編碼時長下產生編碼脈沖時間間隔的耗時圖。當編碼時間為 1200s(20min)時，耗時為282904us(282.904ms)，仍然在Is之內，能夠充分保證在第二個 1PPS秒脈沖到來前產生所有的脈沖時間間隔(脈沖產生時刻序列）。
[0070] 使用Le化oy公司的數字存儲示波器(帶寬3GHz，上升時間15化S，最大采樣率20GB/ S)采集編碼器輸出的基頻為10化的脈沖編碼信號，當時間控制脈沖間隔編碼端所產生的10 個脈沖間隔，橫軸為采樣時間軸，100ms/格，縱軸為脈沖電壓幅值，IV/格。當編碼端產生的 20個脈沖間隔，橫軸為200ms/格。
[0071] 如圖4所示為截取了編碼器部分運行時間的脈沖輸出間隔（約21s，基頻為10化）， 時間從1 ο時14分57秒812微秒到1 ο時15分18秒468微秒。從圖中可w看出該編碼方法的脈沖 時間間隔各不相同，而且沒有任何規律和周期，具有準隨機分布特點。
[0072] 利用示波器所采集的脈沖時間間隔與編碼端預產生的時間間隔，兩者做差作為實 際實驗的脈沖編碼誤差。統計10000個時間間隔，脈沖編碼誤差最大值不超過35ns，最小值 為25ns，平均誤差為29.4ns。
[0073] 用同樣的方法測量識碼端脈沖錄取時刻與預產生的脈沖時間間隔，兩者做差作為 實際實驗的脈沖識碼誤差。統計10000個時間間隔，脈沖識碼誤差最大值為不超過33ns，最 小值為24ns，平均誤差為28.7ns。
[0074] 為測量脈沖編碼與識碼精度，用示波器同時采集編碼端脈沖發送時刻與識碼端脈 沖接收時刻，調節示波器參數至高頻采樣狀態。當脈沖發送與接收時刻的高頻采樣圖，橫軸 為采樣時間軸，l〇ns/格，縱軸為脈沖電壓幅值，IV/格。取脈沖上升至幅值的90%處為脈沖 發送與接收時刻。脈沖接收時刻與脈沖發送時刻做差作為編碼與識碼誤差。利用示波器的 測量功能測量編碼與識碼誤差，最大值不超過54ns，最小值為45ns，平均值為10.2ns。誤差 來源主要有北斗授時模塊的授時誤差20ns(3〇)和編/識碼誤差。
【主權項】
1. 一種時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼的裝置，包括:編碼端功能模塊、識碼(解碼） 端功能模塊，編碼端功能模塊通過激光器與識碼(解碼)端功能模塊相連； 編碼端功能模塊，包括:時間控制脈沖發生器，所述時間控制脈沖發生器輸入端與配置 開關相連，時間控制脈沖發生器絕對時間端與北斗授時模塊相連，時間控制脈沖發生器計 時端與晶振計時裝置相連，時間控制脈沖發生器輸出端與脈沖時序調理模塊相連，時間控 制脈沖發生器視頻端與編碼狀態顯示器相連； 識碼(解碼)端功能模塊，包括:時間控制脈沖識別器，所述時間控制脈沖識別器輸入端 與脈沖檢測器相連，時間控制脈沖識別器絕對時間端與北斗授時模塊相連，時間控制脈沖 識別器計時端與晶振計時裝置相連，時間控制脈沖識別器的波門輸出端通過波門輸出時刻 控制模塊、波門時序對時模塊與脈沖檢測器反饋端相連，時間控制脈沖識別器輸出端與編 碼碼型模塊相連，時間控制脈沖識別器視頻端與識碼狀態顯示器相連。2. -種時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼的方法，其特征在于，是通過北斗授時模塊 對編碼端和識碼端授時同步;編碼端根據編碼基頻、脈沖時間間隔產生編碼脈沖信號，識碼 端通過與編碼端授時同步，利用與編碼端相同編碼函數和絕對精確時刻產生脈沖時間間 隔，在脈沖間隔處設置脈沖錄取波門實現對編碼脈沖的識別，其步驟如下： 1) 編碼端功能模塊與識碼端功能模塊的授時同步：利用授時模塊對編碼端功能模塊、 識碼端功能模塊授時同步； 2) 編碼端編碼:編碼端功能模塊以授時同步的絕對精確時刻為控制參數，按照編碼函 數控制，由時間控制脈沖發生器產生當前時刻所需數量的脈沖時間間隔，利用定時器在預 產生的時間間隔處產生編碼脈沖信號，并控制脈沖寬度，其定時器采用晶振計時裝置； 3) 識碼端解碼:識碼端功能模塊以授時同步的絕對精確時刻為控制參數，按照編碼函 數控制，由時間控制脈沖識別器產生脈沖錄取波門開啟時刻;利用定時器在預產生的波門 開啟時刻接收脈沖信號，判別所接收的脈沖是否為編碼端發射的脈沖，從而實現識碼端解 碼;其定時器采用晶振計時裝置。3. