CN117560758B - 时间同步修正方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

时间同步修正方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种时间同步修正方法、装置、设备及存储介质，该方法通过发送同步报文与接收响应报文确定时钟偏差与网络时延；获得预设个数时钟偏差和网络时延时，若根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定的时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定的网络时延差值小于预设网络时延阈值，则对待同步传感器进行时间同步修正。由于本发明基于预设个数时钟偏差和网络时延，获得时钟偏差差值和网络时延差值，若时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且网络时延差值小于预设网络时延阈值，则进行时间同步修正，从而解决了由于丢包和传输噪声干扰使得时间同步精确度较低的技术问题。

Description

时间同步修正方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时间同步修正方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
GNSS技术可以准确测量建筑结构在全球坐标系下的形变值，并且能够达到较高的精度，在对建筑结构进行监测的监测网络中，应用了PTP协议的网络，称为PTP域，整个监测网络中可能含有多个PTP域，PTP域是独立的PTP时钟同步系统，一个PTP域内有且只有一个时钟源，域内的所有设备都以该时钟源的时间为基准进行时间同步。
目前，由传输接收端的装置进行时间附加，通过结合终端装置间的传输系统延迟及装置内的处理时间延迟，对信息附加的时间将产生实际时钟偏差和网络延迟时间量的误差，由于丢包、分包以及传输噪声干扰等影响使得时间同步参数解算失效以及时间同步不准确的问题，即时间同步精度受到限制。此外，目前GNSS技术在应用于超高层建筑监测时，往往需要设置多个监测点，并形成多个PTP域，每个PTP域中分别进行域内时间同步，不同PTP域采集得到的数据独立发送回服务器。然而，对于不同PTP域采集得到的数据，则会存在一个问题：不同域内的时间同步参数解算结果可能会存在差异，导致不同域之间数据的时间坐标不对齐，往往需要人工在服务器端对不同域之间的数据进行时间坐标的二次调整以及对齐，耗费人工劳动力。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种时间同步修正方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术丢包和传输噪声干扰等影响使得时钟偏差失效以及时间同步精确度较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种时间同步修正方法，所述方法包括以下步骤：
发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻；
接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；
基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延；
返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；
在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延；
判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值；
若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。
可选地，所述基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延的步骤，包括：
基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻，通过预设公式确定时钟偏差和网络时延；
其中，所述预设公式为：
T1+网络时延+时钟偏差=T2；
T3+网络时延-时钟偏差=T4；
时钟偏差={（T2-T4）-（T1-T3）}/2；
网络时延={（T2-T1）+（T4-T3）}/2；
式中，T1为所述同步报文发送时刻，T2为所述同步报文接收时刻，T3为所述响应报文发送时刻，T4为所述响应报文接收时刻。
可选地，所述接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻的步骤之后，还包括：
检测所述响应报文中的预设时间字节是否完整；
若否，则返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；
若是，则执行所述基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延的步骤。
可选地，所述返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤之后，包括：
