CN111711506B - 一种通讯系统及其授时方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通讯系统及其授时方法，授时方法包括如下步骤：总控制器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各客户端发送授时请求信息；客户端接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与客户端之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取的时间信息和通讯延时打包后发送给客户端；客户端根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内单调增加且与服务器时间同步。本发明所提供的技术方案，客户端向服务器发送的信息上的时间戳不会出现重复的现象，从而解决现有技术的通讯系统中授时方法影响通讯质量的问题。
Description
技术领域
本发明属于通讯技术领域，具体涉及一种通讯系统及其授时方法。
背景技术
随着科技的发展，通讯技术越来越发达并普遍应用于人们的日常生活和工业生产中，极大的方面了人们的日常通讯和工业生产的管控管理。
工业生产管理所采用的通讯系统的结构通常包括客户端、通讯节点和服务器，服务器连接有多个通讯节点，每个通讯节点连接有多个客户端。客户端接收采集到的信息，并将其发送给通讯节点；通讯节点通常为网关、路由器等设备，接收到客户端的信息后将其发送给服务器；服务器将各通讯终端的控制指令发送给相应的通讯节点，通讯节点再将各控制指令发送给相应的通讯终端。
为了保证通讯系统的通讯质量，需要将客户端、通讯节点和服务器之间的时间同步。目前常见的授时方法有脉冲对时、串口报文对时、网络授时和卫星系统授时等。传统的脉冲对时和串口报文对时方式的精度为1秒，不能满足通讯系统对时间同步性的要求。卫星授时的方法为：通讯系统中各装置设备都设置GPS接收机，接收机采用单向授时模式，接收GPS卫星广播电文信号，并自主获取本地时间与GPS系统时间的时钟差，以GPS时间为主基准实现时间同步，这种授时方式的精度取决于GPS时钟信号的精度，一般单向授时的时间精度为100ns。
现有技术的客户端的时间进行同步时，都是接收到授时时间后，将本地时间修正为授时时间，如果授时时间小于本地时间，将会导致时间戳出现重复的现象，影响通讯质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种通讯系统及其授时方法，以解决现有技术的通讯系统中授时方法影响通讯质量的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种通讯系统，包括服务器和多个客户端，服务器与各客户端之间通讯连接；所述服务器包括总控制器，总控制器连接有卫星授时装置；所述客户端包括子控制器，子控制器连接有守时装置；所述通讯系统的授时方法包括如下步骤：
(1)总控制器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各客户端发送授时请求信息；
(2)客户端接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；
(3)服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与客户端之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给客户端；
(4)客户端根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增。
进一步的，所述客户端根据授时的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正的方法为：
设客户端接收到授时的时间信息和通讯延时信息时本地时间为t1，接收到的授时的时间信息为t2，通讯延时为Δt，校正后的本地时间为t′，第三设定时间为t3,则
t′＝k×t+d
k＝(t2+Δt+t3)/(t1+t3)
其中d为常数，t为在第三设定时间内子控制器从子守时装置接收到的时间信息。
进一步的，设通讯延时为Δt，则其计算方法为
Δt＝(t22-t21-t20)/2
其中t21为总控制器发出授时请求信息的时间，t22为总控制器接收到授时响应信息的时间，t20为所述第二设定时间。
进一步的，所述服务器的总控制器向客户端发送设定次数的授时请求信息并计算出设定次数的通讯延时，判断其最大值和最小值之差是否大于第一设定差值，如果大于则判断为服务器与客户端之间的通讯连接不稳定，不向客户终端发送时间信息和通讯延时。
进一步的，当客户端连续接收到授时信息后，先根据授时时间和通讯延时计算出服务器的时间，然后计算服务器时间与其本地时间之间的差值；如果连续设定次数计算出的服务器时间与其本地时间之间的差值为第二设定差值，则根据该差值对本地时间进行修正。
一种通讯系统的授时方法，包括如下步骤：
(1)总控制器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各客户端发送授时请求信息；
