WSN中的时钟漂移与偏移补偿机制研究

在简要阐述无线传感器网络时间同步的发展情况后,基于经典的发送者-接收者双向同步原理,提出一种基于时钟漂移与偏移的同步补偿机制(CDCO算法)。实验仿真结果表明,相对于TPSN算法,CDCO算法可以减少同步误差。

抗时钟漂移的协议同步的设计与实现

通信双方基于时钟漂移破坏协议信息同步问题,提出了一种在时钟漂移下协议信息保持同步的方式。文中首先介绍了现在常用的处理方式,并分析了在时钟漂移下协议同步保持原理,最后根据协议设计在系统设备中进行了验证,证明该方式具备抗时钟漂移的能力。

利用地震背景噪声互相关检测流动地震台波形时钟漂移

时钟精度是地震观测中最重要的参数之一,需要通过卫星授时信号来保障。当卫星信号被屏蔽或仪器守时部件出现问题时,地震计内部时钟会逐渐漂移,给后续数据处理带来极大困扰。利用地震背景噪声台站对互相关提取的经验格林函数,不仅可以用于结构成像,也可以用于检测波形时钟是否存在漂移,并获得时钟漂移幅度。使用地震背景噪声互相关方法对2017—2019年云南永胜地区4个流动观测台站的连续波形进行了时钟漂移检测,结果发现部分流动台站在不同时间段存在不同模式的时钟漂移,最大幅度可达到1.75 s。同时,利用云南宾川气枪重复震源激发的信号进行互相关计算,对上述结果进行了验证,发现两种结果具有较好的一致性。研究表明,背景噪声互相关对波形的时钟漂移有较高的灵敏度,能够有效检测出时钟问题,防止波形被误用,可为后续波形时钟校正提供参考信息。

时钟漂移对GPS/BD2组合系统精度影响分析

首先针对GPS时钟漂移,推导了计算位置误差的表达式,然后对GPS/BD2组合系统的时钟漂移进行了分析和修正,并利用模拟信号源提供的信号进行了仿真。结果表明:经过时钟漂移修正后,定位精度有了一定的提高,验证了仿真结果。

无线传感器网络中基于时钟漂移补偿的时间同步技术

在分析和总结现有时间同步算法的特点及其存在问题的基础上,提出了一种在无线传感器网络的时间同步协议(TPSN)中同时考虑节点时钟偏移和频率漂移率的改进算法。该算法利用连续两次同步过程中所记录的时间信息来估算节点时钟的偏移和频率漂移率,并进行补偿。同传统算法相比,此算法通讯成本较低、精度较高。最后通过数学分析和仿真的方法对所提出的改进算法进行了验证。

水声传感器网络中时钟漂移率跟踪方法

时钟同步是水声无线网各个节点协同观测的关键技术。该文针对水下节点长时时钟漂移率受周围环境影响产生变化的问题,提出一种适用于水下传感网络的时钟漂移率跟踪方法。该方法使用多模型描述时钟漂移率的变化,在使用现有高时延时间同步(TimeSynchronizationforHighLatency,TSHL)水声网络授时协议和轻量级高时延授时(Tri-message)算法计算获得时钟漂移率的基础上,使用交互式多模型卡尔曼(Kalman)滤波对变时钟状态向量进行跟踪和估计,并在滤波过程中采用Sage-Husa自适应方法动态调整滤波参数,提高算法估计的准确性。仿真结果表明,使用提出的跟踪方法,时钟漂移率估计均方误差可从3.0×10-9降低到5×10-10,算法性能优于现有授时方法。

基于NTP的ORBUS时间同步系统时钟漂移研究

为了改善基于NTP的ORBUS时间同步系统在分布式网络中时钟同步精确,对时间同步系统中的时间戳读误差、测量误差、网络误差和继承误差进行分析,时钟漂移是引起误差的一个重要因素。基于时钟漂移提出了一种计数器调节技术,主动补偿固有的时钟漂移,使客户端时钟在同步周期到来之前拟合服务端时钟走动,有效控制网络流量消耗,降低误差,提高同步精度。

