基于卡尔曼滤波器的IEEE 1588时钟同步算法

时钟同步是网络化分布式测试与控制系统中的一项重要指标。在基于IEEE 1588协议的主从时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证。提出了基于二阶卡尔曼滤波器加速运动模型的时钟同步算法,该算法以同步消息包中的时间戳来获取观测值,通过卡尔曼滤波器算法对主从时钟之间的时钟偏差、时钟漂移以及时钟漂移变化率进行估计,使用估计值对从时钟进行补偿与修正。该算法能够消除从时钟的不稳定性对时钟同步的影响。实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能够显著提高时钟同步精度。     

用于船舶综合电力系统同步测量的高精度PTP混合时钟同步方法

为了满足船舶综合电力系统同步测控亚微秒级的精度要求,通过分析各种时钟同步协议的优缺点和传统时钟同步方法对船舶同步测量的局限性,提出一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与时钟同步频率补偿算法相结合的混合时钟同步方案以实现同步测量。所提方案以环星型拓扑结构的交换式以太网为背景,基于集成IEEE1588协议功能的以太网收发器设计了同步测量节点,并研究了一种频率补偿算法,可以动态地对时钟节点的晶振频率进行补偿,使时钟具有良好的守时性,保证了主从时钟的偏差恒定。通过仿真分析和试验对同步偏差性能进行测试,结果显示同步精度维持在±200 ns以内,达到了IEC61850关于同步测量的标准,满足了船舶综合电力系统时间同步的需要。     

智能变电站IEEE 1588同步时延优化方法

针对智能变电站时间同步过程中通信网络的路径时延抖动导致同步精度下降问题,提出一种基于IEEE 1588时间同步协议的时延优化方法。首先分析智能变电站环境下路径时延抖动同步误差过程,实现同步误差产生机理的量化分析;然后阐述所提出的同步时延优化方法,方法在IEEE 1588协议框架下实现从时钟的基本时钟补偿基础上,拓展时延测量机制获取路径时延抖动的时钟补偿最佳估计值,实现从时钟同步时间的二次时钟补偿,减少路径时延抖动对同步精度影响;最后以智能变电站中典型IEEE 1588协议端到端透明时钟同步模式搭建仿真实验验证所提方法。实验结果表明所提方法能够提高智能变电站中从时钟同步精度和稳定性。     

基于滑模控制的 IEEE1588 时钟同步算法研究

针对IEEE1588时钟同步过程中存在时钟频率漂移问题,提出了一种基于滑模控制的新型时钟同步算法。首先根据主从时钟偏差与漂移的递推关系,建立系统状态空间模型;然后运用滑模控制缩小时钟偏差与时钟漂移;最后结合滑动平均滤波对实验过程中的频率抖动和随机误差进行优化。结果表明,基于滑模控制的时钟同步算法可有效抑制时钟漂移引起的时钟偏差线性增长,将时钟偏差控制在1μs以下,从而实现亚微秒级网络对时。相比传统IEEE1588协议同步方法,所提方法提供了更高的同步精度。     

基于滑模控制的 IEEE1588 时钟同步算法研究

针对 IEEE1588 时钟同步过程中存在时钟频率漂移问题,提出了一种基于滑模控制的新型时钟同步算法。 首先根据主 从时钟偏差与漂移的递推关系,建立系统状态空间模型;然后运用滑模控制缩小时钟偏差与时钟漂移;最后结合滑动平均滤波 对实验过程中的频率抖动和随机误差进行优化。 结果表明,基于滑模控制的时钟同步算法可有效抑制时钟漂移引起的时钟偏 差线性增长,将时钟偏差控制在 1 μs 以下,从而实现亚微秒级网络对时。 相比传统 IEEE1588 协议同步方法,所提方法提供了 更高的同步精度。     

