WO2016041452A1 - 无线设备间时间同步的方法、无线设备和无线通信系统 - Google Patents

无线设备间时间同步的方法、无线设备和无线通信系统 Download PDF

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time
time difference
single synchronization
packet
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高强
姜斌斌
王重乐
曾小波
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歌尔声学股份有限公司
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Definitions

  • the present invention relates to the field of wireless communication technologies, and in particular, to a method for time synchronization between wireless devices, a wireless device, and a wireless communication system.
  • each speaker only plays one channel, the synchronization between the speakers and the speakers is extremely important. For example, in a music playback system, there are two speakers. By setting the left channel of the stereo music to be played by the speaker 1, the speaker 2 plays the right channel of the same stereo music. If the time difference between the two speakers is greater than 5ms, the human ear can obviously feel the playback is out of sync, which greatly affects listening to music. Experience.
  • the existing solution can adopt two types of hardware and software implementation methods, and hardware implementation can achieve higher precision time synchronization, but the cost is too high; while the existing software implementation scheme has low cost, but the time synchronization precision is poor.
  • the present invention provides a method for time synchronization between wireless devices, a wireless device, and a wireless communication system, which implements high-precision time synchronization between wireless devices in a software-independent manner.
  • a method for time synchronization between wireless devices comprising:
  • the system time of the second wireless device is adjusted according to the obtained average time difference every the set time period, so that the second wireless device is time synchronized with the first wireless device.
  • a wireless device disclosed by the present invention includes:
  • a single synchronization calculation unit configured to calculate, by the first wireless device acquired by the first wireless device and the self-single synchronization operation, the time corresponding to the first wireless device and the corresponding data packet The time difference of a wireless device;
  • a filtering unit configured to perform validity filtering on a time difference corresponding to the single synchronization operation, and extract valid time difference data
  • a smoothing unit configured to perform smoothing processing on valid time difference data corresponding to the plurality of single synchronization operations in the set time period, to obtain an average time difference between the first time and the first wireless device in the set time period;
  • a time adjustment unit configured to adjust its own system time according to the obtained average time difference every the set time period, so that time synchronization with the first wireless device.
  • a wireless communication system comprising: an audio source for providing a first wireless device, one or more second wireless devices as wireless speakers, wherein the first wireless The device establishes a connection with the second wireless device through a WIFI or WIFI direct connection; the second wireless device is the wireless device described above.
  • a computer program comprising computer readable code that, when executed on a computing device, causes the computing device to perform the method of the preceding clause.
  • a computer readable medium storing the computer program of the preceding clause is provided.
  • the wireless device inter-time synchronization method, the wireless device and the wireless communication system disclosed by the present invention do not need to add additional hardware, perform effectiveness filtering on the time difference data of the obtained single synchronization operation to eliminate bad data, and set the data.
  • the time difference data of the plurality of single synchronization operations after the validity filtering in the time period is smoothed, and the average time difference in the set time period with high precision can be obtained, thereby obtaining the average time difference data obtained every set time period.
  • the system time of the wireless device to be synchronized is adjusted, and the system time difference between the wireless devices can be synchronized to less than 1 ms, achieving high-precision time synchronization between the wireless devices.
  • the time synchronization method between the wireless devices disclosed by the present invention, the wireless device, and the wireless communication system can avoid the average transmission time caused by retransmitting the data packet in a single synchronization operation by using the broadcast or multicast method to exchange data packets.
  • the error so that the invalid time difference data can be accurately eliminated based on the average transmission time, ensures the accuracy of the time difference of a single synchronization operation.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for time synchronization between wireless devices in an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of obtaining a time difference corresponding to a single synchronization operation of a second wireless device with respect to a first wireless device in an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a data packet interaction process in a single synchronization operation according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a data packet interaction process in a plurality of single synchronization operations according to the present invention
  • Figure 5 is a schematic view showing a numerical pair of a specific embodiment of the present invention in a Cartesian coordinate system
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the least squares value line obtained according to the numerical value in Figure 5 also plotted in a Cartesian coordinate system;
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of a wireless device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the composition of a single synchronization calculation unit in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the composition of a wireless communication system in an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a block diagram of a computing device for performing a method in accordance with the present invention.
  • Figure 11 is a storage unit for holding or carrying program code implementing a method in accordance with the present invention.
  • the first wireless device acts as a time synchronized master device, which can be a server (server), providing a time source of time synchronization.
  • the second wireless device acts as a time-synchronized slave device, and the slave device can be a client (client), and needs to obtain a time difference between the local system time and the server system time, thereby adjusting the local system time or adjusting the local system time counter to match the server.
  • the system time is kept in sync.
  • the server establishes a connection with one or more clients via WIFI or WIFI-Direct (WIFI Direct Connection).
  • FIG. 1 is a flow chart of a method for time synchronization between wireless devices in an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the method includes:
  • Step S11 calculating, by the first synchronization operation of the first wireless device and the second wireless device, the acquired time between the first wireless device and the second wireless device to receive and send the corresponding data packet, and calculating the second corresponding to the single synchronization operation The time difference of the wireless device relative to the first wireless device.
  • the step S11 obtains a time difference corresponding to a single synchronization operation of the second wireless device with respect to the first wireless device, and specifically includes:
  • Step S101 The first wireless device performs a synchronous request packet for uninterrupted broadcast or multicast at a predetermined time interval, where the request packet carries the request packet sequence number and the local system time TS1 of the request packet.
  • the first wireless device Server continuously broadcasts or multicasts a request packet for synchronization, and the request packet must include a data packet. Serial number (to avoid the impact of packet loss), current system time TS1.
  • Step S102 The second wireless device receives the request packet and broadcasts or multicasts a response packet (ACK), where the response packet carries the second wireless device's own Client ID (client ID), and the second wireless device records the request packet.
  • ACK response packet
  • client ID Client ID
  • the second wireless device Client receives the data packet broadcast by the server at the local system time TC1, saves TS1 and TC1, and then sends an ACK to the server in a broadcast or multicast manner, and the ACK packet needs to include the client ID, and the client ID is used to distinguish different On the client side, the client needs to save the local time TC2 for sending ACK packets.
  • Step S103 The first wireless device sends a response packet after receiving the response packet, where the response packet carries the ID of the responded second wireless device and the local system time TS2 of the received response packet.
  • the first wireless device server receives the ACK packet, and saves the system time TS2 when the ACK packet is received. Then, the server ID in the TS2 and the ACK packet is sent to the client, where the transmission mode is not limited, and may be adopted. In the broadcast or multicast mode, non-broadcast and multicast can also be used.
