CN102294082B - 肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法 - Google Patents

肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102294082B
CN102294082B CN201110152790.1A CN201110152790A CN102294082B CN 102294082 B CN102294082 B CN 102294082B CN 201110152790 A CN201110152790 A CN 201110152790A CN 102294082 B CN102294082 B CN 102294082B
Authority
CN
China
Prior art keywords
clock
clockwork
equipment
time
delay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110152790.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102294082A (zh
Inventor
马骋
叶佩青
王鹏
尤政
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201110152790.1A priority Critical patent/CN102294082B/zh
Publication of CN102294082A publication Critical patent/CN102294082A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102294082B publication Critical patent/CN102294082B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明提出一种肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法，包括以下步骤：选择肿瘤精确靶向放疗设备的执行子系统中的任一个模块作为主时钟设备，其余模块作为从时钟设备；所述主时钟设备和所述从时钟设备周期性地交互同步码字和辅助帧；以及所述从时钟设备根据所述辅助帧计算当前的传输延迟及频率误差，并根据所述传输延迟及频率误差计算本地时钟所需调整的计数频率以修正本地时钟计数值。本发明利用现有的命令和数据链路，采用周期迭代矫正的方法实现执行机构的精确同步，无需附加专用的同步线缆，也无需在各个嵌入式系统中应用强实时性操作系统及高精度的时钟晶体振荡器，成本低，效率高。

