CN114389737A

CN114389737A - 时钟同步方法、装置、电子设备和存储介质

Info

Publication number: CN114389737A
Application number: CN202111549820.2A
Authority: CN
Inventors: 孙红林; 杨爱锋; 刘铁; 王华雄; 郭建湖; 耿春娜; 化希瑞; 刘剑; 陈应君; 段圣龙; 陈支兴
Original assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-04-22

Abstract

本申请公开了一种时钟同步方法、装置、电子设备和存储介质。其中，所述时钟同步方法包括：位于地表的第一设备通过传输线缆接收位于地底第一位置的第二设备提供的第一时钟信号；对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步。如此，可以实现孔下收发电子系统主时钟的同频同相。

Description

时钟同步方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种时钟同步方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

在电磁波CT、电法CT等要求双钻孔(或多孔)孔下(井下)同步工作的电子系统中，能否在同一时刻实现对收发位置的磁、电、声等信号的幅度和相位采集，是系统指标的关键。

在野外实际应用中，发射机和接收机在空间上一般是分开使用的，因而要考虑设计一种可进行远距离时钟同步的系统来保证两者之间的同步工作，选择合适的方式实现同步，以满足对同步时钟系统可靠有效、可远距离同步的要求，同步时钟作为收发系统的共同参考，所有指令及收发行为都严格参考同步时钟确保收发同相。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供了一种时钟同步方法、装置、电子设备及存储介质，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种时钟同步方法，所述方法包括：

位于地表的第一设备通过传输线缆接收位于地底第一位置的第二设备提供的第一时钟信号；

对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；

将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步。

上述技术方案中，所述第一设备包括包括第一通信模组和第二通信模组；所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，用于接收所述第一时钟信号；

所述将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，包括：

利用所述第二通信模组从所述第一通信模组接收所述第二时钟信号；

将所述第二时钟信号通过传输线缆发送给所述第三设备。

上述技术方案中，所述对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，包括：

对所述第一时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第一时钟信号进行整形处理，得到等于所述第一频率且波形为预设波形的所述第二时钟信号，其中，所述第一频率为所述第一时钟信号的频率。

本申请实施例还提供了一种时钟同步方法，包括：

位于地底第一位置的第二设备产生第一时钟信号；

通过传输线缆向位于地表的第一设备发送所述时钟信号，其中，所述时钟信号，用于供所述第二设备与所述第一设备之间同步，且用于供所述第二设备转发给位于地底第二位置的第三设备后，与所述第三设备同步。

上述技术方案中，所述通过位于地底第一位置的第二设备产生时钟信号，包括：

产生参考时钟信号；

将所述参考时钟信号降频为第一时钟信号；

本申请实施例还提供了一种时钟同步方法，包括：

位于地底第二位置的第三设备，接收第一设备传输的第二时钟信号，对所述第二时钟信号进行去干扰处理；其中，所述第二时钟信号是位于地表的第一设备基于位于地底第一位置的第二设备产生的第一时钟信号确定的；

基于去干扰处理的所述第二时钟信号，与所述第一设备同步。

上述技术方案中，所述对所述第二时钟信号进行干扰处理，包括：

对所述第二时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第二时钟信号进行整形处理。

上述技术方案中，所述方法还包括：

利用锁相环电路锁定去干扰后的所述第二时钟信号。

第二方面，本申请实施例提供一种时钟同步装置，所述装置包括：

第一接收模块，用于通过传输线缆接收位于地底第一位置的第二设备提供的第一时钟信号；

第一去干扰模块，用于对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；

第一发送模块，用于将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步。

上述技术方案中，所述第一设备包括第一通信模组和第二通信模组；所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，用于接收所述第一时钟信号；

所述第一发送模块，具体用于利用所述第二通信模组从所述第一通信模组接收所述第二时钟信号；将所述第二时钟信号通过传输线缆发送给所述第三设备。

上述技术方案中，所述第一去干扰模块，具体用于对所述第一时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第一时钟信号进行整形处理，得到等于所述第一频率且波形为预设波形的所述第二时钟信号，其中，所述第一频率为所述第一时钟信号的频率。

