CN111130676A - 一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法及装置，包括主时钟和从时钟，从时钟接收主时钟发送的同步时间消息后，计算主时钟与从时钟的时间偏移量，并通过时间偏移量对从时钟进行时钟偏移修正但不修正从时钟的时钟频率；从时钟接收到预设时刻的主时钟同步消息后，通过计算主时钟与从时钟的时钟偏移量和时钟频率偏移完成对从时钟的时钟偏移和时钟频率偏移进行修正。在预设较长时间T内，第1次及第n‑1次仅对从时钟的时钟偏移进行修正但不修正时钟频率，仅在第n次的时候对从时钟的时钟偏移和时钟频率偏移进行修正。相比于现有技术，具有精度高并且在同步时间丢失后，能够根据趋势数据迅速对从时钟的时间同步进行修正。

Description

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法、装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法、装置。

背景技术

随着汽车的普及，越来越多的汽车进入千家万户，人民生活消费水平的不断提高，汽车的数量也不断的增多，大家对车内电器的智能化要求越来越高，智能汽车中ADAS辅助驾驶、主动刹车以及未来无人驾驶汽车的发展对数据传输的实时性和同步性要求非常苛刻，因为数据的传输一旦发生延迟，则可能会导致计算结果的不准确性，导致错误的决策产生，最终汽车会产生错误的操作导致交通事故的发生。但是智能汽车的传感器众多，每个传感器中的时钟硬件或多或少存在差异，因此如何确保众多传感器中的时钟都进行时刻保持同步成为目前车内网络通信首要解决的技术问题。

在实际应用中难免出现网络异常，或其他原因导致的同步信息丢失，从而导致时间同步中断的问题，此时从时间会随着主时间的推移与主时钟的偏差越来越大，这对于大多数的使用场景来说，此时唯一的选择就是脱离该同步时间而工作，但在某些环境下在丢失同步后，其从时钟难以进行校准，导致系统运行出现偏差。目前时间同步领域都主要针对如何完成时间同步，并且在时间同步异常，如接收同步消息超时，或同步消息丢失后的状态切换，进行相关的修正，修正处理的方式都是进行状态切换，并通过状态标识位告知，此时时间状态异常，等到网络恢复或重新接收到对应消息后再切换回对应状态，并重新跟进同步状态。同时协议的关注点都是放在通讯正常时如何提高精度，在同步丢失后如何跟进同步却几乎没有相关内容。

具体地，在时间同步的过程中，当出现时钟中断时，调整本地时钟频率与主时钟频率保持一致，通常情况下通过主时钟传输当前主时钟的时钟频率给从时钟，然后从时钟使用相同的时钟频率进行本地设置，达到从时钟与主时钟频率一样，但该方法有一个缺陷，因为时钟频率由硬件来确定，不同的硬件性能不一样，并且受温度等环境影响，时钟频率并非绝对稳定的，因为主时钟所处的环境，与从时钟的环境可能是不一样的，这样一来，直接使用主时钟的时钟频率，对从时钟来说并不一定合适。另一种方式如开源linuxPTP中的工作原理一样，通过调整本地时钟频率修正时钟，仅在时间出现大幅跳跃时采用调相方式把时间快速拉回同步位置，该方式的好处是即时同步的同时，又能不断的调整本地时钟频率。但该工作方式是每秒钟调整一次时钟频率，采样率也就保持在1秒，并且由于是通过调频的方式把时间修正回来，调频的幅度必然与实际的时钟频率存在偏差。

因此，针对目前时间同步仍然存在较多的技术缺陷，需要提供一种完善的技术方案来解决该问题，实现精准的时间同步。

发明内容

基于现有技术中存在的缺陷，本发明要解决的技术问题在于提供能够一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法、装置。

