一种紫外光通信网络时钟同步装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于无线自组通信局域网络时钟同步技术领域，公开了一种紫外光通信网络时钟同步装置，包括：用于主动通信的主机；用于从动或中继通信的若干个副机；主机与副机内部均集成有控制管理组件、发射组件、接收组件和电源管理组件；控制管理组件通过总线分别与发射组件、接收组件相连；电源管理组件分别通过导线分别连接控制管理组件、发射组件、接收组件。本实用新型专利技术均衡了主机与副机的能量耗费，减少了网络中信息传输次数，降低了网络负载及信息传输冲突概率，保证了全网时钟同步精度，特别适合军事小分队通信。

A clock synchronization device for ultraviolet communication network

The utility model belongs to the wireless communication network clock synchronization technology field, discloses a UV communication network clock synchronization device, including: for active communication of the host; for a plurality of auxiliary machine driven or relay communication; the internal host and the auxiliary machine are integrated control management module, transmitter module, receiver module and power supply management module; control management unit is respectively connected with the emitting module, receiving module connected by bus; power management module respectively through the wires are respectively connected with a control management module, transmitter module, receiver module. The utility model balances the energy consumption of the host computer and the auxiliary machine, reduces the number of information transmission in the network, reduces the network load and the probability of information transmission conflict, ensures the accuracy of the whole network clock synchronization, and is especially suitable for the communication of the military sub units.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光通信网络时钟同步装置
本技术属于无线自组通信局域网络时钟同步
，尤其涉及一种紫外光通信网络时钟同步装置。
技术介绍
紫外光通信数据传输保密性高，抗干扰能力强，可用于非视距隐蔽地形复杂环境的通信。由于日盲波段的紫外光单级通信距离半径有限，要达到一定距离范围内的通信目的，就必须自组建具有中继功能的局域网络紫外光通信系统。该系统便于单兵携带，适合于军事、安全、救灾、消防等领域小分队通信。紫外光通信倍受国内外极大关注，已成为通信领域研究开发的热门之一，随着紫外光通信技术的不断完善，应用普及指日可待。由于无线自组网络应用环境的多样性，温度变化、电磁干扰、振荡器老化和生产调试等原因，本地时钟与基准时钟存在误差，且不同的应用环境具有不同的时钟同步要求，没有一种时钟同步协议可以适应各种环境，在分析了紫外光通信网络应用环境的特殊性基础上，结合不同的adhoc网络应用探讨了军事应用态势感知信息和指挥控制信息是战术互联网的特殊性，节点间存在着比较大的时钟偏差，将会导致对战场态势以及战场命令的理解错误，严重的会影响战争结果，由此可见时钟同步是adhoc网络技术研究的重要问题，一种紫外光通信网络时钟同步装置从设计、配置到具体应用的各个阶段，都是在详细分析网络时钟同步问题的基础上依靠一定的时钟同步策略来解决的。综上所述，现有技术存在的问题是：由于无线自组网络应用环境的多样性，温度变化、电磁干扰、振荡器老化和生产调试等原因，本地时钟与基准时钟存在误差。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种紫外光通信网络时钟同步装置。本技术是这样实现的，一种紫外光通信网络时钟同步装置，所述紫外光通信网络时钟同步装置包括：用于主动通信的主机；用于从动或中继通信的若干个副机；所述主机与副机内部均集成有控制管理组件、发射组件、接收组件和电源管理组件；控制管理组件通过总线分别与发射组件、接收组件相连；电源管理组件分别通过导线分别连接控制管理组件、发射组件、接收组件。进一步，所述副机包括目的副机和中间副机；所述目的副机和中间副机均无线连接主机；所述控制管理组件由ARM主处理器、FPGA从处理器、CPU控制器、对外接口组成；ARM主处理器通过导线分别与FPGA从处理器、CPU控制器、对外接口连接；CPU控制器内部集成有计算组件、定量预测法组件、时钟同步组件、RTC时钟；所述定量预测法组件、时钟同步组件、RTC时钟均通过导线连接计算组件。进一步，所述接收组件由光学集光器、自制紫外光探测器、可变增益放大器、带通滤波器、模数转换组件组成；所述光学集光器、自制紫外光探测器、可变增益放大器、带通滤波器、模数转换组件依次通过导线连接。