  • Step S104 The second wireless device checks the response packet according to its own Client ID. If the ID carried in the response packet is consistent with its own Client ID, the TS2 in the response packet is recorded.
  • the second wireless device client After receiving the response packet sent by the server, the second wireless device client checks whether the client ID is correct. If it is true, saves the TS2; otherwise, the response packet is discarded.
  • the above steps S101-S104 are one-time synchronization operation. If any data loss or abnormality occurs in the middle, the current synchronization operation is ended, and the next synchronization operation is started again from S101.
  • the schematic diagram of the data packet interaction process in the one-time single-synchronization operation is as shown in FIG. 3.
  • the single synchronization operation of the first wireless device and the second wireless device in this embodiment includes: 1) the second wireless Receiving, by the first wireless device, a request packet for synchronization sent by the first wireless device; 2) transmitting, by the second wireless device, the response packet to the first wireless device according to the request packet; 3) receiving, by the second wireless device, the first wireless device, returning according to the response packet Response package.
  • Step S105 The second wireless device calculates a time difference of a single synchronization operation of the second wireless device with respect to the first wireless device according to the foregoing TC1, TC2, TS1, and TS2 under the same request packet sequence number.
  • the second wireless device transmits the following equation according to time:
  • TC1 TS1+Tdiff+Ttrans1 (1)
  • Tdiff is the time difference of a single synchronization operation
  • Ttrans1 is the transmission time of the request packet under a single synchronization operation
  • Ttrans2 is the transmission time of the response packet under a single synchronization operation.
  • Ttrans (TC1+TS2-TS1-TC2)/2;
  • Tdiff (TC1-TS2-TS1+TC2)/2.
  • the first factor is that the time from the server to the client is different from the time from the client to the server, and the transmission using WiFi or WIFI-Direct will aggravate this factor. influences.
  • the second factor is that for broadcast and multicast scenarios, if the data packet is lost, it usually causes retransmission, and the time information in the packet is retransmitted, for example, from Server to Client TS1 in step S11. It has not been updated, which will aggravate the impact of the first factor. Therefore, the data packets in the above steps S11 and S12 of the present invention are all exchanged using broadcast or multicast to avoid the error of the transmission time caused by retransmitting data in one synchronization operation.
  • Step S12 Perform validity filtering on the time difference corresponding to the single synchronization operation, and extract valid time difference data.
  • determining the packet loss or abnormality during a single synchronization operation includes:
  • the second wireless device verifies the response packet according to its own client ID. If the ID carried in the response packet is inconsistent with its own client ID, it is determined that a packet abnormality occurs during the single synchronization operation; or
  • the second wireless device determines that the request packet or the response packet under the corresponding request packet sequence number is not received within the allowed time range, it is determined that the packet loss occurs during the single synchronization operation.
  • the threshold of the average transmission time of the data packet between the first wireless device and the second wireless device is selected; if the average transmission time of a single synchronization operation exceeds the threshold, the time difference data of the single synchronization operation is filtered out.
  • Step S13 performing smoothing processing on the valid time difference data corresponding to the plurality of single synchronization operations in the set time period, and obtaining an average time difference of the second wireless device with respect to the first wireless device in the set time period.
  • the filtered data can be used to calculate the time difference between the master and slave devices in the next step.
  • the time difference Tdiff of multiple single synchronization operations in the set time period needs to be smoothed. Because different devices have different computing capabilities, different algorithms can be used for processing.
  • a smoothing implementation method least squares method.
  • the smoothing process is performed by a least squares curve fitting method according to the synchronization time of each single synchronization operation and the time difference data corresponding to the single synchronization operation.
  • Y is the time difference of a single synchronization operation
  • X is the synchronization time corresponding to the single synchronization operation
  • a and b are obtained by the following formula according to the time difference Yi of the multiple single-synchronization operations filtered by the validity in the set time period and the corresponding time point Xi, where m is the number of pairs of values:
  • b is a slope describing a time gradation trend
  • the a is an average time difference of the second wireless device relative to the first wireless device within a set time period.
  • Xi represents the synchronization time of the i-th synchronization operation
  • Yi represents the master-slave time difference of the i-th synchronization operation, that is, the time difference of the second wireless device of the i-th synchronization operation with respect to the first wireless device.
  • Another smoothing implementation method the mean method.
  • the average time difference data corresponding to a plurality of single synchronization operations in the set time period is averaged. Specifically, an average value is obtained for a time difference of a plurality of single synchronization operations after the validity filtering in the set time period, where the average value is the second wireless device relative to the first wireless device within the set time period. Average time difference.
  • Step S14 adjusting the system time of the second wireless device according to the obtained average time difference every the set time period, so that the second wireless device is time synchronized with the first wireless device.
  • the counter for adjusting the local system time or adjusting the local system time according to the obtained average time difference may be a conventional technical means by those skilled in the art, for example, using the adjtimex system command of the Linux system, and the specific method is not used to limit the scope of protection of the present invention.
  • the first wireless device server sends the synchronization request data by broadcast or multicast without interruption for 100 ms at a predetermined time interval.
  • Package perform a synchronization operation.
  • Table 1 The data for the 10 single-synchronous operations obtained in Table 1 below:
  • the corresponding single synchronization operation is unsuccessful at 300ms, x indicates that the data is lost, and is not included in the calculation range; the corresponding average transmission time is 1588us at 600ms, the time is too large, and the average transmission time exceeds the predetermined threshold. Enter the calculation range.
  • the selection principle of the time interval of 100ms considers the occupancy rate of the network bandwidth on the one hand. If the interval is too short, the bandwidth occupancy rate will be too high, which will affect the transmission of audio data. On the other hand, the interval selection is too large, resulting in Client and Server synchronization is too slow.
  • the selection principle of the set time period needs to take into account the computing power of the device and the synchronization speed between the client and the server.
  • Synchronization time 100 200 400 500 700 800 900 1000 Single Tdiff(us) 321 400 254 301 102 325 200 234
  • the abscissa is the synchronization time (ms), and the ordinate is the Cartesian coordinate system for the master-slave time difference calculated in the single synchronization operation, and the value pairs in Table 2 are plotted in the Cartesian coordinate system as shown in FIG. 5.
  • Tdiff a+b*t; where a and b are any real numbers.
  • Y instead of Tdiff
  • X instead of t
  • the b in the above formula is the slope, which reflects the system clock of the client and the system clock of the server.
  • the system clock counter of the client can be adjusted according to the data b, so that the system clocks of the client and the server are consistent.
  • the following example shows how to adjust the system clock using the slope.
  • the system clock can be adjusted using the system command adjtimex (clock adjustment command):
  • the t parameter in the adjtimex command indicates the count value (usually 10000) of each system tick (usually 10ms, which is the relative value, that is, the length of time the system considers), and the length of each count value is t', ideally t
  • the absolute time length corresponding to ' is fixed and cannot be changed.
