通信ARM语音编码丢帧差错检测方法研究

在通信数据传输过程中,受到复杂因素的影响,容易出现编码丢帧的现象,影响丢帧差错检测脉冲响应。基于此,笔者设计一种通信多码率自适应（AdaptiveMulti-Rate,AMR）语音编码丢帧差错检测方法。首先,提取语音编码丢帧数据,初步检测语音编码丢帧差错数据;其次,进行丢帧差错数据矢量化处理,减少丢帧差错数据带来的负面效应;最后,计算ARM语音编码脉冲响应,进一步提高差错检测精度,进而实现通信ARM语音编码丢帧差错的精准检测。采用对比实验的方式,得出新方法的脉冲响应时间更加趋近于“1”的结论,验证了新方法的检测效果更佳,极具推广价值。     

基于卡尔曼滤波的网络精确时钟同步研究

在网络化分布式测试与控制系统中,时钟同步是一项重要的课题研究指标.在基于IEEE 1588协议主从时钟的时钟同步中,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.提出了基于卡尔曼滤波的时钟同步方法,该方法不仅能对主从节点之间的时钟漂移进行估计、优化时钟模型,还能实现对时钟偏差的估计,消除传输网络中的干扰.实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能显著提高时钟同步精度.     

Ad hoc网络时钟同步研究*

为解决时钟同步方案存在依赖特殊节点以及算法精度不高等问题,在组网过程与自组网互同步相结合的基础上,完成网络节点的时钟同步,并通过测量网络延迟以提高同步精度.方案在一跳场景下验证,可将误差维持在15μs左右,提高了同步精度,并且本方案不需要特殊节点,各个节点只需要收到一个同步帧就可以自发地调整时钟,同步帧的开销小、实现简单,适用于多跳和灵活易变的Ad hoc网络.     

基于NTP的时钟调整策略分析

时钟同步是分布式系统中的经典问题.本文采用本地节点的时间信息和来自于参考时钟服务器的时间戳信息构造时钟偏差趋势方程,并利用线性拟合方法建立时钟漂移率数学模型.提出采用拟合偏差方法进行时钟调整的策略,以有效克服网络延迟和抖动对时钟同步的影响.实验证明该策略不仅有效减少了本地节点的非必须时钟调整次数,提高了客户端时钟同步的稳定性,并且对网络传输性能较差环境下的时钟同步有更好的适应性.     

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.     

无线定位系统中的异步测距算法研究

分析了无线定位系统中传统异步测距算法节点时钟漂移对定位精度的影响,为了减小测距误差,提出了一种改进的伪对称双边双向测距算法(PSDS-TWR).该算法采用多请求单确认的测距方法.仿真和分析结果表明,该方法减小了时钟漂移所带来的测距误差,提高了定位精度.     

Markov链群一致性的水下传感器网络时钟同步算法

现有UWSNs时钟同步算法大多数同步信息交换都是采用节点对节点之间的方式进行频繁的数据交换,却忽略了节点本身通信范围内的邻居节点收到的同步信息,所以存在同步通信能耗大、同步效率低等问题,进而影响网络时钟同步的精度.因此,在分析UWSNs多目标优化网络拓扑演化过程对时钟同步的影响的基础上,在不过多地增加网络平均发射半径和通信能耗的情况下,利用群一致性、Markov链等理论,建立同步周期调节机制与时钟同步模型;然后,利用线性回归拟合方法,建立簇间同步和簇内同步机制,设计出精度好、效率高的UWSNs时钟同步算法;最后,采用仿真形式验证了该算法的相关性能.     

适用于大规模超低占空比WSN的时间同步协议*

时间同步是无线传感器网络的重要组成部分。在超低占空比休眠机制的无线传感器网络时间同步中,迫切需要解决节点间的时钟漂移(Clock Drift)问题。目前,仅有少数解决超低占空比无线传感器网络时钟漂移问题的协议。本文引入同步子层思想,提出一种类根节点协同时间同步协议TPCRC(Time-synchronization Protocol with Collaboration from Root-node Class),采用首先实现同步子层的时间同步,然后实现同步子层间的时间同步,最后达到整个网络时间同步的方式,能有效解决时钟偏差(Clock Skew)校正后的时钟漂移问题。仿真实验表明,TPCRC协议能有效解决大规模超低占空比无线传感器网络时间同步中的时钟漂移问题。     

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.     

