实现相对导航系统时钟精确同步和精密测距的方法

相对导航系统时钟精确同步是实现精密测距和高精度导航定位的先决条件，本文介绍了在相对导航系统中成员使用普通晶体钟实现时钟精确同步和精密测距的方法。组网仿真表明，这种方法使定位误差由几百米减小到几十米以下（1σ）。这种方法简单、实用。

分布式控制系统精确时钟同步技术

为了克服传统的分布式测量和控制系统存在的诸多缺点,提出了传输和同步系统时钟的新方案。该方案采用IEEE 1588精确时钟同步协议以及在控制系统中广泛应用的以太网来实现。实现过程中,由硬件辅助生成时间戳,保证了系统对主从时钟的偏移时间和报文传输的延迟时间的测量、计算和精确控制。测试结果表明,从时钟的同步精度能够满足系统的应用需求,减少了测控系统中的专用时钟线缆的连接数,对类似的时钟同步需求具有很好的推广应用价值。

基于FPGA的精确时钟同步方法

为实现分布式系统高精度同步数据采集和控制的实时性要求,提出了一种基于工业以太网的分布式控制系统时钟硬件同步方法.基于高速数字逻辑硬件方法解析IEEE1588时间同步协议,采用硬件描述语言(VHDL)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)设计时间戳截获、晶振频率补偿、时钟同步算法等模块,为嵌入式实时控制系统构架高精度的硬件时钟同步方案,该方法解决了传统的基于嵌入式软件的时钟同步方案中时间戳不稳定、同步精度低等问题.对基于工业以太网的分布式控制系统进行了动态测试验证,实际测试数据表明系统各节点达到了亚微秒级的时钟同步精度,长期运行结果验证了系统同步精度的稳定性.

IEEE1588精确时钟同步技术

运载火箭测试发射控制系统采用VXI测试系统和光纤传输方案进行性能测试和信号传输,在一定程度上实现了测试过程的网络化,但是设备之间的同步能力比较差(达到毫秒级)。LXI采用IEEE1588精确时钟同步协议,其同步能力可以达到纳秒级,提高了测试系统中各个设备之间的时钟同步能力;对IEEE1588精确时钟同步协议进行研究,详细阐述体系结构和同步原理,最后对影响该协议同步精度的因素进行分析。

基于加权最小二乘法的精确时钟同步算法研究与实现

提出了一种基于加权最小二乘法的从时钟频率自补偿算法。该算法采用从时钟频率自补偿算法解决了每两次PTP同步之间时钟漂移偏差逐步扩大的问题,并引入加权最小二乘法来求取频率自补偿算法中的动态补偿值。该算法在以Altera Cyclone Ⅱ FPGA为主控芯片的开发平台上通过了验证,测试结果表明,算法的引入显著提高了PTP的同步精度,同步精度达到1μs。

基于EPA协议的精确时钟同步方法

工业以太网中通讯链路的不对称性,使得IEEE1588协议中的从时钟偏差计算方法并不适用。本文在EPA(Ether-net for Plant Automation)协议中CSME(Communication Scheduling Management Entity)算法调度的基础上分析了IEEE1588时间同步协议,提出了一种从时钟同步于主时钟的加权修正算法,同时应用晶振频率补偿算法,使得满足了基于EPA协议的工业以太网系统中同步数据采集和控制的实时性要求。采用硬件描述语言(Verilog HDL)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现了这种硬件时钟同步方法。该方法解决了传统的基于片上系统(SOC)时钟同步方案中时间戳不稳定、同步精度低等问题。使用Xilinx Spartan3 XC3S1500的FPGA验证了主从时钟的一致性,160ns的标准偏差和50ns的时间偏差平均值的测试结果证明了本文中算法较之协议中原算法的优越性。该方法也为集成现有网卡芯片的系统提供了一种高性价比和高精度的时钟同步解决方案。

工业物联网中的精确时钟同步:网络化控制理论观点

本文针对物联网中时变的时钟参数,运用网络化控制理论观点,通过对时钟状态建模的本质分析,区别于"相对时钟建模",提出了全分布规模化时钟状态追踪卡尔曼滤波(Kalman filtering).考虑量测的丢失,则扩展为追踪时钟参数的修正Kalman filtering算法.我们提出了以BMU(Basic measurement unit)构建新的MMSE(Minimum mean square error)等价变换下的能观测性状态解耦量测模型,新的量测模型能够实现MMSE量测规模化扩展,且理论上分析了时钟同步的条件和计算了统计时钟同步误差的相应上界,并且在时钟同步精度与潜在的通信网络质量间作出了量化均衡.

