CN113810146A - 一种无外部参考时钟的数据同步传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，具体为：首先，实时监测仿真数据并进行存储，与仿真机发送数据对比，判断数据异常读取状态，即发生滑码或者跳码现象，并记录发生时间并统计发生概率；判断当前传输是否发生滑码或者跳码现象，发生滑码，通过卡尔曼预测方法进行处理；发生跳码，通过数据插值对数据进行修复。本发明的数据同步传输方法，使得接收机端导航信号载噪比无剧烈波动，解决了因时钟不同步而引起的闭环半实物仿真系统中，仿真机与卫星导航信号模拟器间数据传输带来的接收机不能稳定工作的问题。

Description

一种无外部参考时钟的数据同步传输方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种无外部参考时钟的数据同步传输方法。

背景技术

由时钟不同步产生的异常状态为仿真数据重复读取(滑码)或仿真数据漏读(跳码)。滑码现象体现为仿真目标运动信息与前一仿真时刻相同，跳码现象体现为仿真运动数据与上一仿真时刻运动信息递推至当前时刻不一致。时钟模块作为闭环半实物仿真系统中的关键环节用于驱动各功能单元协同工作，对于无时统的闭环仿真系统，常规卫星导航模拟器本地时钟与外部仿真装置时钟不匹配，在外部数据牵引下进行信号控制数据计算及信号合成将导致常规卫星导航信号模拟器数据不连续或周期性跳变，对中频数字信号来说将产生前/后向滑码、跳码。测试接收机在接收该类信号时将产生明显载噪比波动，造成闭环实时仿真系统工作状态的不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，用于解决因时钟不同步而引起的闭环半实物仿真系统中，仿真机与卫星导航信号模拟器间数据传输带来的接收机不能稳定工作的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、实时监测仿真数据并进行存储，与仿真机发送数据对比，判断数据异常读取状态，即发生滑码或者跳码现象，并记录发生时间并统计发生概率；

步骤2、判断当前传输是否发生滑码或者跳码现象，发生滑码现象则转到步骤3，发生跳码现象转到步骤4；

步骤3、发生滑码，通过卡尔曼预测方法进行处理；

步骤4、发生跳码，通过数据插值对数据进行修复。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体为：数据发送端对发送数据帧进行计数，并与数据一起打包发送到接收端，发送端和接收端都将数据进行存储，通过对比计数值有无跳变或重复判断是否发生异常读取；当计数值跳变时，发生跳码，计数值重复时，发生滑码。

步骤3中，具体为：

步骤3.1、记录相邻的两次滑码计数分别为t₁，t₂，初始状态时t₁＝0；

步骤3.2、记滑码周期为T＝t₂-t₁；

步骤3.3、当前数据计数为t，则当前数据至上次发生滑码的时间为t-t₂；

步骤3.4、则时间的修正量为Δt₁＝Δt×[T-(t-t₂)]/T，Δt表示发数间隔，Δt为4ms；

步骤3.5、由于传送数据为运动轨迹，满足物理运动规律，则对位置及速度的修正为p_1i＝p_i+v_i×Δt₁+0.5×a_i×Δt₁×Δt₁，v_1i＝v₁+a_i×Δt₁，其中p_i、v_i、a_i分别表示未修正时的i方向的位置、速度、加速度，p_1i、v_1i表示修正后i方向的位置、速度，i＝x,y,z，分别表示位置、速度、加速度的三个方向。

步骤4中，具体为：

步骤4.1、记录相邻的两次跳码计数分别为t₁，t₂，初始状态时t₁＝0；

步骤4.2、记跳码周期为T＝t₂-t₁；

步骤4.3、当前数据计数为t，则当前数据至上次发生跳码的时间为t-t₂；

步骤4.4、则时间的修正量为Δt₁＝Δt×(t-t₂)/T，Δt表示发数间隔，Δt为4ms；

步骤4.5、由于传送数据为运动轨迹，满足物理运动规律，则对位置及速度的修正为p_1i＝p_i+v_i×Δt₁+0.5×a_i×Δt₁×Δt₁，v_1i＝v₁+a_i×Δt₁，其中p_i、v_i、a_i分别表示未修正时的i方向的位置、速度、加速度，p_1i、v_1i表示修正后i方向的位置、速度，i＝x,y,z，分别表示位置、速度、加速度的三个方向。

