CN111245593B - 一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法及装置，接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号中包含时间同步载波；从时间同步信号中提取时间同步载波；采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。能够基于一阶锁相环对时间同步载波跟踪得到的相位偏差估计时钟漂移和时钟偏移，且采用了卡尔曼滤波，能够得到精确的时钟漂移和时钟偏移，进而提高了时间同步的精度。

Description

一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法及装置。
背景技术
时间同步就是通过对本地时钟的某些操作，达到为分布式系统提供一个统一时间标度的过程。检测本地时钟的时钟漂移和时钟偏移是进行时间同步的前提，时钟漂移表示当前时间与真实时间的差值，时钟偏移表示时钟漂移的速率。
传统的时间同步算法大多集中在协议层实现，系统设计简单，然而时间同步的精度较差。现有研究结果表明，由通信负载变化导致的通信节点的功率变化，会导致时钟漂移较大，且在物联网等资源受限的环境下，时钟漂移更为明显。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法及装置，以提高时间同步的精度。具体技术方案如下：
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法，应用于时间同步系统中的从设备，所述时间同步系统包括主设备和从设备，所述方法包括：
接收所述主设备发送的时间同步信号，所述时间同步信号中包含时间同步载波；
从所述时间同步信号中提取所述时间同步载波；
采用一阶锁相环，对所述时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；
将所述相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。
可选的，所述对所述时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差的步骤，包括：
将所述时间同步载波输入一阶锁相环，得到输出载波信号；
基于输出载波信号的相位和时间同步载波的相位，确定相位偏差。
可选的，所述卡尔曼滤波模型的状态方程为：
x[n]＝Ax[n-1]+u[n]
x[n]＝[δt[n] α[n]]T
Figure GDA0002464648460000021
u[n]＝[0η[n]]T
其中，x[n]表示第n时刻的时钟状态向量，A表示第一系数向量，u[n]表示噪声向量，δt[n]表示第n时刻的时钟漂移，α[n]表示第n时刻的时钟偏移，[·]T表示向量的转置，τ0表示锁相环更新周期，p表示预设偏移系数，η[n]表示第n时刻的噪声；
所述卡尔曼滤波模型的观测方程为：
θe[n]＝Cx[n]+v[n]
C＝[0 2πfc/ωn]
其中，θe[n]表示第n时刻一阶锁相环中鉴相器的输出，C表示第二系数向量，v[n]表示第n时刻的相位偏差，fc表示所述时间同步载波的频率，ωn表示特征频率。
可选的，所述时间同步信号还包括扩频码和高频载波。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种基于卡尔曼滤波的时间同步装置，应用于时间同步系统中的从设备，所述时间同步系统包括主设备和从设备，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述主设备发送的时间同步信号，所述时间同步信号中包含时间同步载波；
提取模块，用于从所述时间同步信号中提取所述时间同步载波；
确定模块，用于采用一阶锁相环，对所述时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；
计算模块，用于将所述相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。
可选的，所述确定模块，具体用于：
将所述时间同步载波输入一阶锁相环，得到输出载波信号；
基于输出载波信号的相位和时间同步载波的相位，确定相位偏差。
可选的，所述卡尔曼滤波模型的状态方程为：
x[n]＝Ax[n-1]+u[n]
x[n]＝[δt[n] α[n]]T
Figure GDA0002464648460000031
u[n]＝[0η[n]]T
其中，x[n]表示第n时刻的时钟状态向量，A表示第一系数向量，u[n]表示噪声向量，δt[n]表示第n时刻的时钟漂移，α[n]表示第n时刻的时钟偏移，[·]T表示向量的转置，τ0表示锁相环更新周期，p表示预设偏移系数，η[n]表示第n时刻的噪声；
所述卡尔曼滤波模型的观测方程为：
θe[n]＝Cx[n]+v[n]
C＝[0 2πfc/ωn]
其中，θe[n]表示第n时刻一阶锁相环中鉴相器的输出，C表示第二系数向量，v[n]表示第n时刻的相位偏差，fc表示所述时间同步载波的频率，ωn表示特征频率。
可选的，所述时间同步时间信号还包括扩频码和高频载波。
为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一基于卡尔曼滤波的时间同步方法步骤。
为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法步骤。
