一种全双工系统运动平台的时间同步方法

1.本发明涉及通信领域，特别是涉及一种全双工系统运动平台的时间同步方法。


背景技术：

2.全双工的系统允许两个平台间同时进行双向数据传输，一般的电话、手机就是全双工的系统。但是由于进行通信的收发设备配置的是不同的晶振来控制节点的本地时间，不同的晶振之间，即使是相同的晶振在不同的物理条件下也会随着时间的推移而产生频偏，时钟偏差的存在可能会导致收发设备在某一时刻通信时出现碰撞，因此全网需要统一时间基准。
3.传统的平台间时间同步方法，没有考虑平台间的相对运动，导致时间同步误差较大，考虑了相对运动的时间同步方法计算复杂度较高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全双工系统运动平台的时间同步方法，有效地提高了高速运动平台间时间同步精度，降低了时间同步的复杂度。
5.本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种全双工系统运动平台的时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.s1.对于两个全双工通信系统的运动平台，将其中一个运动平台作为时间基准节点，另一个运动平台作为待同步节点；时间基准节点和待同步节点在本地计时的相同时刻向对方发送rtt请求req1和req2；
7.s2.时间基准节点收到待同步节点发送的rtt请求req2时记录接收时间t1，待同步节点接收到时间基准节点发送的rtt请求req1时记录接收时间t2；
8.s3.时间基准节点将带t1的反馈信息ack发送给待同步时间节点；
9.s4.待同步时间节点收到带t1的反馈信息ack后，通过t1、t2计算两平台时钟源在本次同步之前的时间偏移量，完成时间同步；
10.所述时间同步方法还包括步骤s5：
11.根据预设的相对误差阈值，确定时间同步的次数，在每一次时间同步过程中重复执行步骤s1～s4，保证最终的时间同步精度。
12.本发明的有益效果是：本发明提出的方法兼顾了时间同步精度和计算复杂度，有效的提高了平台间时间同步的精度，减少了时间同步的复杂度；并且在最大相对运动速度的前提下，求解了时间同步的次数，只要满足该时间同步次数的条件下，只要相对运动不超过运动速度最大值，最终的相对误差均小于相对误差阈值，从而有效保证了最终的时间同步精度。
附图说明
13.图1为本发明的方法流程图；
14.图2为同时同频全双工运动平台间高精度时间同步原理图。
具体实施方式
15.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
16.如图1所示，一种全双工系统运动平台的时间同步方法，包括以下步骤：
17.s1.对于两个全双工通信系统的运动平台，将其中一个运动平台作为时间基准节点，另一个运动平台作为待同步节点；时间基准节点和待同步节点在本地计时的相同时刻向对方发送rtt请求req1和req2；
18.s2.时间基准节点收到待同步节点发送的rtt请求req2时记录接收时间t1，待同步节点接收到时间基准节点发送的rtt请求req1时记录接收时间t2；
19.s201.当时间基准节点和待同步节点时间同步无误差时，两节点发送的rtt请求传输时间应是相同的td，设待同步节点与时间基准节点开机时间差为t
dd
，待同步节点收到时间基准节点发送的rtt同步请求rqe1，记录时刻为t1，以待同步节点为参考系其关系式为：
[0020][0021]
其中，v为待同步节点与时间基准节点的相对运动速度，c为光速；
[0022]
s202.时间基准节点收到待同步节点发送的rtt请求req2，记录时刻为t2,以待同步节点为参考系其关系式为：
[0023]
t2＝t
d-t
dd
。
[0024]
s3.时间基准节点将带t1的反馈信息ack发送给待同步时间节点。
[0025]
s4.待同步节点收到时间基准节点发送的ack后，对t1、t2进行减法计算可以得到关系式：
[0026][0027][0028]
其中，以世界最快的飞机为例速度为6.72马赫，约为2.286816公里每秒，远小于光速，将k忽略实现计算的简化，得到时钟偏移量为t
dd
的估计值t
dd_est
：
[0029][0030]
根据时间偏移量估计值，在待同步节点计时器上减去得到的时间偏移量估计值，完成时间同步。
[0031]
例如战斗机的高空最大速度一般为2500千米/小时，带入得到k约为2.3183*10-6
，则每次计算时间同步的相对误差为1.1592*10-6
，由上式可知v越大误差越大，因此，我们取相对运动速率最大值进行计算，若e大于目标精度则只需要多次进行上述步骤，反之则
完成本次时间同步。
[0032]
所述时间同步方法还包括步骤s5：
[0033]
根据预设的相对误差阈值，确定时间同步的次数，在每一次时间同步过程中重复执行步骤s1～s4，保证最终的时间同步精度。
[0034]
s501.计算每一次时间同步的相对误差:
[0035][0036]
s502.由于根据相对误差的公式，则v越大误差越大，取待同步节点与时间基准节点已知的相对运动速度的最大值v
max
，带入计算出对应的k，然后计算出对应的相对误差，即单次时间同步的最大相对误差，记为e1；