本发明的有益效果是，应用于无外部时钟同步时，仿真机与卫星导航信号模拟器间实时传递运动轨迹数据时的异常读取问题，由于运动轨迹数据满足物理运动规律，所以可以通过本发明的方法对数据进行修复，使得接收机可正常工作。

附图说明

图1是仿真数据有效性监测及数据修复策略图；

图2是本发明中实际仿真的一组轨迹图；

图3是发生跳码时接收的数据和修正后的数据；

图4是图3的局部放大图；

图5是发生滑码时接收的数据和修正后的数据；

图6是图5的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，使得接收机端导航信号载噪比无剧烈波动，解决了因时钟不同步而引起的闭环半实物仿真系统中，仿真机与卫星导航信号模拟器间数据传输带来的接收机不能稳定工作的问题。具体的实现过程为：通过对仿真数据进行监测并与仿真机发送数据对比来判断数据异常读取状态，即发生滑码或者跳码现象，并记录发生时间并统计发生概率；再通过卡尔曼预测或数据插值对仿真数据进行修复。仿真数据有效性监测及数据修复策略见图1。

具体按照以下步骤实施：

步骤1、实时监测仿真数据并进行存储，与仿真机发送数据对比，判断数据异常读取状态，即发生滑码或者跳码现象，并记录发生时间并统计发生概率；

具体为：数据发送端对发送数据帧进行计数，并与数据一起打包发送到接收端，发送端和接收端都将数据进行存储，通过对比计数值有无跳变或重复判断是否发生异常读取；当计数值跳变时，发生跳码，计数值重复时，发生滑码；

步骤2、判断当前传输是否发生滑码或者跳码现象，发生滑码现象则转到步骤3，发生跳码现象转到步骤4；

步骤3、发生滑码，通过卡尔曼预测方法进行处理；

步骤3.1、记录相邻的两次滑码计数分别为t₁，t₂，初始状态时t₁＝0；

步骤3.2、记滑码周期为T＝t₂-t₁；

步骤3.3、当前数据计数为t，则当前数据至上次发生滑码的时间为t-t₂；

步骤3.4、则时间的修正量为Δt₁＝Δt×[T-(t-t₂)]/T，Δt表示发数间隔，本发明实验中为4ms；

步骤3.5、由于传送数据为运动轨迹，满足物理运动规律，则对位置及速度的修正为p_1i＝p_i+v_i×Δt₁+0.5×a_i×Δt₁×Δt₁，v_1i＝v₁+a_i×Δt₁，其中p_i、v_i、a_i分别表示未修正时的i方向的位置、速度、加速度，p_1i、v_1i表示修正后i方向的位置、速度，i＝x,y,z，分别表示位置、速度、加速度的三个方向；

步骤4、发生跳码，通过数据插值对数据进行修复；

步骤4.1、记录相邻的两次跳码计数分别为t₁，t₂，初始状态时t₁＝0；

步骤4.2、记跳码周期为T＝t₂-t₁；

步骤4.3、当前数据计数为t，则当前数据至上次发生跳码的时间为t-t₂；

步骤4.4、则时间的修正量为Δt₁＝Δt×(t-t₂)/T，Δt表示发数间隔，本发明实验中为4ms；

步骤4.5、由于传送数据为运动轨迹，满足物理运动规律，则对位置及速度的修正为p_1i＝p_i+v_i×Δt₁+0.5×a_i×Δt₁×Δt₁，v_1i＝v₁+a_i×Δt₁，其中p_i、v_i、a_i分别表示未修正时的i方向的位置、速度、加速度，p_1i、v_1i表示修正后i方向的位置、速度，i＝x,y,z，分别表示位置、速度、加速度的三个方向。