为了达到上述目的，本发明提供一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，包括：

步骤S1，从时钟接收主时钟发送的同步时间消息后，计算主时钟与从时钟的时间偏移量，并通过时间偏移量对从时钟进行时钟偏差修正但不修正从时钟的时钟频率；

步骤S2，从时钟接收到预设时刻的主时钟同步消息后，通过计算主时钟与从时钟的时钟偏移量和时钟频率偏移完成对从时钟的时钟偏移和时钟频率偏移进行修正；

在所述步骤S2中，从时钟频率修正量Freq_R的计算公式如下：

Freq_R＝(Ts_n–Tm_n–pdelay_n)/(Ts_n–Ts_0)

上式中，Freq_R为在预设的时刻从时钟频率修正量，Tm_n为主时钟向从时钟发送时间消息的时间点，Ts_n为从时钟在刚好接收到主时钟在Tm_n时刻发送的时间消息的时间点，pdelay_n为网络延迟时间主时钟与从时钟在Tm_n至Ts_n时间内的网络延迟；

修正后从时钟的时钟频率的计算公式为：Freq_new＝Freq_S–Freq_R，其中，Freq_new为修正后从时钟的时钟频率，Freq_S为修正前从时钟的时钟频率，Freq_R为在预设的时刻从时钟频率修正量；

主时钟与从时钟的时钟偏移修正量的计算机公式为：Ts_n–Tm_n–pdelay_n。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，进一步地，重复步骤S2，不断的对主时钟与从时钟的时间偏移量和时钟频率偏移量进行修正。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，进一步地，其中，以预设的调频时间作为起始位置，并在预设的时间段内对主时钟与从时钟的时钟频率偏移量进行追踪，对主时钟与从时钟之间的时钟频率偏移的趋势进行预估。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，进一步地，在预设的时间段内，设置预设偏差阈值，对主时钟与从时钟的时钟的偏移量进行监测，当偏移量超过偏差阈值后，对从时钟进行偏移修正；

所述修正包括以主时钟与从时钟的时钟偏移量对从时钟进行修正，同时以当前主时钟与从时钟的时钟频率偏差对从时钟进行频率修正。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，进一步地，其中，设当偏移量超过预设偏差阈值的时间计算点为Ts_n，则偏移量的计算公式为：

Offset＝Ts_n–Tm_n–pdelay_n

其中，Offset为当前主时钟与从时钟的偏移量，Tm_n为主时钟向从时钟发送时间消息的时间点，Ts_n为从时钟在刚好接收到主时钟在Tm_n时刻发送的时间消息的时间点，pdelay_n为网络延迟时间主时钟与从时钟在Tm_n至Ts_n时间内的网络延迟；

当|Offset|<偏差阈值,不进行时钟频率修正，当|Offset|>偏差阈值,进行时钟频率修正；

频率修正量为：Freq_R_n＝Offset/(Ts_n–Ts_1),则当前从时钟修正后的频率为Freq_new＝Freq_S-Freq_R_n。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，进一步地，在预设测量时长T内，主时钟向从时钟发送n次时间同步消息，从时钟每次收到主时钟发送的时间消息后，计算主时钟与从时钟的时钟偏移量并利用时钟偏移量对从时钟进行修正同时将每次计算获取的时钟偏移量进行保存；

在预设测量时长T内，主时钟向从时钟发送n-1次时间同步消息不对从时钟的时钟频率进行修正，仅在主时钟向从时钟发送第n次时间同步消息后才对从时钟的时钟频率进行修正。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，进一步地，在预设测量时长T内，主时钟向从时钟发送n次时间同步消息，在测量时长T内，主时钟与从时钟的累计偏移量Offset_total：

上式中，Offset_total为累计偏移量，Offset_i表示第i次的偏移量；

主时钟向从时钟发送第n次时间同步消息后，从时钟的时钟频率进行修正，频率修正量Freq_R_n的计算公式为：

Freq_R_n＝Offset_total/(Ts_n–Ts_1)，其中，Ts_n表示从时钟第n次接收到主时钟发送的时间同步消息的时间点，Ts_1表示从时钟第1次接收到主时钟发送的时间同步消息的时间点；