[0037]
s503.以相对运动速度的最大值v
max
经过n次时间同步后，最终的相对误差为e
1n
，令e
1n
等于预设的相对误差阈值，求得n然后向上取整，得到了最终的时间同步次数n1，从而保证在不超过运动速度最大值的条件下，最终的相对误差均小于相对误差阈值；
[0038]
s504.确定时间同步次数n1后，重复执行步骤s1～s4，完成精确的时间同步。
[0039]
综上所述，针对同时同频全双工运动平台间时间同步问题，本文提出了一种全新的运动平台间高精度时间同步方法，有效地减少了高速运动运动平台间由于节点间相对运动引入时间同步误差，提高了运动平台间时间同步精度，降低了时间同步的复杂度。
[0040]
这里已经通过具体的实施例子对本发明进行了详细描述，提供上述实施例的描述为了使本领域的技术人员制造或适用本发明，这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是容易理解的。本发明并不限于这些例子，或其中的某些方面。本发明的范围通过附加的权利要求进行详细说明。
[0041]
上述说明示出并描述了本发明的一个优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种全双工系统运动平台的时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.对于两个全双工通信系统的运动平台，将其中一个运动平台作为时间基准节点，另一个运动平台作为待同步节点；时间基准节点和待同步节点在本地计时的相同时刻向对方发送rtt请求req1和req2；s2.时间基准节点收到待同步节点发送的rtt请求req2时记录接收时间t1，待同步节点接收到时间基准节点发送的rtt请求req1时记录接收时间t2；s3.时间基准节点将带t1的反馈信息ack发送给待同步时间节点；s4.待同步时间节点收到带t1的反馈信息ack后，通过t1、t2计算两平台时钟源在本次同步之前的时间偏移量，完成时间同步。2.根据权利要求1所述的一种全双工系统运动平台的时间同步方法，其特征在于：所述时间同步方法还包括步骤s5：根据预设的相对误差阈值，确定时间同步的次数，在每一次时间同步过程中重复执行步骤s1～s4，保证最终的时间同步精度。3.根据权利要求1所述的一种全双工系统运动平台的时间同步方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下子步骤：s201.当时间基准节点和待同步节点时间同步无误差时，两节点发送的rtt请求传输时间应是相同的t
d
，设待同步节点与时间基准节点开机时间差，即时钟偏移量为t
dd
，待同步节点收到时间基准节点发送的rtt同步请求rqe1，记录时刻为t1，以待同步节点为参考系其关系式为：其中，v为待同步节点与时间基准节点的相对运动速度，c为光速；s202.时间基准节点收到待同步节点发送的rtt请求req2，记录时刻为t2,以待同步节点为参考系其关系式为：t2＝t
d-t
dd
。4.根据权利要求1所述的一种全双工系统运动平台的时间同步方法，其特征在于：所述步骤s4中，待同步节点收到时间基准节点发送的ack后，对t1、t2进行减法计算得到关系式：进行减法计算得到关系式：其中，远小于光速,将其忽略实现计算的简化，得到时钟偏移量为t
dd
的估计值t
dd_est
：根据时间偏移量估计值，在待同步节点计时器上减去得到的时间偏移量估计值，完成时间同步。
5.根据权利要求2所述的一种全双工系统运动平台的时间同步方法，其特征在于：所述步骤s5包括以下子步骤：s501.计算每一次时间同步的相对误差:s502.由于根据相对误差的公式，则v越大误差越大，取待同步节点与时间基准节点已知的相对运动速度的最大值v
max
，带入计算出对应的k，然后计算出对应的相对误差，即单次时间同步的最大相对误差，记为e1；s503.以相对运动速度的最大值v
max
经过n次时间同步后，最终的相对误差为e
1n
，令e
1n
等于预设的相对误差阈值，求得n然后向上取整，得到了最终的时间同步次数n1，从而保证在不超过运动速度最大值的条件下，最终的相对误差均小于相对误差阈值；s504.确定时间同步次数n1后，重复执行步骤s1～s4，完成精确的时间同步。

技术总结
本发明公开了一种全双工系统运动平台的时间同步方法，包括以下步骤：S1.时间基准节点和待同步节点在本地计时的相同时刻向对方发送RTT请求Req1和Req2；S2.时间基准节点收到待同步节点发送的RTT请求Req2时记录接收时间T1，待同步节点接收到时间基准节点发送的RTT请求Req1时记录接收时间T2；S3.时间基准节点将带T1的反馈信息ACK发送给待同步时间节点；S4.待同步时间节点收到带T1的反馈信息ACK后，通过T1、T2计算两平台时钟源在本次同步之前的时间偏移量，完成时间同步。本发明有效地减少了高速运动平台间由于节点间相对运动引入时间同步误差，提高了高速运动平台间时间同步精度，减少了时间同步的复杂度。减少了时间同步的复杂度。减少了时间同步的复杂度。


技术研发人员：徐强 赵玲巧 胡舰 赵宏志 邵士海
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/7