一种基于时分多址原理的新型无线采集网络

根据时分多址原理设计了一个用于小范围、大容量、低成本、低功耗等应用场景的无线采集网络.该网络通过主节点的广播信号进行全网校时,并由该广播信号触发数据的采集流程.每个节点设备在各自的通信时段内进行数据传输,互不干扰.节点设备通过自身的RX8025T实时时钟芯片在全温区进行时钟校正,保证节点设备时钟在不同温度下的时钟精度.     

基于拟合偏差的时钟同步

该文提出采用拟合偏差方法进行时钟调整的策略,以有效克服网络延迟和抖动对时钟同步的影响。开发NTP时间同步客户端,实现多种时间戳数据的采集和存储。分析本地节点的时间信息和来自于参考时钟服务器的时间戳信息,并构造时钟偏差趋势方程。利用线性拟合方法建立时钟漂移率数学模型和利用该漂移率进行时钟的调整和稳定性分析。实验证明,该策略提高了客户端时钟同步的稳定性和安全性,能够更好地适应网络传输性能较差环境下的时钟同步。     

半实物网络测试系统从时钟频率漂移影响分析

针对精确时钟协议(PTP)用于半实物网络仿真测试时难以实现精确系统同步的问题,研究从时钟频率漂移对PTP仿真系统同步性能的影响。建立了半实物网络环境下PTP系统模型和时钟模型,解析性推导出单向传输链路中Slave_n对主时钟的时延误差估计,得出从时钟模型时延误差表达式具有一致的加权结构,且各误差项都将累积并渗透到传输线路中,影响整个网络的同步精度。基于此,设计多种半实物网络仿真场景进行验证、分析和测试。仿真结果表明:单个从时钟频率漂移对系统同步精度影响甚微,但系统内从时钟均存在漂移或主时钟存在时间抖动的情况下,造成的同步误差是单个从时钟频率漂移时的10倍,会对系统同步精度产生严重的影响,研究成果能为半实物网络测试环境时钟部署策略提供重要参考。     

Integrating External and Internal Clock Synchronization

We address the problem of how to integrate fault-tolerant external and internal clock synchronization. In this paper we propose a new external/internal clock synchronization algorithm which provides both external and internal clock synchronization for as long as a majority of the reference time servers (servers with access to reference time) stay correct. When half or more of the reference time servers are faulty, the algorithm degrades to a fault-tolerant internal clock synchronization algorithm. We prove that at least 2 F+1 reference time servers are necessary for achieving external clock synchronization when up to F reference time servers can suffer arbitrary failures, thus the proposed algorithm provides maximum fault-tolerance. In this paper we also derive lower bounds for the best maximum external deviation achievable in standard mode and the best drift rate achievable in degraded mode. Our algorithm is optimal with respect to these two bounds: (1) the maximum external deviation is optimal in standard mode, and (2) the drift rate of the clocks is optimal in standard and degraded mode.     

基于扩展卡尔曼滤波的时钟模型辅助定位算法

在城市峡谷、深坑矿、林地周边等应用场合中,由于卫星信号被遮挡导致接收机观测量不足而无法完成导航解算,提出了一种新的时钟模型辅助定位方法,即同时利用伪距和多普勒观测量,通过扩展卡尔曼滤波器实时估算得到接收机钟偏和钟漂参数,并构建时钟模型,在导航信号缺失情况下利用该时钟模型进行辅助定位。仿真分析和车载实验结果表明,该方法在卫星导航信号缺失后仍然能够继续完成实时定位解算,使得系统可用性得到显著改善。     

虚拟时钟指数逼近的无线传感器网络时钟同步协议

提出了一个基于虚拟时钟指数逼近的无线传感器网络时钟同步协议,采用一个虚拟时钟作为全网同步的基础,从而实现全网同步。由于采用虚拟时钟,使得各节点进入网络时有了统一的标准,对时钟扭曲和偏移采用指数逼近的方法,在相差较大时调整快,提高了同步效率。仿真数据证明,本协议能有效地提高同步效率,并适应于不同的网络拓扑。     

