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。     

应用层实现PTP的LXI总线接口设计

本文综述了实现IEEE1588协议的三种实现方式;定位于在应用层实现IEEE1588协议的方案;分别在硬件和软件上对接口进行了设计。硬件设计方面,从网络接入电路设计、单片机接口电路和使用FPGA实现端口译码电路三个主要方面进行阐述。软件设计方面,重点设计了修正算法,提出一种延时修正算法,有效提高了选定方案的定时精度。     

基于FPGA的LXI模块B类仪器设计

由已成为工业标准的以太网技术发展而来的LXI是解决下一代测试系统理想的解决方案,有必要对LXI仪器进行深入研究。提出了LXI测试网络中实时性和安全性方面问题,并提供了解决方案,同时详细分析了各种触发方式的特点以及其适用的仪器类别。在深入分析了IEEE1588协议的基础上,设计了以FPGA为核心的LXI仪器硬件框架。通过SOPC设计方法对FPGA进行开发,并用verilog语言设计了时间戳状态机以实现B类仪器功能。     

LXI同步接口的分析与研究

LXI同步接口是在以太网上实现LXI模块间定时和同步的关键部分,在LXI设备中有着举足轻重的地位.本文阐述了LXI设备的主要特点,分析了LXI即将兴起与普及的原因,重点对LXI同步API的5个子系统的功能和控制机制做了探讨,最后整体上分析了LXI同步接口的工作机制.     

IEEE1588精密时钟同步分析

数据传输及处理的综合要求使局域网在测试与测量领域尽显技术优势,新一代测试总线LXI应运而生。在现有以太网基础上开展测试与测量,首先需要解决的是实现不同终端设备之间的精密时钟同步,LXI采用IEEE1588。本文主要包含3个部分：IEEE1588同步元件的软硬件组成、精密时钟同步的实现及其精确度测试。     

LXI总线标准规范关键技术研究

针对目前国内在LXI技术的研究与开发尚处于起步阶段,关键LXI仪器主要依赖进口。深入研究了LXI总线规范和关键技术,如模块通信、同步/触发、IVI驱动和LXI设备网页等,重点对同步和触发技术的原理进行了研究。能全面提高自主创新能力,缩小测试测量领域与国外差距,为未来网络化测试设备的研制和生产提供理论基础和技术储备。     

基于LXI总线的运载火箭网络化测试

LXI总线以其开放性、先进性成为未来自动测试系统的趋势。本文从满足新型运载火箭测试发射需求出发,简要介绍LXI仪器基本类型,分析了LXI总线在航天测试中的优势;探讨了网络化测试在航天领域的应用,提出了测试系统结构及工作流程。通过比较LXI仪器的3种触发机制,根据航天测试的特点,制定同步测试和网络安全稳定策略。该模式缩短了测试周期,可实现远距离测试发射和故障诊断一体化。     

基于LXI与CXI总线的云智慧测试技术

本文阐述了LXI技术产生的背景及LXI仪器的特点,介绍了IEEE 1588同步技术.提出了一种新型的总线概念,即CXI综合总线技术,详细介绍了其中的关键技术和实现方法.最后,给出了云智慧仪器实例及应用情况.     

B类LXI总线的实现与同步精度改进

介绍了B类LXI仪器总线及其所采用的IEEE1588时间同步协议,并对影响该类仪器同步精度的原因进行分析,对主要原因提出解决方法。为了达到B类LXI仪器总线所要求的亚微秒级同步精度,针对晶振频率的不稳定性,提出累积误差修正算法。该算法基于对晶振频率的监测,通过其频率侧得值与理论值的比较并计算得出累积误差,并对此误差进行动态平均,对频率值进行预插值修正,从而保证了晶振频率的稳定性。仿真和实验结果表明,采用该算法的LIX仪器总线的同步精度达到了100ns左右,完全达到了该类仪器所规定的精度。论文同时还给出了基于STM32F107网络型微处理器的B类LXI总线实现方案,具有实现简单,网络延时小等优点。     

电力骨干通信网时间同步系统

电力骨干通信系统是一个复杂的分布式系统,对时钟同步精度有着较高的要求.结合电力行业的现状提出了电力骨干通信网时间同步的解决方案--基于IEEE 1588精确时间同步协议,以"GPS/北斗卫星"为主,"地面SDH"为辅的天地互备时间同步系统.详细分析了IEEE 1588协议,介绍了时间同步的原理及其过程,详细分析了最佳主...     

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。     

微电网精密时钟同步技术

参考传统电力系统中时钟同步方法,提出一种基于IEEE1588的微电网时钟同步方法。详细阐述了IEEE1588协议的基本原理,并基于微电网时钟同步系统模型搭建了由根主时钟、子微电网控制器、逆变器和智能网关断路器组成的微电网时钟同步实验平台,采用2种不同的方法对同步精度进行测量,测量结果显示主从时钟的同步精度在10μs以下,满足IEC61850协议对时钟同步的精度要求。在500 k W微电网工程中添加了事件时序记录功能,实现时钟同步技术在微电网中的初步工程应用。对实验中存在的不足之处提出了相应的改进方法,以解决通信延迟问题提高同步精度。     

精确时钟同步协议最佳主时钟算法

精确时钟同步协议(IEEE1588)是关于网络测量和控制系统的时间协议,可达到较高的网络对时精度,实现高精度的时间同步.最佳主时钟算法(BMC)是IEEE1588的最主要的核心技术之一,按IEEE1588协议进行时钟同步的系统通过运行最佳主时钟算法来选择系统中的主时钟,其他时钟全以主时钟作为参考进行时钟同步.分析了精确时钟同步协议最佳主时钟算法的组成、相关概念及原理,根据算法的原理和实际要求设计了最佳主时钟算法功能模块,在Linux下用C语言编写程序,实现了最佳主时钟算法,给出了模块的设计流程图,为测试模块的功能,设计了测试验证图.通过验证,所设计的程序能实现最佳主时钟算法.     

智能变电站IEEE1588时钟同步冗余技术研究

针对智能变电站时钟同步系统现状,提出了基于IEEE1588的时钟同步系统冗余方案。在分析IEEE1588的实现原理及其特点的基础上,提出了单钟方案、双钟互备方案和双钟双扩展方案。重点对双钟互备方案进行了阐述,并详细分析了时钟冗余切换原理和过程。同时,进一步对双钟互备方案在变电站单网和双网模式下,不同网络方案对时钟冗余造成的影响进行了研究。     

IEEE1588精密时钟同步协议的分析与实现

LXI（LAN-based Extensions for Instrumentation）技术的提出进一步推动了测试测量领域的发展,基于IEEE1588精确时钟同步协议的时间同步触发是LXI B类仪器的一个主要特点。本文介绍了IEEE1588精密时钟协议,详细分析了其同步原理,并介绍了一种实现IEEE1588协议的方案,从时钟通过与主时钟交换报文获取时间戳,根据时间戳计算出与主时钟的时间偏差并对自己的时钟进行修正。最后对所设计的系统进行了测试,测试结果显示系统能实现时钟同步。     

IEEE1588时钟同步系统应用分析与现场测试

介绍了数字化变电站IEEE 1588同步对时系统的结构及特点,重点分析了不同模式情况下的实现机制与差别,提出了合并单元同步性能、主备时钟切换性能等项目的测试方法,通过实际工程测试得出了2个合并单元输出的采样值角差的变化以及主备时钟切换各环节延时等数据.最后结合测试中遇到的问题,提出了过程层网络主备时钟切换试验的重要性,并给出了对于合并单元的一些建议.