基于所有获得的时钟偏差，通过预设时钟偏差均值计算公式确定时钟偏差均值，基于所有获得的网络时延，通过预设网络时延均值计算公式确定网络时延均值；
在获得预设个数时钟偏差均值和预设个数网络时延均值时，根据当前获得的时钟偏差均值与第一历史时钟偏差均值确定时钟偏差均值差值，根据当前获得的网络时延均值与第一历史网络时延均值确定网络时延均值差值，所述第一历史时钟偏差均值为所述当前获得的时钟偏差均值的上一次时钟偏差均值，所述第一历史网络时延均值为所述当前获得的网络时延均值的上一次网络时延均值；
判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值；
若所述时钟偏差均值差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差均值发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正；
其中，所述预设时钟偏差均值计算公式和所述预设网络时延均值计算公式分别为：
式中，为所述时钟偏差均值，/>为所述时钟偏差，i=1，2，……，N，N为所有获得的时钟偏差的总数，/>为所述网络时延均值，/>为所述网络时延，i=1，2，……，M，M为所有获得的网络时延的总数，M=N。
可选地，所述判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值的步骤，包括：
通过第二预设公式判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且通过第三预设公式判断所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值；
其中，所述第二预设公式和所述第三预设公式分别为：
；
；
式中，为所述当前获得的时钟偏差均值，/>为所述第一历史时钟偏差均值，W1为所述预设时钟偏差阈值，/>，所述K1为第一预设稳定系数，/>，/>为第二历史时钟偏差均值，/>为所述当前获得的网络时延均值，/>为所述第一历史网络时延均值，W2为所述预设网络时延阈值，/>，所述K2为第二稳定系数，/>，/>为第二历史网络时延均值，所述第二历史时钟偏差均值为所述第一历史时钟偏差均值的上一次时钟偏差均值，所述第二历史网络时延均值为所述第一历史网络时延均值的上一次网络时延均值。
可选地，在各监测节点之间，所述方法包括：
发送同步报文至相邻监测节点内的相邻节点传感器，以使所述相邻节点传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文；
接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；
基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定相邻时钟偏差和相邻网络时延；
返回所述发送同步报文至相邻监测节点内的相邻节点传感器的步骤；
在获得预设个数相邻时钟偏差和预设个数相邻网络时延时，根据当前获得的相邻时钟偏差与第一历史相邻时钟偏差确定相邻时钟偏差差值，根据当前获得的相邻网络时延与第一历史相邻网络时延确定相邻网络时延差值，所述第一历史相邻时钟偏差为所述当前获得的相邻时钟偏差的上一次相邻时钟偏差，所述第一历史相邻网络时延为所述当前获得的相邻网络时延的上一次相邻网络时延；
若所述相邻时钟偏差差值小于预设相邻时钟偏差阈值，且所述相邻网络时延差值小于预设相邻网络时延阈值，则发送修正指令至所述相邻监测节点内的相邻节点GNSS接收站，以使所述相邻节点GNSS接收站对所述相邻节点传感器进行时间同步修正。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种时间同步修正装置，所述装置包括：
发送模块，用于发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻；
接收模块，用于接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；
确定模块，用于基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差；
循环模块，用于返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；
差值模块，用于在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延；
判断模块，用于判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值；
修正模块，用于若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种时间同步修正设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的时间同步修正程序，所述时间同步修正程序配置为实现如上文所述的时间同步修正方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有时间同步修正程序，所述时间同步修正程序被处理器执行时实现如上文所述的时间同步修正方法的步骤。