本申请实施例还提供一种时钟同步装置，所述装置包括：

第二接收模块，用于接收第一设备传输的第二时钟信号，对所述第二时钟信号进行去干扰处理；其中，所述第二时钟信号是位于地表的第一设备基于位于地底第一位置的第二设备产生的第一时钟信号确定的；

第二去干扰模块，用于基于去干扰处理的所述第二时钟信号，与所述第一设备同步。

上述技术方案中，所述第二去干扰模块，具体用于对所述第二时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第二时钟信号进行整形处理。

上述技术方案中，所述装置还包括：

锁相环模块，具体用于利用锁相环电路锁定去干扰后的所述第二时钟信号。

本申请实施例提供一种时钟同步系统，所述系统包括：

第二设备，位于地底第一位置，用于提供第一时钟信号；

第一设备，位于地表，通过传输线缆与地底第一位置的第二设备连接，用于接收所述第二设备提供的第一时钟信号，对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步；

第三设备，位于地底第二位置，通过传输线缆与所述第一设备连接，用于接收并根据所述第二时钟信号与所述第一设备同步。

上述技术方案中，所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，通过传输线缆与所述第二设备连接，用于接收所述第二设备提供的第一同步信号；

所述第二通信设备，通过传输线缆与所述第三设备连接，用于将所述第二同步信号发送给所述第三设备。

上述技术方案中，所述传输线缆包括：

保护套；

一根或多根导线，位于所述保护套内，用于传输所述第一设备和所述第二设备之间交互的信号，或者传输所述第一设备和所述第三设备之间交互的信号；

屏蔽层，位于所述保护套和所述导线之间，用于屏蔽干扰信号。

上述技术方案中，所述传输线缆包括：

加强线缆，位于所述保护套内且分布在所述导线之间，用于增大所述传输线缆的强度。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；以及

存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现上述第一方面提供的时钟同步方法步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的时钟同步方法的步骤。

本申请实施例提供的一种时钟同步方法、装置、电子设备及存储介质，位于地表的第一设备通过传输线缆接收位于地底第一位置的第二设备提供的第一时钟信号；对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步，从而实现收发孔下电子系统主时钟的同频同相。在上述时钟同步过程中，所述第一设备通过接收所述第二设备的第一时钟信号，对其干扰处理得到第二时钟信号，再将其转发给所述第三设备从而达到所述第一设备、第二设备和第三设备之间的同步，从而减少了各个设备与同步卫星同步导致的同步效果差的问题，提升了第一设备、第二设备以及第三设备之间的同步精度，进而确保收发同相实现时钟系统可靠有效、远距离同步。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种时钟同步方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种时钟同步方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种地面同步脉冲隔离整形电路的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种地底基于温补晶振TCXO的同步脉冲发生电路的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种孔下发射机主时钟分频电路示意图；

图6为本申请实施例提供的一种时钟同步方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种地底基于压控晶振VCXO的同步脉冲发生电路的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的一种孔下接收机主时钟锁相环电路示意图；

图9为本申请实施例提供的一种时钟同步系统的效果示意图；

图10为本申请实施例提供的一种时钟同步装置的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种时钟同步装置的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种时钟同步装置的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种时钟同步系统的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种时钟同步系统的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的一种传输屏蔽电缆的结构示意图；

图16为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请实施例提供一种时钟同步方法，图1为本申请实施例一种时钟同步方法的流程示意图，如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤101、位于地表的第一设备通过传输线缆接收位于地底第一位置的第二设备提供的第一时钟信号；

步骤102、对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；

步骤103、将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步。

所述第一设备、第二设备、第三设备可为钻孔系统的设备，其中，所述第一设备可以控制所述第二设备和所述第三设备。

所述第一设备是位于地面的中继机箱或控制设备，第一设备可包括：地面同步脉冲隔离整形电路。

所述第一设备除了包括地面同步脉冲隔离整形线路之外，还可包括控制器。

所述位于地底第一位置的第二设备可以是位于地底的第一钻孔设备。该第一钻孔设备可包括：孔下发射机主时钟模组。该孔下发射机主时钟模组可包括：发射温补晶振(TCXO)同步脉冲发生电路；

所述地底第一位置可为：第二设备当前钻孔所到位置。

所述第一设备、第二设备和第三设备之间周期性同步，或者出现通信异常时发起同步。

所述第一时钟信号是同步脉冲信号(SYN1)，所述第二时钟信号是同步脉冲信号(SYN2)。

所述传输线缆可以是屏蔽电缆，是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的类似于绳索，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，可以为一个或多个通讯总线(隔离型总线)。

