基于高精度时间的时间同步方法研究

为了实现低成本、高精度的时间同步,根据时间戳获取的不同方式,设计了3种方法,并分析了采用这3种方法所能取得的时间戳精度.在此基础上,提出了一种基于Windows平台的时间同步方法,通过在网卡驱动程序和传输驱动程序之间插入一层处理程序,截获时钟计数器并在应用层与系统时间建立关联,同时引入时钟频率调整算法,实现了高精度时间同步.实验结果表明,该方法的同步精度达到亚毫秒级,从而证明了模型的可行性和算法的有效性.     

基于模糊控制的高精度时钟同步系统

电网输配线故障定位对电网故障排除及供电保障有至关重要的作用。位于输配电线路两端的行波故障定位设备的同步误差决定了故障定位的基本精度。沿用GPS作为时钟同步基准，以FPGA+VCO替代传统方法的MCU+固定频率晶振构建高精度时钟同步系统，提高了系统同步精度并消除了晶振老化、器件温漂等带来的长期稳定性问题；通过模糊控制提高了系统同步速度。构建的系统同步精度优于±25 ns，同步速度（系统从接收到同步源（GPS秒脉冲）至系统时钟调整锁相完成所需时间）少于90 s。     

基于MSP430的无线传感器网络时间同步的研究与设计

时间同步是无线网路的一项重要支撑技术.传感器网络时间同步协议算法虽然能快速高效地进行网络节点上的时间同步,但是在同步时,需要对其进行组网,效率低下,且在同步的过程中没有考虑自身时钟的精度问题.针对以上不足,提出一种时间同步算法—最优时钟源传感器网络时间同步协议.该算法不需要构建网络的拓扑结构,能逐次选取优于自身节点时钟的时钟源进行同步.并用MSP430单片机设计的根节点和传感器节点构成的无线网络进行了分析验证.     

空间相机平台时间同步误差分析与改进研究

时间同步误差是影响空间相机平面定位精度的重要因素,为了提高系统的可靠性,在星基导航授时失效时需要使用航天器的平台时间进行时间同步;详述了使用航天器平台时间进行时间同步的原理,在分析使用航天器平台时间进行时间同步时相机时间同步误差的各种影响因素的基础上,建立了平台时间同步误差模型;提出了减小航天器数管计算机和相机主控制器对平台时标转发延迟误差、采用低频差晶振、减小关中断时间、减小中断服务程序执行时间、缩短行同步计数器的查询周期等软件和硬件改进方法;最后通过实验对比了使用GPS高精度时间和使用航天器平台时间进行同步时所能达到的时间同步精度;实验结果表明,经过改进后使用航天器平台时间进行时间同步时,相机时间同步误差绝对值≤3.34ms,满足技术指标要求。     

IEEE 1588v2基于透明时钟的误差分析与修正

针对时间同步过程中出现积聚性错误,导致同步精度降低的问题,通过对误差来源和透明时钟工作原理的分析,结合IEEE 1588v2时间同步协议的延时请求应答机制和对等延时机制,归纳了一整套基于透明时钟的频率补偿和误差修正方法。测试结果表明,经过频率和相位的双重调节,主从时钟的同步精度可以达到亚微秒级别,完全满足高精度同步系统的要求。     

分布式声学测量设备中精确时钟同步研究

为了解决分布式网络化测量不同传感器之间的时间同步问题,改变依赖全球卫星定位系统和高精度时钟源所带来的安全和成本问题,根据现有同步方式和分布式测量的同步需求,研究了简单网络时间协议等和IEEE1588精确时钟同步原理,基于测量的需求选择了IEEE1588。由于该协议未提供时钟漂移的补偿方法,为了解决频率补偿问题,提出了一种简单可靠的时钟频率偏移计算补偿方法,实验验证了该方案能够满足工业噪声与振动的测量要求。     

基于STM32F407的时钟同步系统的实现

随着电力系统复杂程度的提高,智能化变电站对系统内各节点时钟同步精度的要求越来越高;IEEE1588 精确时钟同步协议的应用使得系统内时钟同步精度达到纳秒级别;文章对IEEE1588时钟同步的原理进行了分析,设计了基于STM32F407处理器的时钟同步系统;介绍了本地时钟向量调节与频率调节两种时钟调节方式;最后测试主从时钟同步精度,结果表明同步精度在200 ns以内,满足智能变电站对系统内时钟同步精度的要求。     

