CN112468254B - 一种可重构分布式节点高精度授时同步系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可重构分布式节点高精度授时同步系统及方法，该系统由若干分布式节点组成，每个节点包括卫星导航设备、节点计算设备和节点通信外设。该方法包括首先启动分布式节点系统，分布式节点系统开始工作后，运行于节点计算设备上的授时同步管理模块经过各节点通信外设完成卫星导航状态的交互，明确所有节点的卫星导航状态。本发明根据使用场景与各节点卫星导航设备状态进行授时同步方式的无缝切换与优化，有效提高了系统的可靠性。本发明可应用于分布式、大规模、复杂环境下基于嵌入式开发平台的节点授时同步技术领域。

Description

一种可重构分布式节点高精度授时同步系统及方法
技术领域
本发明属于基于嵌入式开发平台的节点授时同步技术领域，具体涉及一种可重构分布式节点高精度授时同步系统及方法。
背景技术
无人机集群、分布式测量等应用场景要求各个分布式节点具备高精度的同步时间。各个节点通常由卫星导航设备、节点计算设备和通信外设组成，各节点通常采用卫星导航系统授时同步技术或网络授时同步技术完成节点的时间同步。
卫星导航系统授时同步技术通过GPS或北斗信号完成各节点的授时同步，某些节点在卫星导航信号遮挡、卫星导航接收机故障等因素的影响下，全系统的时间同步性能下降，可靠性低，无法完成所有节点的高精度时间同步。即使卫星导航定位设备提供了精确的时间信号，但由于节点计算设备所运行的嵌入式操作系统的非实时性，常规方法无法保证各个节点计算设备获得毫秒级的时间精度。
网络授时同步技术通常采用网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)或IEEE1588(Precise Time Protocol，PTP)精确时间协议，此种方式需要接入互联网实现各节点的时间同步，进而获得协调世界时(Coordinated Universal Time，UTC)。当各节点在户外或某些特定场合使用时，不方便接入互联网，导致该技术使用灵活性不高，无法实现各个节点的授时同步。
中文专利CN107229219A公开了一种基于GPS模块、嵌入式系统的计算机精确授时方法，该方法通过GPS模块和嵌入式系统实现计算机操作系统的精确授时。该专利通过GPS模块实时产生协调世界时和PPS秒脉冲信号，嵌入式操作系统根据外部中断获取GPS模块发出的PPS信号，嵌入式系统与计算机系统进行通信，利用嵌入式系统计算通信过程的延时和计算机系统的延时，从而获取同步时间。该专利通信过程的延时通过定时器测量，但嵌入式操作系统的定时器精度受操作系统负荷等因素的影响较大，不能准确的测量，误差较大；同时该专利需要嵌入式系统通过中断方式进行PPS秒脉冲信号的响应，由于CPU负荷的不同极易引起操作系统响应中断延时的不确定性，并且此延时的可预测性较差，各节点时间同步精度难以低于1毫秒。当卫星导航信号弱或卫星导航接收机异常时，该专利无法保证各节点的时间同步性能，可靠性较低，授时精度也较低。
因此，受到使用场景、导航信号质量、导航接收机故障等因素的影响，现有基于嵌入式系统的同步方法具有可靠性较低、授时精度较低、系统复杂度较高等缺点。
发明内容
基于上述现有技术的问题，本发明提出一种可重构分布式节点高精度授时同步系统及方法，具体采用如下技术方案：
一种可重构分布式节点高精度授时同步系统，该系统由若干分布式节点组成，每个节点包括卫星导航设备、节点计算设备和节点通信外设，其中，
卫星导航设备进行GPS或北斗卫星信号的接收，并把接收的时间报文发送至节点计算设备；
节点计算设备包括授时同步管理模块、时间报文获取模块、时间报文分发模块和时间误差线性补偿模块，其中授时同步管理模块完成多节点系统的授时同步方式的自动切换；时间报文获取模块分为卫星导航时间报文获取和内核时间报文获取；时间报文分发模块是在有部分节点甚至全部节点卫星导航设备接收信号质量差或卫星导航设备故障时工作，根据授时同步管理模块的控制进行时间报文的分发；时间误差线性补偿模块根据获取的时间报文完成高精度授时同步；