  • the count value is 10000, which is equivalent to the true time length of each system tick (10ms) is 10000*t'.
  • the slope b -0.1578, the unit of Y is us (10 6 S), and the unit of X is ms (10 3 S).
  • the master-slave time difference will vary by -0.1578us.
  • the client time is 1.78/10000 times faster than the server time.
  • the adjustment command will be: “adjtimex-t10001.578”, but adjtimex does not support floating point numbers.
  • the "adjtimex-t 10002" and "adjtimex-t 10000" can be used alternately for adjustment purposes.
  • the average value indicates the average time difference between the master and the slave in the current scheduled time period, that is, the time of the client is 267.125us ahead of the server.
  • the master-slave time difference can be adjusted to 0 within 1 second of the set time period. For example, slow down the system time of the client by 267.125us.
  • the adjtimex t parameter is calculated as follows:
  • the "adjtimex t 10000” is used after about 0.999 seconds to restore the original count value, thereby completing the adjustment of the master-slave time difference in 1 second.
  • the time difference between the master and the slave is adjusted by the adjtimex command in the same manner according to the obtained new average time difference.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of a wireless device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the wireless device includes:
  • the single synchronization calculation unit 71 is configured to calculate, by the first wireless device in the single synchronization operation of the first wireless device and itself, the time of the first wireless device and the corresponding data packet, The time difference of the first wireless device;
  • the filtering unit 72 is configured to perform validity filtering on the time difference corresponding to the single synchronization operation, and extract valid time difference data;
  • the smoothing unit 73 is configured to perform smoothing processing on the valid time difference data corresponding to the plurality of single synchronization operations in the set time period, and obtain an average time difference between the first time and the first wireless device in the set time period;
  • the time adjustment unit 74 is configured to adjust its own system time according to the obtained average time difference every the set time period, so as to synchronize time with the first wireless device.
  • the single synchronization calculation unit 71 includes:
  • the request receiving module 711 is configured to receive a request packet that the first wireless device broadcasts or multicasts to synchronize at a predetermined time interval, where the request packet carries a request packet sequence number, and a local system time TS1 for sending the request packet;
  • the response sending module 712 is configured to broadcast or multicast the response packet to the first wireless device, where the response packet carries its own ID, and records the request packet sequence number and the local system time TC1 of receiving the request packet. Transmitting the local system time TC2 of the response packet and the TS1;
  • the response check module 713 is configured to check, according to the client ID of the client, the response packet sent by the first wireless device, where the response packet carries the client ID of the responded second wireless device and the first wireless Receiving, by the device, the local system time TS2 of the response packet, if the ID carried in the response packet is consistent with the client ID of the wireless device (such as the second wireless device) to which the device belongs, the TS2 is recorded;
  • the synchronization calculation module 714 is configured to calculate a time difference of a single synchronization operation of the first wireless device according to the TC1, the TC2, the TS1, and the TS2 under the same request packet sequence number.
  • the synchronization calculation module 714 is specifically configured to calculate, according to the following formula, a time difference of a single synchronization operation of the first wireless device relative to the wireless device to which the synchronization calculation module 714 belongs according to the TC1, TC2, TS1, and TS2. And the average transmission time of the data packet between the first wireless device and the wireless device (eg, the second wireless device) to which the synchronization calculation module 714 belongs under a single synchronization operation:
  • Ttrans (TC1+TS2-TS1-TC2)/2
  • Tdiff (TC1-TS2-TS1+TC2)/2
  • Tdiff is the time difference of a single synchronous operation
  • Ttrans is the average transmission time of a single synchronous operation
  • the filtering unit 72 is specifically configured to determine time difference data of the single synchronization operation when a packet loss or abnormality occurs during a single synchronization operation; specifically, the filtering unit 72 is to verify the response packet according to its own client ID. If the ID carried in the response packet is inconsistent with its own client ID, it is determined that a packet abnormality occurs during the single synchronization operation; and, When the request packet or the response packet under the corresponding request packet sequence number is not received within the set time range, it is determined that the packet loss occurs during the single synchronization operation.
  • the filtering unit 72 is specifically configured to select a threshold of an average transmission time of a data packet between the first wireless device and itself, and if an average transmission time of a single synchronization operation exceeds the threshold, The time difference data of the single synchronization operation is filtered out.
  • the smoothing unit 73 is specifically configured to perform smoothing by using a least squares curve fitting method according to the synchronization time of each single synchronization operation and the time difference data corresponding to the single synchronization operation. Or, the average time difference data corresponding to a plurality of single synchronization operations in the set time period is averaged.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the composition of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the system includes: a first wireless device 91 for providing an audio source, one or more second wireless devices 92 as wireless speakers, wherein the first wireless device 91 and the second wireless device 92 pass WIFI Or establishing a connection by directly connecting to the WIFI; the second wireless device is the above figure The wireless device shown in 7.
  • the system embodiment of the present invention has the same inventive concept as the method embodiment of the present invention.
  • the first wireless device and one or more second wireless devices included in the system may respectively correspond to the implementation steps of the method embodiment of the present invention. This will not be repeated.
  • the method for time synchronization between wireless devices, the wireless device and the wireless communication system disclosed by the present invention does not need to add additional hardware, and performs efficiency filtering to eliminate bad data by time difference data of the obtained single synchronization operation. And smoothing the time difference data of the plurality of single synchronization operations filtered by the validity in the set time period, thereby obtaining an average time difference in the set time period with high precision, and thus, according to the set time period, according to the set time period
  • the obtained average time difference data adjusts the system time of the wireless device to be synchronized, and can synchronize the system time difference between the wireless devices to less than 1 ms, thereby realizing high-precision time synchronization between the wireless devices.
  • the time synchronization method between the wireless devices disclosed by the present invention, the wireless device, and the wireless communication system can avoid the average transmission time caused by retransmitting the data packet in a single synchronization operation by using the broadcast or multicast method to exchange data packets.
  • the error so that the invalid time difference data can be accurately eliminated based on the average transmission time, ensures the accuracy of the time difference of a single synchronization operation.
  • modules in the devices in the embodiments can be adaptively changed and And they are placed in one or more devices different from this embodiment.
  • the modules or units or components of the embodiments may be combined into one module or unit or component, and further they may be divided into a plurality of sub-modules or sub-units or sub-components.
  • any combination of the features disclosed in the specification, including the accompanying claims, the abstract and the drawings, and any methods so disclosed, or All processes or units of the device are combined.