主时钟向从时钟发送第n次时间同步消息后，从时钟修正后的时钟频率为Freq_new＝Freq_S-Freq_R_n。

本发明还提供了应用于主时钟与从时钟的时间同步修正装置，进一步地，包括主时钟和从时钟，主时钟能够与从时钟相互通信连接；

主时钟与从时钟进行时间同步修正包括上述的应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正装置，进一步地，主时钟至少包括第一发送处理模块和第一接收处理模块；

第一发送处理模块，被配置为用于在帧发送条件触发且第一同步时钟报文完整生成时，将第一同步时钟报文插入第一复帧发给待同步的从时钟设备，并记录所述第一复帧实际发出的第一主发出时间戳以及将所述第一同步时钟报文插入所述第一复帧的时刻,并将所述时刻作为第一发送时间；

第一接收处理模块，被配置为用于接收所述从时钟设备通过第二复帧反馈的第二同步时钟报文，并记录所述第二复帧实际收到的第一主接收时间戳以及从所述第二复帧中解析出所述第二同步时钟报文的时刻,并将所述时刻作为第一接收时间。

一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正装置，进一步地，从时钟至少包括第二发送处理模块、第二接收处理模块、时间同步模块；

第二发送处理模块，被配置为用于在帧发送条件触发且第二同步时钟完整生成时，将所述第二同步时钟报文插入第二复帧发送给所述主时钟设备，并记录所述第二复帧实际发出的第二从发出时间戳以及将所述第二同步时钟报文插入第二复帧的时刻,并将所述时刻作为第二发送时间；

第二接收处理模块，被配置为用于接收主时钟设备通过第一复帧发送的第一同步时钟报文，记录实际接收所述第一复帧的第二接收时间戳以及从所述第一复帧解析出所述第一同步时钟报文的时刻,并将所述时刻作为第二接收时间；

时间同步模块，被配置为用于根据主时钟与从时钟之间的时间消息，计算主时钟与从时钟的时钟偏移量以及时钟频率偏移量并对从时钟的时钟偏移和\或时钟频率偏移进行修正，实现主时钟与从时钟的同步。

有益效果：

1.本发明利用在时间同步时间的过程中，需要对本地时钟与主时钟的偏移进行规律化分析，并结合当前数据计算出未来的趋势走向，并在同步数据断开后运用该趋势走向的数据，来修正时间偏差。

2.本发明采用对长时间的调频的结果进行保存，得到一定时间段的实测主时钟与从时钟的时钟频率偏差，确定从时钟相对主时钟的可用相对时钟频率，此方案有如下优势：

每次修正时间时，不通过调整时钟频率对偏移的时间进行修正(仅调相)，这样修正的时钟频率就不包含偏移时间的额外修正值，可以最大化的使得从时钟与主时钟保持相对的一致。每次调整时间后，会拉长修正时钟频率的计算幅度，随着时间的推移，趋势会更接近主时钟相对时钟频率。在同步时钟信息中断后，可以大幅减小该本地时钟与主时钟的偏移趋势。在一定时间后，偏移量依然控制在可用范围内。

3.相对于现有技术中采用linuxPTP时间同步方法，通过本发明的技术方案获取的主时钟与从时钟的同步精度大于10倍的linuxPTP的时间同步方法。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本实施例中主时钟与从时钟的时间关系示意图。

图2为本实施例中主时钟与从时钟的时间关系示意图，图2a表示主时钟的时钟频率大于从时钟，图2b表示主时钟的时钟频率小于从时钟。

图3为本实施例中通过偏移阈值调整偏移量的方式跟踪预设时间内的时钟偏移变化。

图4为本实施例中方案2在预设的测量时长T＝10min内，主时钟与从时钟的时钟偏移量的采样。

图5为本实施例中较短时间内的，主时钟与从时钟的时钟偏移量的采样。

图6为本实施例采用方案2对从时钟进行修正后主时钟与从时钟的时钟偏移的测量值。

图7为本实施例采用现有技术中linuxPTP的方法对主时钟与从时钟的时间偏移进行修正的测量值。

图8为本实施例主时钟与从时钟的结构示意图。

具体实施方式

为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

关于控制系统，功能模块、应用程序(APP)本领域技术人员熟知的是，其可以采用任何适当的形式，既可以是硬件也可以是软件，既可以是离散设置的多个功能模块，也可以是集成到一个硬件上的多个功能单元。作为最简单的形式，所述控制系统可以是控制器，例如组合逻辑控制器、微程序控制器等，只要能够实现本申请描述的操作即可。当然，控制系统也可以作为不同的模块集成到一个物理设备上，这些都不偏离本发明的基本原理和保护范围。