节点通信外设为各节点间进行通信的设备，进行卫星导航状态交互和时间报文交互，包括卫星导航状态交互模块及时间报文交互模块，所述卫星导航状态交互模块完成各个节点的卫星导航设备的工作状态的交互，并发送至各自节点的节点计算设备的授时同步管理模块；时间报文交互模块完成各个节点的时间报文的交互，时间报文可为卫星导航时间报文和内核时间报文。
一种可重构分布式节点高精度授时同步方法，该方法包括首先启动分布式节点系统，分布式节点系统开始工作后，运行于节点计算设备上的授时同步管理模块经过各节点通信外设完成卫星导航状态的交互，明确所有节点的卫星导航状态，具体的可分为三种状态：所有节点卫星导航设备接收信号正常、部分节点卫星导航设备接收信号异常和所有节点卫星导航设备接收信号异常；在工作全过程中，授时同步管理模块根据卫星导航设备的接收信号状态实时自动切换整个系统的授时同步方式，当某些或者全部节点的卫星导航设备接收机故障、接收信号质量差时，自动切换至单节点分发卫星导航时间报文或内核时间报文的方式，利用时间误差线性补偿模块实现全部节点的高精度授时同步。
进一步，当分布式节点系统处于所有节点卫星导航设备接收信号正常状态时，所有节点卫星导航设备发送各自的卫星导航时间报文至该节点的节点计算设备，各个节点计算设备通过时间报文获取模块获取卫星导航时间报文，此时时间误差线性补偿模块根据获取的卫星导航时间报文进行高精度授时同步。
进一步，其中，时间误差线性补偿模块根据获取的卫星导航时间报文进行高精度授时同步具体为，时间误差线性补偿模块同步创建操作系统内核时间授时进程和同步时间获取进程，其中内核时间授时进程根据获取的卫星导航时间报文周期性的对系统内核时间进行校正，并启用定时器进行计数，计算由于操作系统时钟漂移引起的时间偏差，继而计算得到时间误差线性补偿值；同步时间获取进程根据内核时间授时进程计算得到的时间误差线性补偿值对时间进行线性补偿，得到同步后的高精度时间，即实现高精度授时同步。
进一步，当分布式节点系统处于部分节点卫星导航设备接收信号异常状态时，节点计算设备的授时同步管理模块基于接收正常的节点的卫星导航设备的收星数量、接收信号质量筛选出一个节点，该节点记为A1，节点A1的卫星导航设备将其卫星导航时间报文发送至A1的节点计算设备，A1的节点计算设备的时间分发模块将时间报文获取模块获取的卫星导航时间报文分发至A1的通信外设；A1的通信外设的时间报文交互模块将接收到的卫星导航时间报文分发至其余所有节点的通信外设；然后，A1根据自身的卫星导航信号进行授时同步，其余节点则根据接收到的A1节点的通信外设分发的卫星导航时间报文进行授时同步，具体的授时同步计算利用节点计算设备的时间误差线性补偿模块实现，至此其余节点的时间均同步至节点A1的卫星导航时间，最终完成所有节点的高精度授时同步。
进一步，当分布式节点系统处于所有节点卫星导航设备接收信号异常状态时，本系统的授时同步管理模块任意指定一个节点，该节点记为A1，A1的节点计算设备的时间报文获取模块获取该节点的内核时间报文，通过时间报文分发模块发送至A1的节点通信外设；A1的通信外设的时间报文交互模块将接收到的内核时间报文分发至其余所有节点的通信外设；其余节点根据接收到的A1节点分发的内核时间报文，利用时间误差线性补偿模块实现授高精度授时同步，即具体的授时同步计算在节点计算设备的，至此其余节点的时间均同步至节点A1的内核时间，最终完成所有节点的高精度时间同步。
进一步，所述时间误差线性补偿模块具体利用节点计算设备创建两个进程，分别为内核时间授时进程和同步时间获取进程，实现高精度授时同步，具体算法如下：
首先，将节点个数记为N，当节点i接收到时间报文后，时间报文时间记为Ti G，i＝1，2，...，N，精度为秒，且