精确时钟同步协议分析及实现

测量和控制工程正在越来越多地使用网络通讯、本地化计算、分布式设备等分布式系统技术。IEEE 1588(PTP)利用以太网或其他支持多播技术的网络使终端设备同步,最高精度可以达到亚微秒级。可以很好的支持测量和控制应用。针对IEEE 1588协议的以太网应用,对协议进行了分析,研究了IEEE 1588协议的优点和核心算法以及漂移测量和延迟测量。针对IEEE 1588的3种实现方式:软件实现、硬件实现、软件和硬件结合实现,研究了3种方式的优缺点。

基于NiosⅡ软核的工业以太网精确时钟同步的实现

介绍了基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的工业以太网设备间精确时钟同步的设计与实现。利用Altera公司的NiosⅡ处理器,添加片内外设和存储器以及与片外存储器和外设相连的接口,通过SOPC(可编程片上系统)技术嵌入到FPGA芯片中形成NiosⅡ处理器系统硬件平台;软件部分移植uC/OS-II作为操作系统,Lwip(轻量级TCP/IP协议)处理网络协议,在应用层上实现状态转换、同步报文处理和精确时钟算法。测试结果表明时钟同步精度高,并且最终在一个工业以太网实验平台上进行了长期的实际运行,系统稳定性良好。

IEEE 1588精确时钟同步系统仿真平台研究与实现

对IEEE 1588精确时钟同步协议进行了深入地研究,建立了一个相对完整的时钟同步仿真平台,并与IEEE1588硬件系统的同步结果比较,表明该仿真平台能够比较准确地反映实际硬件同步系统所取得的时间同步精度,为进一步研究同步精度及收敛时间提供了一个简单有效的仿真工具。

空间相机集成测试系统的时钟同步

为实现空间相机地面集成测试系统中各专用设备精确时钟同步的要求,提出了一种以GPS卫星同步时钟为时钟源,将时间报文和脉冲信号相结合的综合对时方法。采用FPGA和VHDL设计了时间报文接收、脉冲对时、内部守时时钟及PCI本地控制逻辑等模块。利用Windows2000/XP下的WDM框架开发了PCI总线驱动程序,实现时统卡与专用设备之间时间信息的实时传输。设计了微秒级延时的秒脉冲作备用秒输入,解决了系统工作时因GPS卫星同步时钟意外断电引起时间信息中断的技术问题。示波器测试结果表明,专用设备之间的同步时间精度≤10μs;时间准确度≤10μs。半年运行测试验证表明,精确时钟同步系统稳定、可靠,满足空间相机集成测试系统的实时对时需要。

面向测量与控制的精确时间同步实现方法

IEEE1588协议的不同实现方法对时间同步精度具有重要影响。该文分析了PTP引擎模块体系结构,实现PTP协议状态机、最佳主时钟算法、时钟变量算法、本地时钟同步算法,优化PTP报文发送与接收的控制过程。测试表明,该精确时间同步实现方法可使同步精度达到10微秒级,能有效满足测量与控制领域对时间同步的高精确度要求。

一类网络化控制系统的时延分析及时钟同步方法

针对如何保证精确的分布式时钟同步以实现预期的实时调度和控制问题,通过对一类基于全双工交换式以太网并采用总线型拓扑的网络化控制系统时延特征的分析,结合网络精确时钟同步协议,在分析了其可行性的基础上,给出了网络化控制系统时钟同步的设计及实现方法。

