新一个脉冲的位置偏移值，所述位置偏移值表征脉冲的实际位置和理论位置的偏移值，所述第一关系式为：对b码秒脉冲序列中任意两个脉冲a，b之间的脉冲序列段ab，段ab中的所有脉冲产生的累计偏差为脉冲a的位置偏移和脉冲b的位置偏移的差值，所述第二关系式为：b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，秒脉冲序列中的所有脉冲的位置偏移值分布符合正态分布；
[0045]
第二准确值获取单元，用于基于最新一个脉冲的脉冲位置偏移值修正最新一个脉冲的脉冲位置；
[0046]
第三准确值获取单元，在最新一个脉冲的脉冲位置基础上增加一个所述间隔标准值，得到下一个脉冲的准确脉冲位置。
[0047]
本发明的一种irig-b交流码解析精度提升方法，具备如下有益效果：
[0048]
1、在传统解析方法的基础上，增加脉冲计数统计，利用脉冲位置偏移值符合正态分布的特点，对相邻脉冲间隔标准值t
sec
和最新一个脉冲的位置偏移值进行解析，减小随机误差，提高解析精度。
[0049]
2、采用预测的方式，基于当前秒脉冲位置和统计运算值预测下一次秒脉冲的精确位置并产生新的秒脉冲信号，从而提升解析出的整秒时刻的精度和稳定性。
[0050]
3、在传统方法的基础上，通过插值法间接提高数据采样率，从而减小解析结果的时间抖动。
[0051]
4、引入反馈机制，将计算得到的理想秒脉冲间隔和精准的秒脉冲位置作为本地时钟系统的参考，保证本地时钟系统的准确性和稳定性.
附图说明
[0052]
图1是现有的b(ac)码解析方法对模拟数据进行ad采样时，采样结果不准确的示意图；
[0053]
图2是现有技术中解调出的b(dc)边界出现漂移的应用示意图。
[0054]
图3是本技术实施例的一种irig-b交流码解析精度提升方法中b(ac)信号上采样示意图；
[0055]
图4是本技术实施例的一种irig-b交流码解析精度提升方法中秒脉冲间隔统计的原理示意图；
[0056]
图5是一种irig-b交流码解析精度提升方法的一种实施方法流程图；
[0057]
图6是一种irig-b交流码解析精度提升方法的另一种实施方法流程图；
具体实施方式
[0058]
下面对本技术的具体实施方式进行说明。
[0059]
实施例一
[0060]
参见图5，本技术实施例提供的一种irig-b交流码解析精度提升方法，包括如下步骤：
[0061]
步骤1，对adc采样的数字信号进行线性插值，如图3所示；
[0062]
步骤2，对线性插值后的数字信号进行滤波、解调、解码，获得整秒脉冲和时间信息；
[0063]
步骤3，获取解码后的b码秒脉冲序列；
[0064]
步骤4，利用本地时钟对秒脉冲间隔进行计数,获取当前脉冲i前m个脉冲到当前脉冲i个实际间距t
j,i
，其中i表示第i个脉冲位置；
[0065]
步骤5，基于第四关系式即当前脉冲i的前m个脉冲到当前脉冲之间的间隔累计值和
[0066]
第五关系式即当前脉冲i(i取值m+1到m+n)的前m个脉冲到当前脉冲之间的间隔累计值的累计值
[0067]
求解相邻脉冲间隔标准值t
sec
和最新一个脉冲(第n个脉冲)的位置偏移值δn，其中，δi为第i个脉冲的位置偏移，位置偏移值表征脉冲的实际位置和理论位置的偏移值(参见图4)；
[0068]
步骤6，修正最新一个脉冲(第n个脉冲)的位置，并准确预测下一脉冲的位置：第n个脉冲的脉冲位置修正值＝第n个脉冲的脉冲位置实际值-δn；第n+1个脉冲的准确脉冲位置＝第n个脉冲的脉冲位置修正值+t
sec
。
[0069]
步骤7，基于下一脉冲(第n+1个脉冲)的准确脉冲位置，对本地时钟进行误差反馈和校准，另外，如果本地时钟有精度要求需要，也可以对本地时钟进行毫秒脉冲及微秒脉冲的均匀化。
[0070]
计算毫秒脉冲间隔：根据间隔给出均匀毫秒脉冲。
[0071]
计算微秒脉冲间隔：并根据间隔给出均匀微秒脉冲。
[0072]
实施例二
[0073]
参见图6，本技术实施例提供的一种irig-b交流码解析精度提升方法，对上述实施例1中的步骤5提供另一种实施方式，即获取相邻脉冲间隔标准值t
sec
和最新一个脉冲(第n个脉冲)的位置偏移值的方法，包括如下步骤：
[0074]
(1)基于第六关系式得到间隔标准值t
sec
，其中，t
1,m+1
表示第1个脉冲到第m+1个脉冲之间的实际间距，m是满足第二关系式的脉冲个数；
[0075]
(2)将上述(1)中得到的间隔标准值t
sec
代入上述第四关系式代入上述第四关系式在该第四关系式中取i为最新一个脉冲，记该实施例中最新一个脉冲为第m个脉冲，即对第m+1个脉冲进行准确脉冲位置预测，则该步骤(2)可得到最新一个脉冲(第m个脉冲)的位置偏移δm。
[0076]
在该实施例中其余步骤与上述实施例1相同，在此不再赘述。
[0077]
本发明的一种irig-b交流码解析精度提升方法，在常规b交流码解析方法的基础上，增加对解析结果的时间分布统计，计算出解析结果与实际秒时刻的偏移值以及标准的整秒间隔，进一步地消除解析误差，给出精确的整秒脉冲，从而提升b(ac)解析整秒时刻的精度和稳定性。
[0078]