在一些实施例中可以采用RS485总线，RS485总线是一种常见的串行总线标准，采用平衡发送与差分接收的方式，因此具有抑制共模干扰的能力；RS485 电路总体上可以分为隔离型与非隔离型。隔离型比非隔离型在抗干扰、系统稳定性等方面都有更出色的表现。

在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于－7V时，接收器就再也无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源和RS-485收发器的电源隔离；通过隔离器件将信号隔离，彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为：

(1)传统方式：用光耦、带隔离的DC-DC、RS-485芯片构筑电路；

(2)使用二次集成芯片，如ADM2483、ADM2587E等。

所述干扰处理，包括但不限于：滤除接收到的所述第一时钟信号中的杂散信号并整形。

所述位于地底第二位置的第三设备可以是位于地底的第二钻孔设备。该第二钻孔设备可包括：孔下接收机主时钟模组。该孔下接收机主时钟模组可包括：接收压控晶振(VCXO)同步脉冲锁相电路。

所述地底第二位置不同于前地底的第一位置，所述第一位置和第二位置可以分布在所述第一设备的两侧。

在一实施例中，以孔下发射机的温补晶振作为系统参考时钟，参考时钟形成约300Hz的同步脉冲SYN1(方波)，同步脉冲SYN1通过屏蔽电缆传输至地面系统，地面系统将其隔离接收、整形形成同步脉冲SYN2并隔离发送至孔下接收机，孔下接收机接收同步脉冲SYN2并将其整形滤波，作为调节压控晶振的基准，接收模拟锁相电路根据此基准实现压控晶振的动态跟踪，基于此实现接收时钟对发射时钟的动态同步。

上述过程地面系统通过接收孔下发射机主时钟的第一时钟信号，对其干扰处理得到第二时钟信号，再将其转发给孔下接收机主时钟从而达到孔下发射机主时钟、地面系统和孔下接收机主时钟之间的同步，从而避免了各个设备与同步卫星同步导致的同步效果差的问题，提升了孔下发射机主时钟、地面系统以及孔下接收机主时钟之间的同步精度，进而确保收发同相实现时钟系统可靠有效、远距离同步。

本申请实施例中，所述第一设备包括第一通信模组和第二通信模组；所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，用于接收所述第一时钟信号；

将所述第二时钟信号通过传输线缆发送给所述第三设备。

所述第一通信模组和第二通信模组可以为ADM2483，根据需求处于发射或接收模式。ADM2483是一种集成式电流隔离器件，具有高共模瞬变抗扰度、热关断保护、低功耗工作、体积小的特性，适用于多点总线传输线路的双向数据通信。

所述控制器可以为上位机，也可以为其他能检测信号变化并发出通知指令的设备；上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/host computer/mastercomputer/upper computer，屏幕上显示各种信号变化(脉冲、液压，水位，温度等)。

所述控制器还包括下位机，也可以为接收通知指令并将其转发给相应装置的设备；下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机(single chipmicrocomputer/slave computer/lower computer)之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。

通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议，可以有RS232的串口通讯或者采用RS485串行通讯。

在一实施例中，所述地面第一设备的电路图如图3所示，图3为地面同步脉冲隔离整形的电路流程示意图，其中，所述第一设备为地面系统，所述第二设备为孔下发射机，所述第三设备为孔下接收机，所述第一通信模组为隔离型 485总线芯片ADM2483(接收状态)，第二通讯模组为第二个隔离型485总线芯片ADM2483(发射状态)，所述第一时钟信号为同步脉冲信号SYN1，所述第二时钟信号为同步脉冲信号SYN2，所述传输线缆为屏蔽电缆，所述控制器为上位机还包括通讯模块。

孔下发射机发送的同步脉冲SYN1信号经隔离型485总线芯片ADM2483 (接收状态)进入地面系统分为两路，一路送入上位机中，作为通讯模块的参考信号，当上位机有发射指令时，通讯模块参考SYN1，设计在SYN1上升沿 (或下降沿)分别通过隔离型总线同时向下发送指令；另一路信号地面系统通过第二个隔离型485总线芯片ADM2483(发射状态)将其整形后得到同步脉冲信号SYN2送入孔下接收机。