本发明通过发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻；接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延；返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延；判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值；若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。由于本发明通过获得预设个数时钟偏差和网络时延，并对预设个数时钟偏差和预设个数网络时延求均值后获得时钟偏差差值和网络时延差值，若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则对待同步传感器进行时间同步修正，从而解决了目前由于丢包和传输噪声干扰等影响使得时钟偏差失效以及时间同步精确度较低的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的时间同步修正设备的结构示意图；
图2为本发明时间同步修正方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明时间同步修正方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明时间同步修正方法第三实施例的流程示意图；
图5为本发明时间同步修正方法GNSS接收器与传感器的连接关系图；
图6为本发明时间同步修正方法GNSS接收器与传感器的报文传输示意图；
图7为本发明时间同步修正方法超高层建筑监测网络示意图；
图8为本发明时间同步修正方法相邻节点示意图；
图9为本发明时间同步修正装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的时间同步修正设备的结构示意图。
如图1所示，该时间同步修正设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（Wireless-Fidelity，Wi-Fi）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（RandomAccess Memory，RAM），也可以是稳定的非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对时间同步修正设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及时间同步修正程序。
在图1所示的时间同步修正设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明时间同步修正设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在时间同步修正设备中，所述时间同步修正设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的时间同步修正程序，并执行本发明实施例提供的时间同步修正方法。
本发明实施例提供了一种时间同步修正方法，参照图2，图2为本发明时间同步修正方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述时间同步修正方法包括以下步骤：
步骤S10：发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻。
需要说明的是，本实施例方法可以是应用在超高层建筑结构，需设置多个监测节点的场景中，本实施例方法的执行主体可以是具有数据处理、网络通信以及程序运行功能的计算服务设备，例如平板电脑、个人电脑、手机等，或者是其它能够实现如同或相似功能的设备。此处以上述时间同步修正设备（以下简称设备）对本实施例和下述各实施例进行具体说明。
应当理解的是，上述同步报文可以是用于进行时间同步的报文，其中包含了以GNSS接收站为时间源的同步报文发送时刻。
可以理解的是，上述待同步传感器可以是需要进行时间同步修正的传感器，传感器接收并处理某一GNSS接收站同步报文后，将向该GNSS接收站反馈对应的响应报文。
应当说明的是，上述响应报文可以是对上述同步报文进行交互回应的报文，它可以包含某事项处理结果以及一些重要的记录信息，本实施例中，响应报文中包括了响应报文的响应报文发送时刻和同步报文的同步报文接收时刻，用于实现时间同步修正。
本实施例中，提供了一种监测网络中某一监测节点内部GNSS接收站与所在监测节点内各传感器之间的时间同步修正方法，参照图5，图5为本发明时间同步修正方法GNSS接收器与传感器的连接关系图，在监测网络中，存在多个PTP域（监测节点），一个PTP域内有且只有一个时钟源（GNSS接收站，也称GNSS模块），域内所有设备（传感器）都以该时钟源的时间为基准进行时间同步。其中，GNSS接收站接收卫星授时精确时间，该监测节点以GNSS接收站接收的卫星授时精确时间为时钟源，从传感器1至传感器N按传感器序号顺序（从小到大或从大到小）逐一实现时间同步修正方法，以实现PTP域内各传感器与GNSS接收站时间同步，可随机对同一监测节点内的传感器进行编号，本实施例不加以限制。
