[發明專利]一種基于時間敏感網絡的井下傳感設備時間同步方法

在審

• 申請號: 202010595266.0
• 申請日: 2020-06-25
• 公開（公告）號: CN111682919A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 宋昊明;黃友銳;徐善永;韓濤;張超
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于時間敏感網絡的井下傳感設備時間同步方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

步驟1：初始化全局網絡，在礦井下各網絡通信節點根據網絡結構設定自身時鐘角色為普通時鐘、邊界時鐘或核心時鐘，并建立自身時鐘信息向量表，儲存在寄存器中；

步驟2：網絡內各節點周期性發送包含時鐘信息向量表的Announce數據幀至鄰居節點，根據最佳主時鐘算法對比表內各項時鐘向量，選出較優時鐘信息更新至端口存儲等待下一次接收信息進行比較或轉發，不斷交互信息直至全局對比選出最佳時鐘信息為主時鐘；

步驟3：網絡中選出的最佳主時鐘周期性發送同步消息至各節點并等待反饋信息，從節點接受同步信息后回復反饋信息，每次信息交互中，各節點記錄信息發送或接受時刻的時間戳信息；

步驟4：從節點通過數據交互的時間戳，根據精確時間同步算法計算得出相對時鐘漂移因子和時鐘偏移量，儲存本次同步計算值并根據卡爾曼濾波算法更新漂移因子與時鐘偏移量；

步驟5：從節點根據步驟4步驟計算出的時鐘偏移量對本地時鐘進行補償，完成一輪主從時鐘同步并等待下一次同步；

步驟6：從節點在本次時間同步過程后記錄計算的補償偏移值，若大于或等于預期最高閾值，則在下一次同步交互過程中反饋給上級時鐘，使預設的時間同步周期值減少一個時間單位，若小于預期最小閾值，則增加一個時間單位；

步驟7：周期性的重復步驟3-7，實現井下網絡傳感器設備的精確時間同步。

2.根據權利要求1所述的一種基于時間敏感網絡的井下傳感設備時間同步方法，其特征在于，根據所述的周期性主從時間同步信息交互過程具體包括：

普通時鐘只存在一個通信端口，一般為井下傳感器設備及網絡內終端節點設備時鐘；而邊界時鐘則存在多個端口，一般在確定性不高的網絡節點處使用邊界時鐘，例如交換機或者路由器的時鐘；核心時鐘為匯聚的核心交換機，比較由各個區域最優節點時鐘信息從而根據最佳主時鐘算法得出最佳主時鐘信息。

3.根據權利要求1所述的一種基于時間敏感網絡的井下傳感設備時間同步方法，其特征在于，根據所述的網絡結構設定自身時鐘角色具體包括：

整個時鐘網絡中為了在主節點和從節點之間執行時鐘同步，即點對點時鐘同步調整，主節點啟動時鐘同步周期并發送時間戳消息。從節點在接收到這些時間戳消息后，估計其時鐘相對于主時鐘的偏移量，然后相應地調整其時間。為了進一步同步時鐘，從節點在接收到消息序列后同步跟蹤。根據主節點延遲響應和延遲跟蹤，繪制主節點發送的時間戳T1、T3和T6。同時，從機還記錄時間戳T2、T4、T5和T8。