分布式电力电子高速环网时钟同步技术研究

对于大容量的电力电子装置,采用分布式的模块化控制方案已是一种趋势。由于分布式电力电子装置的分散化控制结构,需要实现多个分布时钟的高精度时钟同步。文中针对级联H桥变换器提出了一种分布式实时以太网高速环网控制结构,并在UDP协议的基础上制定了相应的环网通信协议,通过分析环网主从站设备间的时钟偏差,提出了高精度的主从站设备的时钟同步方案。最后,根据提出的同步方案搭建了以太网高速环网控制测试平台,通过实验结果验证了主从站的高速环网通信和高精度时钟同步,且时钟同步精度在25 ns以内。     

基于IEEE 1588协议的时钟模型线性估计算法

针对高网络负载下非对称延时会严重影响时钟同步精度的问题,提出了一种时钟模型线性估计的方法来提高在高网络负载下的时钟同步精度。首先对主从时钟建立线性模型,然后从时钟以主时钟为参考时钟处理当前同步周期获取的四个时间戳,将其组合成两个端点,通过至少两个同步周期的时间戳信息及端点的特性,找到从时钟模型的线性上界和线性下界函数,由两者的均值确定当前同步周期从时钟的线性函数,最后根据此线性函数估计时间戳数值,从而估计出当前同步周期的主从时钟偏差。为了验证算法的有效性,使用基于开源软件Linux PTP的时钟同步模块对DAC模型和时钟模型线性估计算法进行实验验证和同步精度测试。实验结果表明,时钟模型线性估计算法避免了对本地时钟频率进行连续同向补偿的情况,在弥补了DAC模型不足的同时,达到了23.48ns的时钟同步精度。     

基于现场可编程门阵列的硬件时钟同步方法

基于工业以太网的分布式系统为实现高精度的同步数据采集和控制,对时钟同步提出了较高的要求。对基于嵌入式软件的时钟同步方案中同步精度较低的原因进行分析,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件时钟同步方法。使用FPGA对IEEE1588协议进行解析,采用FPGA和硬件描述语言设计时间戳获取、晶振频率补偿和时钟同步算法等模块。对基于工业以太网的分布式系统进行了测试,结果表明系统达到了亚微秒级的精度。     

LXI仪器系统时钟同步算法分析与实现

在LXIA类和B类仪器系统中,提出系统的同步触发方式,即硬件触发、LAN触发、时间基触发和LXI触发方式,在LXI触发和时间基触发中要求时钟同步精度达到亚微秒级。为了满足这个同步精度,本文对IEEE1588精密时钟同步机制和算法进行了研究,分析了LXI仪器系统中影响同步的因素,在同步算法中的时间戳信息使用FPGA对PTP数据包采用时间戳的物理层识别和截取,减小了网络抖动,为了解决主从时钟的晶振的偏移提出了采用本地时钟晶振补偿算法进行同步补偿。使用LXI测试平台进行试验验证,从测试数据可看出主从时钟同步精度达到30ns,试验结果表明通过很大程度提高了同步精度,满足了LXIA类和B类仪器时钟同步的要求。     

基于PTP协议的列车通信网络时间同步优化研究

目前列车通信网络支持的网络时钟协议,时间同步精度只能达到亚微秒,无法满足当前列车各节点时间同步精度的需求。针对上述问题,本文提出将精确时钟协议应用在列车通信网络中。为了实现低偏差范围情况下的高同步精度,本文在传统PI控制算法基础上,在改进的时钟伺服系统中提出多模型PI控制优化算法,设定比例系数KP和积分系数KI的阈值极限值,推导阈值极限值与PI输出补偿值的定量关系,进而补偿从节点的时间偏差。最后,以某列车通信网络场景为研究对象在OMNeT++仿真平台进行建模仿真,分析主从节点时间偏差值。与传统PI控制算法得到的时间偏差值相比,列车通信网络中各节点的时间偏差的改进值均在30ns以内,同步偏差最低可达1.38ns,验证了所提算法的优越性。     

智能变电站IEEE1588时钟同步方案对比研究

智能变电站和智能电网的发展对电力系统时钟同步提出了更高的要求,文中阐述了网络时钟同步的基本方法,并着重分析了IEEE 1588实现高精度时钟同步的主要原理.在研制IEEE 1588主时钟、从时钟和交换机的基础上,对点对点IEEE 1588和网络IEEE 1588两种同步方案进行了实验验证.结果表明,两种时钟同步方式均可...     