在具体实现中，GNSS接收站向所在监测节点内的待同步传感器发送同步报文，其中，同步报文中包含了以该GNSS接收站时间为基准的报文发送时刻T1。在该监测节点内的待同步传感器在接收所述同步报文后，确定还未进行时间同步修正传感器时间记录的同步报文接收时刻T2，并解析所述同步报文，获得同步报文发送时刻T1，在传感器接收并处理所述同步报文后，向GNSS接收站反馈响应报文，其中，响应报文中包含了根据传感器未进行时间同步修正时，传感器时间所记录的响应报文接收时刻和响应报文发送时刻。
步骤S20：接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻。
需要说明的是，上述同步报文接收时刻可以是传感器基于传感器时间在接收GNSS接收站发送的同步报文的时刻；上述响应报文发送时刻可以是传感器基于传感器时间向GNSS接收站发送响应报文的时刻；上述响应报文可以是GNSS接收站基于GNSS接收的卫星精确时间接收传感器发送的响应报文的时刻。
在具体实现中，GNSS接收站接收传感器发送的响应报文，记录响应报文接收时刻，并解析所述响应报文，获得传感器接收同步报文的同步报文接收时刻和传感器发送响应报文的响应报文发送时刻。由于，GNSS同样会记录同步报文的同步报文发送时刻，故在GNSS接收站在接收传感器发送的响应报文后会获得同步报文发送时刻、同步报文接收时刻、响应报文发送时刻和响应报文接收时刻这四个数据。
步骤S30：基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延。
需要说明的是，上述时钟偏差可以是传感器与GNSS接收站精准时间之间的时间差值。
应当理解的是，上述网络时延可以报文是在传输介质中传输所用的时间，即从报文开始进入网络到它开始离开网络之间的时间。
在具体实现中，由于一个报文从网络的一端传送到另一端需要一定的时间，即所述网络时延，包括了发送时延、处理时延、传播时延和配对时延，通常网络时延并不是固定值，这是在时间同步修正的过程中需要考虑的部分，本实施例中，通过对网络时延和时钟偏差的准确解算，以实现对传感器进行时间同步修正。
步骤S40：返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤。
本实施例中，由于丢包和传输噪声干扰等影响使得时钟偏差失效以及时间同步精确度较低，故进行的多次往返报文的操作，即返回发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤。参考图6，图6为本发明时间同步修正方法GNSS接收器与传感器的报文传输示意图，GNSS模块（GNSS接收站）与传感器并不仅仅只通过单次往返报文实现监测节点内时间同步修正，会重复多次往返报文实现之后，再判断是否实现时间同步修正，即监测节点内会重复进行多次往返报文的发送，以实现实时进行监测节点内时间同步修正。
步骤S50：在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延。
具体实现中，GNSS接收站与传感器之间，每次发送往返报文之后，可解算获得一个网络时延和时钟偏差/>，若所述预设个数为5次，即实现5次往返报文的发送，则当前获得的时钟偏差为第五次获得的时钟偏差，第一历史时钟偏差为第四次获得的时钟偏擦，同理当前获得的网络时延为第五次获得网络时延，第一历史网络时延为第四次获得的网路时延。
步骤S60：判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值。
需要说明的是，上述预设网络时延阈值可以是报文正常传输过程中设定的网络时延正常范围值（常量），也可以是参考预设个数网络时延的相关数值，如上一次往返报文获得的时钟偏差与上上次往返报文获得的时钟偏差的差值。
步骤S70：若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。
在具体实现中，GNSS接收站向传感器发送修正指令，其中，修正指令中包含根据往返报文获得的时间偏差，待同步传感器接收到所述时间偏差后，根据接收到的时钟偏差对传感器时间进行时间校准，使得传感器时间与GNSS接收站的精确时间保持同步。
本实施例通过发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻；接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延；返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延；判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值；若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。由于本实施例通过获得预设个数时钟偏差和网络时延，并对预设个数时钟偏差和预设个数网络时延求均值后获得时钟偏差差值和网络时延差值，若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则对待同步传感器进行时间同步修正，从而解决了目前由于丢包和传输噪声干扰等影响使得时钟偏差失效以及时间同步精确度较低的技术问题。
参考图3，图3为本发明时间同步修正方法第二实施例的流程示意图。
基于上述第一实施例，为了提高监测网络时间同步的准确性，本实施例中，所述步骤S30包括：
步骤S31：基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻，通过预设公式确定时钟偏差和网络时延；
其中，所述预设公式为：
T1+网络时延+时钟偏差=T2；
T3+网络时延-时钟偏差=T4；
时钟偏差={（T2-T4）-（T1-T3）}/2；
网络时延={（T2-T1）+（T4-T3）}/2；
式中，T1为所述同步报文发送时刻，T2为所述同步报文接收时刻，T3为所述响应报文发送时刻，T4为所述响应报文接收时刻。
在具体实现中，将同步报文和响应报文视为一组往返报文，GNSS接收站根据本次往返报文的记录时刻，即，同步报文发送时刻、同步报文接收时刻、响应报文发送时刻和响应报文接收时刻，可获得两个方程：T1+网络时延+时钟偏差=T2和T3+网络时延-时钟偏差=T4，通过解算所述两个方程可以计算出网络延时={（T2-T1）-（T3-T4）}/2和时钟偏差={（T2-T4）-（T1-T3）}/2。
进一步地，考虑到报文传输的过程中存在丢包以及传输噪声干扰等影响，在本实施例中，上述步骤S20之后包括：
步骤S21：检测所述响应报文中的预设时间字节是否完整。
需要说明的是，上述预设时间字节可以是时间同步修正过程中，同步报文和响应报文中预先设置好预设字节位置的字节片段，用于记录在同步报文和响应报文中携带的时间信息，预设时间字节可以包含一些固定的时间信息，如日期、时间、时区等，通常由设计人员预先定义和设置，且预设时间字节可存储于同步报文和响应报文中的固定位置，本实施例不作限制。
步骤S22：若否，则返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤。
在具体实现中，字节不完整说明可能发生了丢包以及分包的问题，故需重新执行发送往返报文的操作。
步骤S23：若是，则执行所述基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延的步骤。
在具体实现中，当往返报文在预设时间字节片段发生无线信号干扰、环境噪声干扰等情况时，所解析得到的记录时间会发生较大失误，由此导致根据记录的往返报文相关时刻解算得到的网络延时以及时钟偏差的稳定性较差，因此，可根据解算得到的网络延时以及时钟偏差的数值稳定性进行时间同步效果判定。通过检测预设时间字节的完整性，防止数据的丢失或损坏，在检测的过程中，如果预设时间字节不完整，则认为本次往返报文存在错误，停止本次往返报文的继续发送，并删除此次报文，重新进行下一次往返报文的发送，即，本次时间同步修正失败。如果预设时间字节完整，则继续执行基于同步报文和响应报文的发送和接收时刻来确定时钟偏差和网络时延的步骤。
进一步地，在本实施例中，上述步骤S40之后包括：
步骤S41：基于所有获得的时钟偏差，通过预设时钟偏差均值计算公式确定时钟偏差均值，基于所有获得的网络时延，通过预设网络时延均值计算公式确定网络时延均值。
本实施例中，将所述平均值作为当前获得的时钟偏差，即将所述平均值作为本次获得的时钟偏差，通过对当前获得的时钟偏差与预设数量的历史时钟偏差求平均值，可以平滑历史时钟偏差，减少单个偏差值对时钟同步产生的影响，提高同步的准确性和稳定性，具体的：，其中，N表示预设往返报文的次数，可以是5，也可以是10，本市实施例不作限制，其中，发送往返报文的次数大于预设次数才能基于网络延时的数值稳定性以及时钟偏差的数值稳定性，进行时间同步效果判定。
步骤S42：在获得预设个数时钟偏差均值和预设个数网络时延均值时，根据当前获得的时钟偏差均值与第一历史时钟偏差均值确定时钟偏差均值差值，根据当前获得的网络时延均值与第一历史网络时延均值确定网络时延均值差值，所述第一历史时钟偏差均值为所述当前获得的时钟偏差均值的上一次时钟偏差均值，所述第一历史网络时延均值为所述当前获得的网络时延均值的上一次网络时延均值。
步骤S43：判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值。
步骤S44：若所述时钟偏差均值差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差均值发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。
其中，所述预设时钟偏差均值计算公式和所述预设网络时延均值计算公式分别为：
式中，为所述时钟偏差均值，/>为所述时钟偏差，i=1，2，……，N，N为所有获得的时钟偏差的总数，/>为所述网络时延均值，/>为所述网络时延，i=1，2，……，M，M为所有获得的网络时延的总数，M=N。
进一步地，在本实施例中，上述步骤S43包括：
步骤S431：通过第二预设公式判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且通过第三预设公式判断所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值；
其中，所述第二预设公式和所述第三预设公式分别为：
；
；
式中，为所述当前获得的时钟偏差均值，/>为所述第一历史时钟偏差均值，W1为所述预设时钟偏差阈值，/>，所述K1为第一预设稳定系数，/>，/>为第二历史时钟偏差均值，/>为所述当前获得的网络时延均值，/>为所述第一历史网络时延均值，W2为所述预设网络时延阈值，/>，所述K2为第二稳定系数，/>，/>为第二历史网络时延均值，所述第二历史时钟偏差均值为所述第一历史时钟偏差均值的上一次时钟偏差均值，所述第二历史网络时延均值为所述第一历史网络时延均值的上一次网络时延均值。
本实施例中，上述预设时钟偏差阈值如公式所示，可以由上一次往返报文获得的时钟偏差均值与上上次往返报文获得的时钟偏差均值的差值获得，上述预设网络时延阈值可以由上一次往返报文获得的网络时延均值与上上次往返报文获得的网络时延均值的差值获得。
参考图4，图4为本发明时间同步修正方法第三实施例的流程示意图。
基于上述各实施例，为了对多个监测节点之间进行时间同步修正操作，本实施例中，在各监测节点之间，所述方法包括：
步骤S110：发送同步报文至相邻监测节点内的相邻节点传感器，以使所述相邻节点传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文。
本实施例还提供了一种基于GNSS授时监测网络中监测节点间的时间同步修正方法，参考图7，图7为本发明时间同步修正方法超高层建筑监测网络示意图，可在超高层建筑体系（建筑监测模型）的顶层及中间层安装若干监测节点，各所述监测节点安装于超高层建筑的顶层（顶层监测点）及中间层（监测点），中间层监测点的监测节点设备安装在结构加强层或结构转换层等刚度较大位置，所述安装的结构加强层或结构转换层为结构上的刚度(Kn）或者质量（Mn）较大的位置，使得监测结果与模拟结果更为接近，其中，刚度(Kn）和质量（Mn）可参考建筑多自由度运动模型，形成多节点监测网络，其中，各监测节点（监测节点1、监测节点2、……、监测节点M-1、监测节点M）包含所述GNSS模块（GNSS接收站）和多个传感器。
需要说明的是，上述同步报文可以是GNSS接收与传感器之间进行信息交互的报文，可以是GNSS接收站与所在监测节点内待同步传感器之间进行信息交互的报文，也可以是GNSS接收站与相邻监测节点内的相邻节点传感器之间进行信息交互的报文。
步骤S120：接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻。
需要说明的是，与同步报文相同，上述响应报文可以是GNSS接收与传感器之间进行信息交互的报文，可以是GNSS接收站与所在监测节点内待同步传感器之间进行信息交互的报文，也可以是GNSS接收站与相邻监测节点内的相邻节点传感器之间进行信息交互的报文。
在具体实现中，GNSS接收站与相邻监测节点内的相邻节点传感器发送以及接收报文的时候，检测所述报文记录时间的时间戳位置，并判断记录时间的字节是否完整，如果字节不完整，则停止本次往返报文的继续发送，并删除此报文，并重新发送往返报文，如果字节完整，则继续执行步骤S70。
步骤S130：基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定相邻时钟偏差和相邻网络时延。
需要说明的是，上述相邻时钟偏差可以是某一各GNSS接收站所在监测节点与相邻监测节点内的传感器之间的时钟偏差，其中相邻节点可以是上相邻也可以是下相邻，参考图8，图8为本发明时间同步修正方法相邻节点示意图，可以按照监测节点序号排序，从监测节点M（底层节点）对上相邻监测节点M-1按从下之上的顺序实现相邻监测节点间测时间同步修正，也可以从监测节点1顶层节点对下相邻监测节点2按从上之下的顺序进行相邻监测节点间测时间同步修正，直至检测网络中所有监测节点中的传感器均满足条件，其中，所述监测节点序号可根据建筑监测模型中位置从高至低对相应监测点位置的监测节点进行编号。
步骤S140：返回所述发送同步报文至相邻监测节点内的相邻节点传感器的步骤。
步骤S150：在获得预设个数相邻时钟偏差和预设个数相邻网络时延时，根据当前获得的相邻时钟偏差与第一历史相邻时钟偏差确定相邻时钟偏差差值，根据当前获得的相邻网络时延与第一历史相邻网络时延确定相邻网络时延差值，所述第一历史相邻时钟偏差为所述当前获得的相邻时钟偏差的上一次相邻时钟偏差，所述第一历史相邻网络时延为所述当前获得的相邻网络时延的上一次相邻网络时延。
步骤S160：若所述相邻时钟偏差差值小于预设相邻时钟偏差阈值，且所述相邻网络时延差值小于预设相邻网络时延阈值，则发送修正指令至所述相邻监测节点内的相邻节点GNSS接收站，以使所述相邻节点GNSS接收站对所述相邻节点传感器进行时间同步修正。
在具体实现中，监测网络中各监测节点内的GNSS接收站对所在监测节点内的传感器顺序进行时间同步操作后，各监测节点内的GNSS接收站将对相邻监测节点内的传感器进行时间同步修正操作，具体地，在监测网络中各监测节点内的GNSS接收站对所在监测节点内的传感器顺序进行时间同步操作后，可以按照监测节点序号排序，从监测节点M（底层节点）对上相邻监测节点M-1按从下之上的顺序实现相邻监测节点间测时间同步修正，在进行一次监测节点间的时间同步修正时，GNSS接收站将获得与本监测节点内N个传感器之间的时钟偏差与某一个相邻节点传感器之间的相邻时钟偏差，可以将该相邻时钟偏差与所述N个时钟偏差的平均值或中值求差值，通过对相邻时钟偏差与所述N个时钟偏差的平均值或中值的差值进行比较，实现不同监测节点之间的时间同步修正，最终使得监测网络内全部传感器实现时间同步。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有时间同步修正程序，所述时间同步修正程序被处理器执行时实现如上文所述的时间同步修正方法的步骤。