应用本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步方法及装置，从设备接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号中包含时间同步载波，从时间同步信号中提取时间同步载波，采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。可见，能够基于一阶锁相环对时间同步载波跟踪得到的相位偏差估计时钟漂移和时钟偏移，且采用了卡尔曼滤波，能够得到精确的时钟漂移和时钟偏移，进而提高了时间同步的精度。
当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步方法的一种流程示意图；
图2为本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步装置的一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了提高时间同步的精度，本发明实施例提供了一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步方法可以应用于时间同步系统中的从设备，其中时间同步系统包括主设备和从设备，通常以主设备的时间为基准，即主设备的时间是准确的，而从设备由于晶体振荡器的振荡频率等因素会产生相对于主设备时钟的时钟漂移和时钟偏移，从而导致主设备与从设备的时间不同步。
其中，时钟漂移表示当前时间与真实时间的差值，时钟偏移表示时钟漂移的速率。容易理解的，要进行时间同步，需要计算出从设备相对于主设备的时钟偏移和时钟漂移。
从设备可以应用本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步方法来确定时钟偏移和时钟漂移，进而完成相对于主设备的时间同步。
下面通过具体实施例，对本发明进行说明。
参见图1，图1为本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步方法的一种流程示意图，可以包括以下步骤：
S101：接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号包含时间同步载波。
本发明实施例中，主设备可以通过广播的形式向多个从设备发送时间同步信号。时间同步信号中包含时间同步载波，从设备可以基于该时间同步载波进行时间同步。具体参见下文。
此外，本领域技术人员能够理解，时间同步信号中除了包含时间同步载波之外，还可以包含扩频码和高频载波，其中扩频码上可以调制数据比特，以进行设备间通信；高频载波用于将信号的频谱搬移到适合无线传输的波段。扩频码和高频载波可以根据需求进行设置，与时间同步过程无关，在此不赘述。
S102：从时间同步信号中提取时间同步载波。
本发明实施例中，可以采用载波提取的相关技术，从时间同步信号中提取时间同步载波，后续的时间同步方法都是基于时间同步载波进行的。
S103：采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；
本领域技术人员能够理解，一阶锁相环可以实现输出信号相对于输入信号的自动跟踪，且输出信号与输入信号存在恒定的相位偏差。
本发明实施例中，可以采用一阶锁相环对时间同步载波进行载波跟踪。
具体的，上述步骤S103可以包括以下细化步骤：
步骤a：将时间同步载波输入一阶锁相环，得到输出载波信号；
步骤b：基于输出载波信号的相位和时间同步载波的相位，确定相位偏差。
具体的，可以将输出载波信号的相位减去时间同步载波的相位，得到相位偏差。
S104：将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。
本发明的发明人在经过理论分析和实践劳动后，发现采用一阶锁相环对时间同步载波进行载波跟踪得到的相位偏差与时钟漂移和时钟偏移具有一定的联系，因此可以采用相位偏差来估计时钟漂移和时钟偏移。
具体的，本发明实施例中，将相位偏差作为观测量，采用卡尔曼滤波模型计算时钟漂移和时钟偏移。
其中，卡尔曼滤波模型可以作为一种最优估计算法，在观测数据的基础上，结合观测方程和状态方程，可以得到准确的估计值。
为了便于理解，下面先对时钟漂移和时钟偏移进行说明。
时钟漂移表示当前时间与真实时间的差值，时钟偏移表示时钟漂移的速率，因此时钟漂移是时钟偏移的积分，可以用如下公式表示：
Figure GDA0002464648460000071
其中，τ[k]表示第k个采样点的采样周期，α[k]表示第k个采样点的时钟偏移，δt[n]表示第n个采样点的时钟漂移，δt0表示初始采样时刻的时钟漂移，ω[n]表示模型误差。
此外，有研究表明时钟偏移服从自回归模型，即满足下式：
α[n]＝pα[n-1]+η[n]…(2)
其中，p表示预设偏移系数，其值小于并接近1，η[n]表示模型噪声。
上式(1)，(2)能够表示时钟偏移和时钟漂移的状态更新过程，因此联合上式(1)，(2)可以得到针对时钟偏移和时钟漂移的卡尔曼滤波模型的状态方程。
在本发明的一种实施例中，卡尔曼滤波模型的状态方程可以为：
x[n]＝Ax[n-1]+u[n]
x[n]＝[δt[n] α[n]]T
Figure GDA0002464648460000072
u[n]＝[0 η[n]]T
其中，x[n]表示第n时刻的时钟状态向量，A表示第一系数向量，u[n]表示噪声向量，δt[n]表示第n时刻的时钟漂移，α[n]表示第n时刻的时钟偏移，[·]T表示向量的转置，τ0表示锁相环更新周期，p表示预设偏移系数，η[n]表示第n时刻的噪声。
下面介绍一阶锁相环对时间同步载波进行载波跟踪得到的相位偏差与时钟漂移和时钟偏移的关系。
由于时钟偏移随时间变化慢，在短时间内可以认为是一个定值。采用一阶锁相环对时间同步载波进行跟踪，在频率阶跃激励下，一阶锁相环的输出载波与输入的时间同步载波的相位之间存在恒定的相位偏差，可以利用该恒定偏差，计算时钟漂移和时钟偏移。
具体的，在频率阶跃激励下，输出载波与输入的时间同步载波的相位偏差可以表示为：
