[發(fā)明專利]一種大規(guī)模溫度控制網(wǎng)絡(luò)矩陣式雙通道實(shí)時(shí)約束方法

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• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111427402A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉峰銘;張雷
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳見炬科技有限公司
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

1.一種大規(guī)模溫度控制網(wǎng)絡(luò)矩陣式雙通道實(shí)時(shí)約束方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：采用兩種射頻信號作為載波

測量基準(zhǔn)溫度控制模塊與目標(biāo)溫度控制模塊之間的單向傳輸信號延時(shí)τ，采用λ₀、λ₁兩種不同頻率的射頻信號作為載波，分別用于上行和下行通路，并以波長為λ₀的一路射頻信號作為參考信號，測出其在大規(guī)模溫度控制模塊構(gòu)成的矩陣中從基準(zhǔn)溫度控制模塊到目標(biāo)溫度控制模塊的單程傳輸延時(shí)，即τ；

步驟二：解算延時(shí)誤差

基準(zhǔn)溫度控制模塊同時(shí)向目標(biāo)溫度控制模塊發(fā)送λ₀、λ₁兩種射頻信號，假設(shè)λ₁波比λ₀波提前到達(dá)目標(biāo)溫度控制模塊，經(jīng)過時(shí)延t_diff后λ₀波才到達(dá)目標(biāo)溫度控制模塊，與此同時(shí)之前到達(dá)的λ₁波由目標(biāo)溫度控制模塊發(fā)回基準(zhǔn)溫度控制模塊，當(dāng)λ₁波返回基準(zhǔn)溫度控制模塊后即完成了一次射頻信號走時(shí)測量，整個(gè)過程用時(shí)t_sum等于λ₀波與λ₁波在大規(guī)模溫度控制系統(tǒng)中的走時(shí)之和，而t_diff等于λ₀波與λ₁波在大規(guī)模溫度控制系統(tǒng)中的走時(shí)之差，從而計(jì)算出λ₀波在在大規(guī)模溫度控制系統(tǒng)中從基準(zhǔn)溫度控制模塊到目標(biāo)溫度控制模塊的單程傳輸延時(shí)τ＝(t_sum+t_diff)/2，即解算出兩者的延時(shí)誤差；

步驟三：采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)基準(zhǔn)溫度控制模塊為中心對其周圍多個(gè)目標(biāo)溫度控制模塊同時(shí)進(jìn)行延時(shí)同步，故在本大規(guī)模溫度控制系統(tǒng)中，采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，中心結(jié)點(diǎn)同每個(gè)子結(jié)點(diǎn)之間用單路射頻信號相連接，每個(gè)結(jié)點(diǎn)占用兩個(gè)射頻信號，其波長為波長λ₀、λ₁，分別用于上路和下路，考慮到大規(guī)模溫度控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)可行性，采用甚高頻Very high frequency(VHF)系統(tǒng)；

步驟四：時(shí)間校準(zhǔn)

根據(jù)步驟三中的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將基準(zhǔn)溫度控制模塊設(shè)置在中心結(jié)點(diǎn)上，目標(biāo)溫度控制模塊設(shè)置在子結(jié)點(diǎn)上，則中心結(jié)點(diǎn)通過大規(guī)模溫度控制網(wǎng)絡(luò)與每一個(gè)子結(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間比對，從而對每個(gè)子結(jié)點(diǎn)上的基準(zhǔn)溫度控制模塊進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)，最終實(shí)現(xiàn)所有子結(jié)點(diǎn)上的傳輸時(shí)延校準(zhǔn)后的信號同步；