具有容错性的时间同步协议算法

在无线传感器网络的许多时间同步协议中,算法的精确性、高效性以及简洁性总被优先考虑.此外,容错性时间同步协议也逐渐受到越来越多的关注,鉴于经典算法浮动时间同步协议(FTSP)较为全面地考虑了时间同步的能耗、同步精度、可扩展性等要求,提出了一种基于FTSP具有容错性的时间同步协议,算法通过对历史所测的有限个时钟漂移率进行加权平均计算新的漂移率,其中算法的加权系数根据历史测量值的方差动态确定.通过Matalab对新算法的时钟漂移率和在接收到错误信息情况下漂移率的变化进行仿真分析,结果表明:改进后的算法具有较强的容错性.     

基于有源定标器的HY-2B卫星雷达高度计时钟频率偏差在轨测试

雷达高度计的主要功能是测量全球平均海平面高度(SSH:Sea Surface Height),它通过准确测量收发脉冲之间的时间间隔来实现精准的星地距离测量,时间测量的准确度取决于高度计时钟的准确性.卫星在轨运行期间,雷达高度计时钟频率会产生缓慢漂移,时钟频率漂移会影响星地距离的测量准确度,造成对海面高程的测量偏差.在基...     

Using integer clocks to verify clock-synchronization protocols

We use the Uppaal model checker for timed automata to verify the Timing-Sync time-synchronization protocol for sensor networks (TPSN), the clock-synchronization algorithm of Lenzen, Locher and Wattenhofer (LLW) for general distributed systems, and the clock-thread technique of the software monitoring with controllable overhead algorithm (SMCO). Clock-synchronization algorithms such as TPSN, LLW, and SMCO must be able to perform arithmetic on clock values to calculate clock drift and network propagation delays. They must also be able to read the value of a local clock and assign it to another local clock. Such operations are not directly supported by the theory of timed automata. To overcome this formal-modeling obstacle, we augment the Uppaal specification language with the integer clock-derived type. Integer clocks, which are essentially integer variables that are periodically incremented by a global pulse generator, greatly facilitate the encoding of the operations required to synchronize clocks as in the TPSN, LLW, and SMCO protocols. With these integer-clock-based models in hand, we use Uppaal to verify a number of key correctness properties, including network-wide time synchronization, bounded clock skew, bounded overhead skew, and absence of deadlock. We also use the Uppaal Tracer tool to illustrate how integer clocks can be used to capture clock drift and resynchronization during protocol execution.     

玻璃图像实时采集与同步技术研究

分布式的多目视觉在线检测系统中如何解决图像采集与处理时的同步问题是一个关键任务。对玻璃质量在线检测系统中图像实时采集时的同步问题、分级打标与图像采集的同步问题进行了研究。采用光电编码器与外部同步器实现了多台线阵CCD相机的同步图像采集;采用SNTP同步协议,并通过外部时钟同步信号与软件时钟同步相结合的方法实现了分布式检测系统中的时钟同步;实现了玻璃检测中的图像采集与打标分级处理之间的帧同步与版同步,分析了作为同步信号的帧周期信号与版周期信号,判定玻璃切割的落刀信号（版周期信号）具有更高的优先级。该技术研究已经成功应用于工业现场。     

基于RTEthernet改进的时钟同步算法

以太网其庞大的网络系统在复杂的环境中存在网络链路延迟,节点时钟的漂移,同步能力差等问题。通过研究RTEthernet协议的起源和工作原理,考虑到影响实时以太网时间同步精密度的时钟拜占庭故障、网络传输延迟和漂移率等三个因素,建立了符合RTEthernet协议的通信模型。对FTA时钟同步算法在故障下时钟同步精密度损失率提升较少的问题进行了研究,引入了滑动窗口技术,提出了容错滑动窗口（Fault-Tolerant Sliding Window, FTSW）算法。容错滑动窗口算法能进一步提高分布式系统在进行时钟同步是对故障节点的容错能力。最后,使用CANoe仿真工具对FTSW算法进行仿真验证, FTSW算法的容错性优于FTA时钟同步算法算法,且在系统（七个节点）中存在两个拜占庭故障的情况下,同步后的精密度损失率降低了7.1%。