  • Each feature disclosed in this specification (including the accompanying claims, the abstract and the drawings) may be replaced by alternative features that provide the same, equivalent or similar purpose.
  • the various component embodiments of the present invention may be implemented in hardware, or in a software module running on one or more processors, or in a combination thereof.
  • a microprocessor or digital signal processor may be used in practice to implement some or all of the functionality of some or all of the components in accordance with embodiments of the present invention.
  • the invention can also be implemented as a device or device program (e.g., a computer program and a computer program product) for performing some or all of the methods described herein.
  • a program implementing the invention may be stored on a computer readable medium or may be in the form of one or more signals.
  • Such signals may be downloaded from an Internet website, provided on a carrier signal, or provided in any other form.
  • Figure 10 illustrates a computing device in which the method in accordance with the present invention can be implemented.
  • the computing device conventionally includes a processor 1010 and a computer program product or computer readable medium in the form of a memory 1020.
  • the memory 1020 may be an electronic memory such as a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), an EPROM, a hard disk, or a ROM.
  • the memory 1020 has a memory space 1030 for executing program code 1031 of any of the above method steps.
  • storage space 1030 for program code may include various program code 1031 for implementing various steps in the above methods, respectively.
  • the program code can be read from or written to one or more computer program products.
  • Such computer program products include program code carriers such as hard disks, compact disks (CDs), memory cards or floppy disks.
  • Such a computer program product is typically a portable or fixed storage unit as described with reference to FIG.
  • the storage unit may have storage segments, storage spaces, and the like that are similarly arranged to memory 1020 in the computing device of FIG.
  • the program code can be compressed, for example, in an appropriate form.
  • the storage unit includes computer readable code 1031', ie, code that can be read by, for example, a processor such as 1010, which when executed by a computing device causes the computing device to perform each of the methods described above step.

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Abstract

本发明公开了一种无线设备间时间同步的方法、无线设备和无线通信系统。所述方法包括：获取第一无线设备与第二无线设备单次同步操作的时间差，对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤，提取出有效的时间差数据；对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理，获得第二无线设备相对于第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差；每隔所述设定时间段根据获得的所述平均时间差调整第二无线设备的系统时间，以使得第二无线设备与第一无线设备时间同步。本发明的技术方案，以不依赖硬件的软件方式实现无线设备间高精度的时间同步。

Description

无线设备间时间同步的方法、无线设备和无线通信系统 技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种无线设备间时间同步方法、无线设备和无线通信系统。
发明背景
随着人们对无线音箱的音质的需求越来越高，已不满足于蓝牙传输有损的音频数据，基于WiFi的无损音频传输系统随之诞生。
在某些通过WiFi或WiFi-Direct连接的音响系统中，若每个音箱只播放一个声道，音箱与音箱之间的播放同步就显得极为重要。举例来说，在一个音乐播放系统中，有两个音箱。通过设置使音箱1播放一首立体声音乐的左声道，音箱2播放同一首立体声音乐的右声道，如果两音箱播放的时间差大于5ms，人耳可明显感受到播放不同步，大大影响听音乐的体验。
现有方案可采用硬件及软件两类实现方式，使用硬件实现可以达到较高精度的时间同步，但成本过高；而现有使用软件实现的方案，虽然成本低，但时间同步精度较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种无线设备间时间同步的方法、无线设备和无线通信系统，以不依赖硬件的软件方式实现无线设备间高精度的时间同步。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
依据本发明的一个方面，本发明公开的一种无线设备间时间同步的方法，所述方法包括：
通过在第一无线设备和第二无线设备的单次同步操作中获取到的第一无线设备和第二无线设备收发相应数据包的时间，计算该单次同步操作对应的第二无线设备相对于第一无线设备的时间差；
对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤，提取出有效的时间差数据；
