[發明專利]一種雙頻雙向高精度時間同步方法

有效

• 申請號: 202110278530.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112910594B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳星;羅斌;喻松;曹義堯
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本發明公開了一種雙頻雙向高精度時間同步方法，通過雙頻雙向時鐘傳遞實現高精度時間同步。該方法包括：同步節點使用不同頻率雙向地傳輸包含時間信息的同步脈沖；節點接收同步信號后將采樣結果與其內置誤差表比對，得到由時鐘有限分辨率產生的接收時間誤差；目標節點利用時間信息和時間誤差計算與本地節點之間的時延。本發明方法解決由時鐘有限分辨率產生的時間誤差，從而提高時間同步精度。

技術領域

本發明涉及一種時間同步方法，更具體地說，涉及一種通過雙頻雙向時鐘傳遞實現高精度時間同步的方法。

背景技術

在室內/室外定位，航天測量，4G/5G移動通信等眾多領域中，節點間的時間同步，整個系統的時間統一，越來越成為決定系統效能的關鍵。時間同步廣泛采用的方案是IEEE1588v2中規定的精確時間協議，該方法可以實現亞微秒級的同步精度，但隨著日常生活、工業生產、科學研究對同步精度的要求提升，需要提出更高精度的時間同步機制。

在傳統的基于IEEE1588v2的光纖同步系統中，相鄰節點之間的同步誤差主要受以下因素影響：

(1)傳播延遲不對稱：不同光纖長度或不同波長在正向或反向路徑上引起的不對稱。這種不對稱是相對靜態的，可以相對容易地補償。

(2)傳輸延遲變化：環境溫度引起的延遲變化。這種延遲帶來時變的時間同步誤差，可以實現補償。經補償后，它僅對亞納秒級時間同步系統有輕微影響。

(3)有限時鐘分辨率:基于加法器的時鐘廣泛用于時間同步系統，其有限分辨率導致時鐘讀數錯誤。它對時鐘周期級別的時間同步精度有影響，并且不容易補償。提高時鐘頻率或使用相位檢測技術可以降低時鐘分辨率的影響，但在大規模同步系統中由于需要更換設備，成本很高。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種雙頻雙向高精度時間同步方法，對由于有限時鐘分辨率造成的同步誤差進行補償，以提高時間同步系統的同步精度。

本發明雙頻雙向高精度時間同步方法，具體如下：

步驟1：設置本地節點時鐘頻率f1與同步目標節點時鐘頻率f2存在偏差；本地節點與目標節點時鐘需滿足：f2/f1＝T1/T2＝n1/n2，其中T1，T2為節點時鐘周期，n1，n2為整數且互質，描述周期的比值；且在本地節點與目標節點內設置一個同步過程等待時間的閾值T，該值應大于節點處理數據時間與信號往返傳輸時間之和。

步驟2：本地節點以發送頻率f1向目標節點發送包含發送時間t1的同步信息，目標節點以接收頻率f2接收并記錄接收時間t2。

步驟3：由目標節點將接受信息與預設誤差表對比，得到由時鐘有限分辨率造成的接收誤差Δt1，進一步得到誤差補償后的接收時間(t2-Δt1)。

步驟4：目標節點以發送頻率f2向本地節點發送應答信息，并記錄發送時間t3，本地節點以接收頻率f1接收記錄接收時間t4。

步驟5：由本地節點將接收信息與預設誤差表對比，得到由時鐘有限分辨率造成的接收誤差Δt2，得到誤差補償后的接收時間(t4-Δt2)。

步驟6：本地節點將補償過的應答信息接收時間(t4-Δt2)返還給目標節點；

步驟7：目標節點通過收集的四個時間信息計算時間偏差[(t2-Δt1-t1)-(t4-Δt2-t3)]/2，以實現與本地節點的時間同步。

本發明的優點在于：