[發明專利]一種可重構分布式節點高精度授時同步系統及方法

有效

• 申請號: 202011392728.5
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112468254B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 霍飛向;張祺;皇甫雅帆;王勝利
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;G04R20/02;G01S19/25;G01S19/23;G01S19/10
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 張保朝

1.一種可重構分布式節點高精度授時同步系統，其特征在于，該系統由若干分布式節點組成，每個節點包括衛星導航設備、節點計算設備和節點通信外設，其中，

衛星導航設備進行GPS或北斗衛星信號的接收，并把接收的時間報文發送至節點計算設備；節點計算設備包括授時同步管理模塊、時間報文獲取模塊、時間報文分發模塊和時間誤差線性補償模塊，其中授時同步管理模塊完成多節點系統的授時同步方式的自動切換；時間報文獲取模塊分為衛星導航時間報文獲取和內核時間報文獲取；時間報文分發模塊是在有部分節點或者全部節點衛星導航設備接收信號質量差或衛星導航設備故障時工作，根據授時同步管理模塊的控制進行時間報文的分發；時間誤差線性補償模塊根據獲取的時間報文完成高精度授時同步；

節點通信外設為各節點間進行通信的設備，進行衛星導航狀態交互和時間報文交互，包括衛星導航狀態交互模塊及時間報文交互模塊，所述衛星導航狀態交互模塊完成各個節點的衛星導航設備的工作狀態的交互，并發送至各自節點的節點計算設備的授時同步管理模塊；時間報文交互模塊完成各個節點的時間報文的交互，時間報文可為衛星導航時間報文和內核時間報文。

2.一種可重構分布式節點高精度授時同步方法，其特征在于，該方法包括首先啟動分布式節點系統，分布式節點系統開始工作后，運行于節點計算設備上的授時同步管理模塊經過各節點通信外設完成衛星導航狀態的交互，明確所有節點的衛星導航狀態，具體的可分為三種狀態：所有節點衛星導航設備接收信號正常、部分節點衛星導航設備接收信號異常和所有節點衛星導航設備接收信號異常；在工作全過程中，授時同步管理模塊根據衛星導航設備的接收信號狀態實時自動切換整個系統的授時同步方式，當某些或者全部節點的衛星導航設備接收機故障、接收信號質量差時，自動切換至單節點分發衛星導航時間報文或內核時間報文的方式，利用時間誤差線性補償模塊實現全部節點的高精度授時同步。

3.如權利要求2所述的可重構分布式節點高精度授時同步方法，其特征在于，當分布式節點系統處于所有節點衛星導航設備接收信號正常狀態時，所有節點衛星導航設備發送各自的衛星導航時間報文至該節點的節點計算設備，各個節點計算設備通過時間報文獲取模塊獲取衛星導航時間報文，此時時間誤差線性補償模塊根據獲取的衛星導航時間報文進行高精度授時同步。

4.如權利要求3所述的可重構分布式節點高精度授時同步方法，其特征在于，其中，時間誤差線性補償模塊根據獲取的衛星導航時間報文進行高精度授時同步具體為，時間誤差線性補償模塊同步創建操作系統內核時間授時進程和同步時間獲取進程，其中內核時間授時進程根據獲取的衛星導航時間報文周期性的對系統內核時間進行校正，并啟用定時器進行計數，計算由于操作系統時鐘漂移引起的時間偏差，繼而計算得到時間誤差線性補償值；同步時間獲取進程根據內核時間授時進程計算得到的時間誤差線性補償值對時間進行線性補償，得到同步后的高精度時間，即實現高精度授時同步。

5.如權利要求2所述的可重構分布式節點高精度授時同步方法，其特征在于，當分布式節點系統處于部分節點衛星導航設備接收信號異常狀態時，節點計算設備的授時同步管理模塊基于接收正常的節點的衛星導航設備的收星數量、接收信號質量篩選出一個節點，該節點記為A1，節點A1的衛星導航設備將其衛星導航時間報文發送至A1的節點計算設備，A1的節點計算設備的時間分發模塊將時間報文獲取模塊獲取的衛星導航時間報文分發至A1的通信外設；A1的通信外設的時間報文交互模塊將接收到的衛星導航時間報文分發至其余所有節點的通信外設；然后，A1根據自身的衛星導航信號進行授時同步，其余節點則根據接收到的A1節點的通信外設分發的衛星導航時間報文進行授時同步，具體的授時同步計算利用節點計算設備的時間誤差線性補償模塊實現，至此其余節點的時間均同步至節點A1的衛星導航時間，最終完成所有節點的高精度授時同步。