Figure BDA0002812910370000043
此条件由卫星导航设备保证，其中Ti G表示第i个节点时间报文时间，其中
Figure BDA0002812910370000042
表示第j个节点时间报文时间，G代表时间报文；授时周期记为ΔT，单位为秒，节点操作系统时间记为Ti o，i＝1，2，...，N，其中O代表操作系统，精度为秒；
当Ti G＝kΔT，k＝1，2，...时，其中k表示授时周期ΔT的系数，内核时间授时进程完成各节点系统内核时间的授时，授时完成当前时刻节点操作系统的内核时间Ti o满足：
Ti o＝Ti G (1)
Ti o为第i时刻节点操作系统的内核时间；同时启动定时器，定时器精度为微秒，每经过一定时间间隔记一次数，记为Cntk i，k＝1，2，...，Cntk i表示第i个节点第k次记数时的计数值，k表示定时器启动后经过了k微秒；当下一个授时条件满足时，对节点计算设备的操作系统内核时间进行授时时：
Cntk i＝106×ΔT，k＝1，2，...，N (2)
并且满足：
Cntk i＝Cntk j，i≠j，i，j＝1，2，...，N (3)
但由于各个节点计算设备的定时器的精度误差、节点计算设备的时钟差异、操作系统负载差异等引起：
Cntk i≠Cntk j，i≠j，i，j＝1，2，...，N (4)
故各个节点在ΔT时间内计时器的误差记为Oi，Oi表示第i个节点的计时器误差，由式(1)至式(4)计算可得：
Figure BDA0002812910370000041
因此，第i个节点时间误差线性补偿值记为Mi，补偿值Mi为，：
Figure BDA0002812910370000051
每一授时周期进行一次上述时间误差线性补偿值计算，当授时条件再次满足Ti G＝kΔT，k＝1，2，...时，进行误差校正，即将当前授时周期计算得到的补偿值Mi补偿至下一授时周期的定时器计时误差中。
进一步，节点计算设备创建内核时间授时进程进行计算时，同时创建同步时间获取进程并获取同步时间，精度为微秒，经同步后的时间记为SyncTimei，SyncTimei表示第i个节点同步后的时间：
SyncTimei＝Ti o×106+Cntk i+Mi，i＝1，2，...，N (7)，
其中，Mi代表第i个节点的时间误差线性补偿值。
相比于传统的分布式节点单一授时同步方式，本发明提供一种可重构分布式节点高精度授时同步系统及方法，其根据使用场景与各节点卫星导航设备状态进行授时同步方式的无缝切换与优化，有效提高了系统的可靠性。本发明可应用于分布式、大规模、复杂环境下基于嵌入式开发平台的节点授时同步技术领域。
基于上述可重构分布式节点高精度授时同步系统，本发明提出了基于节点计算设备嵌入式操作系统的时间误差线性补偿算法，本算法无需PPS秒脉冲信号，仅通过接收到的时间报文对操作系统的内核时间进行周期性的校正，授时周期内通过定时器的计时偏差进行同步时间的补偿，有效消除了累计误差，较传统授时同步方法复杂度低，节点计算设备的资源开销小。
附图说明
图1为本发明多节点可重构分布式节点高精度授时同步系统；
图2为本发明可重构分布式节点高精度授时同步方法模块功能框图；
图3为本发明可重构分布式节点高精度授时同步工作流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细解释。
本专利提出了一种可重构分布式节点高精度授时同步方法，通过图1所示的可重构分布式节点高精度授时同步系统来实现。该系统无需PPS秒脉冲信号，即只利用导航模块或其中某个节点计算设备输出的时间报文信息进行分布式节点的高精度授时同步。具体如下：
一种可重构分布式节点高精度授时同步系统，该系统由若干分布式节点组成，每个节点包括卫星导航设备、节点计算设备和节点通信外设；该系统各组成设备功能框图如图2所示，其中，