电表时钟漂移对现货市场结算的影响

针对电力市场用户侧电表时钟漂移现象对现货市场结算的影响问题,本文基于真实的用户负荷数据和分时电价数据定量研究了不同电表漂移时间以及不同电价曲线等情况下的结算偏差。首先研究分析了电力现货市场分时电价情况下的结算偏差计算模型;然后从时钟漂移时间尺度分析了不同种类用户的时钟前漂移和时钟后漂移情况对结算偏差的影响;研究了不同用户类型的用电习惯对时钟漂移后结算偏差的影响;根据现货市场电价波动频繁的特点,研究分析了不同电价波动水平对结算偏差的影响;最后总结分析了现货市场中用户电表时钟漂移对结算结果的影响程度。

接地引起交换机时钟漂移故障的查找及对策

本文从交换机时钟漂移故障现象出发,详细阐明了故障查找的方法及过程,并提出了具体解决办法。

GPS接收机时钟频率漂移误差分析及模型预测

针对由于接收机和全球定位系统(GPS)时钟频率不同步而给GPS观测量引入时钟频率误差的问题,采用Allan方差法分析了GPS接收机内部时钟频率漂移所包含的随机误差成分,确定出其主要随机项,并依据时间序列分析理论建立了GPS接收机时钟频率漂移的ARMA(Auto-regressive and moving average model)模型。通过对多组数据的模型外推预测效果及残差序列的分析,验证了该模型的正确性。采用该方法可以对GPS的观测量进行实时时钟频率误差修正,故提高了观测量的精度。

高精度时钟芯片在OBN中的应用

我国海洋油气资源丰富,海洋油气资源勘探是未来国家油气勘探开发的重要领域。OBN是当前海洋地震采集的主流仪器,OBN内部使用的时钟芯片的精度是评鉴地震采集资料的主要因素之一。本文重点介绍了恒温晶振及芯片级原子钟等高精度时钟芯片的原理,以及其在OBN中所关注的主要性能指标,通过几种时钟芯片在OBN中的实际应用及测试数据对比,说明高精度时钟芯片能够满足OBN在水下作业的性能要求,为OBN在海洋油气资源勘探领域的应用打下良好的基础。

一种应用于TDMA无线传感网的低能耗同步机制

为了降低时分多址网络中时钟同步所导致的节点能耗,根据节点晶振器件的潜在漂移,提出了一种应用于星型无线传感网的低能耗同步机制。该机制中整个时间轴由长帧组成,每个长帧包含一个同步帧与多个子帧,每个子帧由所有子节点绑定的子时隙构成。根节点在长帧开始时发送同步帧,使得所有子节点时钟同步。每个子时隙增加了相应的保护间隔,有效地避免子节点之间因时钟漂移导致时隙间相互影响,从而最大限度地增加长帧中的子帧数量,降低子节点唤醒进行同步的频率。与传统的TDMA每个子帧均需同步相比,从接收同步帧角度来讲,大幅度减少了子节点能耗。最后,假定晶振频率误差为正态分布的情况下,利用MATLAB进行仿真,验证了该低能耗同步模型公式的正确性,并将仿真情况在CC1310器件构建的星型网上进行了应用验证。

基于卡尔曼滤波器的IEEE 1588时钟同步算法

时钟同步是网络化分布式测试与控制系统中的一项重要指标。在基于IEEE 1588协议的主从时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证。提出了基于二阶卡尔曼滤波器加速运动模型的时钟同步算法,该算法以同步消息包中的时间戳来获取观测值,通过卡尔曼滤波器算法对主从时钟之间的时钟偏差、时钟漂移以及时钟漂移变化率进行估计,使用估计值对从时钟进行补偿与修正。该算法能够消除从时钟的不稳定性对时钟同步的影响。实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能够显著提高时钟同步精度。

时间触发以太网时钟同步的仿真与性能验证

TTE全局时钟同步机制是其时间确定性保障的基本使能技术,对TTE时钟同步机制开展了建模仿真研究:提出TTE协议模块化的建模仿真方法,构建具有时钟漂移的设备时钟模型,采用离散事件调度的方法对TTE系统启动和重启动状态机以及时钟同步过程进行了系统模拟,研究了典型参数配置下TTE网络的时钟同步的性能,实现了对TTE时钟同步精度范围内微秒级同步的验证。

