一种高速运动平台间高精度时间同步方法

1.本发明涉及通信领域，特别是涉及一种高速运动平台间高精度时间同步方法。


背景技术：

2.由于进行通信的收发设备配置的是不同的晶振来控制节点的本地时间，不同的晶振之间，即使是相同的晶振在不同的物理条件下也会随着时间的推移而产生频偏，时钟偏差的存在可能会导致收发设备在某一时刻通信时出现碰撞，因此全网需要统一时间基准。
3.按照传统的rtt时间同步算法实现全网各平台时间信息同步，由于节点间相对运动，系统会引入时间同步误差，在两节点高速相对运动(大于120km/h)会由于相对论造成参考时间的误差，而节点间相对运动误差和由两节点高速运动造成的参考时间误差会严重影响时间信息同步精度。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速运动平台间高精度时间同步方法，减少了运动平台间由于节点间相对运动引入的时间同步误差，并考虑高速运动的影响下节点间时间会存在偏移，对高速影响下的时间偏移进行了校正，有效地提高了高速运动平台间时间同步精度。
5.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高速运动平台间高精度时间同步方法，包括以下步骤：
6.s1.对于两个高速运动平台，将其中一个平台作为待同步节点，另一个平台作为时间基准节点；待同步节点向时间基准节点发送rtt请求req1，并且记录发送时刻t1；
7.s2.时间基准节点接收到rtt请求req1时刻t2，经过帧处理时间t后，将接收时刻t2写入响应帧ack1发送给待同步节点，再经过帧处理时间t后，将响应帧ack2发送给待同步节点；
8.s3.待同步节点接收到ack1时刻t3，待同步节点接收到ack2时刻为t4；
9.s4.通过t1、t2、t3、t4、t计算两节点时钟源在本次同步之前的时间偏移量，完成时间同步，同步后两平台之间处于时钟的稳定同步状态，为了维持系统时间的精同步，重新开始同步流程。
10.本发明的有益效果是：本发明提出的方法，能够在无需测量节点相对运动速度有效地减少了运动平台间由于节点间相对运动引入的时间同步误差，并考虑高速运动的影响下节点间时间会存在偏移，对高速影响下的时间偏移进行了校正，提高了运动平台间时间同步精度。
附图说明
11.图1为本发明的方法流程图；
12.图2为高速运动平台间高精度时间同步原理图。
具体实施方式
13.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
14.如图1所示，一种高速运动平台间高精度时间同步方法，包括以下步骤：
15.s1.对于两个高速运动平台，将其中一个平台作为待同步节点，另一个平台作为时间基准节点；待同步节点向时间基准节点发送rtt请求req1，并且记录发送时刻t1；
16.s2.时间基准节点接收到rtt请求req1时刻t2，经过帧处理时间t后，将接收时刻t2写入响应帧ack1发送给待同步节点，再经过帧处理时间t后，将响应帧ack2发送给待同步节点；
17.s201.待同步节点发送rtt同步请求req1，经过时间，时间基准节点收到同步请求req1,记录时刻为t2，经过帧处理时间t后，将t2和t写入响应帧ack1发送给待同步节点，以待同步节点为参考系其关系式为：
[0018][0019]
其中，t
dd
为两节点开机时间差。
[0020]
在参考点待同步节点看来，同步请求req1到达时间基准节点时间是然而在参考高速运动的时间基准节点看来，同步请求req1到达时间基准节点时间为因此时间基准节点t2的时间需要映射到待同步节点修正方程式，修正后的参考系关系式为：
[0021][0022]
其中，v为节点间的相对运动速度，c为光速；
[0023]
s202.发送响应帧ack1后，接着发送响应帧ack2，经过帧处理时间t后，将响应帧ack2发送给待同步节点。
[0024]
s3.待同步节点接收到ack1时刻t3，待同步节点接收到ack2时刻为t4；
[0025]
s301.时间基准节点发送rtt同步请求ack1，经过时间，待同步节点收到同步请求ack1,记录时刻为t3，以待同步节点为参考系其关系式为：
[0026][0027][0028]
s302.时间基准节点发送rtt同步请求ack2，经过时间，待同步节点收到同步请求ack2,记录时刻为t4，以待同步节点为参考系其关系式为：
[0029][0030][0031]
s4.通过t1、t2、t3、t4、t计算两节点时钟源在本次同步之前的时间偏移量，完成时间同步，同步后两平台之间处于时钟的稳定同步状态，为了维持系统时间的精同步，重新开始同步流程。
[0032]
所述步骤s4包括以下子步骤：待同步节点通过t1、t2、t3、t4、t和c计算出t
dd
，结果如
下，完成高精度时间估计。
[0033][0034]
在本技术的实例中，工作原理如图2所示，假设存在两个不同步的平台分别为平台1及平台2，将其中一个平台作为待同步节点，另一个平台作为时间基准节点，设t
dd