卫星导航设备进行GPS或北斗卫星信号的接收，并把接收的时间报文发送至节点计算设备；
节点计算设备包括授时同步管理模块、时间报文获取模块、时间报文分发模块和时间误差线性补偿模块，其中授时同步管理模块完成多节点系统的授时同步方式的自动切换；时间报文获取模块分为卫星导航时间报文获取和内核时间报文获取；时间报文分发模块是在有部分节点甚至全部节点卫星导航设备接收信号质量差或卫星导航设备故障时工作，根据授时同步管理模块的控制进行时间报文的分发；时间误差线性补偿模块根据获取的时间报文完成高精度授时同步；
节点通信外设为各节点间进行通信的设备，进行卫星导航状态交互和时间报文交互，包括卫星导航状态交互模块及时间报文交互模块，所述卫星导航状态交互模块完成各个节点的卫星导航设备的工作状态的交互，并发送至各自节点的节点计算设备的授时同步管理模块；时间报文交互模块完成各个节点的时间报文的交互，时间报文可为卫星导航时间报文和内核时间报文；
本发明可重构分布式节点高精度授时同步系统，该系统可以在多场景使用，具有较高的可靠性，根据实际情况进行授时同步的自主可重构，不受卫星导航信号及卫星导航设备故障的影响。
本发明还提供一种可重构分布式节点高精度授时同步系统的工作方法，该方法流程如图3所示，该方法包括首先启动分布式节点系统，分布式节点系统开始工作后，运行于节点计算设备上的授时同步管理模块经过各节点通信外设完成卫星导航状态的交互，明确所有节点的卫星导航状态；具体的可分为三种状态：所有节点卫星导航设备接收信号正常、部分节点卫星导航设备接收信号异常和所有节点卫星导航设备接收信号异常；在工作全过程中，授时同步管理模块根据卫星导航设备的接收信号状态实时自动切换整个系统的授时同步方式，适应各种异常情况，有效提升系统的可靠性。该系统不完全依赖于卫星导航系统进行授时同步，当某些或者全部节点的卫星导航设备接收机故障、接收信号质量差时，可自动切换至单节点分发卫星导航时间报文或内核时间报文的方式，利用时间误差线性补偿模块实现全部节点的高精度授时同步。本方法大大提高了系统在任何使用场景下的灵活性和可靠性，同时授时同步精度不受损失。
进一步，当分布式节点系统处于所有节点卫星导航设备接收信号正常状态时，所有节点卫星导航设备发送各自的卫星导航时间报文至该节点的节点计算设备，各个节点计算设备通过时间报文获取模块获取卫星导航时间报文，此时时间误差线性补偿模块根据获取的卫星导航时间报文进行高精度授时同步。
进一步，时间误差线性补偿模块根据获取的卫星导航时间报文进行高精度授时同步具体为，时间误差线性补偿模块同步创建操作系统内核时间授时进程和同步时间获取进程，其中内核时间授时进程根据获取的卫星导航时间报文周期性的对系统内核时间进行校正，并启用定时器进行计数，计算由于操作系统时钟漂移引起的时间偏差，继而计算得到时间误差线性补偿值。同步时间获取进程根据内核时间授时进程计算得到的时间误差线性补偿值对时间进行线性补偿，得到同步后的高精度时间，即实现高精度授时同步。经过时间误差线性补偿模块，本系统的时间同步精度可达百微秒水平。
进一步，当分布式节点系统处于部分节点卫星导航设备接收信号异常状态时，本系统节点计算设备的授时同步管理模块基于接收正常的节点的卫星导航设备的收星数量、接收信号质量筛选出一个节点，该节点记为A1，节点A1的卫星导航设备将其卫星导航时间报文发送至A1的节点计算设备，A1的节点计算设备的时间分发模块将时间报文获取模块获取的卫星导航时间报文分发至A1的通信外设；A1的通信外设的时间报文交互模块将接收到的卫星导航时间报文分发至其余所有节点的通信外设。然后，A1根据自身的卫星导航信号进行授时同步，其余节点则根据接收到的A1节点的通信外设分发的卫星导航时间报文进行授时同步，具体的授时同步计算利用节点计算设备的时间误差线性补偿模块实现，至此其余节点的时间均同步至节点A1的卫星导航时间，最终完成所有节点的高精度时间同步，精度为百微秒水平。