Figure GDA0002464648460000081
其中，θe表示输出载波与输入的时间同步载波的相位偏差，fce表示载波频率误差，ωn表示特征频率。
此外，对于直接数字频率合成器而言，晶振频率误差foe与载波频率误差fce成比例关系，即fce＝fc/fo×foe，其中fc表示时间同步载波的频率，fo表示真实晶振频率。
结合上式(3)确定晶振频率误差foe与基于一阶锁相环得到的相位偏差θe的关系：
Figure GDA0002464648460000082
从设备和主设备产生时钟偏移和时钟漂移的本质原因是存在晶振频率误差，而时钟漂移与晶振频率误差的关系可以表示为：
Figure GDA0002464648460000083
对应的离散形式为：
Figure GDA0002464648460000091
其中，foe[k]表示第k采样时刻的晶振频率误差。
相应的，时钟偏移与晶振频率误差之间的离散关系可以表示为：
Figure GDA0002464648460000092
上式(4)、(6)、(7)能够表示相位偏差与时钟漂移、时钟偏移的关系，基于相位偏差与时钟漂移、时钟偏移的关系，可以将相位偏差作为观测量，构建卡尔曼滤波模型的观测方程。
在本发明的一种实施例中，卡尔曼滤波模型的观测方程可以为：
θe[n]＝Cx[n]+v[n]
C＝[0 2πfc/ωn]
其中，θe[n]表示第n时刻一阶锁相环中鉴相器的输出，C表示第二系数向量，v[n]表示第n时刻的相位偏差，fc表示时间同步载波的频率，ωn表示特征频率。
本发明实施例中，可以基于上述状态方程和观测方程，将一阶锁相环对时间同步载波进行跟踪得到的相位偏差作为观测值，采用卡尔曼滤波方法计算时钟偏移和时钟漂移。
其中，本领域技术人员可以理解，卡尔曼滤波是循环迭代估计的过程，每次迭代过程可以包括以下几个步骤：1)根据前一时刻的状态预测当前时刻的状态；2)根据前一时刻的系统预测误差估计当前时刻的系统预测误差；3)计算卡尔曼增益；4)计算系统最优估算值；5)计算系统当前时刻的预测误差。
在确定状态方程，观测方程以及观测值的前提下，卡尔曼滤波的具体过程可以参见相关技术，在此不做赘述。
应用本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步方法，从设备接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号中包含时间同步载波，从时间同步信号中提取时间同步载波，采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。可见，能够基于一阶锁相环对时间同步载波跟踪得到的相位偏差估计时钟漂移和时钟偏移，且采用了卡尔曼滤波，能够得到精确的时钟漂移和时钟偏移，进而提高了时间同步的精度。
相应于本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步方法，本发明实施例还提供了一种基于卡尔曼滤波的时间同步装置，参见图2，可以包括以下模块：
接收模块201，用于接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号中包含时间同步载波；
提取模块202，用于从时间同步信号中提取时间同步载波；
确定模块203，用于采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；
计算模块204，用于将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。
在本发明的一种实施例中，确定模块203，具体可以用于：
将时间同步载波输入一阶锁相环，得到输出载波信号；
基于输出载波信号的相位和时间同步载波的相位，确定相位偏差。
在本发明的一种实施例中，卡尔曼滤波模型的状态方程为：
x[n]＝Ax[n-1]+u[n]
x[n]＝[δt[n] α[n]]T
Figure GDA0002464648460000101
u[n]＝[0 η[n]]T
其中，x[n]表示第n时刻的时钟状态向量，A表示第一系数向量，u[n]表示噪声向量，δt[n]表示第n时刻的时钟漂移，α[n]表示第n时刻的时钟偏移，[·]T表示向量的转置，τ0表示锁相环更新周期，p表示预设偏移系数，η[n]表示第n时刻的噪声；
卡尔曼滤波模型的观测方程为：
θe[n]＝Cx[n]+v[n]
C＝[0 2πfc/ωn]
其中，θe[n]表示第n时刻一阶锁相环中鉴相器的输出，C表示第二系数向量，v[n]表示第n时刻的相位偏差，fc表示时间同步载波的频率，ωn表示特征频率。
在本发明的一种实施例中，时间同步信号还包括扩频码和高频载波。
应用本发明实施例提供的基于卡尔曼滤波的时间同步装置，从设备接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号中包含时间同步载波，从时间同步信号中提取时间同步载波，采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。可见，能够基于一阶锁相环对时间同步载波跟踪得到的相位偏差估计时钟漂移和时钟偏移，且采用了卡尔曼滤波，能够得到精确的时钟漂移和时钟偏移，进而提高了时间同步的精度。
相应于基于卡尔曼滤波的时间同步方法实施例，本发明实施例还提供了一种电子设备，如图3所示，包括处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信，
存储器303，用于存放计算机程序；
处理器301，用于执行存储器303上所存放的程序时，实现如下步骤：
接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号中包含时间同步载波；