航天器时间触发系统时钟同步算法的仿真分析

时间触发技术已经逐步应用于航天器导航制导与控制(GNC)系统的信息体系结构设计中,由于时间触发技术使用了经典的Welch-Lynch分布式时钟同步算法[1]因此在工程应用中存在固有的系统级时钟定向漂移问题[2].针对上述问题,提出了一种使用单一精确时钟对全系统进行整体时钟校时的方案,根据分布式系统工作时序的特点,使用同步误差的算法解决了单一节点无法修正整个分布式系统参数的问题,使系统可以在有限偏差范围内不断调整时钟相位,避免了系统级的时间误差累计.使用形式化方法对算法进行了有界性和收敛性证明,并在Matlab/Simulink平台中对基于时间触发体系结构的GNC系统进行了数学建模和仿真,仿真结果表明GNC系统内所有节点的时钟偏差收敛且有界,满足实际使用需求.     

嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现

IEEE 1588时钟同步协议用于解决分布式网络测控系统中远距离仪器设备之间的同步问题;在分析IEEE 1588时钟同步实现原理的基础上,提出一种嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现方案;采用专用PHY芯片DP83640在物理层为PTP报文加盖硬件时间戳,设计网络设备驱动与PTP硬件时钟控制驱动,并在用户层利用Linux系统标准API实现IEEE 1588协议软件;实验结果表明,两台设备直接相连时,时钟同步精度可稳定在±100ns以内。     

仿真系统中的时钟同步算法

研究当前仿真系统中的时钟同步问题和网络时间协议（NTP）。在NTP的基础上通过引入“主从服务器”模式、客户端时间推进和事件注册机制,实现一种适用于分布式仿真系统的、具有较高精度的软件时钟同步算法,给出同步系统的设计和实验方案。根据对实验数据的分析,验证该算法是一种简单有效的高精度时钟同步算法。     

矿用分布式采集系统时钟同步方案设计与实现

单一的时钟同步技术由于其精度及应用局限性,无法满足矿用分布式采集系统高精度、高可靠性的时钟同步性能要求。针对上述问题,提出了基于北斗+IEEE 1588V2+本地后备时钟的三级协同时钟同步方案。选用部署在地面的T600-BDGOCXC型北斗授时服务器作为主时钟,为系统提供纳秒级精度的绝对时钟;采用STM32F407+DP83848及PTPd协议栈实现支持IEEE 1588V2协议的采集节点,通过井下工业环网将北斗的绝对时钟同步到各采集节点;本地后备时钟采用STM32F407内部RTC(实时时钟)实现,给各采集节点提供秒级精度的时间戳初值,便于各采集节点用最短时间实现与主时钟的同步。测试结果表明,北斗授时服务器与采集节点通过交换机直连的情况下,1 min后时钟同步精度达162 ns;北斗授时服务器与采集节点通过三级交换机连接的情况下,时钟同步精度为565 ns;在北斗授时服务器失效的情况下,优先级高的采集节点升级为主时钟并为其余采集节点授时,具有较强的可靠性。     

支持交会对接任务精密时间基准方法研究与实现

在交会对接载人飞行器综合测试过程中,为了实现多飞行器协同工作,需要对多航天器同步实时模拟航天器在轨交会对接过程中的飞行状态及时序,这就对航天器和测试系统间的协调匹配性提出了很高的要求,系统时间基准精度要求尤为突出。地面测试设备需要有一个统一、高精度的时间标准,作为测试数据、测试指令的参考,是准确测量船载频率标准的关键所在,在整船综合测试过程中,对时间基准和时间基本修正方法进行了研究,采用了时间精度同步算法关键技术和方法,以保证时间的准确性和一致性。经实际应用高精度时间精准方法及系统设计,满足交会对接载人航天器工程上的应用,保证精密时间基准系统功能、精度能满足测试要求,为载人航天器可靠性验证提供极为重要的辅助手段。     