上述过程中通过上位机和通讯模块之间的配合，可以监控各个设备之间的运行状态，及时反馈信息作出调整。

在本申请实施例中，所述对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，包括：

在一实施例中，所述第一时钟信号为同步脉冲信号SYN1，所述预设波形为方形或者其他形状，所述第二时钟信号为同步脉冲信号SYN2。

孔下发射机发送的同步脉冲SYN1(方波)信号经隔离型485总线芯片 ADM2483(接收状态)进入地面系统，通过第二个隔离型485总线芯片ADM2483 (发射状态)将其整形滤波后送入孔下接收机，其中对SYN1滤波去除不等于其频率的频率信号并对其进行整形处理，得到频率等于SYN1频率且波形为方波的同步脉冲信号SYN2；采用双隔离型芯片的目的是避免收发间有共地电源联系。

本实施例中通过对同步脉冲信号干扰处理可以减少电磁等杂散信号的干扰，实现在偏远地区、电磁干扰强和城市地下复杂空间等场景应用。

本申请实施例还提供一种时钟同步方法，如图2所示，所述方法包括：

步骤201：位于地底第一位置的第二设备产生第一时钟信号；

步骤202：通过传输线缆向位于地表的第一设备发送所述时钟信号，其中，所述时钟信号，用于供所述第二设备与所述第一设备之间同步，且用于供所述第二设备转发给位于地底第二位置的第三设备后，与所述第三设备同步。

在一实施例中，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种基于温补晶振的同步脉冲发生电路流程示意图，其中，温补晶振就有多种种类：电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO)，以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO)，每种类型都有自己的独特性能，在不同的应用场景下根据性能参数的不同进行选择。

所述位于地底第一位置的第二设备可以是位于地底的第一钻孔设备。该第一钻孔设备可包括：孔下发射机主时钟模组。所述孔下发射机主时钟模组，可包括：高精度温度补偿晶振(TCXO)401、FD分频电路402；TCXO是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种，其补偿方法分为直接补偿型和间接补偿型两种，TCXO具有较高的频率稳定度、体积小，并且在小电流下能够快速启动；

所述地下第一位置可为：所述第二设备钻孔所到位置，在一些实施例中根据具体要求和应用场景决定；

所述第一时钟信号为同步脉冲信号SYN1；

所述传输线缆为屏蔽电缆，可以为隔离型485总线404，用于连接孔下发射机主时钟、和地面所述第一设备；

所述传输电缆还包括发射绞车电缆和地面电缆部分，其中发射绞车位于地面，在所述第一设备和第二设备之间，用于提升或牵引所述孔下发射机主时钟。

所述位于地底第二位置的第三设备可以是位于地底的第二钻孔设备。该第二钻孔设备可包括：孔下接收机主时钟模组。

这里，所述TCXO位于地下第一位置，与所述分频电路形成孔下发射机主时钟，经分频后产生同步脉冲SYN1信号403传输至地面所述第一设备；

其中，发射时钟采用-40℃～125℃工作温度范围精度可达±1.0ppm的 20MHz高精度温补晶振(TCXO)401，TCXO功耗仅为10mW，远小于恒温晶振通常1W左右的功耗，TCXO经分频器402产生约300Hz的同步脉冲(SYN1) 403，SYN1经隔离型485总线404发射驱动电路ADM2483通过屏蔽向上传输，进入地面第一设备中，实现发射时钟与地面第一设备的同步。