参照图9，图9为本发明时间同步修正装置第一实施例的结构框图。
如图9所示，本发明实施例提出的时间同步修正装置包括：
发送模块100，用于发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻；
接收模块200，用于接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；
确定模块300，用于基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差；
循环模块400，用于返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；
差值模块500，用于在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延；
判断模块600，用于判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值；
修正模块700，用于若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。
本实施例的时间同步修正装置通过发送同步报文与接收响应报文确定时钟偏差与网络时延；获得预设个数时钟偏差和网络时延时，若根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定的时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定的网络时延差值小于预设网络时延阈值，则对待同步传感器进行时间同步修正。由于本发明基于预设个数时钟偏差和网络时延，获得时钟偏差差值和网络时延差值，若时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且网络时延差值小于预设网络时延阈值，则进行时间同步修正，从而解决由于丢包和传输噪声干扰使得时间同步精确度较低的技术问题。
本发明时间同步修正装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种时间同步修正方法，其特征在于，所述方法由GNSS接收站执行，所述方法应用于多个监测节点构成的监测网络，所述监测节点包含所述GNSS接收站和多个待同步传感器，所述方法包括：
发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻；
接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；
基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延；
返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；
在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延；
判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值；
若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。
2.如权利要求1所述时间同步修正方法，其特征在于，所述基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延的步骤，包括：
基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻，通过预设公式确定时钟偏差和网络时延；
其中，所述预设公式为：
T1+网络时延+时钟偏差=T2；
T3+网络时延-时钟偏差=T4；
时钟偏差={（T2-T4）-（T1-T3）}/2；
网络时延={（T2-T1）+（T4-T3）}/2；
式中，T1为所述同步报文发送时刻，T2为所述同步报文接收时刻，T3为所述响应报文发送时刻，T4为所述响应报文接收时刻。
3.如权利要求1所述时间同步修正方法，其特征在于，所述接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻的步骤之后，还包括：
检测所述响应报文中的预设时间字节是否完整；
若否，则返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；
若是，则执行所述基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差和网络时延的步骤。
4.如权利要求1所述时间同步修正方法，其特征在于，所述返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤之后，包括：
基于所有获得的时钟偏差，通过预设时钟偏差均值计算公式确定时钟偏差均值，基于所有获得的网络时延，通过预设网络时延均值计算公式确定网络时延均值；
在获得预设个数时钟偏差均值和预设个数网络时延均值时，根据当前获得的时钟偏差均值与第一历史时钟偏差均值确定时钟偏差均值差值，根据当前获得的网络时延均值与第一历史网络时延均值确定网络时延均值差值，所述第一历史时钟偏差均值为所述当前获得的时钟偏差均值的上一次时钟偏差均值，所述第一历史网络时延均值为所述当前获得的网络时延均值的上一次网络时延均值；