本发明中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。

本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

此外，本公开的控制器可被具体化为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器或类似物执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。

本实施提供一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，具体参见图1至图7，该方法应用于具有多种不同的时钟设备，从较多的时钟中选择一个时钟作为主时钟，其余时钟作为从时钟，主时钟与从时钟的时间同步修正方法具体包括：

步骤S1，从时钟接收主时钟发送的同步时间消息，在接收到主时钟时间消息后，计算主时钟与从时钟的时间偏移量，并通过时间偏移量对从时钟进行时钟偏移修正但不修正从时钟的时钟频率；

在步骤S1的过程中，从时钟对网络延迟进行计算并获得网络延迟时间；

具体地，参见图1，主时钟(Master)、从时钟(slave)，从时钟包含有多个，本实施例中仅采用一个来进行举例，主时钟可以从从时钟任意选择一个时钟作为主时钟，其余时钟作为从时钟。

Tm_0,Tm_1,……,Tm_n分别表示在不同的时刻内主时钟向从时钟发送时间消息的时间点，Ts_0,Ts_1,……,Ts_n分别表示在与主时钟Tm_0,Tm_1,……,Tm_n相对应的时刻从时钟接收到主时钟的时间消息；pdelay_1表示主时钟Tm_0与从时钟Ts_0之间的时间延迟；pdelay_2表示主时钟Tm_2与从时钟Ts_2之间的时间延迟；pdelay_n表示主时钟Tm_n与从时钟Ts_n之间的时间延迟；

参见图2，在步骤S1中，从时钟接收到主时钟的时间消息后，根据计算的网络延迟对从时钟的时间偏移进行修正但不修正时钟频率；

由于此时时钟频率并没有修正，随着时间的增加，在不同的主从硬件的时钟频率存在差异的情况下，会出现主时钟与从时钟的偏差逐渐增大的情况，图2a为主时钟的时钟频率大于从时钟的时钟频率，此时存在Tm_1-Tm_0>Ts_1-Ts_0。图2b为主时钟的时钟频率小于从时钟的时钟频率，此时存在Tm_1-Tm_0<Ts_1-Ts_0。

步骤S2，从时钟接收到预设时刻的主时钟同步消息后，通过计算主时钟与从时钟的时钟偏移量和时钟频率偏移完成对从时钟的时钟偏移和时钟频率偏移进行修正；

具体地，例如：预设时刻可以是第二次收到主时钟的时间同步消息，当收到第二次时间同步消息时，即在Ts_1收到Tm_1时间消息，此时可以通过以上四个时间点Tm_0，Ts_0和Tm_1，Ts_1，计算出Slave与Master的当前时钟频率比率值，计算方法为：

Ratio＝(Ts_1-Ts_0)/(Tm_1–Tm_0) (1)；

假设Ts_0时Slave的当前时钟频率为Freq_S，Master的时钟频率时钟维持为Freq_M，则可知Freq_S＝Freq_M*Ratio，为了使Slave的Freq_S/Freq_M接近1，本实施例中，由于Master和Slave所处环境和硬件等外部条件可能不一样，其存在偏差，若直接使用Freq_M对从时钟进行修正，如令Freq_M＝Freq_S，随着时间的增加，其主时钟和从时钟的时钟频率的差距会增大，导致时间同步失败。

从数学理论上来说，时钟频率修正量Freq_R的计算公式：Freq_R＝Freq_S–(Freq_S/Ratio)，但Ratio在实际计算中，由于存在硬件差异以及比例很小的情况下(ratio接近1，如1.00000000035)，浮点运算在普通计算机上计算时，精度通常同真实值存在些微的差异，导致通过理论计算得出的Ratio的误差较大。