从时间同步信号中提取时间同步载波；
采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；
将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
应用本发明实施例提供的电子设备，从设备接收主设备发送的时间同步信号，时间同步信号中包含时间同步载波，从时间同步信号中提取时间同步载波，采用一阶锁相环，对时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；将相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移。可见，能够基于一阶锁相环对时间同步载波跟踪得到的相位偏差估计时钟漂移和时钟偏移，且采用了卡尔曼滤波，能够得到精确的时钟漂移和时钟偏移，进而提高了时间同步的精度。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一基于卡尔曼滤波的时间同步方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一基于卡尔曼滤波的时间同步方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于基于卡尔曼滤波的时间同步装置、电子设备及计算机可读存储介质实施例，由于其基本相似于基于卡尔曼滤波的时间同步方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见基于卡尔曼滤波的时间同步方法实施例的部分说明即可。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于卡尔曼滤波的时间同步方法，其特征在于，应用于时间同步系统中的从设备，所述时间同步系统包括主设备和从设备，所述方法包括：
接收所述主设备发送的时间同步信号，所述时间同步信号中包含时间同步载波；
从所述时间同步信号中提取所述时间同步载波；
采用一阶锁相环，对所述时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；
将所述相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移；
所述卡尔曼滤波模型的状态方程为：
x[n]＝Ax[n-1]+u[n]
x[n]＝[δt[n] α[n]]T
Figure FDA0002776815990000011
u[n]＝[0 η[n]]T
其中，x[n]表示第n时刻的时钟状态向量，A表示第一系数向量，u[n]表示噪声向量，δt[n]表示第n时刻的时钟漂移，α[n]表示第n时刻的时钟偏移，[·]T表示向量的转置，τ0表示锁相环更新周期，p表示预设偏移系数，η[n]表示第n时刻的噪声；
所述卡尔曼滤波模型的观测方程为：
θe[n]＝Cx[n]+v[n]
C＝[0 2πfc/ωn]
其中，θe[n]表示第n时刻一阶锁相环中鉴相器的输出，C表示第二系数向量，v[n]表示第n时刻的相位偏差，fc表示所述时间同步载波的频率，ωn表示特征频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差的步骤，包括：
将所述时间同步载波输入一阶锁相环，得到输出载波信号；
基于输出载波信号的相位和时间同步载波的相位，确定相位偏差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间同步信号还包括扩频码和高频载波。
4.一种基于卡尔曼滤波的时间同步装置，其特征在于，应用于时间同步系统中的从设备，所述时间同步系统包括主设备和从设备，所述装置包括：
接收模块，用于接收所述主设备发送的时间同步信号，所述时间同步信号中包含时间同步载波；
提取模块，用于从所述时间同步信号中提取所述时间同步载波；
确定模块，用于采用一阶锁相环，对所述时间同步载波进行载波跟踪，并确定载波跟踪的相位偏差；
计算模块，用于将所述相位偏差作为卡尔曼滤波的观测量，基于预先构建的卡尔曼滤波模型，计算时钟漂移和时钟偏移；
所述卡尔曼滤波模型的状态方程为：
x[n]＝Ax[n-1]+u[n]
x[n]＝[δt[n] α[n]]T
Figure FDA0002776815990000021
u[n]＝[0 η[n]]T
其中，x[n]表示第n时刻的时钟状态向量，A表示第一系数向量，u[n]表示噪声向量，δt[n]表示第n时刻的时钟漂移，α[n]表示第n时刻的时钟偏移，[·]T表示向量的转置，τ0表示锁相环更新周期，p表示预设偏移系数，η[n]表示第n时刻的噪声；
所述卡尔曼滤波模型的观测方程为：
θe[n]＝Cx[n]+v[n]
C＝[0 2πfc/ωn]
其中，θe[n]表示第n时刻一阶锁相环中鉴相器的输出，C表示第二系数向量，v[n]表示第n时刻的相位偏差，fc表示所述时间同步载波的频率，ωn表示特征频率。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：
将所述时间同步载波输入一阶锁相环，得到输出载波信号；
基于输出载波信号的相位和时间同步载波的相位，确定相位偏差。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述时间同步信号还包括扩频码和高频载波。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-3任一所述的方法步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一所述的方法步骤。
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