进一步地，，本申请实施例中，所述通过位于地底第一位置的第二设备产生时钟信号，包括：

产生参考时钟信号；

将所述参考时钟信号降频为第一时钟信号。

这里，所述参考时钟降频是因为低频信号传输衰减小、相位抖动小。

在一实施例中，所述位于地底第一位置的第二设备可以是位于地底的第一钻孔设备。该第一钻孔设备可包括：孔下发射机主时钟模组。孔下发射机主时钟通过分频电路降频产生同步脉冲SYN1，所述FD分频电路如图5所示，其中， 501为晶振供电直流电源；502为晶振输入滤波电容，一般为10μF+100nF电容组合；503为高精度温补晶振，选型时标称精度应≤±1ppm；504为输出滤波电容，受晶振频率和带载能力限制一般为10pF左右；505为缓冲器，目的是提高晶振带载能力，可选用高速逻辑门电路或施密特型门电路，505缓冲器输出为发射机系统主时钟，经506分频器分频产生509同步脉冲；506分频器一般选用二进制计数型分频器，经过506分频器后同步脉冲占空比为50％；507 频率计和508示波器为发射主时钟及同步脉冲测试用外置设备，频率计的目的是测量频率精度，一般晶振落焊后精度会略有变化，507频率计的目的是测试并确保主时钟和同步时钟精度全工作温度范围内应在标称精度(或设计精度) 的±10％以内；508示波器的目的是测试主时钟和同步时钟的幅度、占空比、相对延时和上升下降沿，确保时钟满足相关电气要求(CMOS或TTL)。测试时 507频率计和508示波器不能放置在504输出滤波电容处，由于晶振输出对负载电容要求及高，频率计探头和示波器探头一般输入电容较大，会引起测试严重失真。

在一实施例中，当孔下发射机主时钟稳定后，接收到地面第一设备发送的发射指令时，响应于该指令请求，发射机参考SYN1的上升沿(或下降沿)开始发射工作；所述稳定可以是孔下发射机主时钟与孔下接收机主时钟同频同相 (固定相差为90°)。

本申请实施例还提供一种时钟同步方法，如图6所示，所述方法包括：

步骤S10：位于地底第二位置的第三设备接收第一设备传输的第二时钟信号，对所述第二时钟信号进行去干扰处理；其中，所述第二时钟信号是位于地表的第一设备基于位于地底第一位置的第二设备产生的第一时钟信号确定的；

步骤S20：基于去干扰处理的所述第二时钟信号，与所述第一设备同步。

在一实施例中，如图7所示，所述位于地底第二位置的第三设备可以是位于地底的第二钻孔设备。该第二钻孔设备可包括：孔下接收机主时钟模组。所述孔下接收机主时钟模组包括：高精度宽调幅压控晶振(VCXO)705、模拟锁相环电路(PLL)704；VCXO一般指压控振荡器，压控振荡器指输出频率与输入控制电压有对应关系的振荡电路(VCO)，频率是输入信号电压的函数的振荡器VCO，振荡器的工作状态或振荡回路的元件参数受输入控制电压的控制，就可构成一个压控振荡器；

所述地底第二位置可为：第三设备当前钻孔所到位置，在一些实施例中根据具体要求和应用场景决定；

所述第二时钟信号为同步脉冲信号(SYN2)703；

所述位于地底第一位置的第二设备可以是位于地底的第一钻孔设备。该第一钻孔设备可包括：孔下发射机主时钟模组。

所述第一时钟信号为同步脉冲信号SYN1；

所述第三设备接收SYN2是通过传输线缆接收的，传输线缆是屏蔽电缆，可以为隔离型485总线701，用于连接所述孔下接收机主时钟、地面系统；

所述传输电缆还包括接收绞车电缆和地面电缆，其中，接收绞车位于地面，在所述第一设备和第三设备之间，用于提升或牵引所述孔下接收机主时钟；

所述压控晶振位于地下第二位置，与所述模拟锁相环电路形成孔下接收机主时钟，接收地面所述第一设备转发的同步脉冲SYN2信号；

其中，同步脉冲SYN1中的一路信号经屏蔽电缆传送至接收机中，之后通过隔离型485总线701接收动电路ADM2483整形滤波702形成同步脉冲信号 (SYN2)703，PLL模拟锁相环电路704将其作为调节压控晶振的基准，接收时钟采用±50.0ppm、工作温度范围-50℃～125℃的20MHz宽调幅压控晶振 (VCXO)705，VCXO的调节电压范围为0～5V并由PLL模拟锁相环电路产生。

进一步地，本申请实施例中，所述对所述第二时钟信号进行干扰处理，包括：

在一实施例中，所述第二时钟信号为同步脉冲SYN2，预设波形为方波或其他形状，SYN2经屏蔽电缆传送至接收机中，之后通过隔离型485总线接收动电路ADM2483整形滤波，去除不等于SYN2频率的频率并整形为方波，滤除杂散信号保证信号的准确性从而提升同步精度。