因此本实施例中，对该计算方法进行改进，则从时钟在预设的时刻，时钟频率的修正量为：

假设在预设时刻，其主时钟在Tm_n时刻向从时钟发送时间消息，从时钟在Ts_n时刻刚好接收到主时钟在Tm_n时刻发送的消息，网络延迟时间为pdelay_n，从时钟频率修正量Freq_R＝(Ts_n–Tm_n–pdelay_n)/(Ts_n–Ts_0)

从时钟需要进行第一次基本修正时钟频率的计算如下：

时钟频率修正量Freq_R＝(Ts_1–Tm_1–pdelay_1)/(Ts_1–Ts_0)(2)；

则修正后的从时钟频率的计算公式为：Freq_new＝Freq_S–Freq_R；

如图2a，Master的时钟频率明显快于Slave，经过Ts_0的同步之后，(Ts_1–Tm_1–pdelay_1)必然小于0，所以此时计算出的Freq_R为负值，通过Freq_S–Freq_R＝Freq_new，得到新的Freq_new作为从时钟当前的时钟频率值，该值就会提高Slave的当前时钟频率。反之，如图2b，该值会降低Slave的当前时钟频率。

在公式(2)中，分子Ts_1–Tm_1–pdelay_1的值为当前主时钟与从时钟的时间偏差，分母表示经过的时间。在对从时钟的时钟频率修正后，在对利用Ts_1–Tm_1–pdelay_1对从时钟的时钟偏移进行修正。

步骤S3，重复步骤S2，对从时钟进行时钟频率偏移和时钟偏移的修正，使其与主时钟保持同步；

但为了提高主时钟与从时钟的修正精度，使二者值更加接近，误差更小。

具体实现方式为：

以预设的调频时间作为起始位置，如可以采用最近一次调频时间作为起始位置，如Ts_1，并开始对从时钟的时钟频率进行追踪，对从时钟的时钟频率走势进行整体时钟频率的预估，而不是每次进行时钟频率的修正，但由于每秒肯定存在时间偏移，如果不进行时钟频率偏移修正，也不进行时钟偏移修正，时钟就无法保证与主时钟的一致性，具体修正方式如下：

方案1:设置偏差阈值threshold，时刻对主时钟与从时钟的时钟的偏移量进行监测，当偏移量超过阈值后，进行偏移修正，以主时钟与从时钟的时钟偏移量对从时钟进行修正回来，同时以当前主时钟与从时钟的时钟频率偏移对从时钟进行时钟频率修正；

设当偏移量超过偏差阈值的时间计算点为Ts_n，则计算方式为：

Offset＝Ts_n–Tm_n–pdelay_n (3)；

该公式(3)计算当前的偏移量Offset，由于Offset存在正负，因此在进行累计和比较大小时，都需要取绝对值。

当|Offset|<threshold(偏差阈值)，不进行时钟频率修正；

当|Offset|>threshold，进行时钟频率修正：

时钟频率修正量为：Freq_R_n＝Offset/(Ts_n–Ts_1)，

则当前从时钟修正后的时钟频率为Freq_new＝Freq_S-Freq_R_n。

由于增加了测量的时长，所以Freq_R_n会更接近真实的时钟频率偏差值，那么修正后的时钟频率会更接近主时钟；

但该方案仅针对两个设备本身时钟硬件比较精确，在一定时间内|Offset|不会超过偏差threshold，否则每次同步都进行时钟频率修正就达不到滤波提高精度的目的。

方案2：针对子方案1的弊端，提出另一种解决方案，该方案不设置阈值，而是根据用户需要设置测量时长。具体操作步骤如下：

在设置的测量时长T，如可以为3min，5min，10min，20min都可以，具体可以根据时间情况进行设定，设最近一次调频时间点为Ts_1，随后每次收到时间同步后，仅修时钟偏移值，如Ts_2时的偏移为Offset_2＝Ts_2–Tm_2–pdelay_2，在修正时钟偏移值之后，需把时钟偏移值Offset_2进行保存，并在到达预设时长如Ts_n时，进行叠加，如：包括后续的每次偏移Offset_3，Offset_4，直到Ts_n为止；