对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理，获得第二无线设备相对于第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差；
每隔所述设定时间段根据获得的所述平均时间差调整第二无线设备的系统时间，以使得第二无线设备与第一无线设备时间同步。
依据本发明的另一个方面，本发明公开的一种无线设备，包括：
单次同步计算单元，用于通过在第一无线设备和自身的单次同步操作中获取到的第一无线设备和自身收发相应数据包的时间，计算该单次同步操作对应的自身相对于第一无线设备的时间差；
过滤单元，用于对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤，提取出有效的时间差数据；
平滑单元，用于对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理，获得自身相对于所述第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差；
时间调整单元，用于每隔所述设定时间段根据获得的所述平均时间差调整自身的系统时间，以使得自身与所述第一无线设备时间同步。
依据本发明的再一个方面，本发明公开的一种无线通信系统，所述系统包括：用于提供音频源第一无线设备、一个或多个作为无线音箱的第二无线设备，其中第一无线设备与第二无线设备通过WIFI或WIFI直连建立连接；所述第二无线设备为上述的无线设备。
根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机程序，其包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码在计算设备上运行时，导致所述计算设备执行前项所述的方法。
根据本发明的又再一个方面，提供了一种计算机可读介质，其中存储了前项所述的计算机程序。
本发明的技术效果是：
本发明公开的无线设备间时间同步方法、无线设备和无线通信系统，无需增加额外的硬件，通过对获得的单次同步操作的时间差数据，进行有效性过滤以剔除不良的数据，并对设定时间段内的有效性过滤后的多个单次同步操作的时间差数据进行平滑处理，能够得到精度较高的设定时间段内的平均时间差，从而每隔设定时间段根据获得的平均时间差数据对待同步的无线设备的系统时间进行调整，可以将无线设备间的系统时间差同步至低于1ms，实现无线设备间高精度的时间同步。
进一步的，本发明公开的无线设备间时间同步方法、无线设备和无线通信系统，通过使用广播或组播方式交互数据包，能够避免在单次同步操作中，重传数据包造成的平均传输时间的误差，从而能够基于平均传输时间准确地剔除掉无效的时间差数据，保证了单次同步操作的时间差的精度。
附图简要说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中的一种无线设备间时间同步方法的流程图；
图2是本发明实施例中的获得第二无线设备相对于第一无线设备的单次同步操作对应的时间差的流程图；
图3是本发明给出的在一次单次同步操作中数据包交互过程的示意图；
图4是本发明给出的在多次单次同步操作中数据包交互过程的示意图；
图5是将本发明一个具体实施例的数值对绘制在直角坐标系中的示意图；
图6是将根据图5中的数值对得到的最小二乘法数值线也绘制在直角坐标系中的示意图；
图7是本发明实施例中的一种无线设备的结构示意图；
图8本发明实施例中的单次同步计算单元的组成示意图；
图9是本发明实施例中的无线通信系统的组成示意图；
图10是用于执行根据本发明的方法的计算设备的框图；以及
图11是用于保持或者携带实现根据本发明的方法的程序代码的存储单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在下述描述中，第一无线设备作为时间同步的主设备，该主设备可以为Server(服务器)，提供时间同步的时间源。第二无线设备作为时间同步的从设备，该从设备可以为Client(客户端)，需要得到本地系统时间与Server系统时间的时间差，从而调整本地系统时间或调整本地系统时间计数器，以与Server的系统时间保持同步。在一个无线通信系统中，Server与一个或多个Client通过WIFI或WIFI-Direct(WIFI直连)建立连接。
图1是本发明实施例中的一种无线设备间时间同步方法的流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤S11，通过在第一无线设备和第二无线设备的单次同步操作中，获取到的第一无线设备和第二无线设备收发相应数据包的时间，计算该单次同步操作对应的第二无线设备相对于第一无线设备的时间差。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，步骤S11获得第二无线设备相对于第一无线设备的单次同步操作对应的时间差具体包括：
步骤S101，第一无线设备以预定的时间间隔不间断的广播或组播进行同步的请求包，所述请求包中携带请求包序号、发送请求包的本地系统时间TS1。
第一无线设备Server不间断的广播或组播进行同步的请求包，请求包中必须包含数据包 序号(以避免丢包的影响)、当前的系统时间TS1。
步骤S102，第二无线设备接收该请求包并广播或组播发送应答包(ACK)，应答包中携带第二无线设备自身的Client ID(客户端ID)，同时第二无线设备记录下请求包序号、接收到请求包的本地系统时间TC1、发送应答包的本地系统时间TC2和请求包中的上述当前的系统时间TS1。
第二无线设备Client在本地系统时间TC1接收到Server广播的数据包，保存TS1和TC1，随后以广播或组播方式向Server发送ACK，ACK包中需包含Client ID，Client ID用来区分不同的Client端，同时Client需保存发送ACK包的本地时间TC2。
步骤S103，第一无线设备接收到应答包后发送回应包，回应包中携带所回应的第二无线设备的ID和接收到应答包的本地系统时间TS2。
第一无线设备Server端接收到ACK包，保存接收到ACK包时的系统时间TS2；随后将TS2及ACK包中的Client ID发送到Client端，此处并不限制采用何种传输方式，可以采用广播或组播方式，也可以采用非广播和组播的方式。
步骤S104，第二无线设备根据自身的Client ID校验所述回应包，如果回应包中携带的ID与自身的Client ID一致，则记录下回应包中的所述TS2。
第二无线设备Client收到Server发送的回应数据包后，校验Client ID是否正确，若真，则保存TS2；否则丢掉回应数据包。
上述步骤S101-S104为一次同步操作，若中间任意一次数据丢失或异常，则结束本次同步操作，从S101重新执行，开始下一次同步操作。
根据上述说明，上述一次单次同步操作中数据包交互过程的示意图如图3所示，可见本实施例中的第一无线设备和第二无线设备的单次同步操作包括：1)第二无线设备接收第一无线设备发送的用于同步的请求包；2)第二无线设备根据该请求包向第一无线设备发送应答包；3)第二无线设备接收第一无线设备根据该应答包返回的回应包。
周期性重复上述步骤S101-S104，其多个单次同步操作中数据包交互过程如图4所示，在图4所示的场景中，在设定时间段内包括N个单次同步操作。
步骤S105，第二无线设备根据同一请求包序号下的上述TC1、TC2、TS1和TS2，计算第二无线设备相对于第一无线设备的单次同步操作的时间差。
具体地，第二无线设备根据时间传输下述等式：
TC1＝TS1+Tdiff+Ttrans1  (1)
TS2+Tdiff＝TC2+Ttrans2  (2)
其中，Tdiff为单次同步操作的时间差，Ttrans1为单次同步操作下请求包的传输时间， Ttrans2为单次同步操作下应答包的传输时间。
合理假设通讯路径是对称的，即Ttrans1＝Ttrans2，得到单次同步操作的平均传输时间Ttrans和单次同步操作的时间差Tdiff：
Ttrans＝(TC1+TS2-TS1-TC2)/2；
Tdiff＝(TC1-TS2-TS1+TC2)/2。
需要说明的是，影响Tdiff精度有两种因素，第一种因素是从Server传输到Client的时间与从Client传输到Server的时间不同，而使用WiFi或WIFI-Direct进行传输会加剧此因素的不良影响。第二种因素是对不采用广播和组播的场景，数据包如果丢失，通常情况下会引起重传，而重传包中的时间信息，例如步骤S11中从Server到Client数据包中TS1，并没有被更新，这样会加剧第一种因素引起的影响。所以在本发明的上述步骤S11和S12中的数据包都使用广播或组播进行交互，以避免在一次同步操作中，重传数据造成的传输时间的误差。