进一步，所述发射组件由光电耦合器、高速开关、阵列紫外LED光源组件组成；高速开关通过导线连接光电耦合器；所述光电耦合器通过导线连接阵列紫外LED光源组件。进一步，所述电源管理组件由高能量锂离子电池、直流调压器、充电接口组成；高能量锂离子电池通过充电接口连接外电源，所述高能量锂离子电池经过直流调压器分别连接控制管理组件、发射组件、接收组件。本技术主机与副机都具有通信路由的建立和信息接收、发射的功能。ARM主处理器分别与FPGA从处理器连接负责协调、处理、控制各组件，与CPU控制器连接负责时钟同步，通过对外接口实现人机交互。ARM，用于负责网络层信息处理、MAC层信息处理，实现信息转发接收、路由建立、时间记录、信息整理等；FPGA，用于负责物理层信息处理，实现ARM与接收、发射组件的信息交互，具有信息缓存、分时提取、解调、信道编码、报文调制、控制接收组件、发射组件收发数字报文信息；CPU根据网络NTP时钟同步协议及定量预测法对收发信息时间进行逻辑运算,执行本地RTC时钟频率调节，克服晶振漂移与主机基准时钟源同步；自制紫外光探测器是接收组件的核心器件，载有信息的紫外光通过光学集光器收集、再通过自制紫外光探测器光电转换、可变增益放大器信号放大、带通滤波器滤波、最后通过模数转换组件进行模数信号转换。可变增益放大器，用于使电信号增益放大；带通滤波器，用于去除杂散光；模数转换组件，用于将模拟电信号转换为数字信号，模数转换后的数字信息经FPGA物理层解调、解码、缓存，ARM在得到帧结束信号后，向FPGA缓存器中读取数字信息，MAC协议对收到的数字信息进行去掉报头、重组分段信息、数字报文帧处理，然后提取有用数字信息给AODV路由协议分析，ARM根据AODV路由协议分析结果对数字信息实施路由建立、中继转发、信息反馈，CPU时钟同步流程处理。阵列紫外LED光源组件是发射组件主要部件，受控的高速开关调节光电耦合器实现阵列紫外LED光源组件发射紫外光信号。光电耦合器加载到紫外LED驱动基准电源上，调节阵列紫外LED光源组件的发射时序，控制阵列紫外LED光源组件发射耦合直流脉冲信号的紫外光信号。高能量锂离子电池通过充电接口接收外电源电能补充，输出的直流电经过直流调压器调压向各组件提供多电压的直流电源。高能量锂离子电池具有供电、充电功能，一部分调压直流电供给阵列紫外LED发射的驱动基准电源，一部分经降压后3.3V直流电供给各组件电路使用电源，通过充电接口与外电源实现补充电能。本技术的优点及积极效果为：采用主从式Adhoc网络拓扑结构组成整个时钟同步装置，以主机本地时钟源为基准时钟，将网络NTP时钟同步协议、AODV路由协议、定量预测法优化融合，从而完成紫外光通信多跳网络上每个通信副机分别与主机时钟同步，实现了全网时钟同步精度要求在5ms级范围内。本技术均衡了主机与副机的能量耗费，减少了网络中信息传输次数，降低了网络负载及信息传输冲突概率，保证了全网时钟同步精度，特别适合军事小分队通信。附图说明图1是本技术实施例提供的紫外光通信网络时钟同步装置结构示意图；图中：1、主机；2、副机；2-1、目的副机；2-2、中间副机。图2是本技术实施例提供的紫外光通信网络时钟同步流程图。图3是本技术实施例提供的主机时钟与副机时钟收发信息时序图。图4是本技术实施例提供的主机与第一级中间副机时钟同步流程图。图5是本技术实施例提供的主机与第二级中间副机时钟同步流程图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。下面结合附图对本技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本技术实施例提供的紫外光通信网络时钟同步装置包括一个主机1和若干个副机2，所述主机1即是发挥主动通信作用的设备，所述副机2即是发挥从动或中继通信作用的设备，副机2包括目的副机2-1和中间副机2-2，主机1与副机2均由控制管理组件、发射组件、接收组件、电源管理组件组成，都具有通信路由的建立和信息接收、发射的功能，在不同的通信时段主机与副机是可以角色转换。所述控制管理组件由ARM为主处理器、FPGA为处理器、CPU控制器、对外接口组成。ARM是整个系统核心处理器，负责协调处理控制管理组件各组件工作，ARM中配备经过裁剪和修改后包括基本网络体系结构和netfilter过滤器的Linux操作系统，该系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紫外光通信网络时钟同步装置，其特征在于，所述紫外光通信网络时钟同步装置包括：用于主动通信的主机；用于从动或中继通信的若干个副机；所述主机与副机内部均集成有控制管理组件、发射组件、接收组件和电源管理组件；控制管理组件通过总线分别与发射组件、接收组件相连；电源管理组件分别通过导线分别连接控制管理组件、发射组件、接收组件。

【技术特征摘要】
1.一种紫外光通信网络时钟同步装置，其特征在于，所述紫外光通信网络时钟同步装置包括：用于主动通信的主机；用于从动或中继通信的若干个副机；所述主机与副机内部均集成有控制管理组件、发射组件、接收组件和电源管理组件；控制管理组件通过总线分别与发射组件、接收组件相连；电源管理组件分别通过导线分别连接控制管理组件、发射组件、接收组件。2.如权利要求1所述的紫外光通信网络时钟同步装置，其特征在于，所述副机包括目的副机和中间副机；所述目的副机和中间副机均无线连接主机；所述控制管理组件由ARM主处理器、FPGA从处理器、CPU控制器、对外接口组成；ARM主处理器通过导线分别与FPGA从处理器、CPU控制器、对外接口连接；CPU控制器内部集成有计算组件、定量预测法组件、时钟同步组件、RTC时钟；所述定量预测法组件、时钟同步组件、R...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕志勤，黄黎蓉，甘志银，
申请(专利权)人：华中科技大学，武汉博思创信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42