基于实时时钟方差算法的网络时钟同步

作为网络系统同步的重要参数,时钟方差表征了某时钟的稳定性特征.针对传统时钟方差计算方法在实时性和计算复杂度方面的不足,利用指数平滑的滞后特性,设计了自适应指数平滑算法,应用于时钟方差的计算,设计了时钟方差的实时计算算法.基于PTP协议V2版本,采用STM32F407微控制器作为核心,构建了以太网同步系统,实现了同步网络对环境变化的实时响应.通过软件仿真验证了算法的可行性,通过组网测试验证了实时时钟方差算法应用于PTP同步协议的优良性能.     

面向安全关键嵌入式系统的时钟同步设计

为了满足安全关键性实时嵌入式系统对实时行为正确性和确定性的要求,本文应用ETSEC网络控制器的硬件时间戳特性, ReWorks嵌入式实时操作系统的实时特性,结合IEEE 1588精密度时钟同步协议,设计并实现了一个面向安全关键性领域的时钟同步系统原型.其同步精度达到100纳秒以内,并通过软件插桩测试和验证了该时钟同步系统的正确性和精度.     

基于航电总线的分布式实时监控系统同步算法

随着航空技术、计算机软硬件技术的高速发展,航电综合系统的高精度时钟同步越来越重要,针对多总线分布式实时监控系统要求各设备高度时间同步的问题,本文在分析国内外已有时钟同步算法的基础之上综合考虑了传输时延、时钟偏移误差及网络排队时延,并将实时监控流量带来的网络抖动现象作为重要因素引入到同步算法中,设计了基于TSC的高精度软时钟服务机制,提出一种基于航电总线的分布式实时监控系统时钟同步算法CSA-RTMS,并详细分析了误差范围等性能.实验结果表明,与传统的NTP同步协议相比,该同步方法精度更高,同步效率快,而且受网络抖动影响小.     

基于FPGA的多通道同步实时高速数据采集系统设计

为了满足精密设备监测过程中对数据采集的精确性、实时性和同步性的严格要求,设计了一种基于FPGA的多通道实时同步高速数据采集系统。本系统采用Xilinx公司的Spartan6系列的FPGA作为核心控制器件,实现了数据采集控制、数据缓存、数据处理、数据存储、数据传输和同步时钟控制等功能。经测试验证,该方案具有精度高、速率快、可靠性好、实时性强、成本低等特点。     

基于远程通信的电机状态监控软件设计

为实现对电机运行状态的实时远程监控和数据保存,设计了电机状态监控软件.详细介绍了该软件的实现原理、结构、功能和特点,讨论了基于以太网通信下的时钟同步、电机状态传输设计、转速/转矩设定、实时曲线的绘制以及高速数据采集中的关键技术等问题.在基于PLC与计算机的实际环境下,检验了这种方法的有效性.     

分布式数据采集系统中的时钟同步

在高速数据传输的分布式数据采集系统中,各个组成单元间的时钟同步是保证系统正常工作的关键。由于系统工作于局域网,于是借鉴了IEEE1588时钟同步协议的原理,设计出简易、高效的时钟同步方案,并在基于局域网的分布式数据采集系统中实现微秒级的精确同步。鉴于方案的高可行性和高效性,可将其推广到其他分布式局域网系统中。     

基于PCI总线的高速大容量数据采集卡

介绍了一种基于PCI总线的高速大容量数据采集卡的设计原理与实现。该采集卡由预处理电路、A／D转换器、同步动态随机存储器(SDRAM)、高频时钟发生器、集成于FPGA芯片的PCI接口控制器和SDRAM控制器组成。它通过PCI总线接口与计算机连接，可完成400MHz／s实时数据采集、512MB实时数据存储。     

一类网络化控制系统的时延分析及时钟同步方法

针对如何保证精确的分布式时钟同步以实现预期的实时调度和控制问题,通过对一类基于全双工交换式以太网并采用总线型拓扑的网络化控制系统时延特征的分析,结合网络精确时钟同步协议,在分析了其可行性的基础上,给出了网络化控制系统时钟同步的设计及实现方法.     

改进的网络同步时钟方差实时算法

为解决PTP协议中传统网络同步时钟方差计算方法无法实时更新和易受外界干扰的问题,提出了一种基于动态指数平滑处理的网络同步时钟方差实时计算方法。试验证明,该算法能够有效抵御外界干扰,及时响应同步时钟稳定性变化和处理网络的异常情况,提高了网络的实时性、同步性和稳定性。     

用于水听器线列阵的精密时钟同步方法

针对海洋水声探测时水听器间的数据采集同步问题,提出了一种全阵列精确同步的采集时钟产生与传递方法。采用独立的高精度主时钟、异步差分传输线和从时钟端的锁相环(PLL),实现了多节点长时间不间断工作方式下的同步采集,具有抗干扰能力强、同步性能好的特点。建立了时钟同步模型,详细分析了同步延迟的产生环节。通过电路实验验证了整个方案的可行性,在经过长度为18m的非屏蔽双绞线传递后,恢复的从时钟延迟不大于165ns,且与距离成线性正比关系。所提方法已经用于实际的水听器阵列数据采集系统,取得较好的效果。     

链路分布式数据采集系统中时间同步技术研究

在高速数据传输的分布式数据采集系统中,各个组成单元间的时钟同步是保证系统正常工作的关键.本文对于时延的测量采用改进的线性规划算法来进行测量,利用前向和反向两个单向测量可以估计出消除收发时钟频差和初始偏差的端到端的时延.提出了在采用Sue B.Moon的方法基础上进行改进实现收发时钟的同步技术,提高了测试的精度和准确性.     