进一步地，本申请实施例中，所述方法还包括：

利用锁相环电路锁定去干扰后的所述第二时钟信号。

锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。锁相环主要由相位比较器(PD)、压控振荡器 (VCO)和低通滤波器三部分组成，除了可以得到较广的振荡频率范围以外，其频率的稳定度也很高。

在一实施例中，所述锁相环电路如图8所示，其中，所述第二时钟信号为同步脉冲信号SYN2，801为来自发射机的同步脉冲SYN2(经地面隔离整形和屏蔽电缆传输)，同步脉冲送入802鉴相器。804为宽调节范围压控晶振，804 压控晶振经805缓冲器输出形成接收机主时钟，804压控晶振频率设计与发射机温补晶振频率相同(例如20MHz)，804压控晶振经806分频器输出与同步脉冲基本同频的方波信号，此方波信号进入802鉴相器后与801同步脉冲进行相位比较，802鉴相器的输出为带有相位差信息的脉冲信号，此信号经803三阶低通滤波器后产生动态直流信号，此直流信号将作为压控晶振的调节电压对晶振振荡频率进行调节，如此往复循环一定时间后(一般为60s左右)，806分频器输出与801同步信号相位差为0、频差也为0，即实现了接收机主时钟对发射机主时钟的动态跟踪和同频同相。808频率计和809示波器功能与发射机主时钟中所述频率计和示波器测试功能相同，在此不做过多赘述。

在一实施例中，同步脉冲SYN2经屏蔽电缆传送至接收机中，之后通过隔离型485总线接收动电路ADM2483整形滤波，系统同步时钟稳定后VCXO与 TCXO同频同相(固定90°相差)，同时在接收到地面第一设备发送的发射指令时，响应于该指令请求，接收机参考SYN2的上升沿(或下降沿)开始接收工作。

在一实施例中，所述孔下时钟同步系统的效果如图9所示，图9为本申请所述时钟同步系统的同步效果示意图，所示经验证收发同步本申请实施例以发射TCXO为基准，VCXO相对相位抖动绝对值≤100ns。假设直接以发射TCXO 为基准，接收时钟与发射时钟为±n的相位抖动，相差绝对值≤n；相同技术状态下发射机和接收机以第三方为基准(例如地面时钟)，发射时钟、接收时钟与地面基准同样为±n的相位抖动，但最恶劣情况下会有+n和-n偏差的情况出现，此时发射和接收的相差绝对值约为2n，因此相对基于地面的同步参考，基于孔下时钟同步的本申请在恶劣情况下可将收发同步精度提高约1倍。

目前业内本技术领域多采用基于GPS秒脉冲的同步技术,该技术严重受限于GPS信号质量，应用场地条件要求较高；而本申请实施例中所述孔下发射主时钟电路采用高精度温补晶振TCXO，相对恒温晶振降低功耗和稳定时间；所述孔下接收主时钟电路采用宽范围压控晶振VCXO，在全温度范围内动态跟踪发射主时钟，确保收发同频；同步时钟作为收发系统的共同参考，所有指令及收发行为都严格参考同步时钟上升沿(或下降沿)确保收发同相，相对GPS同步系统摆脱了对卫星信号的依赖，避免了各个设备与卫星系统的同步，实现在偏远地区、电磁干扰强和城市地下复杂空间等应用场景中灵活运用、不受干扰，且同步精度明显提高。

第二方面，基于与前述第一方面实施例提供的时钟同步方法同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种时钟同步装置。如图10所示，该时钟同步装置 110包括：

第一接收模块120，用于通过传输线缆接收位于地底第一位置的第二设备提供的第一时钟信号；

第一去干扰模块130，用于对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；

第一发送模块140，用于将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步。

进一步地，上述装置中所述第一设备包括第一通信模组和第二通信模组；所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，用于接收所述第一时钟信号；

所述第一发送模块140，具体用于利用所述第二通信模组从所述第一通信模组接收所述第二时钟信号；将所述第二时钟信号通过传输线缆发送给所述第三设备。

进一步地，上述装置中所述第一去干扰模块130，具体用于对所述第一时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第一时钟信号进行整形处理，得到等于所述第一频率且波形为预设波形的所述第二时钟信号，其中，所述第一频率为所述第一时钟信号的频率。

