一种多时钟源高可靠时间同步方法技术

本发明专利技术提供了一种多时钟源高可靠时间同步方法，属于机载网络通信技术领域。时间触发通信系统根据全局统一的时间基准进行有序通信，因此时间同步的可靠性对系统性能和状态具有重要影响。针对时间触发通信系统时间同步服务的高可靠性要求，本发明专利技术提出了一种多时钟源可信度表决方法，通过计算前后两次时间同步服务的时间差与预先设定时间同步周期的偏差大小，根据系统的时钟漂移和延迟抖动设定阈值判别当前时间信息是否在可接受范围内，结合多个时钟源信息的计算结果，筛选出可用于时间同步的时钟源，消除故障时钟源的影响，提高时间同步的可靠性。步的可靠性。步的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种多时钟源高可靠时间同步方法


[0001]本专利技术属于机载网络通信
，涉及一种高可靠时间同步方法。

技术介绍

[0002]时间同步是时间触发通信的基础条件，对通信性能和运行状态具有重要影响，因此，时间触发通信系统中时间同步的可靠性至关重要。为了保证时间同步服务的可靠性，传统的方法是通过采用多个时钟源冗余的方式进行表决，消除错误时钟信息的影响。此时，需要冗余的资源配置以保证系统的可靠性，造成系统资源耗费大、成本高。例如，目前应用较多的一种多时钟源配置方式是，为了保证系统可容忍m个时钟源故障，需要配置3m+1个时钟源，资源开销很大。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种针对多时钟源表决的高可靠时间同步方法，以满足时间触发通信系统中高可靠时间同步的需求。
[0004]一种多时钟源高可靠时间同步方法，其特征在于，至少包含以下步骤：
[0005]S1.用于实施所述多时钟源高可靠时间同步方法的系统，其至少包含M个时钟主节点和N个时钟从节点，M≥2，N≥1，第i个所述时钟主节点在预先设定的时刻发送包含第i个所述时钟主节点本地时间信息的时间同步信息帧，其中i＝1,2,
…
,M；
[0006]S2.第j个所述时钟从节点收到所述时钟主节点发送的时间同步信息帧后，记录时间同步信息帧到达第j个所述时钟从节点的本地时间，并提取时间同步信息帧中包含的所述时钟主节点的时间信息，记第k次时间同步过程中，k为大于1的整数，第j个所述时钟从节点从第i个所述时钟主节点发送时间同步信息帧中提取的时间信息为第j个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点发送的时间同步信息帧的本地时间为类似的，记上一次时间同步过程中，第j个所述时钟从节点从第i个所述时钟主节点发送时间同步信息帧中提取的时间信息为第j个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点发送的时间同步信息帧的本地时间为根据上述时间信息计算连续两次时间同步过程的时间差，即，令其中j＝1,2,
…
,N；
[0007]S3.根据上述连续两次时间同步过程的时间差信息，计算时间同步信息的置信度，记所述时钟主节点与所述时钟从节点之间设定的同步周期为T，所述时钟主节点实际时间同步周期与设定的同步周期T之间的偏差阈值为σ
M
，若则令第j个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点发送的时间信息的置信度α
j,i
＝1，否则，α
j,i
＝0；类似的，记第j个所述时钟从节点实际时间同步周期与设定的同步周期T之间的偏差阈值为若则令第j个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点时间同
步信息帧时所记录的本地时间的置信度β
j,i
＝1，否则，β
j,i
＝0；其中，α
j,i
和β
j,i
的初始值为零；
[0008]S4.根据多个时钟源的置信度信息，选择用于同步所述时钟从节点的时间信息，记m为系统可容忍的所述时钟主节点的故障个数，且满足0≤m≤(M
‑
1)/2，若1)/2，若则从αj,
×
βj,i等于1的时间信息中选择合适的时间基准同步当前所述时钟从节点；记n为所述时钟从节点故障的判别阈值，且满足0≤n<(M
‑
m)，若则从α
j,i
等于1的时间信息中选择合适的时间基准同步当前所述时钟从节点；否则，不对本地时间基准进行修正；
[0009]S5.第j个所述时钟从节点根据上述所选择时间基准修正本地时间，并记录本次时间同步过程中，从第i个所述时钟主节点发送时间同步信息帧中提取的时间信息和收到第i个所述时钟主节点发送的时间同步信息帧的本地时间用于下一次时间同步过程。
[0010]可选的，所述步骤S3中所述的偏差阈值σ
M
的设定方法为，σ
M
＝max
1≤i≤M
(|1
‑
μ
i
|T)，其中μ
i
为第i个所述时钟主节点的时钟漂移速率，其理想值为1；所述步骤S3中所述的偏差阈值的设定方法为，其中μ
j
为第j个所述时钟从节点的时钟漂移速率，其理想值为1，Δd