Description

肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法
技术领域
本发明涉及医疗设备制造技术领域，特别涉及一种肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法。
背景技术
在肿瘤精确靶向放疗设备中，核心的实施放射治疗的执行模块为放疗执行子系统，包括：前处理机模块、旋转机架模块、直线加速器模块、射线强度调制模块、影像采集模块和患者躺床进给模块。
在治疗执行的过程中，前处理机是子系统的控制核心，控制其他运动执行机构的运行；旋转机架带动直线加速器旋转，在360°的范围内，以多个治疗射野对肿瘤病灶进行照射；射线强度调制模块主要由多叶光栅构成，同时控制不同叶片的开合来调整射线强度和范围；患者躺床进给模块控制轴向进给，实现病灶不同横截面的照射治疗；影像采集模块同时采集透射的射线强度信息以用于运行监控和疗效评估。
上述放疗执行子系统的各个组成模块均是基于嵌入式系统的智能处理平台，由于实现的功能不同，其处理器硬件平台、操作系统和数据传输协议等均不同，构成一个分布式异构网络。
现有的肿瘤精确靶向放疗设备存在的问题是，上述六个模块在治疗执行过程中需要严格的同步，才能保证精确协同工作，实现预定的放射治疗计划。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种基于分布式异构网络的时钟同步机制，以便能够精确协同控制分布式的执行机构。
为达到上述目的，本发明提出一种肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法，包括以下步骤：A：选择肿瘤精确靶向放疗设备的执行子系统中的任一个模块作为主时钟设备，其余模块作为从时钟设备；B：所述主时钟设备和所述从时钟设备周期性地交互同步码字和辅助帧；C：以及所述从时钟设备根据所述辅助帧计算当前的传输延迟及频率误差，并根据所述传输延迟及频率误差计算本地时钟所需调整的计数频率以修正本地时钟计数值。
在本发明的一个实施例中，所述辅助帧包括：主时钟跟随帧、主时钟响应帧和延时选择帧。
在本发明的一个实施例中，所述主时钟设备为所述执行子系统中的前处理机。
在本发明的一个实施例中，所述步骤B进一步包括：所述主时钟设备初始化，其中，所述初始化包括设置待同步的从时钟设备、同步间隔和延时测试间隔；所述主时钟设备按预定的同步间隔向子网发送主时钟同步码字，并记录第一发送时间；所述主时钟设备发送包含所述第一发送时间的主时钟跟随帧；所述主时钟设备按预定的延时测试间隔向所述从时钟设备发送延时选择帧；所述主时钟设备接收所述从时钟设备发送的从时钟同步码字，并记录第一接收时间；以及所述主时钟设备向接收到的从时钟同步码字对应的从时钟设备发送包含所述第一接收时间的主时钟响应帧。
根据本发明的一个实施例，所述步骤B进一步还包括：所述从时钟设备初始化；所述从时钟设备接收所述主时钟设备发送的同步码字，并记录第二接收时间；所述从时钟设备接收所述主时钟设备发送的包含所述第一发送时间的主时钟跟随帧；所述从时钟设备判断是否接收到所述主时钟设备发送的延时选择帧；如果所述从时钟设备接收到所述主时钟设备发送的延时选择帧，则所述从时钟设备发送从时钟同步码字，并记录第二发送时间；以及所述从时钟设备接收所述主时钟设备发送的包含所述第一接收时间的延时响应帧。
根据本发明的一个实施例，所述从时钟设备根据所述第一发送时间TS1、第一接收时间TR1、第二发送时间TS2和第二接收时间TR2，通过以下的公式计算下次同步周期内本地时钟所需调整的计数频率，
Freq(n)＝freq(n-1)*(CMI(n)+CD(n))/CSI(n)；
CMI(n)＝TS1(n)-TS1(n-1)；
CSI(n)＝TR2(n)-TR2(n-1)；
CD(n)＝CMI(n)-CSI(n)+Delay(n)；
Delay(n)＝(TS2(n)+TR2(n)-TR1(n)-TS1(n))/2，
其中，CMI为主时钟计数增量，CSI为从时钟计数增量，CD为主从时钟计数差值，Delay为主从时钟之间传输的延时，Freq为从时钟下次同步周期内需要调整的计数频率，(n)表示当前同步时刻，(n-1)表示(n)的上一个同步时刻。
根据本发明的一个实施例，所述步骤C进一步包括：所述从时钟设备中包含基于硬件逻辑实现的可变频率脉冲发生器，通过参数设置生成频率为Freq(n)的计数脉冲，从而在下次同步周期内修正所述从时钟的计数值。
本发明利用现有的命令和数据链路，采用周期迭代矫正的方法实现执行机构的精确同步，无需附加专用的同步线缆，也无需在各个嵌入式系统中应用强实时性操作系统及高精度的时钟晶体振荡器，成本低，效率高。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法的流程图；
图2为本发明一个实施例的主时钟设备的工作流程图；以及
图3为本发明一个实施例的从时钟设备的工作流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示为本发明实施例的肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S101，选择肿瘤精确靶向放疗设备的执行子系统中的任一个模块作为主时钟设备，其余模块作为从时钟设备。
在本发明的一个实施例中，有利地选择前处理机的时钟系统作为网络的主时钟，前处理机称为主时钟设备，其余设备称为从时钟设备，其时钟系统作为从时钟。
步骤S102，主时钟设备和从时钟设备周期性地交互同步码字和辅助帧。
具体地，主从时钟同步实施方式包括主时钟设备同步流程和从时钟设备同步流程两个部分。
如图2所示为本发明一个实施例的主时钟设备的工作流程图，包括以下步骤：
步骤S201，初始化。
具体地，设置待同步的从时钟设备、同步间隔和延时测试间隔。
步骤S202，发送主时钟同步码字，并记录第一发送时间TS1。
主时钟设备按照步骤S201中预先设定的同步间隔向子网广播主时钟同步码字，同时记下第一发送时间TS1。
步骤S203，发送主时钟跟随帧。
主时钟跟随帧包含主时钟同步码字发出时主时钟记录下的时刻值。当主时钟设备记录下主时钟同步码字发出的时刻后，将该主时间戳TS1向从时钟设备广播发出，以便从时钟设备得到后用于计算本地时钟的调整量。
步骤S204，发送延时选择帧。
主时钟设备按照步骤S201中预先设定的延时测试间隔循环依次地向各个从时钟设备发送延时选择帧，从而通知从时钟设备发出从时钟同步码字，进而进行主从设备对之间的传输延时测定。
步骤S205，接收从时钟设备发送的从时钟同步码字，并记录第一接收时间TR1。
主时钟设备接收到从时钟设备发送的从时钟同步码字，同时记下时间戳TR1。
步骤S206，发送主时钟响应帧。
主时钟设备得到特定的从时钟同步码字到达的时间戳后，通过主时钟响应帧将此时间戳TR1发送给特定的从时钟设备。
如图3所示为本发明实施例的从时钟设备的工作流程图，包括以下步骤：
步骤S301，从时钟设备初始化。
步骤S302，接收主时钟同步码字，记录第二接收时间TR2。
从时钟设备接收到主时钟同步码字的同时，记下接收到该码字的时间戳TR2。
步骤S303，接收主时钟跟随帧。
从时钟设备接收主时钟设备发送的包含时间戳TR2的主时钟跟随帧。
步骤S304，判断是否接收到主时钟设备发送的延时选择帧。
如果接收到属于本站的延时选择帧，则转移到S305，否则转移到S307，此时不向主时钟设备发送从时钟同步码字，则本次频率调整计算中所用的延时时间仍旧使用原值计算。
步骤S305，如果判断接收到延时选择帧，则发送从时钟同步码字，并记录第二发送时间TS2。
步骤S306，接收主时钟设备的延时响应帧。
从时钟设备等待并接收主时钟设备发送的包含第一接收时间的延时响应帧。
步骤S307，更新各同步参数。
从时钟更新本次同步周期内的各相关参数，包括第一发送时间、第一接收时间、第二发送时间、第二接收时间等，准备进行频率调整计算。
步骤S103，从时钟设备根据所述辅助帧计算当前的传输延迟及频率误差，调整可变频率脉冲发生器，生成相应频率的计数脉冲，从而修正本地时钟计数值。
具体地，从时钟设备根据辅助帧中包含的时间戳计算频率调整值，更具体地，从时钟设备根据第一发送时间TS1、第一接收时间TR1、第二发送时间TS2和第二接收时间TR2，通过以下的公式计算本地时钟与主时钟设备之间的传输延时及频率调整值：
Freq(n)＝Freq(n-1)*(CMI(n)+CD(n))/CSI(n)，
其中，CMI为主时钟计数增量，CSI为从时钟计数增量，CD为主从时钟计数差值，Freq为从时钟下次同步周期内需要调整的计数频率，(n)表示当前同步时刻，(n-1)表示(n)的上一个同步时刻。
具体中间变量的算法如下：
CMI(n)＝TS1(n)-TS1(n-1)；
CSI(n)＝TR2(n)-TR2(n-1)；
Delay(n)＝(TS2(n)+TR2(n)-TR1(n)-TS1(n))/2；
CD(n)＝CMI(n)-CSI(n)+Delay(n)；
其中，Delay为主从时钟之间传输的延时。
本发明利用现有的命令和数据链路，采用周期迭代矫正的方法实现执行机构的精确同步，不需要对嵌入式系统的硬件、操作系统和软件有严格要求，不需要增加额外的线缆和占用相对紧张的传输带宽资源，成本低，效率高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、
替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (3)