(2)客户端接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；
(3)服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与客户端之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给客户端；
(4)客户端根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增。
进一步的，所述客户端根据授时的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正的方法为：
设客户端接收到授时的时间信息和通讯延时信息时本地时间为t1，接收到的授时的时间信息为t2，通讯延时为Δt，校正后的本地时间为t′，第三设定时间为t3,则
t′＝k×t+d
k＝(t2+Δt+t3)/(t1+t3)
其中d为常数，t为在第三设定时间内子控制器从子守时装置接收到的时间信息。
进一步的，设通讯延时为Δt，则其计算方法为
Δt＝(t22-t21-t20)/2
其中t21为总控制器发出授时请求信息的时间，t22为总控制器接收到授时响应信息的时间，t20为所述第二设定时间。
进一步的，所述服务器的总控制器向客户端发送设定次数的授时请求信息并计算出设定次数的通讯延时，判断其最大值和最小值之差是否大于第一设定差值，如果大于则判断为服务器与客户端之间的通讯连接不稳定，不向客户终端发送时间信息和通讯延时。
进一步的，当客户端连续接收到授时信息后，先根据授时时间和通讯延时计算出服务器的时间，然后计算服务器时间与其本地时间之间的差值；如果连续设定次数计算出的服务器时间与其本地时间之间的差值为第二设定差值，则根据该差值对本地时间进行修正。
本发明所提供的技术方案，当客户端获取到服务器发送过来的授时的时间信息和通讯延时之后，在第三设定时间内将本地时间与服务器的时间同步，且在第三设定时间内本地时间单调递增，因此客户端向服务器发送的信息上的时间戳不会出现重复的现象，从而解决现有技术的通讯系统中授时方法影响通讯质量的问题。
附图说明
图1是本发明系统实施例中通讯系统的结构示意图；
图2是本发明系统实施例中通讯系统授时方法的流程图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种通讯系统及其授时方法，以解决现有技术的通讯系统中授时方法影响通讯质量的问题。
系统实施例：
本实施例提供一种通讯系统，其结构如图1所示，包括服务器和多个客户端，服务器与各客户端之间通讯连接，用于进行信息交互，并且客户端发向服务器的信息均设置用相应的时间戳。
服务器包括总控制器，总控制器连接有卫星授时装置、总守时装置以及与客户端数量相应的总通讯模块，总控制器通过卫星授时装置得到世界时间，通过总守时模块进行守时。客户端包括子控制器，子控制器连接有子通讯模块和子守时装置，通过子通讯模块与总控制器进行信息交互，通过子守时装置进行授时，并通过子通讯模块接收授时信息，根据授时信息对本地时间进行校正。
本实施例中的卫星授时装置为GPS卫星授时装置，子守时装置和总守时装置均包括相应的晶振，子控制器根据其连接的晶振产生的振动信号进行授时，总控制器根据其连接的晶振产生的振动信号进行守时。
本实施例中，服务器对客户端进行授时的方法的流程如图2所示，包括如下步骤：
(1)总控制器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各客户端发送授时请求信息；
(2)客户端接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；
(3)服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与客户端之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给客户端；
(4)客户端根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增。
设服务器发出授时请求信息的时间为t21，第二设定时间为t20，服务器接收到授时响应信息的时间为t22，则服务器与客户端之间的通讯延时Δt的计算公式为
Δt＝(t22-t21-t20)/2
设客户端接收到的时间信息和通讯延时信息时本地时间为t1，接收到的授时的时间信息为t2，通讯延时为Δt，校正后的本地时间为t′，第三设定时间为t3,则
t′＝k×t+d
k＝(t2+Δt+t3)/(t1+t3)
其中d为常数，t为在第三设定时间内子控制器从子守时装置接收到的时间信息。
所述服务器的总控制器向客户端发送设定次数的授时请求信息并计算出设定次数的通讯延时，判断其最大值和最小值之差是否大于第一设定差值，如果大于则判断为服务器与客户端之间的通讯连接不稳定，不向客户终端发送授时时间和通讯延时。
当客户端连续接收到授时信息后，先根据授时时间和通讯延时计算出服务器的时间，然后计算服务器时间与其本地时间之间的差值；如果连续设定次数计算出的服务器时间与其本地时间之间的差值为第二设定差值，则根据该差值对本地时间进行修正，修正的方法为：
