[發(fā)明專利]一種遠程操作下的回路時延的估計方法

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• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104411009A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 李文皓;馬歡;張珩
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發(fā)明涉及數據傳輸和處理的技術領域，具體地涉及一種遠程操作下的回路時延的估計方法。

背景技術

在對遠方對象進行操作的過程中，由于距離跨度大，數據傳輸、轉發(fā)經過的時間長，導致在地面操作端操作—遠端現(xiàn)場響應—地面感知現(xiàn)場情況這個過程中，存在較明顯的時延現(xiàn)象。時延對遙操作的穩(wěn)定性有重要影響。

為了克服時延的影響，一般采用預先建立數字模型，在操作過程中不斷地預報對象當前的狀態(tài)，使得地面操作端可以在預報狀態(tài)的基礎上進行連續(xù)的操作，而無需等待時延后的現(xiàn)場狀態(tài)到達后再進行下一步操作。

顯然，要比較好地克服時延影響并進行連續(xù)操作，預測的準確與否是關鍵的關鍵，預報準確一方面需要有好的預報方法，另一方面要準確的知道時延情況，否則即使預報方法再好，也會由于預估了錯誤的預報時刻使得預報誤差較大。

一種解決時延認知不準確的辦法是讓遠方對象與地面操作端建立相同的時標基準。遙操作業(yè)系統(tǒng)和空間作業(yè)系統(tǒng)具有相同的時標基準，并以此基準在交互的遙現(xiàn)場/遙操作數據中添入相應的時標數據。在上行的指令中以時標基準加入發(fā)送的時刻，遠端對象接收并執(zhí)行時可以獲知上行時延(上行時延一般定義為“切換后目標基站收到第一個上行數據包的時間-切換前源基站收到最后一個上行數據包的時間”，本文中為地面操作端發(fā)出指令到遠端接收到該指令之間的時間差)，同樣，遠端對象下傳狀態(tài)數據的時候，可以加入發(fā)送的時刻，則地面操作端接收時也能獲知對應該狀態(tài)數據時的下行時延(下行時延一般定義為“切換后目標基站發(fā)送第一個下行數據包的時間-切換前源基站發(fā)送最后一個下行數據包的時間”，本文中為遠端發(fā)出指令到地面操作端接收到該指令之間的時間差)。上行時延和下行時延均獲取后，即可知道回路時延。這個方法可行的基礎在于相同的時標基準準確。但是由于下述問題，時標基準會出現(xiàn)差別，即出現(xiàn)時標基準差。

首先：任何兩個時鐘都不可能完全一致，時間長了，兩個時鐘會存在誤差，長時間的累積會不斷的擴大操作端與遠方目標兩個時鐘間的誤差。其次，出現(xiàn)時標基準差后，由于遠端目標與地面操作端固有的時延，使得兩者沒有辦法時時同步，而僅通過時標信息的傳遞，也無法獲取時標基準差得大小。再次，長期情況下，回路時延是會變化的(由于設備的老化，傳輸路徑的變化或者一些突發(fā)事件等)，因此利用以往的回路時延值進行校準也非常困難。最后，一些極端情況下，遠方目標的時鐘設備可能由于損壞或其它原因不能注入時標數據或者停止計時，此時如果沿用上述辦法將無法正確的認知時延值。

另一種情況就是，由于設計缺陷，沒有使用上述時間基準的辦法，僅依靠預設的基準時延值進行預測，即默認一個預定的時延值進行預測，而不測量時延值，在這種情況下，長期使用后由于基礎時延值的變化，也會使得預測中使用的預設基礎時延與實際時延值相差越來越遠，最后導致預測誤差越來越大。

在有時標信息的條件下，如果基準時標有偏差，將導致預報狀態(tài)偏離現(xiàn)場的當前狀態(tài)，如1所示，空間作業(yè)系統(tǒng)按照遙操作端規(guī)定的時標順序進行動作，但是由于時標基準誤差的存在，各指令的執(zhí)行時刻與遙操作端預計的起始執(zhí)行時刻不一致，頂線為時標基準差下的實際狀態(tài)，與沒有時標基準誤差的情況相比，其運動狀態(tài)形狀一致，但是時間不一致，而遙操作端仍以自己的基準時標進行預報，其預報狀態(tài)必然與當前狀態(tài)所對應的時刻不同。

基準時延值是時延波動所圍繞的基本值，基準時延值代表了遙操作回路的基本時延情況，遙操作回路中正常工作的傳輸、轉發(fā)、處理的時延總值的統(tǒng)計結果，對于專線回路，在沒有突發(fā)情況下，短時間內時延基準值一般不會發(fā)生變化；對于網絡回路，時延基準值可能發(fā)生改變。在有時標的條件下，即使時延基準值發(fā)生了變化，但由于能夠不斷的通過比對時標，預測模型可以根據時延的變化情況調整前向預報的時長，從而能夠匹配預報遠端機構的現(xiàn)場狀態(tài)。在無時標的條件下，由于預報模型前向預報的時長是基于基準時延值，因此即使預報非常準確，但預報并非為現(xiàn)場機械臂的當前狀態(tài)，而是現(xiàn)場機械臂在時延基準偏差時刻的狀態(tài)，如圖1所示。這個影響與有時標信息條件下的時標基準誤差影響效果一樣。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種遠程操作下的回路時延的估計方法,其無需設計特定的檢驗任務而僅通過分析已有的運行數據即可完成回路時延估計，既可以用于有時標條件下的時標基準差估計，也可以用于估計無時標條件下的回路時延基準值，能夠準確地估計出回路時延值，能夠預報正確時刻下的遠端對象運行狀態(tài)。