[發(fā)明專利]智能電表終端授時(shí)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910091925.4
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN109687930A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳永利;李思超;李洪強(qiáng);劉佳迪;趙旭;唐曉柯;趙亞紅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京智芯微電子科技有限公司;國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): H04J3/06
• 分類號(hào): H04J3/06
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11279
• 代理人: 周際;俞佳

本發(fā)明公開了一種智能電表終端授時(shí)方法及系統(tǒng)，該方法包括：智能電表終端發(fā)送Chirp信號(hào)；多個(gè)智能電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)接收智能電表終端發(fā)送的Chirp信號(hào)，每個(gè)智能電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)復(fù)現(xiàn)出接收到的Chirp信號(hào)并將該復(fù)現(xiàn)出的Chirp信號(hào)以及智能電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)對(duì)Chirp信號(hào)的處理時(shí)延信息共同發(fā)送至智能電表終端；智能電表終端接收到每個(gè)智能電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)回傳的Chirp信號(hào)后，根據(jù)接收到的Chirp信號(hào)的信息以及處理時(shí)延信息計(jì)算出自身與每個(gè)智能電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的距離；智能電表終端根據(jù)距離以及每個(gè)智能電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的位置計(jì)算出時(shí)鐘偏差，并更新智能電表終端的本地時(shí)鐘。該智能電表終端授時(shí)方法及系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)異常情況下的授時(shí)方式，即采用電表終端自主定位授時(shí)，Chirp信號(hào)的頻率變化可以較精確測得，授時(shí)精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于智能電網(wǎng)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種智能電表終端授時(shí)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

授時(shí)是指系統(tǒng)從一個(gè)精確的時(shí)鐘源獲取時(shí)間信息，按照一定的數(shù)據(jù)格式調(diào)制、發(fā)送出去。接收端對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，完成精確同步，從而解析出當(dāng)前時(shí)間信息，對(duì)本地時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整，使得各時(shí)鐘源具有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。

目前智能電網(wǎng)授時(shí)方法主要包括衛(wèi)星授時(shí)、IEEE1588授時(shí)、空口授時(shí)等。

在衛(wèi)星授時(shí)方法中，GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))衛(wèi)星將衛(wèi)星時(shí)鐘及軌道數(shù)據(jù)寫入導(dǎo)航電文，發(fā)送給地面接收機(jī)。接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行處理，得到自身位置和精確時(shí)間信息。接收機(jī)處理過程包括：衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)入射頻前端，完成放大、混頻及A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號(hào)，輸入到基帶部分，通過捕獲過程得到粗略的擴(kuò)頻碼和載波頻率，再轉(zhuǎn)入跟蹤過程得到精確的擴(kuò)頻碼和載波信息，并解析出導(dǎo)航電文，包括衛(wèi)星位置和時(shí)間信息。然后根據(jù)至少4組的衛(wèi)星數(shù)據(jù)建立方程組，得到接收機(jī)的準(zhǔn)確時(shí)鐘信息。

在IEEE1588授時(shí)方法中，IEEE1588由局域網(wǎng)內(nèi)的最高主時(shí)鐘(GMC)提供時(shí)鐘信息，然后按照統(tǒng)一格式發(fā)送給各個(gè)網(wǎng)關(guān)和終端。IEEE1588協(xié)議采用主從時(shí)鐘分級(jí)同步體系，通過中間介質(zhì)實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間的連結(jié)和傳輸，同時(shí)通過傳送報(bào)文的方法進(jìn)行不同時(shí)鐘的同步。同步時(shí)間由主時(shí)鐘發(fā)布，將經(jīng)過編碼的時(shí)間信息封裝在報(bào)文中，周期性地發(fā)送給從時(shí)鐘，達(dá)到主從時(shí)鐘時(shí)間和頻率的同步。系統(tǒng)內(nèi)有一個(gè)最高主時(shí)鐘，是整個(gè)系統(tǒng)的參考時(shí)間，在保證同步精度的同時(shí)，無需專門的時(shí)間同步網(wǎng)，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖1根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的主從時(shí)鐘架構(gòu)。IEEE1588協(xié)議的關(guān)鍵技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)延遲和時(shí)鐘偏差測量以及最佳主時(shí)鐘算法(BCMA)。

網(wǎng)絡(luò)延遲和時(shí)鐘偏差測量的準(zhǔn)確性直接決定了時(shí)間同步精度。IEEE1588v2中采用端延遲測量機(jī)制進(jìn)行鏈路傳輸延遲和時(shí)鐘偏差的測量，如圖2所示。其實(shí)現(xiàn)過程如下：(1)主時(shí)鐘發(fā)送Pdelay_Req報(bào)文給從時(shí)鐘，同時(shí)記錄發(fā)送時(shí)間戳T1；(2)從時(shí)鐘在收到主時(shí)鐘發(fā)送的Pdelay_Req報(bào)文時(shí)，記錄報(bào)文的接收時(shí)間戳T2；緊接著回復(fù)一個(gè)攜帶有T2時(shí)間戳信息的Pdelay_Resp報(bào)文給主時(shí)鐘，同時(shí)記錄該報(bào)文的發(fā)送時(shí)間戳T3；(3)主時(shí)鐘接收并同時(shí)記錄Pdelay_Resp報(bào)文接收時(shí)間戳T4；(4)從時(shí)鐘在向主時(shí)鐘發(fā)送Pdelay_Resp報(bào)文之后，再向主時(shí)鐘發(fā)送Pdelay_Resp_Follow_Up報(bào)文，該報(bào)文攜帶有Pdelay_Resp報(bào)文的發(fā)送時(shí)間戳T3；(5)主時(shí)鐘得到四個(gè)時(shí)間戳T1～T4，建立方程組，可得到鏈路延遲delay和時(shí)鐘偏差offset。

BMCA包括數(shù)據(jù)集比較算法和狀態(tài)決定算法兩個(gè)部分。數(shù)據(jù)比較算法通過對(duì)接收到的主時(shí)鐘數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定最佳數(shù)據(jù)集。狀態(tài)決定算法根據(jù)最佳數(shù)據(jù)集與本地?cái)?shù)據(jù)集的比較結(jié)果，給出各個(gè)端口的推薦狀態(tài)。之后，根據(jù)前面的比較結(jié)果進(jìn)行更新本地?cái)?shù)據(jù)集和各端口狀態(tài)。

在空口授時(shí)方法中，基站發(fā)送包含定時(shí)信息的空口信號(hào)，接收機(jī)完成處理后提取定時(shí)信息，并根據(jù)預(yù)定的方式計(jì)算本地時(shí)鐘的頻率偏移量，進(jìn)而調(diào)整本地時(shí)鐘的頻率，之后根據(jù)調(diào)整后的本地時(shí)鐘對(duì)其他終端設(shè)備進(jìn)行授時(shí)。