步驟五：中心節(jié)點(diǎn)工作流程

根據(jù)步驟四，設(shè)置中心節(jié)點(diǎn)由單片機(jī)、溫控芯片、高精度TCXO晶振、時(shí)間編碼器、射頻調(diào)制/解調(diào)器、多路射頻開關(guān)、信號復(fù)用/解復(fù)用器、射頻高靈敏探測器、時(shí)間間隔測量模塊以及數(shù)字信號處理模塊組成，工作時(shí)，高精度TCXO晶振產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定度的脈沖信號，經(jīng)時(shí)間編碼器輸出，給整個(gè)大規(guī)模溫度控制網(wǎng)絡(luò)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序，發(fā)射信號時(shí)，中心節(jié)點(diǎn)有兩路輸出，一路將時(shí)間信息調(diào)制到射頻信號波長為λ₀的載波上經(jīng)信號復(fù)用器進(jìn)入射頻電路；一路直接由射頻調(diào)制器發(fā)射波長為λ₁的信號分復(fù)用器進(jìn)入射頻電路，兩路射頻同時(shí)出射并開啟時(shí)間間隔測量模塊的計(jì)時(shí)器，當(dāng)接收到從子結(jié)點(diǎn)返回的λ₁波信號時(shí)，通過射頻解調(diào)器將λ₁波上帶有的t_diff時(shí)間信息解調(diào)出來，并同時(shí)關(guān)閉時(shí)間間隔測量模塊的計(jì)時(shí)器從而得到t_sum時(shí)間信息，將測量值t_sum與t_diff一起在溫控芯片中處理，再將計(jì)算得到的延時(shí)結(jié)果與當(dāng)前本地時(shí)間一起作為時(shí)間信息調(diào)制到λ₀波上發(fā)射出去；

步驟六：同步兩地時(shí)鐘信號

隨著步驟五，子結(jié)點(diǎn)測算出λ₀波與λ₁波在大規(guī)模溫度控制系統(tǒng)中的走時(shí)差t_diff，從中心結(jié)點(diǎn)發(fā)來的λ₁波先到達(dá)子結(jié)點(diǎn)，開啟時(shí)間間隔測量模塊，待λ₀波到達(dá)時(shí)，由λ₀波關(guān)閉時(shí)間間隔測量模塊，從而測得t_diff并同時(shí)將其調(diào)制到λ₁波上傳回中心結(jié)點(diǎn)，同時(shí)，子結(jié)點(diǎn)解調(diào)出λ₀波攜帶的從中心結(jié)點(diǎn)發(fā)來的時(shí)間信息，將其與當(dāng)前本地晶振時(shí)鐘經(jīng)時(shí)間編碼器輸出的時(shí)間信息比對，計(jì)算出本地鐘與基準(zhǔn)鐘的延時(shí)誤差，通過該延時(shí)誤差控制溫度控制單元來精確同步兩地時(shí)鐘信號；

步驟七：檢測射頻信號傳輸

每一個(gè)子結(jié)點(diǎn)除同中心結(jié)點(diǎn)之間有一條射頻信號線相連接之外，都與同自己相鄰的一個(gè)子結(jié)點(diǎn)建立備份，當(dāng)某一子結(jié)點(diǎn)自動(dòng)檢測出本結(jié)點(diǎn)與中心結(jié)點(diǎn)之間的射頻信號線出現(xiàn)故障，利用射頻開關(guān)自動(dòng)切換到與其連接的相鄰子結(jié)點(diǎn)的射頻信號線上，則仍可保證該子結(jié)點(diǎn)可用；

步驟八：實(shí)現(xiàn)時(shí)延誤差同步

在大規(guī)模溫度控制網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)A站是帶有標(biāo)準(zhǔn)溫度控制的主站，B站是待時(shí)鐘同步的溫度控制從站，設(shè)A站在t_A時(shí)刻發(fā)射射頻信號的同時(shí)開啟時(shí)間間隔測量電路，射頻信號傳輸經(jīng)過時(shí)間τ到達(dá)B站，對應(yīng)B站時(shí)鐘為t_B時(shí)刻，同時(shí)，射頻信號再經(jīng)原射頻電路返回A站關(guān)閉時(shí)間間隔測量電路，則時(shí)間間隔測量電路測得的時(shí)間為兩倍信號在射頻信號中的延遲時(shí)間，即2τ，故B站同A站的延時(shí)誤差為Δt＝t_A+τ-t_B，即實(shí)現(xiàn)兩站的射頻信號走時(shí)測量和時(shí)鐘同步，實(shí)現(xiàn)整個(gè)大規(guī)模溫度控制系統(tǒng)的時(shí)延誤差同步。