1.一种肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：选择肿瘤精确靶向放疗设备的执行子系统中的任一个模块作为主时钟设备，其余模块作为从时钟设备；
B：所述主时钟设备和所述从时钟设备周期性地交互同步码字和辅助帧，其中，辅助帧包括：主时钟跟随帧、主时钟响应帧和延时选择帧，该步骤B具体包括：
所述主时钟设备和所述从时钟设备初始化，其中，所述初始化包括设置待同步的从时钟设备、同步间隔和延时测试间隔，
所述主时钟设备按预定的同步间隔向子网发送主时钟同步码字，并记录第一发送时间TS1，以及所述从时钟设备接收所述主时钟设备发送的同步码字，并记录第二接收时间TR2，
所述主时钟设备发送包含所述第一发送时间TS1的主时钟跟随帧，以及所述从时钟设备接收所述主时钟设备发送的包含所述第一发送时间的主时钟跟随帧，
所述主时钟设备按预定的延时测试间隔向所述从时钟设备发送延时选择帧，以及所述从时钟设备判断是否接收到所述主时钟设备发送的延时选择帧，
如果所述从时钟设备接收到所述主时钟设备发送的延时选择帧，则所述从时钟设备发送从时钟同步码字，并记录第二发送时间TS2，以及所述主时钟设备接收所述从时钟设备发送的从时钟同步码字，并记录第一接收时间TR1，
所述主时钟设备向接收到的从时钟同步码字对应的从时钟设备发送包含所述第一接收时间TR1的主时钟响应帧，以及所述从时钟设备接收所述主时钟设备发送的包含所述第一接收时间的延时响应帧；以及
C：所述从时钟设备根据所述辅助帧计算当前的传输延迟及频率误差，并根据所述传输延迟及频率误差计算本地时钟所需调整的计数频率以修正本地时钟计数值，具体包括：
所述从时钟设备根据所述第一发送时间TS1、第一接收时间TR1、第二发送时间TS2和第二接收时间TR2，通过以下的公式计算下次同步周期内本地时钟所需调整的计数频率，
Freq(n)＝Freq(n-1)*(CMI(n)+CD(n))/CSI(n)，
CMI(n)＝TS1(n)-TS1(n-1)，
CSI(n)＝TR2(n)–TR2(n-1)，
CD(n)＝CMI(n)-CSI(n)+Delay(n)，
Delay(n)＝(TS2(n)+TR2(n)-TR1(n)–TS1(n))/2，
其中，CMI为主时钟计数增量，CSI为从时钟计数增量，CD为主从时钟计数差值，Delay为主从时钟之间传输的延时，Freq为从时钟下次同步周期内需要调整的计数频率，(n)表示当前同步时刻，(n-1)表示(n)的上一个同步时刻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：
所述从时钟设备中包含基于硬件逻辑实现的可变频率脉冲发生器，通过参数设置生成频率为Freq(n)的计数脉冲，从而在下次同步周期内修正所述从时钟的计数值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主时钟设备为所述执行子系统中的前处理机。
CN201110152790.1A 2011-06-08 2011-06-08 肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法 Expired - Fee Related CN102294082B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110152790.1A CN102294082B (zh) 2011-06-08 2011-06-08 肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110152790.1A CN102294082B (zh) 2011-06-08 2011-06-08 肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102294082A CN102294082A (zh) 2011-12-28
CN102294082B true CN102294082B (zh) 2014-10-22