设总的偏移量为Offset_total＝Offset_2+Offset_3+……+Offset_n

即:

上式中，Offset_total为总的时钟偏移量，Offset_i表示第i次的偏移量；

在预设的测量时长T内，主时钟经历了n次发送时间消息，即Ts_1到Ts_n，总共经过的时间为Ts_n–Ts_1，在这期间总共修正的时钟偏量为Offset_total，于是可得到：

时钟频率修正量为Freq_R_n＝Offset_total/(Ts_n–Ts_1)，则当前从时钟修正后的时钟频率为Freq_new＝Freq_S-Freq_R_n；

在方案2中，在预设的测量时长内，主时钟与从时钟在每次的消息同步过程中仅对从时钟的时间偏移进行修正，但不对从时钟的时钟频率进行修正，当达到预设的测量时长时，对从时钟的时钟频率进行修正。

因为如果每次都修正从时钟的时钟频率，将会对下一次的偏移造成影响，无法得到时钟频率变化的整体趋势；

重复上述过程中，在下一个预设的时长T内，以Ts_n作为新的一个测量点，在预设的时长T内进行测量，直到Ts_p(该时刻的时间到达了预设的时长T)再次进行时钟频率修正，这样既能保证时钟的准确性，又能测量出整体时钟频率趋势；

当检测到时钟丢失后，由于时钟频率的修正是根据长时间的趋势滤波进行修正的，可最大化的接近主时钟频率。

图3是具体实施例中方案1通过偏差阈值调整偏移量方式跟踪预设时间内的时钟偏移变化率，纵轴表示主时钟与从时钟的偏移量，横轴表示采样时间，可以看到期间进行了三次偏移量的修正，其他时候都是仅跟踪观察，等到达阈值后再进行调频和调相操作。

图4为具体实施例中方案2在预设的测量时长T＝10min内，主时钟与从时钟的时钟偏移量的采样，图4中，纵轴表示主时钟与从时钟的偏移量，横轴表示采样时间，采样的时间为10min，可以看出初始时，主时钟和从时钟的偏移量为31477ns，经过10min后，时间偏移量为95344ns。从图中可以看出，随着时间的增加，主时钟与从时钟的偏移量逐渐增加，具有一定的趋势。因此，测量的时间越长精度将会越高。

图5是采样数据中的其中十几个数据点的主时钟与从时钟的时钟偏移示意图，可以明显看到如果按照每次数据进行计算的话，那么每次从时钟频率的修正的量同真实的时钟频率存在着偏移的，而以此时钟频率偏移作为最终时钟频率，精度必然低于加长时间的时钟频率修正的精度。

图6为本实施例采用方案2对从时钟进行修正的测量值，在开始2分钟对主时钟与从时钟的偏移量进行跟踪结束后，记录2min后主时钟与从时钟的偏移量，然后等待10分钟后，再测量主时钟与从时钟的偏移量，如图6中所示，网络时延的测量值为31044纳秒，也就是31微秒，整个十分钟的时间中，主时钟的偏移量为：平均每秒的偏移量为-13纳秒。

图7为采用现有技术中linuxPTP的主时钟与从时钟的修正方法，将图7与图6进行对比，同步2分钟后，继续追踪后续10分钟的图如下：测量的网络时延也31微秒，但后续10分钟的主时钟平均每秒偏移量为105纳秒。

当时间同步丢失后，采用本发明的方案2对从时钟进行修正的精度是采用linuxPTP方法进行修正约相差8＝|105/-13|倍。

另一实施例还提供一种时间同步修正装置，包括主时钟和多个从时钟，其中，主时钟是较多的从时钟选择出来的作为时钟的参照同步基准；参见图8，图8显示了主时钟与从时钟；

主时钟至少包括第一发送处理模块和第一接收处理模块；

第一发送处理模块，被配置为用于在帧发送条件触发且第一同步时钟报文完整生成时，将第一同步时钟报文插入第一复帧发给待同步的从时钟设备，并记录所述第一复帧实际发出的第一主发出时间戳以及将所述第一同步时钟报文插入所述第一复帧的时刻,并将所述时刻作为第一发送时间；