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述的 授時模塊采用北斗授時模塊。4. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述的 授時同步采用的是北斗授時模塊輸出數據:世界協調時間UTC和秒脈沖信號1PPS。5. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述的 絕對精確時刻使用世界協調時間中的整秒時刻，即時分秒數據，具體格式為hhmmss。6. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述的 編碼函數是根據編碼基頻要求，以當前絕對精確時刻為隨機數產生器密鑰，產生脈沖時間 間隔。脈沖間隔各不相同，無任何周期和規律，呈隨機分布。7. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述的 定時器定是由FPGA系統的鎖相環提供時鐘源頻率，利用Veri log模塊實現。8. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述的 識碼端脈沖錄取波門開啟時刻產生方法與編碼端脈沖時間間隔產生方法相同；識碼端功能 模塊能夠根據絕對精確時刻與編碼端功能模塊嚴格同步;所述的絕對精確時刻是從北斗授 時模塊輸出的最小專用數據幀BDRMC所包含世界協調時間UTC中提取，具體為:北斗授時模 塊輸出的最小數幀BDRMC是： $BDRMC,090107.00,A,3958.44038,N,11629.54956,E,,,040311,08,03,4*22； 090107.00就是世界協調時間UTC，取世界協調時間中時分秒為絕對精確時刻，09:01: 〇7(時分秒），該整秒時刻將作為編碼函數的控制參數。9. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述識 碼端與編碼端同步使用的是絕對精確時刻和秒脈沖信號1PPS，同步方法具體為： 授時模塊穩定授時后，在每一精確整秒處，1PPS端口會準時發送1PPS秒脈沖信號，在發 送1PPS信號的同時通過串口發送BDRMC數據幀； 而1PPS秒脈沖信號，利用接收的無延時1PPS秒脈沖信號和精確整秒時刻，使識碼端與 編碼端在分體情況下的脈沖同步； 為使解碼端與編碼端嚴格同步，在第一個1PPS秒脈沖處獲取絕對精確時間，在下一個 1PPS秒脈沖處同步，僅單獨使用1PPS秒脈沖，配合1PPS秒脈沖計數器就可完成解碼端與編 碼端的同步。10. 根據權利要求2所述的時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，其特征在于，所述 編碼函數以每一絕對精確時刻為參數，控制產生每一時刻所需數量的脈沖時間間隔（脈沖 產生時刻)和脈沖錄取時刻，具體為： 編碼函數以每一精確整秒時刻為參數，控制產生每一整秒時刻所需數量的脈沖時間間 隔(脈沖產生時刻)和脈沖錄取時刻；即絕對精確時刻為參數設計了編碼函數用于產生脈沖 時間間隔；取UTC中的時hh，分mm，秒ss信息組成格式為〈hhmmss〉的絕對精確時刻，當09時， 01分，07秒組成絕對精確時刻〈090107〉。
【專利摘要】本發明屬于激光信息技術領域，公開的一種時間控制脈沖間隔激光編碼與識碼方法，是利用北斗授時模塊對編碼端授時，獲取絕對精確時間，以絕對精確整秒時刻為參數，按照編碼函數一次產生當前時刻所需數量的脈沖時間間隔；利用定時器在預產生的時間間隔處產生編碼脈沖信號，并控制脈沖寬度；識碼端通過北斗授時模塊獲取絕對精確時刻與編碼端同步，按照編碼端相同的編碼函數產生脈沖接收時刻，利用定時器在脈沖接收時刻精確控制脈沖錄取波門即可識碼。本發明最大的特點是各編碼脈沖時間間隔各不相同，無任何規律和周期，是準隨機分布編碼具有較強的抗解碼能力；其設計簡單、易于實現，適用于激光半主動制導、激光通信、激光雷達等領域。
【IPC分類】H04L7/00
【公開號】CN105656617
【申請號】
【發明人】趙威, 苗錫奎, 王非, 楊偉宏, 胡啟立, 李曉龍
【申請人】中國洛陽電子裝備試驗中心, 趙威
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月6日