Family

ID=45354909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110152790.1A Expired - Fee Related CN102294082B (zh) 2011-06-08 2011-06-08 肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102294082B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2809133B1 (en) * 2012-01-26 2017-05-03 Mitsubishi Electric Corporation Charged particle accelerator and particle beam therapy system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101227246A (zh) * 2008-01-28 2008-07-23 中兴通讯股份有限公司 一种主从时钟同步的方法及装置
CN101330374A (zh) * 2007-06-18 2008-12-24 大唐移动通信设备有限公司 传输网中的时钟同步方法、系统和从时钟侧实体
CN101729180A (zh) * 2008-10-21 2010-06-09 华为技术有限公司 精准时钟同步方法及系统、精准时钟频率/时间同步装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101330374A (zh) * 2007-06-18 2008-12-24 大唐移动通信设备有限公司 传输网中的时钟同步方法、系统和从时钟侧实体
CN101227246A (zh) * 2008-01-28 2008-07-23 中兴通讯股份有限公司 一种主从时钟同步的方法及装置
CN101729180A (zh) * 2008-10-21 2010-06-09 华为技术有限公司 精准时钟同步方法及系统、精准时钟频率/时间同步装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102294082A (zh) 2011-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10707984B2 (en) Techniques for synchronizing slave devices
CN105763641B (zh) 一种EtherCAT主站控制系统的快速时钟同步方法
CN105556404B (zh) 可编程控制器系统、该可编程控制器系统的控制器
US20090135677A1 (en) System and method for application layer time synchronization without creating a time discrepancy or gap in time
EP3080934B1 (en) Synchronization methods and apparatus in a metering system
CN110493744A (zh) 一种主从式无线传感器的数据同步采集方法与系统
CN101889406B (zh) 通信装置及用于同步的方法
CN101047434B (zh) 一种时间标签同步方法、系统、装置
CN101196731A (zh) 运动控制定时模型
EP2013995A1 (de) Verfahren zur synchronisation von baugruppen einer basisstation
CN104079364B (zh) 一种分布式实时测试系统时钟同步方法
CN100581094C (zh) 一种短程无线通信网络的网络时钟同步方法
CN107947888B (zh) 一种基于网络通信的任务级同步方法
CN103199980B (zh) 同步控制方法、装置及系统
CN202353572U (zh) 电子式互感器合并单元的ieee1588时间同步系统
CN102294082B (zh) 肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法
CN104144047A (zh) 通信网络系统的同步方法、中间节点和从节点
US8520789B2 (en) Method and apparatus for implementing pulse synchronization
CN109212955A (zh) 一种多源卫星系统时间智能管理方法
CN108964825A (zh) 校时方法、校时装置和校时服务器
JP4961589B2 (ja) ネットワークシステムおよびスレーブ同期方法
CN110113123B (zh) 一种补偿定位标签计时误差的定位系统及方法
CN102571253A (zh) 实现精确时间同步的方法和设备
CN101706646A (zh) 时间综合测试系统及方法
CN102546144A (zh) 用于同步信息的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141022

Termination date: 20170608

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee