[发明专利]一种系统内高精度时间同步方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统内高精度时间同步方法及装置，可以应用于所有对时间同步精度要求比较高的多装置大系统领域。

背景技术

一般的系统间时间同步的方案是主时钟系统和子系统时钟分别计时，两者之间通过软件计算进行信息的交互达到对时的目的，这样对时的实时性不高，而且实现起来比较复杂，需要软件参与，对时精度也不够高。曼彻斯特码是一种同步时钟编码技术，用电平跳变来表示1或者0编码，其变化规律简单，每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，可以防止时钟同步的丢失，编码和解码都比较容易实现，很适合用在对时系统中。

发明内容

本发明的目的提供一种系统内高精度时间同步方法及装置，本发明采用曼彻斯特码传输主系统时钟的时间信息以及控制信息，每秒传输一次准秒时间，各个子系统接收到曼彻斯特码后进行解码，恢复出时间信息和控制信息，补偿传输延迟后，将子系统的时间校准到主系统时钟的时间，这样就可以实时动态的保持系统内各个子系统整秒时间的一致性。同步时钟作为子系统秒内计时参考，使各个子系统秒内时间也保持一致。

本发明的技术方案为：

一种系统内高精度时间同步装置，包括同步参考时钟(Clock_master)、主系统时钟发送模块、若干子系统时间同步模块，其特征在于：同步参考时钟(Clock_master)分别与主系统时钟发送模块、若干子系统时间同步模块相连，主系统时钟发送模块分别与若干子系统时间同步模块相连，

所述主系统时钟发送模块由循环冗余校验码(CRC)模块和曼彻斯特编码模块组成，所述子系统时间同步模块由信息解码模块和时间调整模块组成，主系统接收到参考时钟的时间信息后调整主系统本地的时间作为主系统时钟的时间信息，并将主系统时钟的时间信息和与子系统交互的控制信息进行组包发送给循环冗余校验码(CRC)模块，经循环冗余校验码(CRC)模块添加CRC校验位，再发送给曼彻斯特编码模块，经曼彻斯特编码模块进行曼彻斯特编码，将编码后的曼彻斯特码元发送给各子系统时间同步模块，各子系统时间同步模块的信息解码模块，实现曼彻斯特码的解码，恢复出主系统时钟的时间信息和子系统交互的控制信息，对其进行循环冗余校验码(CRC)检测，排除CRC错误的时间信息，同时也排除一些明显错误的时间信息，并对筛选后的时间信息进行传输延迟的补偿，将补偿后的时间作为子系统时间的参考时间；时间调整模块实现子系统时间的调整。

利用一种系统内高精度时间同步装置的同步方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)主系统接收到参考时钟源(IRIG_B码、GPS、BD、原子钟等)的时间信息后调整主系统本地的时间作为主系统时钟的时间信息，也是各子系统时间校正的同步参考时间；主系统时钟发送模块将所述主系统的时间信息和与子系统交互的控制信息进行组包，添加CRC校验位一起进行曼彻斯特编码；与曼彻斯特码一起发送给各个子系统的还有同步参考时钟(Clock_master),该参考时钟用于子系统的计时时钟频率调整；(2)各个子系统接收到带有主系统时间信息的曼彻斯特码后，通过解码恢复出时间信息，依此来进行子系统时间的同步；(3)各个子系统接收到同步的参考时钟(Clock_master)后，将各个子系统计时时钟与同步的参考时钟进行比较，对因时钟频率的不一致而产生的时间误差进行调整，防止各个子系统时钟发生较大的跳变，保证秒内计时的精准。

本发明的优势：

1.曼彻斯特码用于传输相位信息，同步时钟用于传输频率信息；采用自同步编码方式的曼彻斯特码周期性传输时间信息，可靠性高；

2.各个子系统实时的接收主系统时钟发送过来的时间信息，可以保持各子系统与主系统时钟时间的快速跟随性；

3.可对子系统接收的时间信息进行传输延迟和硬件延时的补偿，提高对时的精度；

4.可以随时间信息一起采用曼彻斯特码传输控制信息，加强主系统和各子系统的信息交互；

5.对发送和接收的曼彻斯特码进行CRC校验，排除错误时间信息对子系统的干扰，提高了时间的准确性。

附图说明

图1为本发明的基于曼彻斯特码传输的时间同步示意图。

图2为本发明的主系统时钟发送模块示意图。

图3为本发明的子系统时间同步模块示意图。

图4a为本发明的子系统时钟与参考时钟一致的理想状态示意图。

图4b为本发明的子系统时钟与参考时钟偏大状态下调整原理图。

图4c为本发明的子系统时钟与参考时钟偏小状态下调整原理图。