本申请实施例还提供了一种时钟同步装置。如图11所示，该时钟同步装置 S110包括：

产生模块S120，用于产生第一时钟信号；

第二发送模块S130，用于通过传输线缆向位于地表的第一设备发送所述时钟信号，其中，所述时钟信号，用于供所述第二设备与所述第一设备之间同步，且用于供所述第二设备转发给位于地底第二位置的第三设备后，与所述第三设备同步。

进一步地，上述装置中所述产生模块S120，具体用于产生参考时钟信号；将所述参考时钟信号降频为第一时钟信号。

本申请实施例还提供了一种时钟同步装置。如图12所示，该时钟同步装置 S210包括：

第二接收模块S220，用于接收第一设备传输的第二时钟信号，对所述第二时钟信号进行去干扰处理；其中，所述第二时钟信号是位于地表的第一设备基于位于地底第一位置的第二设备产生的第一时钟信号确定的；

第二去干扰模块S230，用于基于去干扰处理的所述第二时钟信号，与所述第一设备同步。

进一步地，上述装置中所述第二去干扰模块S230，具体用于对所述第二时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第二时钟信号进行整形处理。

进一步地，上述装置还包括：

本申请实施例还提供一种时钟同步系统，如图13所示，包括：

第二设备S310，位于地底第一位置，用于提供第一时钟信号；

第一设备S320，位于地表，通过传输线缆与地底第一位置的第二设备连接，用于接收所述第二设备提供的第一时钟信号，对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备与所述第二设备之间的同步；将所述第二时钟信号通过传输线缆发射给位于地底第二位置的第三设备，其中，所述第二时钟信号，用于所述第一设备和所述第三设备之间同步；

第三设备S330，位于地底第二位置，通过传输线缆与所述第一设备连接，用于接收并根据所述第二时钟信号与所述第一设备同步。

在一实施例中，如图14所示，所述第一设备为地面中继机箱，所述第二设备为发射机主时钟，所述第三设备为接收机主时钟，所述传输线缆为屏蔽电缆，地面中继机箱与发射机主时钟通过发射绞车和屏蔽电缆连接，地面中继机箱与接收机主时钟通过接收绞车和屏蔽电缆连接；其中，发射机主时钟提供第一时钟信号，通过屏蔽电缆经过发射绞车发送到地面中继机箱，地面中继机箱接收所述第一时钟信号并对其进行干扰处理得到第二时钟信号，所述第二时钟信号通过屏蔽电缆经过接收绞车发送到接收机主时钟，从而实现发射机主时钟、地面中继机箱与接收机主时钟三者的同步。

进一步地，上述系统中所述第一设备包括：第一通信模组和第二通信模组；

所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，通过传输线缆与所述第二设备连接，用于接收所述第二设备提供的第一同步信号；

此处的第一通信模组和第二通信模组相互独立，可以理解为第一通信模组和第二通信模组是不同的通信模组，例如，对应于不同的通信芯片。

进一步地，上述系统中所述传输线缆包括：

保护套；

所述保护套可为传输线缆的最外层，主要对其内部结构起到防护作用。

所述保护套可为塑胶保护套等绝缘保护套。

所述导线位于保护套内，多根导线之间设置有绝缘层，以防止导线之间的信号串扰。

所述屏蔽层可包括：金属片构成的金属套或者金属网，可以防止外界的电磁信号进入到导线，干扰导线内信号传输。

进一步地，上述系统中所述传输线缆还包括：

所述加强线缆主要用于增强传输线缆的强度。该加强线缆包括但不限于：钢丝、铁丝或者高分子塑胶线缆。

在一实施例中，所述传输线缆结构示意图如图15所示，图15为同步脉冲传输电缆结构示意图，所示为定制的七芯双层屏蔽网+聚醚型聚氨酯PUR护套+ 承拉钢丝的同步脉冲传输电缆。其中，所述保护套为外护套S420，所述一根或多根导线为六根导线S440，所述屏蔽层为双层屏蔽网S410，所述加强线缆为铜丝S430；双层屏蔽网S410均单端接系统地，并分别实现电信号屏蔽和弱磁信号屏蔽，外护套S420的作用是防水、耐磨，钢丝S430加强传输电缆的强度，在收放组件部位起承拉作用，导线S440是用作电线电缆的材料，一般由铜或铝制成，也有用银线所制(导电、热性好)，用来疏导电流或者是导热。根据电缆长度，同步脉冲频率可以进行微调，一般电缆越长频率越低，电缆越短频率可以适当提高。