进一步，当分布式节点系统处于所有节点卫星导航设备接收信号异常状态时，本系统的授时同步管理模块任意指定一个节点，该节点记为A1，A1的节点计算设备的时间报文获取模块获取该节点的内核时间报文，通过时间报文分发模块发送至A1的节点通信外设。A1的通信外设的时间报文交互模块将接收到的内核时间报文分发至其余所有节点的通信外设；其余节点根据接收到的A1节点分发的内核时间报文利用时间误差线性补偿模块实现授高精度授时同步，即具体的授时同步计算在节点计算设备的，至此其余节点的时间均同步至节点A1的内核时间，最终完成所有节点的高精度时间同步。该方式完全不依赖卫星导航系统，依靠各节点通信外设进行无卫星导航信号的授时同步，精度为百微秒水平。
本发明提出了一种可重构分布式节点授时同步系统，该系统由卫星导航设备、节点计算设备和通信外设组成。卫星导航设备进行卫星导航信号的接收；节点计算设备通过授时同步管理中心、时间误差线性补偿算法和节点通信外设的交互完成各个节点的高精度时间同步，同步精度可达百微秒水平。该系统适用各种复杂环境，实时自动切换各个节点所接收的时间报文的来源，在有无卫星导航设备、卫星导航设备正常与否的情况下都可以完成各个节点的高精度时间同步。
所述时间误差线性补偿模块具体利用节点计算设备创建两个进程，分别为内核时间授时进程和同步时间获取进程，实现高精度授时同步，具体算法如下：
首先，将节点个数记为N，当节点i接收到时间报文后，时间报文时间记为Ti G，i＝1，2，...，N，精度为秒，且Ti G＝Tj G，i≠j，i，j＝1，2，...，N，此条件由卫星导航设备保证，其中Ti G表示第i个节点时间报文时间，其中Tj G表示第j个节点时间报文时间，G代表时间报文。授时周期记为ΔT，单位为秒，节点操作系统时间记为Ti o，i＝1，2，...，N，其中O代表操作系统，精度为秒。
当Ti G＝kΔT，k＝1，2，...时，其中k表示授时周期ΔT的系数，内核时间授时进程完成各节点系统内核时间的授时，授时完成当前时刻节点操作系统的内核时间Ti o满足：
Ti o＝Ti G (1)
Ti o为第i时刻节点操作系统的内核时间。同时启动定时器，定时器精度为微秒，每经过一定时间间隔，如1微秒，记一次数，记为Cntk i，k＝1，2，...，Cntk i表示第i个节点第k次记数时的计数值，k表示定时器启动后经过了k微秒。理论上当下一个授时条件满足时，对节点计算设备的操作系统内核时间进行授时时：
Cntk i＝106×ΔT，k＝1，2，...，N (2)
并且满足：
Cntk i＝Cntk j，i≠j，i，j＝1，2，...，N (3)
但由于各个节点计算设备的定时器的精度误差、节点计算设备的时钟差异、操作系统负载差异等引起：
Cntk i≠Cntk j，i≠j，i，j＝1，2，...，N (4)
故各个节点在ΔT时间内计时器的误差记为
Figure BDA0002812910370000093
表示第i个节点的计时器误差，由式1至式4计算可得：
Figure BDA0002812910370000091
第i个节点时间误差线性补偿值记为Mi，则补偿值Mi为，：
Figure BDA0002812910370000092
每一授时周期进行一次上述时间误差线性补偿值计算，当授时条件再次满足Ti G＝kΔT，k＝1，2，...时，进行误差校正，即将当前授时周期计算得到的补偿值Mi补偿至下一授时周期的定时器计时误差中。在每个授时周期都会进行一次上述实时校正，从而避免引起时间的累积误差。
进一步，节点计算设备创建内核时间授时进程进行计算时，同时创建同步时间获取进程，并获取同步时间，精度为微秒，经同步后的时间记为SyncTimei，SyncTimei表示第i个节点同步后的时间，由式1、式4和式6计算可得：
SyncTimei＝Ti o×106+Cntk i+Mi，i＝1，2，...，N (7)