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，包括以下步骤：获取解码后的b码秒脉冲序列；基于第一关系式和第二关系式求解相邻脉冲之间的间隔标准值和最新一个脉冲的位置偏移值，所述位置偏移值表征脉冲的实际位置和理论位置的偏移值，所述第一关系式为：对b码秒脉冲序列中任意两个脉冲a，b之间的脉冲序列段ab，段ab中的所有脉冲产生的累计偏差为脉冲a的位置偏移和脉冲b的位置偏移的差值，所述第二关系式为：b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，秒脉冲序列中的所有脉冲的位置偏移值分布符合正态分布；基于最新一个脉冲的脉冲位置偏移值修正最新一个脉冲的脉冲位置；在最新一个脉冲的脉冲位置基础上增加一个所述间隔标准值，得到下一个脉冲的准确脉冲位置。2.根据权利要求1所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，所述间隔标准值t
sec
的获取方法，包括：基于第二关系式得到间隔标准值t
sec
：其中，t
1,m+1
表示第1个脉冲到第m+1个脉冲之间的实际间距，m是满足第二关系式的脉冲个数。3.根据权利要求1所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，间隔标准值t
sec
的获取方法，包括：(1)基于第一关系式得到第三关系式，所述第三关系式表征任意两个脉冲之间的实际间距，即t
j,i
＝(i-j)t
sec
+δ
j,i
，其中δ
j,i
＝δ
i-δ
j
，δ
i
为第i个脉冲的位置偏移，δ
j
为第j个脉冲的位置偏移，δ
j,i
为第j和第i之间所有脉冲产生的累计偏差，j≤i-1；(2)当m值足够大时，分别对第m+1个脉冲到第m+n个脉冲中的每个脉冲进行一次预设分析，所述预设分析过程包括：获取当前脉冲i分别获取前m个脉冲到所述当前脉冲的间隔距离t
i-m,i
、t
i-m+1,i
、...、t
i-1,i
，i取值m+1到m+n；当前脉冲i的前m个脉冲到当前脉冲之间的间隔累计得第四关系式：当前脉冲i的前m个脉冲到当前脉冲之间的间隔累计得第四关系式：(3)对sum(i)进行累加得第五关系式：(4)基于第五关系式得到间隔标准值t
sec
。4.根据权利要求1所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，所述最新一个脉冲的脉冲位置偏移值δ
n
基于第四关系式确定，δ
n
满足：5.根据权利要求4所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，所述基于
最新一个脉冲的脉冲位置偏移值修正最新一个脉冲的脉冲位置，包括：第n个脉冲的脉冲位置修正值＝第n个脉冲的脉冲位置实际值-δ
n
。6.根据权利要求1所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，所述在最新一个脉冲的脉冲位置基础上增加一个所述间隔标准值，得到下一个脉冲的准确脉冲位置，包括：第n+1个脉冲的准确脉冲位置＝第n个脉冲的脉冲位置修正值+t
sec
。7.根据权利要求1所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，所述第二关系式中b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况，包括：b码秒脉冲序列中第m个脉冲的位置偏移与第1个脉冲的位置偏移相同。8.根据权利要求1所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，所述两个脉冲之间的实际间距t
j,i
基于本地时钟计数获得；所述交流码解析精度提升方法，还包括：基于第n+1个脉冲的准确脉冲位置和t
sec
对本地时钟进行误差反馈和校准。9.根据权利要求1所述的一种irig-b交流码解析精度提升方法，其特征在于，所述获取解码后的b码秒脉冲序列之前，包括：对adc采样的数字信号进行线性插值；对线性插值后的数字信号进行滤波、解调、解码，获得整秒脉冲和时间信息。10.一种irig-b交流码解析精度提升装置，包括：b码脉冲序列获取单元，用于获取解码后的b码秒脉冲序列；第一准确值获取单元，用于基于第一关系式和第二关系式求解相邻脉冲之间的间隔标准值和最新一个脉冲的位置偏移值，所述位置偏移值表征脉冲的实际位置和理论位置的偏移值，所述第一关系式为：对b码秒脉冲序列中任意两个脉冲a，b之间的脉冲序列段ab，段ab中的所有脉冲产生的累计偏差为脉冲a的位置偏移和脉冲b的位置偏移的差值，所述第二关系式为：b码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，秒脉冲序列中的所有脉冲的位置偏移值分布符合正态分布；第二准确值获取单元，用于基于最新一个脉冲的脉冲位置偏移值修正最新一个脉冲的脉冲位置；第三准确值获取单元，在最新一个脉冲的脉冲位置基础上增加一个所述间隔标准值，得到下一个脉冲的准确脉冲位置。

技术总结
本发明公开了一种IRIG-B交流码解析精度提升方法及装置，该方法包括基于第一关系式和第二关系式求解相邻脉冲之间的间隔标准值和最新一个脉冲的位置偏移值；基于最新一个脉冲的脉冲位置实际值、最新一个脉冲的位置偏移值和间隔标准值得到下一个脉冲的准确脉冲位置。所述第二关系式为：B码秒脉冲序列中的脉冲个数足够大的情况下，秒脉冲序列中的所有脉冲的位置偏移值分布符合正态分布。本发明有效对IRIG-B交流码解析存在的误差进行误差消除，提升IRIG-B交流码的解析精度及稳定性。B交流码的解析精度及稳定性。B交流码的解析精度及稳定性。


技术研发人员：钱昊 范书广 卢小银
受保护的技术使用者：合肥中科君达视界技术股份有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/13