基于GPS的无线传感器网络时间同步技术

在无线传感器网络测试系统中,为了对测试对象进行准确的测试,时间同步技术至关重要。根据GPS授时原理,提出了利用GPS秒脉冲对同步控制系统进行触发,并无线广播同步触发信号,同时,各传感器节点通过接收同步触发信号,进行时钟同步触发、时钟校准,以及对测试事件触发的同步采集。通过验证,各传感器节点之间的事件同步触发误差为1μs左右,并具有很高的可靠性,可广泛应用于航空、航海等工程测试领域。     

精确时钟协议的最优主时钟算法

IEEE1588标准是测量和控制领域的精确时钟同步协议,通过控制网络同步全系统设备的时钟。在不需要太多资源的情况下,能达到高精度的时钟同步;该协议规定了系统内只有一个主时钟,其他的设备的时钟都要和该主时钟同步,因此主时钟的选择好坏对于时钟的同步精度至关重要;文中研究了最优主时钟的算法思想、原理和组成,设计了实现最优主时钟算法的功能模块和方法,并使用测试系统对模块的功能进行了相应的仿真测试;实验结果表明,设计的功能模块能够轻松的选择到系统的最优主时钟,验证了最优主时钟算法的可行性和有效性,为精确时钟同步协议的进一步应用奠定了基础。     

MSP430F149在IRIG-B码解码中的应用

MSP430系列单片机是一种16位的单片机,具有集成度高、超低功耗等优点;MSP430F149的ADC12模块支持快速的12位A/D转换,并带有采样保持电路,具有内部参考电压发生器,将其应用在IRIG-B码(AC码)的解调中,IRIG-B码是标准时间码格式之一,广泛地应用于靶场时间信息的传递和各系统的时间同步;详细介绍了自动增益电路和解码电路的硬件设计和IRIG-B码数字解调技术的原理及方法;MSP430的软件采用C语言编写,使程序有很强的可移植性;结果表明,该系统运行稳定,同步精度高,具有较强的抗干扰能力和实际应用价值.     

一种零值测试基带信号源设计

北斗是我国自主研发并独立运行的全球卫星导航系统,为了解决北斗导航系统的基带信号调试处理难题,提出了一种零值测试基带信号源设计方案。针对导航系统信号通道多、信号传输速率高且时钟信号精度要求高的特点,单板上集成高性能FPGA和DSP处理器,系统采用模块化设计,采用直接数字射频信号发射技术及高速时钟系统设计,信号源可模拟并输出多制式多路调制基带信号,可完成4通道射频信号采集以及4通道直接射频信号的产生,可灵活配置工作参数及设备工作状态的实时监测。该信号源在北斗导航系统的研发过程中获得成功应用,实验结果表明,该信号源兼备收发两大信号处理链路功能,系统具有通用性强、配置灵活、稳定性好等特点,解决了导航系统领域基带信号调试处理难题。     

基于SNTP同步模型的时钟同步系统

使用ORBUS作为开发平台,以CORBA时间服务的已有同步模型作为开发基础,试图在局域网内实现时钟同步系统.在分析影响同步精度和系统性能因素的基础上,设计并实现了SNTP同步模型.在局域网环境中的系统测试表明,时钟同步系统可将同步时间误差范围由原来的5毫秒缩短至1毫秒以内,达到了系统的预期设计要求.     

电网卫星驯服时钟的网络时间同步服务器设计

在分析网络时间同步协议的基础上,设计了一种ARM＋FPGA的网络时间同步服务器。研究了用卫星驯服时钟的方法解决了网络时间服务器中时钟源精度不高,易受干扰的特点,采用了PI调节器的时钟驯服模型。通过实验测试,该服务器可满足对电力系统二次设备的同步授时。     

一种适用于矿山设备振动监测的WSNs改进时间同步算法

结合矿山设备振动监测的实际情况,给出了矿山设备振动监测的无线传感器网络模型;针对TPSN时间同步算法能耗大、DMTS时间同步算法精度低的问题,提出一种改进的无线传感器网络时间同步算法——TPDM算法。该算法采用动态簇首选择算法选出簇首节点,簇首节点之间的同步采用TPSN算法以保证同步精度,簇内节点之间的同步采用DMTS算法以降低能耗,并采用基于最小平方线性回归方法的时钟漂移补偿技术对同步时钟进行时间补偿。仿真结果表明,与TPSN算法和DMTS算法相比,TPDM算法在能耗和精度方面得到了折中,能更好地满足矿山设备振动监测的要求。