图2为实际仿真的一组轨迹图，用户发数每4ms一次，接收端每1s存储一组数据，图中横轴为时间，共存储5000s数据，纵轴为位置。

当发送端时钟比接收端快时，发生跳码，如图3中实线所示，其中，图3为完整的数据，图4为局部放大50—100s的数据。可以看到在59s、89s处，位置数据出现明显的漏读，轨迹不连续。采用步骤4中的方法进行修正后的数据如图4中虚线所示，可以看到，修正后，数据整体的变化范围、趋势、起始点以及结束位置不变，但是能够在数据缺失的情况下，使得数据仍保持连续，从而接收机能够稳定工作。最后，与图2对比，也可以明显看到：存储数据总数少于实际发送数据个数，发生跳码。

当发送端时钟比接收端慢时，发生滑码，如图5中实线所示。其中，图5为完整的数据，图6为局部放大50—100s的数据。可以看到在60s、90s处，位置数据出现明显的重读，轨迹不连续。采用步骤3中的方法进行修正后的数据如图6中虚线所示，可以看到，修正后，数据整体的变化范围、趋势、起始点以及结束位置不变，但是能够在数据重复读取的情况下，使得数据仍保持连续，从而接收机能够稳定工作。最后，与图2对比，也可以明显看到：存储数据总数多于实际发送数据个数，发生滑码。

综合图3-6中的信息，虽然仿真中只是一段时间中多(少)了4ms的一组数据，但是由于仿真时动态性能要求较高，会使得接收机载噪比波动，不能正常工作。而采用发明中的方法，使得在不改变数据整体的变化范围、趋势、起始点以及结束位置的情况下，数据保持连续，从而使得接收机可以正常工作。

Claims (4)

1.一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、实时监测仿真数据并进行存储，与仿真机发送数据对比，判断数据异常读取状态，即发生滑码或者跳码现象，并记录发生时间并统计发生概率；

步骤2、判断当前传输是否发生滑码或者跳码现象，发生滑码现象则转到步骤3，发生跳码现象转到步骤4；

步骤3、发生滑码，通过卡尔曼预测方法进行处理；

步骤4、发生跳码，通过数据插值对数据进行修复。

2.根据权利要求1所述的一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，其特征在于，所述步骤1中，具体为：数据发送端对发送数据帧进行计数，并与数据一起打包发送到接收端，发送端和接收端都将数据进行存储，通过对比计数值有无跳变或重复判断是否发生异常读取；当计数值跳变时，发生跳码，计数值重复时，发生滑码。

3.根据权利要求1所述的一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，其特征在于，所述步骤3中，具体为：

步骤3.1、记录相邻的两次滑码计数分别为t₁，t₂，初始状态时t₁＝0；

步骤3.2、记滑码周期为T＝t₂-t₁；

步骤3.3、当前数据计数为t，则当前数据至上次发生滑码的时间为t-t₂；

步骤3.4、则时间的修正量为Δt₁＝Δt×[T-(t-t₂)]/T，Δt表示发数间隔，Δt为4ms；

步骤3.5、由于传送数据为运动轨迹，满足物理运动规律，则对位置及速度的修正为p_1i＝p_i+v_i×Δt₁+0.5×a_i×Δt₁×Δt₁，v_1i＝v₁+a_i×Δt₁，其中p_i、v_i、a_i分别表示未修正时的i方向的位置、速度、加速度，p_1i、v_1i表示修正后i方向的位置、速度，i＝x,y,z，分别表示位置、速度、加速度的三个方向。

4.根据权利要求1所述的一种无外部参考时钟的数据同步传输方法，其特征在于，所述步骤4中，具体为：

步骤4.1、记录相邻的两次跳码计数分别为t₁，t₂，初始状态时t₁＝0；

步骤4.2、记跳码周期为T＝t₂-t₁；

步骤4.3、当前数据计数为t，则当前数据至上次发生跳码的时间为t-t₂；

步骤4.4、则时间的修正量为Δt₁＝Δt×(t-t₂)/T，Δt表示发数间隔，Δt为4ms；

步骤4.5、由于传送数据为运动轨迹，满足物理运动规律，则对位置及速度的修正为p_1i＝p_i+v_i×Δt₁+0.5×a_i×Δt₁×Δt₁，v_1i＝v₁+a_i×Δt₁，其中p_i、v_i、a_i分别表示未修正时的i方向的位置、速度、加速度，p_1i、v_1i表示修正后i方向的位置、速度，i＝x,y,z，分别表示位置、速度、加速度的三个方向。

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