[發明專利]適用于非對稱時延精確時間同步的時鐘偏移最優估計方法

有效

• 申請號: 201710022149.3
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN107070574B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 謝昊飛;李勇;王平;龍祎;熊輝輝
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

技術領域

本發明屬于網絡測量和控制系統的精密時鐘同步領域，涉及時鐘偏移估計，具體涉及非對稱時延精確時間同步的時鐘偏移最優估計算法。

背景技術

精確時間同步機制以硬件時間戳為基礎，使得單跳環境下其精度可達納秒級，從而實現對從時鐘源計時誤差的精確補償，使分布式通信網絡能夠具有嚴格的定時同步，并且應用于工業自動化系統。

不同于有線鏈路，無線鏈路的傳播時延通常具有非對稱性，即數據在節點間上下行通信鏈路中的傳播時延差具有不確定性，基于主從節點間的時間偏差主要包括：無線鏈路的非對稱傳播時延、中間節點轉發的隨機隊列時延以及從時鐘偏移產生的時延，鏈路非對稱傳播時延使得主從時鐘源間的時間偏差變得更加難以預測。

從時鐘本身的偏移主要為其時鐘頻率及相位影響產生的時間延遲，可基于IEEE1588協議雙向信息交互機制的非對稱時延傳輸，建立相應含參數的時延向量方程，將時鐘偏移的估計問題轉化為統計學問題，但目前傳統的最小二乘法，極大似然估計等參數估計方法并不適用于該模型下對向量位置參數的估計。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種適用于非對稱時延精確時間同步的時鐘偏移最優估計算法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

適用于非對稱時延精確時間同步的時鐘偏移最優估計算法，包括以下兩個步驟：

(1)通過主從時鐘方向及反方向的固定傳輸時延、傳輸過程中的隨機隊列等待時延以及時鐘頻率偏移產生的時延和時鐘相位偏移產生的時延之間的對應關系，建立時延向量方程；

(2)引入高斯分布，并利用Pitman估計方法進行估計。

優選的，步驟(1)中是以前p次非對稱雙向傳輸為觀測樣本，從而建立時延向量方程，向量方程建立后，判斷向量方程是否是Y＝Aθ+T形式，是則結束，否則需轉化為Y＝Aθ+T形式，結束；其中，p為非對稱雙向傳輸的次數，為不小于1的正整數。

優選的，步驟(1)具體包括：

步驟(11)：建立以第i次主從時鐘方向及其反方向的固定傳輸時延d₁和d₂，隨機隊列時延t_i,1和t_i,2，以及時鐘頻率偏移時延α和時鐘相位偏移產生時延β所組成的時延關系方程組：其中d₁≠d₂，1≤i≤p，i為正整數，y*_i,1、y*_i,2分別表示第i次傳輸主從時鐘方向及其反方向的總時延，y_i,1、y_i,2分別表示第i次傳輸主從時鐘方向及其反方向的非固定傳輸時延之和；

步驟(12)：由步驟(11)及反饋補償，令d＝d₁，得到時延關系方程組：

步驟(13)：令Y＝[Y₁^T,Y₂^T]^T,Y_k＝[y_1,k···y_p,k]、T＝[T₁^T,T₂^T]^T,T_k＝[t_1,k···t_p,k],k＝1,2，將步驟(12)中的時延關系方程組轉化為以向量Y、向量e、向量T及未知參數α、β組成的向量方程：Y＝d·1_2p+(α+β)e+T，其中Y為非固定傳輸總時延對應的向量，p為非對稱雙向傳輸的次數，為不小于1的正整數，k＝1和k＝2分別表示第i次的主從時鐘及其反方向的傳輸，y_1,k…y_p,k分別表示第1次到第p次雙向傳輸過程中主從時鐘及其反方向的固定時延、時鐘偏移造成時延以及隨機隊列時延的關系，α、β為未知參數分別代表時鐘頻率偏移及時鐘相位偏移產生的時延，T為隨機隊列時延對應的向量，1_2p表示元素為1的2p維列向量，e為所推出向量方程中的一個矩陣，與(α+β)相乘表示一個向量。