本发明中，基于可重构分布式节点授时同步系统，提出了基于节点计算设备嵌入式操作系统的时间误差线性补偿算法。本算法通过周期性的对节点计算设备内核时间进行授时，同时启动定时器进行时间误差的计算，周期性通过时间误差线性补偿算法逐次补偿至下个授时周期，完成高精度同步时间的获取。该算法在实际使用时不需启动外部中断，有效降低节点计算设备的资源开销，提高系统工作效率。

Claims (8)

1.一种可重构分布式节点高精度授时同步系统，其特征在于，该系统由若干分布式节点组成，每个节点包括卫星导航设备、节点计算设备和节点通信外设，其中，
卫星导航设备进行GPS或北斗卫星信号的接收，并把接收的时间报文发送至节点计算设备；节点计算设备包括授时同步管理模块、时间报文获取模块、时间报文分发模块和时间误差线性补偿模块，其中授时同步管理模块完成多节点系统的授时同步方式的自动切换；时间报文获取模块分为卫星导航时间报文获取和内核时间报文获取；时间报文分发模块是在有部分节点或者全部节点卫星导航设备接收信号质量差或卫星导航设备故障时工作，根据授时同步管理模块的控制进行时间报文的分发；时间误差线性补偿模块根据获取的时间报文完成高精度授时同步；
节点通信外设为各节点间进行通信的设备，进行卫星导航状态交互和时间报文交互，包括卫星导航状态交互模块及时间报文交互模块，所述卫星导航状态交互模块完成各个节点的卫星导航设备的工作状态的交互，并发送至各自节点的节点计算设备的授时同步管理模块；时间报文交互模块完成各个节点的时间报文的交互，时间报文可为卫星导航时间报文和内核时间报文。
2.一种可重构分布式节点高精度授时同步方法，其特征在于，该方法包括首先启动分布式节点系统，分布式节点系统开始工作后，运行于节点计算设备上的授时同步管理模块经过各节点通信外设完成卫星导航状态的交互，明确所有节点的卫星导航状态，具体的可分为三种状态：所有节点卫星导航设备接收信号正常、部分节点卫星导航设备接收信号异常和所有节点卫星导航设备接收信号异常；在工作全过程中，授时同步管理模块根据卫星导航设备的接收信号状态实时自动切换整个系统的授时同步方式，当某些或者全部节点的卫星导航设备接收机故障、接收信号质量差时，自动切换至单节点分发卫星导航时间报文或内核时间报文的方式，利用时间误差线性补偿模块实现全部节点的高精度授时同步。
3.如权利要求2所述的可重构分布式节点高精度授时同步方法，其特征在于，当分布式节点系统处于所有节点卫星导航设备接收信号正常状态时，所有节点卫星导航设备发送各自的卫星导航时间报文至该节点的节点计算设备，各个节点计算设备通过时间报文获取模块获取卫星导航时间报文，此时时间误差线性补偿模块根据获取的卫星导航时间报文进行高精度授时同步。
4.如权利要求3所述的可重构分布式节点高精度授时同步方法，其特征在于，其中，时间误差线性补偿模块根据获取的卫星导航时间报文进行高精度授时同步具体为，时间误差线性补偿模块同步创建操作系统内核时间授时进程和同步时间获取进程，其中内核时间授时进程根据获取的卫星导航时间报文周期性的对系统内核时间进行校正，并启用定时器进行计数，计算由于操作系统时钟漂移引起的时间偏差，继而计算得到时间误差线性补偿值；同步时间获取进程根据内核时间授时进程计算得到的时间误差线性补偿值对时间进行线性补偿，得到同步后的高精度时间，即实现高精度授时同步。
5.如权利要求2所述的可重构分布式节点高精度授时同步方法，其特征在于，当分布式节点系统处于部分节点卫星导航设备接收信号异常状态时，节点计算设备的授时同步管理模块基于接收正常的节点的卫星导航设备的收星数量、接收信号质量筛选出一个节点，该节点记为A1，节点A1的卫星导航设备将其卫星导航时间报文发送至A1的节点计算设备，A1的节点计算设备的时间分发模块将时间报文获取模块获取的卫星导航时间报文分发至A1的通信外设；A1的通信外设的时间报文交互模块将接收到的卫星导航时间报文分发至其余所有节点的通信外设；然后，A1根据自身的卫星导航信号进行授时同步，其余节点则根据接收到的A1节点的通信外设分发的卫星导航时间报文进行授时同步，具体的授时同步计算利用节点计算设备的时间误差线性补偿模块实现，至此其余节点的时间均同步至节点A1的卫星导航时间，最终完成所有节点的高精度授时同步。