j,i
为第j个所述时钟从节点与第i个所述时钟主节点通信延迟抖动的最大值，其中i＝1,2,
…
,M，j＝1,2,
…
,N。
[0011]本专利技术采用以上技术方案即可有效地消除错误时钟源的影响，保证了时间同步的正确性。由上述技术方案可知，本专利技术在前后相邻两次时间同步服务过程中，计算时钟主节点发送时间间隔和时钟从节点接收时间的时间间隔与预先设定的时间同步周期之间的偏差大小，判断其是否在合理区间决定对应时间信息是否有效，可有效判别时钟源信息的可信度，提高时间同步方法的可靠性，降低系统对容错资源的需求量，以满足时间触发通信系统高可靠时间同步的需求。
附图说明
[0012]图1：本专利技术的算法流程图。
[0013]图2：时间触发总线通信系统示例。
[0014]图3：时间同步过程示例。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明，此处所说明的方案只用来提供对本专利技术的进一步理解，为本申请的一部分，不构成对本专利技术方案的限定。
[0016]为便于理解，首先以图2中所示时间触发总线通信系统为例，按照AS6003协议中规定，系统若要容忍m个时钟主节点错误至少需要3m+1个时钟主节点，若采用本专利技术专利所述技术方案，取n＝m，则需要2m+1个时钟主节点。假设图2中所示时间触发总线通信系统的通信节点由DSP微处理器和FPGA芯片组成，其中FPGA用于时间触发通信协议和时间同步，采用Spartan6系列芯片，DSP微处理器用于完成计算和处理任务，实现用户程序功能，采用
DSP2837X系列芯片，DSP与FPGA之间采用EMIF接口进行数据交换。
[0017]如上所述，为了容忍m个时钟主节点错误，选择2m+1个通信节点作为时钟主节点，即M＝2m+1。若m＝1，则系统中应设置M＝3个时钟主节点。根据总线式通信的特点，时间触发总线通信系统时间同步的时序图如图2所示，三个主节点以固定周期T定时发送时间同步信息帧。假设链路正常的条件下，在一个同步周期内，3个时钟主节点分别发送自己的时间基准至总线中，第j个时钟从节点将受到3个时钟主节点发送的时间信息。下面以其中一个为例，介绍α
j,i
和β
j,i
的计算方法，假设i＝1，在当前时刻k，第j个时钟从节点收到第1个时钟主节点发送的时间同步信息帧的本地时间记为从时间信息中提取得到第1个时钟主节点发送时间同步信息帧的时刻为类似的，上一时刻(k
‑
1)时刻对应的时间信息分别为和两次时间同步过程中的时间信息作差可得到，
[0018]根据三个时钟主节点时钟参数指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多时钟源高可靠时间同步方法，其特征在于，至少包含以下步骤：S1.用于实施所述多时钟源高可靠时间同步方法的系统，其至少包含M个时钟主节点和N个时钟从节点，M≥2，N≥1，第i个所述时钟主节点在预先设定的时刻发送包含第i个所述时钟主节点本地时间信息的时间同步信息帧，其中i＝1，2，
…
，M；S2.第j个所述时钟从节点收到所述时钟主节点发送的时间同步信息帧后，记录时间同步信息帧到达第j个所述时钟从节点的本地时间，并提取时间同步信息帧中包含的所述时钟主节点的时间信息，记第k次时间同步过程中，k为大于1的整数，第j个所述时钟从节点从第i个所述时钟主节点发送时间同步信息帧中提取的时间信息为第j个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点发送的时间同步信息帧的本地时间为类似的，记上一次时间同步过程中，第j个所述时钟从节点从第i个所述时钟主节点发送时间同步信息帧中提取的时间信息为第i个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点发送的时间同步信息帧的本地时间为根据上述时间信息计算连续两次时间同步过程的时间差，即，令其中j＝1，2，
…
，N；S3.根据上述连续两次时间同步过程的时间差信息，计算时间同步信息的置信度，记所述时钟主节点与所述时钟从节点之间设定的同步周期为T，所述时钟主节点实际时间同步周期与设定的同步周期T之间的偏差阈值为σ
M
，若则令第j个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点发送的时间信息的置信度α
j，i
＝1，否则，α
j，i
＝0；类似的，记第j个所述时钟从节点实际时间同步周期与设定的同步周期T之间的偏差阈值为若则令第j个所述时钟从节点收到第i个所述时钟主节点时间同步信息帧时所记录的本地时间的置信度β
j，i
＝1，否则，β
j，i
＝0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆沛，杨佳利，朱纪洪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：