基于ISO/IEC/IEEE 8802-1AS广义精确时间协议的时间同步仿真方法

以太网是目前应用最广泛的局域网技术,应用于众多工业领域的实时以太网都面临着数据传输的实时性和确定性的需求。目前在分组网络中应用最广泛的是由IEEE 1588定义的精确时钟同步协议(Precision Time Protocol,PTP),其主要原理是通过一个同步信号周期性地对网络中所有节点的时钟进行校正同步,使分布式网络内的所有时钟与最精确的时钟同步,可以达到亚微米级别的时间同步精度。ISO/IEC/IEEE 8802-1AS基于IEEE1588定义的精确时钟同步协议提出了一种广义精确时间同步协议(generalized precision time protocol,gPTP),用于时间敏感网络中设备时钟的定时和同步,其同步原理与PTP一致。本文通过建立仿真模型对比验证gPTP的同步精度更高。本文首先分析了广义精确时间同步协议的消息同步、传播和转发过程,其次提出了一种对广义精确时间同步协议进行时间同步仿真的方案。通过INET架构和分析gPTP时钟同步协议的基础上,在OMNeT++上对PTP和gPTP协议进行了物理层和MAC层上的信息建模与系统建模,从而仿真了PTP和gPTP的时钟同步过程,实验结果表明gPTP的时钟同步误差范围更小,验证了gPTP相对于PTP在时钟同步方面的优越性。

嵌入式SNMP代理的时钟同步功能实现

为提高应用于嵌入式SNMP代理中的同步时钟的性能,设计一种适用于代理的同步时钟。通过研究精确时钟同步协议,结合LPC1766开发板及DP83640以太网收发芯片,基于μC/OS-II操作系统,使用软硬件相结合的方法,使嵌入式SNMP代理具备了精确时钟同步功能。测试结果表明,该时钟较以往代理中的同步时钟在稳定性和精确度方面有明显提升。

基于现场可编程门阵列的硬件时钟同步方法

基于工业以太网的分布式系统为实现高精度的同步数据采集和控制,对时钟同步提出了较高的要求。对基于嵌入式软件的时钟同步方案中同步精度较低的原因进行分析,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件时钟同步方法。使用FPGA对IEEE1588协议进行解析,采用FPGA和硬件描述语言设计时间戳获取、晶振频率补偿和时钟同步算法等模块。对基于工业以太网的分布式系统进行了测试,结果表明系统达到了亚微秒级的精度。

以太网时间同步技术的研究进展及其应用

精确的时间同步是网络化测试和控制的一项关键技术。分析比较了几种主要的以太网时间同步协议,并重点介绍了IEEE 1588协议(精确同步时钟协议)如何实现以太网的时间同步,分析了该协议在武器装备领域的应用前景。

电力全网时间同步系统组网思路探讨

随着智能电网的迅速发展,"广域保护"、"广域同步相量测量"等新兴业务的出现发展对电力全网时间同步提出了新的要求。传统的全球定位系统(global positioning system,GPS)时间同步系统已无法满足业务的需求,成为智能电网发展的瓶颈。为此,分析电力业务对时间同步的需求,给出电力时间同步系统存在的主要问题,并在此基础上提出全网时间同步的建设思路与组网结构,并对系统进一步的发展与研究的关键问题进行分析。

1588时间同步技术在PON系统中的实现

介绍了IEEE1588时间同步技术实现的核心机制,分析了1588时间同步技术在PON系统中实现和应用中面临的问题,如频率同步、时间戳技术、最佳主时钟算法等相关问题。提出了在一种PON系统中实现1588时间同步技术的具体解决方案,得到的实验数据验证了该解决方案的可行性。

基于卡尔曼滤波的Link-22数据链网络时间同步算法

为了维持网络正常运行,Link-22数据链所采用的时分多址接入协议必须要求高精度的网络时间同步,传统的RTT算法降低了系统的实时性,PTP算法增大了系统的网络负担,且2种算法都忽略了延迟抖动以及获取时间戳带来的误差,导致时间同步精度低。基于此,文中提出了一种基于卡尔曼滤波的RTT-PTP算法,该算法在不影响系统的实时性以及不增加网络开销的情况下,利用卡尔曼滤波有效地降低延迟抖动以及不同时间戳精度带来的误差。最后通过仿真验证新算法能够有效地提高系统的时钟精度。