为所求两平台的节点开机时间差，v为物体运动速度，c为已知光速。待同步节点首先从平台2向平台1的时间基准节点发送rtt请求，并且记录发送时刻为t1；经过时间平台1处的时间基准节点接收到rtt请求，记录时刻为t2；经过帧处理时间t后，将接收时刻t2写入响应帧ack1发送给平台2的待同步节点，又经过时间，待同步节点接收到ack1时刻为t3；再经过帧处理时间t后，将ack2发送给待同步节点，经过时间待同步节点接收到ack2时刻为t4，根据前面权利要求书所述方法可建立出关于上述变量的6个方程如下：
[0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041]
其中，t1、t2、t3、t4、t和c为已知量，通过方程联立求解可求出未知量t
dd
，在本技术的实施例中，还可以求出和v：
[0042][0043][0044][0045][0046][0047]
到此完成高精度时间估计，待同步节点的时钟源加上计算出的时钟偏移量t
dd
，完成与时间基准节点的时间同步。
[0048]
综上所述，针对高速运动平台间时间同步问题，本文提出了一种全新的高速运动平台间高精度时间同步方法，有效地减少了高速运动平台间由于节点间相对运动引入的时间同步误差，提高了运动平台间时间同步精度。
[0049]
这里已经通过具体的实施例子对本发明进行了详细描述，提供上述实施例的描述
为了使本领域的技术人员制造或适用本发明，这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是容易理解的。本发明并不限于这些例子，或其中的某些方面。本发明的范围通过附加的权利要求进行详细说明。
[0050]
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种高速运动平台间高精度时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.对于两个高速运动平台，将其中一个平台作为待同步节点，另一个平台作为时间基准节点；待同步节点向时间基准节点发送rtt请求req1，并且记录发送时刻t1；s2.时间基准节点接收到rtt请求req1时刻t2，经过帧处理时间t后，将接收时刻t2写入响应帧ack1发送给待同步节点，再经过帧处理时间t后，将响应帧ack2发送给待同步节点；s3.待同步节点接收到ack1时刻t3，待同步节点接收到ack2时刻为t4；s4.通过t1、t2、t3、t4、t计算两节点时钟源在本次同步之前的时间偏移量，完成时间同步，同步后两平台之间处于时钟的稳定同步状态。2.根据权利要求1所述的一种高速运动平台间高精度时间同步方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下子步骤：s201.待同步节点发送rtt同步请求req1，经过时间，时间基准节点收到同步请求req1,记录时刻为t2，经过帧处理时间t后，将t2和t写入响应帧ack1发送给待同步节点，以待同步节点为参考系其关系式为：其中，t
dd
为两节点开机时间差；在参考点待同步节点看来，同步请求req1到达时间基准节点的时间是然而在参考高速运动的时间基准节点看来，同步请求req1到达时间基准节点的时间为因此时间基准节点t2的时间需要映射到待同步节点修正方程式，修正后的参考系关系式为：其中，v为节点间的相对运动速度，c为光速；s202.发送响应帧ack1后，接着发送响应帧ack2，经过帧处理时间t后，将响应帧ack2发送给待同步节点。3.根据权利要求1所述的一种高速运动平台间高精度时间同步方法，其特征在于：所述步骤s3包括以下子步骤：s301.时间基准节点发送rtt同步请求ack1，经过时间，待同步节点收到同步请求ack1,记录时刻为t3，以待同步节点为参考系其关系式为：s302.时间基准节点发送rtt同步请求ack2，经过时间，待同步节点收到同步请求ack2,记录时刻为t4，以待同步节点为参考系其关系式为：4.根据权利要求1所述的一种高速运动平台间高精度时间同步方法，其特征在于：所述步骤s4包括以下子步骤：待同步节点通过t1、t2、t3、t4、t和c计算出t
dd
，结果如下，完成高精
度时间估计：待同步节点的时钟源加上计算出的时钟偏移量t
dd
，完成与时间基准节点的时间同步。

技术总结
本发明公开了一种高速运动平台间高精度时间同步方法，包括以下步骤：S1.待同步节点向时间基准节点发送RTT请求Req1，并且记录发送时刻T1；S2.时间基准节点接收到RTT请求Req1时刻T2，经帧处理时间后，将T2写入响应帧ACK1发送给待同步节点，经过帧处理时间，将响应帧ACK2发送给待同步节点；S3.待同步节点接收到ACK1时刻T3，待同步节点接收到ACK2时刻为T4；S4.计算两平台时钟源在本次同步之前的时间偏移量，完成时间同步，精同步后两平台之间处于时钟的稳定同步状态。本发明提出的方法有效地减少了高速运动平台间由于节点间相对运动引入的时间同步误差，提高了高速运动平台间时间同步精度。同步精度。同步精度。


技术研发人员：徐强 赵玲巧 胡舰 赵宏志 邵士海
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/20