基于PCI总线的GPS同步数据采集系统设计

介绍了一种基于PCI总线、附有GPS同步时钟信息的多通道数据采集系统.阐明了系统各部分的结构和功能,着重介绍PCI总线技术应用,以及GPS同步时钟信息的获取和处理.该采集系统实现了96路模拟量和192路开关量数据的同步采集和传输,在实际应用中具有监测通道多、采样频率高、数据容量大等优点.     

分布式控制系统的时钟同步研究

在分布式控制系统中测量设备需要一个精确的实时时钟,但是由于没有全局的时钟节拍,使系统很难达到毫秒级的同步,提出了一种应用在总线上的时钟同步协议,并且以CAN总线为例,分析了如何把"后期协商"时钟同步算法应用于CAN总线中,并且提出了一种改进的容错性"后期协商"同步算法,此算法提供了一定的容错能力,减少了同步开销.     

基于可变时隙与动态同步的端口跳变技术研究

通过分析一般端口跳变模型的关键技术,在固定跳变时隙的基础上,提出跳端口可变时隙算法.该算法实现了一种依据人工预设、实时通信质量检测以及网络入侵等条件下,进行反馈防御的机制.分析一般时钟同步算法,提出动态时钟漂移同步算法,解决了可变时钟漂移在端口跳变模型中对时间同步影响的问题,比传统固定时钟漂移算法具有更广泛的适用性,通过实验表明了其在网络防御中的有效性.     

基于早迟门位同步环的FPGA实现

位同步环是实现全数字接收机中定时恢复的关键技术,本文设计采用早门、迟门积分对比得到位时钟误差的鉴别方式,对位时钟误差的鉴别结果进行积累滤波,滤波结果实时调整数控振荡器,调节本地位时钟跟踪输入位时钟.文中给出了该住同步环的工作原理、实现框图、资源分析,仿真结果验证了方法的有效性.整个位同步环路基于FPGA实现,易于编程、改进和移植.     

GPS在水口电厂电能计量管理系统中的应用

在电能计量管理系统的数据采集过程中,系统要求其采集实时且同步,即整个系统的时间要求准确而且统一,这对于系统的故障诊断和系统稳定分析以及电能平衡都具有重要意义.一般采样脉冲都是在装置内部时钟的控制下产生的.对于需要异地同步采样的装置来说,由于装置内部晶振频率有误差,采样难以同步.随着卫星与通讯技术的发展,卫星授时法已经由军用转为民用,其中基于全球定位系统(GPS)的同步采样方法已经得到了广泛的应用,并获得了良好的效果.     

风电场SCADA系统时间同步技术研究

为了实现风电场SCADA系统的时钟同步,提出了基于物理层物理介质无关接口的时钟同步方法.详细分析了分布式网络主从节点间实现时间同步的过程,提出了基于介质无关接口准确获取网络数据帧离开和到达时刻的时间同步方法,通过对各从节点相对主节点的频率偏差修正、往返法测量链路时延以及实时计算交换时延补偿交换时延的不确定性,实现了主节点到从节点的高精度时间同步.试验证明,基于介质无关接口的开环时间传递能够实现25ns的高精度时钟同步.     

网络实时系统端对端的时钟同步研究及算法实现

针对端对端的实时网络控制系统，提出一种端对端时钟同步算法ETSA(End to end Time Synchronizaiton Algorithm)．本文提出的时钟同步算法采用一种新的时钟同步原理，通过TCP/IP协议，能够达到较高的时钟同步精度，同时实现起来简单、便捷．理论分析和网络实验验证了所提时钟同步算法的有效性．     

基于EPL的分布式时钟同步方法

工业以太网协议Ethernet POWERLINK (EPL)分布式站点的时钟同步方法并不能在实时运行过程中保持很高的同步精度,无法满足特定环境下的控制要求;研究了工业以太网协议EPL的两种时钟同步机制,通过数理计算分析了时钟同步误差产生的原因,针对误差较大的缺点,提出了减小误差的方法;通过迭代计算消除了主从站同步报文往返的路径延迟,并设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的集线器(Hub)用于EPL菊花链网络拓扑结构,有效地克服了时钟同步报文往返传输延时不一致的缺点,测试结果表明新方法明显优于协议自身的时钟同步方法,对于实现基于EPL的高精度分布式时钟同步网络具有重要意义.     

基于EPA协议的精确时钟同步方法

工业以太网中通讯链路的不对称性,使得IEEE1588协议中的从时钟偏差计算方法并不适用.本文在EPA(Ether-net for Plant Automation)协议中CSME(Communication Scheduling Management Entity)算法调度的基础上分析了IEEE1588时间同步协议,提出了一种从时钟同步于主时钟的加权修正算法,同时应用晶振频率补偿算法,使得满足了基于EPA协议的工业以太网系统中同步数据采集和控制的实时性要求.采用硬件描述语言(Verilog HDL)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现了这种硬件时钟同步方法.该方法解决了传统的基于片上系统(SOC)时钟同步方案中时间戳不稳定、同步精度低等问题.使用Xilinx Spartan3 XC3S1500的FPGA验证了主从时钟的一致性,160ns的标准偏差和50ns的时间偏差平均值的测试结果证明了本文中算法较之协议中原算法的优越性.该方法也为集成现有网卡芯片的系统提供了一种高性价比和高精度的时钟同步解决方案.