在本申请所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

第三方面，基于上述程序模块的硬件实现，且为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供一种电子设备。图16仅仅示出了该电子设备的示例性结构而非全部结构，根据需要可以实施图16示出的部分结构或全部结构。

如图15所示，本申请实施例提供的电子设备包括：一个或多个处理器S510、存储器S520和至少一个网络接口S530。电子设备中的各个组件通过总线系统 S540耦合在一起。可以理解，总线系统S540用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统S540除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图16中将各种总线都标为总线系统S540。

本申请实施例揭示的时钟同步方法可以应用于处理器S510中，或者由处理器S510实现。处理器S510可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，时钟同步方法的各步骤可以通过处理器S510中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器S510可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital SignalProcessor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器S510可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器S520，处理器 S510读取存储器S520中的信息，结合其硬件完成本申请实施例提供的时钟同步方法的步骤。

可以理解，存储器S520可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。

可以理解，网络接口S530可用于通过网络和对端设备进行交互。

第四方面，在本申请实施例中，还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体可以是计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器S520，上述计算机程序可由数据处理设备的处理器S510执行，以完成本申请实施例方法所述的步骤。计算机可读存储介质可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、 Flash Memory、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器。

需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

另外，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种时钟同步方法，其特征在于，被位于地表的第一设备执行，所述方法包括：

通过传输线缆接收位于地底第一位置的第二设备提供的第一时钟信号；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一设备包括第一通信模组和第二通信模组；所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，用于接收所述第一时钟信号；

将所述第二时钟信号通过传输线缆发送给所述第三设备。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第一时钟信号进行干扰处理，得到第二时钟信号，包括：

4.一种时钟同步方法，其特征在于，被位于地底第一位置的第二设备执行，所述方法包括：

产生第一时钟信号；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过位于地底第一位置的第二设备产生时钟信号，包括：

产生参考时钟信号；

将所述参考时钟信号降频为第一时钟信号。

6.一种时钟同步方法，其特征在于，被位于地底第二位置的第三设备执行，所述方法包括：

接收第一设备传输的第二时钟信号，对所述第二时钟信号进行去干扰处理；其中，所述第二时钟信号是位于地表的第一设备基于位于地底第一位置的第二设备产生的第一时钟信号确定的；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述第二时钟信号进行干扰处理，包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用锁相环电路锁定去干扰后的所述第二时钟信号。

9.一种时钟同步装置，其特征在于，所述装置包括：

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一设备包括第一通信模组和第二通信模组；所述第一通信模组和所述第二通信模组相互独立；其中，所述第一通信模组，用于接收所述第一时钟信号；

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一去干扰模块，具体用于对所述第一时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第一时钟信号进行整形处理，得到等于所述第一频率且波形为预设波形的所述第二时钟信号，其中，所述第一频率为所述第一时钟信号的频率。

12.一种时钟同步装置，其特征在于，所述装置包括：

产生模块，用于产生第一时钟信号；

第二发送模块，用于通过传输线缆向位于地表的第一设备发送所述时钟信号，其中，所述时钟信号，用于供所述第二设备与所述第一设备之间同步，且用于供所述第二设备转发给位于地底第二位置的第三设备后，与所述第三设备同步。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述产生模块，具体用于产生参考时钟信号；将所述参考时钟信号降频为第一时钟信号。

14.一种时钟同步装置，其特征在于，,所述装置包括：

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二去干扰模块，具体用于对所述第二时钟信号进行滤波处理去除频率不等于第一频率的频率，并对所述第二时钟信号进行整形处理。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

17.一种时钟同步系统，其特征在于，包括：

第二设备，位于地底第一位置，用于提供第一时钟信号；

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第一设备包括：第一通信模组和第二通信模组；

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述传输线缆包括：

保护套；

20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述传输线缆还包括：

21.一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；以及

存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现根据权利要求1至3、4至5或者6至8中任一项所述的方法。

22.一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至3、4至5或者6至8任一项所述方法的步骤。