射频拉远系统中的时钟同步技术

针对射频拉远系统中基带控制部分和射频拉远单元之间的时钟漂移问题,提出了一种利用锁相环进行时钟同步的技术.该技术利用锁相环的特点,通过跟踪时钟漂移并对时钟信号进行预补偿来达到抵消时钟漂移的目的.分析了漂移的产生和影响以及补偿方案的可行性,设计并制作了集成在一块4层印刷电路板中的时钟同步模块.测试结果表明:加入时钟同步模块的时钟信号频率稳定度可达到1×10-12,较之无同步模块提高了4个数量级;对于10,km和100,km单程光纤链路,该方案能达到同样的效果.可见,采用该技术可以在较大的动态范围内补偿时钟漂移,从而提高时钟信号的频率稳定度.

基于卡尔曼滤波的网络精确时钟同步研究

在网络化分布式测试与控制系统中,时钟同步是一项重要的课题研究指标。在基于IEEE 1588协议主从时钟的时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证。提出了基于卡尔曼滤波的时钟同步方法,该方法不仅能对主从节点之间的时钟漂移进行估计、优化时钟模型,还能实现对时钟偏差的估计,消除传输网络中的干扰。实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能显著提高时钟同步精度。

船舶电力系统时钟同步及改进技术研究

为了提高船舶电力系统时钟同步精度,减少由于测试时间基准不同带来的误差,提出了一种新的船舶综合平台时钟同步方案;利用PTP同步报文中时间戳的精确值于每周期利用偏差对从时钟进行修正的同时,将多周期的时钟漂移进行综合,改进同步精度;利用Matlab进行时钟误差建模,进行算法改进及硬件验证;仿真和测试结果表明,该算法能够在IEEE1588同步方案的基础上将同步精度进一步提升至60ns左右,在不改变以太网同步策略的基础上进一步改进同步精度,具有重大的研究价值和工程实践意义。

CAN网络精确时钟同步方法研究

精确的时钟同步对于提高汽车CAN网络实时性有着重要影响。结合现有主从时钟同步算法和时钟同步的精度需求,提出基于"时钟漂移率"的时钟同步算法。在各节点时钟漂移率的基础上建立更新备用同步主节点优先表,有效地解决了在传统主从同步算法中主节点的选取和主节点失效的情况下网络开销过大的问题;同时能根据CAN网络当前运行状态反馈,通过修改权重因子,实时提高CAN网络时钟同步精度在10 s以内。仿真实验说明,该方法以较小的软件开销实现了高精确度的时钟同步。

基于滑模控制的IEEE1588时钟同步算法研究

针对IEEE1588时钟同步过程中存在时钟频率漂移问题,提出了一种基于滑模控制的新型时钟同步算法。首先根据主从时钟偏差与漂移的递推关系,建立系统状态空间模型;然后运用滑模控制缩小时钟偏差与时钟漂移;最后结合滑动平均滤波对实验过程中的频率抖动和随机误差进行优化。结果表明,基于滑模控制的时钟同步算法可有效抑制时钟漂移引起的时钟偏差线性增长,将时钟偏差控制在1μs以下,从而实现亚微秒级网络对时。相比传统IEEE1588协议同步方法,所提方法提供了更高的同步精度。

基于自回归算法的测控网络时钟同步设计

为了提高测控网络的时钟同步精度,在现有IEEE 1588协议的网络时钟基础上,提出基于自回归算法的时钟同步设计。通过建立自回归时钟漂移模型,利用一阶卡尔曼滤波器对主从时钟的时钟偏差和漂移进行估计,根据估计值对时钟进行补偿和修正,并在测控网络失去最高主时钟信号的情况下,预测时钟漂移量以维持主从时钟同步。试验结果表明,该设计能有效降低时间戳获取精度对时钟同步的影响,使同步精度达到10 ns,并提高了系统在离线状态下的同步可靠性。