步骤S12，对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤，提取出有效的时间差数据。
为减少对上述Tdiff精度的影响，需要进行一定的算法，过滤不良数据，以提高得到的时间差精度。
对单次同步操作的时间差进行有效性过滤的情形一：
确定某单次同步操作过程中出现数据包丢失或异常时，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据。其中，确定某单次同步操作过程中出现数据包丢失或异常包括：
第二无线设备根据自身的客户端ID校验所述回应包，如果所述回应包中携带的ID与自身的客户端ID不一致，确定所述单次同步操作过程中出现数据包异常；或者，
第二无线设备判断在允许的时间范围内没有接收到相应的请求包序号下的请求包或应答包时，确定所述单次同步操作过程中出现数据包丢失。
对单次同步操作的时间差进行有效性过滤的情形二：
选取第一无线设备和第二无线设备之间数据包的平均传输时间的阈值；若某单次同步操作的平均传输时间超过所述阈值，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据。
这是因为：如果在一次同步操作过程中数据包丢失或异常，将得不到有效的单次同步操作的时间差，对这次同步操作得到的数据应当排除；另外，由于主从设备时间差的存在，无法得到真实的Trans1及Trans2，进而也就无法算出单次同步操作的时间差Tdiff，但可通过计算单次同步操作的平均传输时间Ttrans，如果平均传输时间Ttrans过大，通常情况都是由于单向传输时间过大引起的，因此可根据单次同步操作对应的平均传输时间对该单次同步操作的时间差数据Tdiff进行过滤。
步骤S13，对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理，获得第二无线设备相对于第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差。
经过过滤后的数据可以进行下一步的主从设备的时间差计算，但因无线网络传输时间不确定性的影响，需要对设定时间段内的多次单次同步操作的时间差Tdiff进行平滑处理。因不同的设备具有不同的计算能力，可采用不同的算法进行处理。
一种平滑处理实现方法：最小二乘法。
根据每个单次同步操作的同步时间和该单次同步操作对应的时间差数据，采用最小二乘曲线拟合的方式进行平滑处理。
具体地，利用最小二乘法公式Y＝a+b*X，其中Y为单次同步操作的时间差，X为该单次同步操作对应的同步时间。
根据设定时间段内的有效性过滤后的多次单次同步操作的时间差Yi及对应的时间点Xi的数值对，通过如下公式得到a与b的值，其中m为数值对的个数：
Figure PCTCN2015089140-appb-000001
Figure PCTCN2015089140-appb-000002
其中，所述b为描述时间渐变趋势的斜率，所述a即为第二无线设备相对于第一无线设备在设定时间段内的平均时间差。Xi表示第i次同步操作的同步时间，Yi表示第i次同步操作的主从端时间差，即第i次同步操作的第二无线设备相对于第一无线设备的时间差。
另一种平滑处理实现方法：均值法。
对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据求均值。具体地，对设定时间段内的有效性过滤后的多次单次同步操作的时间差求均值，该平均值即为第二无线设备相对于第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差。
步骤S14，每隔所述设定时间段根据获得的所述平均时间差调整第二无线设备的系统时间，以使得第二无线设备与第一无线设备时间同步。
根据获得的平均时间差调整本地系统时间或者调整本地系统时间的计数器，可采用本领域技术人员的惯用技术手段，例如采用Linux系统的adjtimex系统命令，具体方法不用于限制本发明的保护范围。
以下采用具体实施例对本发明的上述方案进行进一步的说明。
第一无线设备Server端以预定的时间间隔100ms不间断的广播或组播发送同步请求数据 包，执行同步操作。下表1中为得到的10次单次同步操作的数据：
表1
同步时间(ms) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
单次Tdiff(us) 321 400 x 254 301 689 102 325 200 234
平均传输时间(us) 706 709 x 701 754 1588 698 689 702 705
其中，300ms时对应的单次同步操作未成功，x表示本次数据丢失，不列入计算范围；600ms时对应的平均传输时间为1588us，时间过大，该平均传输时间超过预定阈值，不列入计算范围。
时间间隔100ms的选取原则，一方面考虑网络带宽的占用率，间隔选取的过短，会使带宽的占用率过高，影响音频数据的传输，另一方面，间隔选取的过大，导致Client与Server的同步速度过慢。
本实施例中的设定时间段为时间间隔(100ms)*10次＝1s，即每隔1s根据获得的时间差调整一次Client的本地系统时间。设定时间段的选取原则需要考虑到设备的计算能力和Client与Server的同步速度。
经过上述对计算出的10次单次同步操作的数据进行有效性过滤后，下表2中为有效性过滤后的数据：
表2
同步时间(ms) 100 200 400 500 700 800 900 1000
单次Tdiff(us) 321 400 254 301 102 325 200 234
平滑处理方式一：最小二乘法
以横坐标为同步时间(ms)，纵坐标为单次同步操作中计算出的主从端时间差建立直角坐标系，将表2中的数值对绘制在该直角坐标系中如图5所示。
使用公式Tdiff＝a+b*t；其中a、b为任意实数。习惯起见，使用Y替代Tdiff，X替代t，上述公式即为Y＝a+bX，可以得到描述时间渐变趋势的斜率及需要调整的Tdiff的平均值。
使用如下公式可得a与b的值，m为数值对的个数，在本具体实施例中为m＝8：
Figure PCTCN2015089140-appb-000003
Figure PCTCN2015089140-appb-000004
将表2中的数值对代入，计算得a＝357.9；b＝-0.1578。由此将Y＝a+bX的数据线也绘制在上述直角坐标系中如图5所示。
上述公式中的b即为斜率，能反映出Client端的系统时钟相对于Server端的系统时钟的快慢，可以依据数据b来调整Client端的系统时钟计数器，使Client端与Server端的系统时钟步调一致。
上述公式中的a可以说明在t＝1000ms时，Client端相对于Server端的系统时间差，可根据公式Tdiff＝a+b*t以及计算出的a、b的值，计算出在t＝1000ms时刻Client端相对于Server端的系统时间差Tdiffnow＝200.1，之后便可通过该时间差数据调整Client端的系统时钟计数器来调整系统时间或者直接修改Client端的系统时间。
下面通过一个示例说明如何利用斜率调整系统时钟。
调整时钟快慢：不同的软硬件系统有不同的实现方式，下面以较为常用的Linux系统举例。
使用系统命令adjtimex(时钟调节命令)可对系统时钟进行调整：
adjtimex命令中t参数表示每个系统滴答(通常为10ms，为相对值，即系统认为的时间长度)的计数值(通常为10000)，每个计数值的时间长度为t′，理想状态下t′所对应的绝对时间长度是固定的，不可被改变的。
通常来讲，计数值为10000，相当于每个系统滴答(10ms)真正的时间长度为10000*t′。对此计数值进行修改，就可以改变每个系统滴答(10ms)的真正的时间长度。从而达到调整系统时间快慢的目的。
“adjtimex t 10001”：将系统时钟调慢万分之一
“adjtimex t 9999”：将系统时钟调快万分之一
在上面的例子中，斜率b＝-0.1578，Y的单位为us(106S)，X的单位为ms(103S)，时间每过1ms，主从时间差将会变化-0.1578us。也就是说，Client端的时间比Server端的时间快1.578/10000倍，如果adjtimex可以支持浮点数，那么调整的命令将是：“adjtimex-t10001.578”，但adjtimex不支持浮点数，为达到目的，可以交替使用“adjtimex-t 10002”及“adjtimex-t 10000”来达到调整目的。例如，先执行“adjtimex t 10002”，7.89秒后执行“adjtimex t 10000”，2.11秒后结束adjtimex t 10000命令，从而在10秒内完成本次对主从 端时间差的调整。在没有得到新的下一组数据之前，上述两条adjtimex命令以10s为周期循环交替执行，当得到下一组数据时，再采用相似的方法，根据下一组数据得到斜率利用adjtimex命令对主从端时间差进行调整。