6.如权利要求2所述的可重构分布式节点高精度授时同步方法，其特征在于，当分布式节点系统处于所有节点卫星导航设备接收信号异常状态时，本系统的授时同步管理模块任意指定一个节点，该节点记为A1，A1的节点计算设备的时间报文获取模块获取该节点的内核时间报文，通过时间报文分发模块发送至A1的节点通信外设；A1的通信外设的时间报文交互模块将接收到的内核时间报文分发至其余所有节点的通信外设；其余节点根据接收到的A1节点分发的内核时间报文，利用时间误差线性补偿模块实现授高精度授时同步，即具体的授时同步计算在节点计算设备完成，至此其余节点的时间均同步至节点A1的内核时间，最终完成所有节点的高精度时间同步。
7.如权利要求2-6任一项所述的可重构分布式节点高精度授时同步方法，其特征在于，所述时间误差线性补偿模块具体利用节点计算设备创建两个进程，分别为内核时间授时进程和同步时间获取进程，实现高精度授时同步，具体算法如下：
首先，将节点个数记为N，当节点i接收到时间报文后，时间报文时间记为Ti G，i＝1，2，...，N，精度为秒，且Ti G＝Tj G，i≠j，i，j＝1，2，...，N，此条件由卫星导航设备或者通信外设保证，其中Ti G表示第i个节点时间报文时间，其中Tj G表示第j个节点时间报文时间，G代表时间报文；授时周期记为ΔT，单位为秒，节点操作系统时间记为Ti o，i＝1，2，...，N，其中O代表操作系统，精度为秒；当Ti G＝kΔT，k＝1，2，...时，其中k表示授时周期ΔT的系数，内核时间授时进程完成各节点系统内核时间的授时，授时完成当前时刻节点操作系统的内核时间Ti o满足：
Ti o＝Ti G (1)
Ti o为第i时刻节点操作系统的内核时间；同时启动定时器，定时器精度为微秒，每经过一定时间间隔记一次数，记为Cntk i，k＝1，2，...，Cntk i表示第i个节点第k次记数时的计数值，k表示定时器启动后经过了k微秒；当下一个授时条件满足时，对节点计算设备的操作系统内核时间进行授时时：
Cntk i＝106×ΔT，k＝1，2，...，N (2)
并且满足：
Cntk i＝Cntk j，i≠j，i，j＝1，2，...，N (3)
但由于各个节点计算设备的定时器的精度误差、节点计算设备的时钟差异、操作系统负载差异等引起：
Cntk i≠Cntk j，i≠j，i，j＝1，2，...，N (4)
故各个节点在ΔT时间内计时器的误差记为
Figure FDA0003759571040000033
Figure FDA0003759571040000034
表示第i个节点的计时器误差，由式(1)至式(4)计算可得：
Figure FDA0003759571040000031
因此，第i个节点时间误差线性补偿值记为Mi，补偿值Mi为，：
Figure FDA0003759571040000032
每一授时周期进行一次上述时间误差线性补偿值计算，当授时条件再次满足Ti G＝kΔT，k＝1，2，...时，进行误差校正，即将当前授时周期计算得到的补偿值Mi补偿至下一授时周期的定时器计时误差中。
8.如权利要求7所述的可重构分布式节点高精度授时同步方法，其特征在于，节点计算设备创建内核时间授时进程进行计算时，同时创建同步时间获取进程并获取同步时间，精度为微秒，经同步后的时间记为SyncTimei，SyncTimei表示第i个节点同步后的时间：
SyncTimei＝Ti o×106+Cntk i+Mi，i＝1，2，...，N (7)，其中，Mi代表第i个节点的时间误差线性补偿值。
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