CAN网络精确时钟同步方法研究

精确的时钟同步对于提高汽车CAN网络实时性有着重要影响。结合现有主从时钟同步算法和时钟同步的精度需求,提出基于＂时钟漂移率＂的时钟同步算法。在各节点时钟漂移率的基础上建立更新备用同步主节点优先表,有效地解决了在传统主从同步算法中主节点的选取和主节点失效的情况下网络开销过大的问题;同时能根据CAN网络当前运行状态反馈,通过修改权重因子,实时提高CAN网络时钟同步精度在10 s以内。仿真实验说明,该方法以较小的软件开销实现了高精确度的时钟同步。     

一种基于EPON的时钟同步协议在配网多端 差动保护中的研究及应用

配网线路分支线路多、拓扑复杂,将传统差动保护用于配网线路时存在投资成本大、管理复杂的缺点。在基于EPON的配网自动化系统中,如借用EPON通道实现配网线路的多端纵联差动保护,可解决上述问题,但其采样值同步是一个难点。针对EPON通信的固有特点,设计了一种类似于IEEE 1588的时钟同步协议,该协议简化了IEEE 1588主从时钟的交互机制,可使网络内各设备的时钟与主设备同步,精度能满足配网线路多端差动保护的要求。经试验验证,该方法可解决EPON通信条件下的设备时钟同步问题。     

汽车CAN系统精确时钟同步机制研究

高可靠、高精度的时钟同步机制对于汽车CAN网络安全运行有着重要影响。针对分布式汽车网络同步问题,引入4种特殊的报文帧,定量研究了同步帧传输的网络时延,给出了即时偏差与网络延时的测算方法;在此基础上,结合基于最小"相对即时偏差和"的主时钟协商选择方法,建立了支持主时钟选择的精确时钟同步机制。实验结果表明,该机制不仅具有较高的同步精度和可靠性,而且有效降低了同步网络开销,能够满足当今汽车的高实时性要求。     

IEEE1588对时同频算法

为了提高IEEE1588对时精度,满足1μs以内对时精度的要求,需要在对从钟偏移量调整的基础上进行从钟频率调整以实现与主钟同频同相。现有的时钟同频算法仅根据相邻2次SYNC报文的收、发时间戳计算时钟频率差实现主、从钟同频。在IEEE1588V2透明时钟对时模式下,由于没有考虑到SYNC报文Correction域的影响,该算法无法收敛。提出了对该算法的改进,加入SYNC报文Correction域和时钟偏移量的修正,该算法可以快速收敛,快速实现从钟与主钟同频。通过实际测试系统,验证了改进后算法的可行性和准确性。     

基于CORTEX-M3的IEEE 1588协议的实现

随着基于以太网技术在分布式系统的广泛应用,分布式系统时钟同步问题迫切的需要解决.文章提出了基于Cortex-M3的微控制器LM3S8962的IEEE 1588时钟同步协议的实现方案,介绍了LM3S8962芯片硬件时间戳的生成和IEEE 1588从时钟的实现,并分析了影响时钟同步精度的因素.并最终利用LM3S8962硬件平台,实现了IEEE 1588协议.测试结果表明,利用M3芯片内部对IEEE 1588协议硬件支持的功能,可以达到系统高精度的时间同步要求.     

智能变电站中智能组件的时间测试方法

IEEE1588作为一种高精度的分布式网络时间同步技术,对智能变电站的建设非常重要。首先介绍IEEE1588时间同步原理,给出其同步过程和2种链路延时测量机制的同步补偿算法;接着提出智能组件在同步时其时间相关可测试内容,包括智能组件作为主时钟或从时钟时的精密时间协议时间同步精度,采样值报文采样均匀度及其输出时间,面向通...