第一接收处理模块，被配置为用于接收所述从时钟设备通过第二复帧反馈的第二同步时钟报文，并记录所述第二复帧实际收到的第一主接收时间戳以及从所述第二复帧中解析出所述第二同步时钟报文的时刻,并将所述时刻作为第一接收时间。

从时钟至少包括第二发送处理模块、第二接收处理模块、时间同步模块；

第二发送处理模块，被配置为用于在帧发送条件触发且第二同步时钟完整生成时，将所述第二同步时钟报文插入第二复帧发送给所述主时钟设备，并记录所述第二复帧实际发出的第二从发出时间戳以及将所述第二同步时钟报文插入第二复帧的时刻,并将所述时刻作为第二发送时间；

第二接收处理模块，被配置为用于接收主时钟设备通过第一复帧发送的第一同步时钟报文，记录实际接收所述第一复帧的第二接收时间戳以及从所述第一复帧解析出所述第一同步时钟报文的时刻,并将所述时刻作为第二接收时间；

时间同步模块，被配置为用于根据主时钟与从时钟之间的时间消息，计算主时钟与从时钟的时钟偏移量以及时钟频率偏移量并对从时钟的时钟偏移和\或时钟频率偏移进行修正，实现主时钟与从时钟的同步。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，其特征在于，

步骤S1，从时钟接收主时钟发送的同步时间消息后，计算主时钟与从时钟的时间偏移量，并通过时间偏移量对从时钟进行时钟偏差修正但不修正从时钟的时钟频率；

步骤S2，从时钟接收到预设时刻的主时钟同步消息后，通过计算主时钟与从时钟的时钟偏移量和时钟频率偏移完成对从时钟的时钟偏移和时钟频率偏移进行修正；

在所述步骤S2中，从时钟频率修正量Freq_R的计算公式如下：

Freq_R＝(Ts_n–Tm_n–pdelay_n)/(Ts_n–Ts_0)

上式中，Freq_R为在预设的时刻从时钟频率修正量，Tm_n为主时钟向从时钟发送时间消息的时间点，Ts_n为从时钟在刚好接收到主时钟在Tm_n时刻发送的时间消息的时间点，pdelay_n为网络延迟时间主时钟与从时钟在Tm_n至Ts_n时间内的网络延迟；

修正后从时钟的时钟频率的计算公式为：Freq_new＝Freq_S–Freq_R，其中，Freq_new为修正后从时钟的时钟频率，Freq_S为修正前从时钟的时钟频率，Freq_R为在预设的时刻从时钟频率修正量；

主时钟与从时钟的时钟偏移修正量的计算机公式为：Ts_n–Tm_n–pdelay_n。

2.如权利要求1所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，其特征在于，重复步骤S2，不断的对主时钟与从时钟的时间偏移量和时钟频率偏移量进行修正。

3.如权利要求1所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，其特征在于，其中，以预设的调频时间作为起始位置，并在预设的时间段内对主时钟与从时钟的时钟频率偏移量进行追踪，对主时钟与从时钟之间的时钟频率偏移的趋势进行预估。

4.如权利要求3所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，其特征在于，在预设的时间段内，设置预设偏差阈值，对主时钟与从时钟的时钟的偏移量进行监测，当偏移量超过偏差阈值后，对从时钟进行偏移修正；

所述修正包括以主时钟与从时钟的时钟偏移量对从时钟进行修正，同时以当前主时钟与从时钟的时钟频率偏差对从时钟进行频率修正。

5.如权利要求4所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，其特征在于，其中，设当偏移量超过预设偏差阈值的时间计算点为Ts_n，则偏移量的计算公式为：