设第二设定差值为T1，第一设定时间为T2，则当子控制器根据子守时装置得到的时间为T32，其自身时间为T31时，将其自身的时间修正为T3，
T3＝T1/T2(T32-T31)+T31。
方法实施例：
本实施例提供一种通讯系统的授时方法，与上述系统实施例中服务器对客户端的授时方法相同，该授时方法已在上述系统实施例中做了详细介绍，本实施例中不多做说明。
以上公开的本发明的实施例只是用于帮助阐明本发明的技术方案，并没有尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种通讯系统，包括服务器和多个客户端，服务器与各客户端之间通讯连接；所述服务器包括总控制器，总控制器连接有卫星授时装置；所述客户端包括子控制器，子控制器连接有子守时装置；其特征在于，所述通讯系统的授时方法包括如下步骤：
(1)总控制器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各客户端发送授时请求信息；
(2)客户端接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；
(3)服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与客户端之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给客户端；
(4)客户端根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增；
所述客户端根据授时的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正的方法为：
设客户端接收到授时的时间信息和通讯延时信息时本地时间为t1，接收到的授时的时间信息为t2，通讯延时为Δt，校正后的本地时间为t′，第三设定时间为t3,则
t′＝k×t+d
k＝(t2+Δt+t3)/(t1+t3)
其中d为常数，t为在第三设定时间内子控制器从子守时装置接收到的时间信息。
2.根据权利要求1所述的通讯系统，其特征在于，设通讯延时为Δt，则其计算方法为Δt＝(t22-t21-t20)/2
其中t21为总控制器发出授时请求信息的时间，t22为总控制器接收到授时响应信息的时间，t20为所述第二设定时间。
3.根据权利要求1所述的通讯系统，其特征在于，所述服务器的总控制器向客户端发送设定次数的授时请求信息并计算出设定次数的通讯延时，判断其最大值和最小值之差是否大于第一设定差值，如果大于则判断为服务器与客户端之间的通讯连接不稳定，不向客户终端发送时间信息和通讯延时。
4.根据权利要求1所述的通讯系统，其特征在于，当客户端连续接收到授时信息后，先根据授时时间和通讯延时计算出服务器的时间，然后计算服务器时间与其本地时间之间的差值；如果连续设定次数计算出的服务器时间与其本地时间之间的差值为第二设定差值，则根据该差值对本地时间进行修正。
5.一种通讯系统的授时方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)总控制器通过卫星授时装置获取时间信息，并每间隔第一设定时间向各客户端发送授时请求信息；
(2)客户端接收到授时请求信息的第二设定时间后，向服务器发送授时响应信息；
(3)服务器接收到授时响应信息后，计算出服务器与客户端之间的通讯延时，并将从卫星授时装置获取到的时间信息和通讯延时打包后发送给客户端；
(4)客户端根据接收到的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正，将本地时间在第三设定时间内与服务器时间同步，且本地时间在第三设定时间内单调递增；
所述客户端根据授时的时间信息和通讯延时对本地时间进行校正的方法为：
设客户端接收到授时的时间信息和通讯延时信息时本地时间为t1，接收到的授时的时间信息为t2，通讯延时为Δt，校正后的本地时间为t′，第三设定时间为t3,则
t′＝k×t+d
k＝(t2+Δt+t3)/(t1+t3)
其中d为常数，t为在第三设定时间内子控制器从子守时装置接收到的时间信息。
6.根据权利要求5所述的通讯系统授时方法，其特征在于，设通讯延时为Δt，则其计算方法为
Δt＝(t22-t21-t20)/2
其中t21为总控制器发出授时请求信息的时间，t22为总控制器接收到授时响应信息的时间，t20为所述第二设定时间。
7.根据权利要求5所述的通讯系统授时方法，其特征在于，所述服务器的总控制器向客户端发送设定次数的授时请求信息并计算出设定次数的通讯延时，判断其最大值和最小值之差是否大于第一设定差值，如果大于则判断为服务器与客户端之间的通讯连接不稳定，不向客户终端发送时间信息和通讯延时。
8.根据权利要求5所述的通讯系统授时方法，其特征在于，当客户端连续接收到授时信息后，先根据授时时间和通讯延时计算出服务器的时间，然后计算服务器时间与其本地时间之间的差值；如果连续设定次数计算出的服务器时间与其本地时间之间的差值为第二设定差值，则根据该差值对本地时间进行修正。
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