平滑处理方式二：均值法
同样以上述表2中的数值对为例，在1000ms时间内采集到8个有效数据，对此8个有效的Tdiff数据求均值，得到均值为267.125us。此均值表示当前预定时间段内主从端的平均时间差，即Client端的时间超前Server端267.125us，依据该时间差数据可以在设定时间段1秒内将主从端时间差调整到0。例如，将Client的系统时间调慢267.125us。
同样用Linux系统举例，使用adjtimex系统命令。adjtimex t参数计算公式如下：
1000000*X/10000＝(1000000+267.125)
X＝10002.67125
因为X不可以设置为浮点数，因此，X可采用大于10002.67125，例如X＝10012，那么，使用此参数调整267.125us的时间为(1000000+267.125)*10000/10012＝999068.2us。
由此，使用命令”adjtimex t 10012”，经过大约0.999秒后使用“adjtimex t 10000”，恢复原计数值，从而在1秒内完成对主从端时间差的调整。当得到下一组数据时，再根据得到的新的平均时间差，采用相同方式，利用adjtimex命令对主从端时间差进行调整。
本发明还公开了一种无线设备，用于执行本发明的上述方法，该无线设备对应上述方法中的第二无线设备Client。图7是本发明实施例中的一种无线设备的结构示意图。如图7所示，该无线设备包括：
单次同步计算单元71，用于通过在第一无线设备和自身的单次同步操作中，获取到的第一无线设备和自身收发相应数据包的时间，计算该单次同步操作对应的自身相对于第一无线设备的时间差；
过滤单元72，用于对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤，提取出有效的时间差数据；
平滑单元73，用于对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理，获得自身相对于第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差；
时间调整单元74，用于每隔所述设定时间段根据获得的所述平均时间差调整自身的系统时间，以使得自身与第一无线设备时间同步。
在本发明的一个实施例中，如图8所示，上述单次同步计算单元71包括：
请求接收模块711，用于接收第一无线设备以预定的时间间隔广播或组播进行同步的请求包，所述请求包中携带请求包序号、发送请求包的本地系统时间TS1；
应答发送模块712，用于向所述第一无线设备广播或组播发送应答包，所述应答包中携带自身的ID，同时记录下所述请求包序号、接收到请求包的本地系统时间TC1、发送应答包的本地系统时间TC2和所述TS1；
回应校验模块713，用于根据自身的客户端ID校验所述第一无线设备发送的回应包，所述回应包中携带所回应的第二无线设备的客户端ID和所述第一无线设备接收到所述应答包的本地系统时间TS2，如果所述回应包中携带的ID与自身所属无线设备(如第二无线设备)的客户端ID一致，则记录下所述TS2；
同步计算模块714，用于根据同一请求包序号下的所述TC1、所述TC2、所述TS1和所述TS2，计算自身相对于第一无线设备的单次同步操作的时间差.
可选地，所述同步计算模块714，具体用于基于下述公式，根据所述TC1、TC2、TS1和TS2计算第一无线设备相对于同步计算模块714所属无线设备的单次同步操作的时间差，以及单次同步操作下第一无线设备与同步计算模块714所属无线设备(如第二无线设备)间数据包的平均传输时间：
Ttrans＝(TC1+TS2-TS1-TC2)/2
Tdiff＝(TC1-TS2-TS1+TC2)/2
其中，Tdiff为单次同步操作的时间差，Ttrans为单次同步操作的平均传输时间。
在本发明的一个实施例中，上述过滤单元72具体用于确定某单次同步操作过程中出现数据包丢失或异常时，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据；具体地，上述过滤单元72是根据自身的客户端ID校验所述回应包，如果所述回应包中携带的ID与自身的客户端ID不一致，确定所述单次同步操作过程中出现数据包异常；以及，判断在设定的时间范围内没有接收到相应的请求包序号下的请求包或应答包时，确定所述单次同步操作过程中出现数据包丢失。
在本发明的一个实施例中，上述过滤单元72具体用于选取第一无线设备和自身之间数据包的平均传输时间的阈值，若某单次同步操作的平均传输时间超过所述阈值，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据。
在本发明的另一个实施例中，上述平滑单元73具体用于根据每个单次同步操作的同步时间和该单次同步操作对应的时间差数据，采用最小二乘曲线拟合的方式进行平滑处理；或者，对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据求均值。
图9是本发明实施例中的一种无线通信系统的组成示意图。如图9所示，所述系统包括：用于提供音频源第一无线设备91、一个或多个作为无线音箱的第二无线设备92，其中第一无线设备91与第二无线设备92通过WIFI或WIFI直连建立连接；所述第二无线设备为上述图 7所示的无线设备。
本发明的系统实施例与本发明的方法实施例具有相同的发明构思，系统中包括的第一无线设备、一个或多个第二无线设备可分别对应本发明的方法实施例的实现步骤，在此不再展开赘述。
综上所述，本发明公开的无线设备间时间同步方法、无线设备和无线通信系统，无需增加额外的硬件，通过对获得的单次同步操作的时间差数据，进行有效性过滤以剔除不良的数据，并对设定时间段内的有效性过滤后的多个单次同步操作的时间差数据进行平滑处理，能够得到精度较高的设定时间段内的平均时间差，从而每隔设定时间段根据获得的平均时间差数据对待同步的无线设备的系统时间进行调整，可以将无线设备间的系统时间差同步至低于1ms，实现无线设备间高精度的时间同步。
进一步的，本发明公开的无线设备间时间同步方法、无线设备和无线通信系统，通过使用广播或组播方式交互数据包，能够避免在单次同步操作中，重传数据包造成的平均传输时间的误差，从而能够基于平均传输时间准确地剔除掉无效的时间差数据，保证了单次同步操作的时间差的精度。
需要说明的是：
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并 且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的方法中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
例如，图10示出了可以实现根据本发明的方法的计算设备。参见图10，该计算设备传统上包括处理器1010和以存储器1020形式的计算机程序产品或者计算机可读介质。存储器1020可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器1020具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码1031的存储空间1030。例如，用于程序代码的存储空间1030可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码1031。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为如参考图11所述的便携式或者固定存储单元。该存储单元可以具有与图10的计算设备中的存储器1020类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。通常，存储单元包括计算机可读代码1031’，即可以由例如诸如1010之类的处理器读取的代码，这些代码当由计算设备运行时，导致该计算设备执行上面所描述的方法中的各个步骤。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和 技术，以便不模糊对本说明书的理解。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (17)

  1. 一种无线设备间时间同步的方法，其特征在于，所述方法包括：
    通过在第一无线设备和第二无线设备的单次同步操作中获取到的第一无线设备和第二无线设备收发相应数据包的时间，计算该单次同步操作对应的第二无线设备相对于第一无线设备的时间差；
    对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤，提取出有效的时间差数据；