Offset＝Ts_n–Tm_n–pdelay_n

其中，Offset为当前主时钟与从时钟的偏移量，Tm_n为主时钟向从时钟发送时间消息的时间点，Ts_n为从时钟在刚好接收到主时钟在Tm_n时刻发送的时间消息的时间点，pdelay_n为网络延迟时间主时钟与从时钟在Tm_n至Ts_n时间内的网络延迟；

当|Offset|<偏差阈值,不进行时钟频率修正，当|Offset|>偏差阈值,进行时钟频率修正；

频率修正量为：Freq_R_n＝Offset/(Ts_n–Ts_1),则当前从时钟修正后的频率为Freq_new＝Freq_S-Freq_R_n。

6.如权利要求3所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，其特征在于，在预设测量时长T内，主时钟向从时钟发送n次时间同步消息，从时钟每次收到主时钟发送的时间消息后，计算主时钟与从时钟的时钟偏移量并利用时钟偏移量对从时钟进行修正同时将每次计算获取的时钟偏移量进行保存；

在预设测量时长T内，主时钟向从时钟发送n-1次时间同步消息不对从时钟的时钟频率进行修正，仅在主时钟向从时钟发送第n次时间同步消息后才对从时钟的时钟频率进行修正。

7.如权利要求6所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法，其特征在于，在预设测量时长T内，主时钟向从时钟发送n次时间同步消息，在测量时长T内，主时钟与从时钟的累计偏移量Offset_total：

上式中，Offset_total为累计偏移量，Offset_i表示第i次的偏移量；

主时钟向从时钟发送第n次时间同步消息后，从时钟的时钟频率进行修正，频率修正量Freq_R_n的计算公式为：

Freq_R_n＝Offset_total/(Ts_n–Ts_1)，其中，Ts_n表示从时钟第n次接收到主时钟发送的时间同步消息的时间点，Ts_1表示从时钟第1次接收到主时钟发送的时间同步消息的时间点；

主时钟向从时钟发送第n次时间同步消息后，从时钟修正后的时钟频率为Freq_new＝Freq_S-Freq_R_n。

8.一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正装置，其特征在于，包括主时钟和从时钟，主时钟能够与从时钟相互通信连接；

主时钟与从时钟进行时间同步修正包括如权利要求1至7所述的任一项应用于主时钟与从时钟的时间同步修正方法。

9.如权利要求8所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正装置，其特征在于，主时钟至少包括第一发送处理模块和第一接收处理模块；

第一发送处理模块，被配置为用于在帧发送条件触发且第一同步时钟报文完整生成时，将第一同步时钟报文插入第一复帧发给待同步的从时钟设备，并记录所述第一复帧实际发出的第一主发出时间戳以及将所述第一同步时钟报文插入所述第一复帧的时刻,并将所述时刻作为第一发送时间；

第一接收处理模块，被配置为用于接收所述从时钟设备通过第二复帧反馈的第二同步时钟报文，并记录所述第二复帧实际收到的第一主接收时间戳以及从所述第二复帧中解析出所述第二同步时钟报文的时刻，并将所述时刻作为第一接收时间。

10.如权利要求8所述一种应用于主时钟与从时钟的时间同步修正装置，其特征在于，从时钟至少包括第二发送处理模块、第二接收处理模块、时间同步模块；

第二发送处理模块，被配置为用于在帧发送条件触发且第二同步时钟完整生成时，将所述第二同步时钟报文插入第二复帧发送给所述主时钟设备，并记录所述第二复帧实际发出的第二从发出时间戳以及将所述第二同步时钟报文插入第二复帧的时刻,并将所述时刻作为第二发送时间；

第二接收处理模块，被配置为用于接收主时钟设备通过第一复帧发送的第一同步时钟报文，记录实际接收所述第一复帧的第二接收时间戳以及从所述第一复帧解析出所述第一同步时钟报文的时刻,并将所述时刻作为第二接收时间；

时间同步模块，被配置为用于根据主时钟与从时钟之间的时间消息，计算主时钟与从时钟的时钟偏移量以及时钟频率偏移量并对从时钟的时钟偏移和\或时钟频率偏移进行修正，实现主时钟与从时钟的同步。

Images