判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值；
若所述时钟偏差均值差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差均值发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正；
其中，所述预设时钟偏差均值计算公式和所述预设网络时延均值计算公式分别为：
式中，为所述时钟偏差均值，/>为所述时钟偏差，i=1，2，……，N，N为所有获得的时钟偏差的总数，/>为所述网络时延均值，/>为所述网络时延，i=1，2，……，M，M为所有获得的网络时延的总数，M=N。
5.如权利要求4所述时间同步修正方法，其特征在于，所述判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值的步骤，包括：
通过第二预设公式判断所述时钟偏差均值差值是否小于预设时钟偏差阈值，且通过第三预设公式判断所述网络时延均值差值是否小于预设网络时延阈值；
其中，所述第二预设公式和所述第三预设公式分别为：
；
；
式中，为所述当前获得的时钟偏差均值，/>为所述第一历史时钟偏差均值，W1为所述预设时钟偏差阈值，/>，所述K1为第一预设稳定系数，/>，为第二历史时钟偏差均值，/>为所述当前获得的网络时延均值，/>为所述第一历史网络时延均值，W2为所述预设网络时延阈值，/>，所述K2为第二稳定系数，/>，/>为第二历史网络时延均值，所述第二历史时钟偏差均值为所述第一历史时钟偏差均值的上一次时钟偏差均值，所述第二历史网络时延均值为所述第一历史网络时延均值的上一次网络时延均值。
6.如权利要求1所述时间同步修正方法，其特征在于，在各监测节点之间，所述方法包括：
发送同步报文至相邻监测节点内的相邻节点传感器，以使所述相邻节点传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文；
接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；
基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定相邻时钟偏差和相邻网络时延；
返回所述发送同步报文至相邻监测节点内的相邻节点传感器的步骤；
在获得预设个数相邻时钟偏差和预设个数相邻网络时延时，根据当前获得的相邻时钟偏差与第一历史相邻时钟偏差确定相邻时钟偏差差值，根据当前获得的相邻网络时延与第一历史相邻网络时延确定相邻网络时延差值，所述第一历史相邻时钟偏差为所述当前获得的相邻时钟偏差的上一次相邻时钟偏差，所述第一历史相邻网络时延为所述当前获得的相邻网络时延的上一次相邻网络时延；
若所述相邻时钟偏差差值小于预设相邻时钟偏差阈值，且所述相邻网络时延差值小于预设相邻网络时延阈值，则发送修正指令至所述相邻监测节点内的相邻节点GNSS接收站，以使所述相邻节点GNSS接收站对所述相邻节点传感器进行时间同步修正。
7.一种时间同步修正装置，其特征在于，所述装置包括：
发送模块，用于发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器，以使所述待同步传感器接收所述同步报文，并根据所述同步报文反馈响应报文，所述同步报文中包含同步报文发送时刻；
接收模块，用于接收所述响应报文，并根据所述响应报文确定所述同步报文的同步报文接收时刻、所述响应报文的响应报文发送时刻和响应报文接收时刻；
确定模块，用于基于所述同步报文发送时刻、所述同步报文接收时刻、所述响应报文发送时刻和所述响应报文接收时刻确定时钟偏差；
循环模块，用于返回所述发送同步报文至所在监测节点内的待同步传感器的步骤；
差值模块，用于在获得预设个数时钟偏差和预设个数网络时延时，根据当前获得的时钟偏差与第一历史时钟偏差确定时钟偏差差值，根据当前获得的网络时延与第一历史网络时延确定网络时延差值，所述第一历史时钟偏差为所述当前获得的时钟偏差的上一次时钟偏差，所述第一历史网络时延为所述当前获得的网络时延的上一次网络时延；
判断模块，用于判断所述时钟偏差差值是否小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值是否小于预设网络时延阈值；
修正模块，用于若所述时钟偏差差值小于预设时钟偏差阈值，且所述网络时延差值小于预设网络时延阈值，则将所述当前获得的时钟偏差发送至所述待同步传感器，以使所述待同步传感器进行时间同步修正。
8.一种时间同步修正设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的时间同步修正程序，所述时间同步修正程序配置为实现如权利要求1至6中任一项所述的时间同步修正方法的步骤。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有时间同步修正程序，所述时间同步修正程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的时间同步修正方法的步骤。
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