    对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理，获得第二无线设备相对于第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差；
    每隔所述设定时间段根据获得的所述平均时间差调整第二无线设备的系统时间，以使得第二无线设备与第一无线设备时间同步。
  2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过在第一无线设备和第二无线设备的单次同步操作中获取到的第一无线设备和第二无线设备收发相应数据包的时间，计算该单次同步操作对应的第二无线设备相对于第一无线设备的时间差包括：
    第一无线设备以预定的时间间隔广播或组播进行同步的请求包，所述请求包中携带请求包序号、发送请求包的本地系统时间TS1；
    第二无线设备接收所述请求包并广播或组播发送应答包，所述应答包中携带第二无线设备自身的客户端ID，同时第二无线设备记录下所述请求包序号、接收到所述请求包的本地系统时间TC1、发送所述应答包的本地系统时间TC2和所述请求包中的所述TS1；
    第一无线设备接收到所述应答包后发送回应包，所述回应包中携带所回应的第二无线设备的客户端ID和接收到所述应答包的本地系统时间TS2；
    第二无线设备根据自身的ID校验所述回应包，如果所述回应包中携带的无线设备的ID与自身的客户端ID一致，则记录下所述回应包中的所述TS2；
    第二无线设备根据同一请求包序号下的所述TC1、所述TC2、所述TS1和所述TS2，计算第二无线设备相对于第一无线设备的单次同步操作的时间差。
  3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据同一请求包序号下的所述TC1、所述TC2、所述TS1和所述TS2，计算第二无线设备相对于第一无线设备的单次同步操作的时间差包括：
    基于下述公式，根据所述TC1、TC2、TS1和TS2计算第一无线设备相对于第二无线设备的单次同步操作的时间差，以及单次同步操作下第一无线设备与第二无线设备间数据包的平均传输时间：
    Ttrans＝(TC1+TS2-TS1-TC2)/2
    Tdiff＝(TC1-TS2-TS1+TC2)/2
    其中，Tdiff为单次同步操作的时间差，Ttrans为单次同步操作的平均传输时间。
  4. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤包括：
    确定某单次同步操作过程中出现数据包丢失或异常时，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据。
  5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定某单次同步操作过程中出现数据包丢失或异常包括：
    第二无线设备根据自身的客户端ID校验所述回应包，如果所述回应包中携带的ID与自身的客户端ID不一致，确定所述单次同步操作过程中出现数据包异常；或者，
    第二无线设备判断在设定的时间范围内没有接收到相应的请求包序号下的请求包或应答包时，确定所述单次同步操作过程中出现数据包丢失。
  6. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤包括：
    选取第一无线设备和第二无线设备之间数据包的平均传输时间的阈值；
    若某单次同步操作的平均传输时间超过所述阈值，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据。
  7. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理包括：
    根据每个单次同步操作的同步时间和该单次同步操作对应的时间差数据，采用最小二乘曲线拟合的方式进行平滑处理；
    或者，对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据求均值。
  8. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据获得的所述平均时间差调整第二无线设备的系统时间包括：
    使用Linux操作系统的时钟调节命令adjtimex，根据获得的所述平均时间差对第二无线设备的系统时钟或系统时钟的计数器进行调整。
  9. 一种无线设备，其特征在于，包括：
    单次同步计算单元，用于通过在第一无线设备和自身的单次同步操作中获取到的第一无线设备和自身收发相应数据包的时间，计算该单次同步操作对应的自身相对于第一无线设备的时间差；
    过滤单元，用于对所述单次同步操作对应的时间差进行有效性过滤，提取出有效的时间 差数据；
    平滑单元，用于对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据进行平滑处理，获得自身相对于所述第一无线设备在所述设定时间段内的平均时间差；
    时间调整单元，用于每隔所述设定时间段根据获得的所述平均时间差调整自身的系统时间，以使得自身与所述第一无线设备时间同步。
  10. 如权利要求9所述的无线设备，其特征在于，所述单次同步计算单元包括：
    请求接收模块，用于接收第一无线设备以预定的时间间隔广播或组播进行同步的请求包，所述请求包中携带请求包序号、发送请求包的本地系统时间TS1；
    应答发送模块，用于向所述第一无线设备广播或组播发送应答包，所述应答包中携带自身的ID，同时记录下所述请求包序号、接收到请求包的本地系统时间TC1、发送应答包的本地系统时间TC2和所述TS1；
    回应校验模块，用于根据自身所属无线设备的客户端ID校验所述第一无线设备发送的回应包，所述回应包中携带无线设备的ID和所述第一无线设备接收到所述应答包的本地系统时间TS2，如果所述回应包中携带的ID与自身所属无线设备的客户端ID一致，则记录下所述TS2；
    同步计算模块，用于根据同一请求包序号下的所述TC1、所述TC2、所述TS1和所述TS2，计算自身所属的无线设备相对于第一无线设备的单次同步操作的时间差；
    其中，所述同步计算模块，具体用于基于下述公式，根据所述TC1、TC2、TS1和TS2计算第一无线设备相对于自身所属的无线设备的单次同步操作的时间差，以及单次同步操作下第一无线设备与自身所属的无线设备间数据包的平均传输时间：
    Ttrans＝(TC1+TS2-TS1-TC2)/2
    Tdiff＝(TC1-TS2-TS1+TC2)/2
    其中，Tdiff为单次同步操作的时间差，Ttrans为单次同步操作的平均传输时间。
  11. 如权利要求9-10任一项所述的无线设备，其特征在于，
    所述过滤单元，具体用于确定某单次同步操作过程中出现数据包丢失或异常时，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据。
  12. 如权利要求11所述的无线设备，其特征在于，
    所述过滤单元，进一步具体用于根据自身的客户端ID校验所述回应包，如果所述回应包中携带的ID与自身的客户端ID不一致，确定所述单次同步操作过程中出现数据包异常；以及，判断在设定的时间范围内没有接收到相应的请求包序号下的请求包或应答包时，确定所述单次同步操作过程中出现数据包丢失。
  13. 如权利要求9所述的无线设备，其特征在于，
    所述过滤单元，具体用于选取第一无线设备和自身所属无线设备之间数据包的平均传输时间的阈值，若某单次同步操作的平均传输时间超过所述阈值，则过滤掉该单次同步操作的时间差数据。
  14. 如权利要求9所述的无线设备，其特征在于，
    所述平滑单元，具体用于根据每个单次同步操作的同步时间和该单次同步操作对应的时间差数据，采用最小二乘曲线拟合的方式进行平滑处理；或者，对设定时间段内的多个单次同步操作对应的有效的时间差数据求均值。
  15. 一种无线通信系统，其特征在于，所述系统包括：用于提供音频源第一无线设备、一个或多个作为无线音箱的第二无线设备，其中第一无线设备与第二无线设备通过WIFI或WIFI直连建立连接；所述第二无线设备为权利要求9-14任一项所述的无线设备。
  16. 一种计算机程序，包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码在计算设备上运行时，导致所述计算设备执行根据权利要求1至8中的任一所述的方法。
  17. 一种计算机可读介质，其中存储了如权利要求16所述的计算机程序。
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