[发明专利]空中自组织网络时间同步系统

权利要求书

1.一种空中自组织网络时间同步系统，包括：网络拓扑覆盖范围大于600km，多个地位均等的网络节点，通过至少两个主控网络节点构建的，依据自组织网络协议与邻居节点周期性地进行时间基准消息交互的时间同步模块与无线传输模块，其特征在于：

至少两路时间同步模块对应连接的无线传输模块，侦听无线信道并接收无线信号，检测时间基准消息的到达时间，并将时间基准消息的内容及其到达时间上报至时间同步模块；时间同步模块依据各个网络节点的时间同步状态及本地时钟信息，当收到已精同步节点的时间基准消息时选择该已精同步节点为父节点，向该父节点发送数据包并侦听父节点的时间基准消息，完成时间基准消息交互，在空中自组织网络中构建多级时间同步结构；

在时间基准消息交互过程中，时间同步模块根据接收到的邻居时间基准消息与数据包到达时间计算传播时延信息与时间同步信息，并依据传播时延信息与时间同步信息进行时钟调整，同时周期地生成时隙中断并下发至无线传输模块，通过无线信道的无线信号进行广播发送；空中自组织网络AANET根据时间基准消息中父节点与子节点信息确定了两两网络节点之间的时间同步链接关系，在AANET网络中形成多级时间同步的拓扑结构；在时间同步链接关系中，非时间基准源节点初始为未同步状态，侦听网络的无线信号直至获取到任意已精同步邻居节点的时间基准消息转入粗同步状态，选择该已精同步邻居节点作为父节点建立时间同步链接；粗同步状态的非时间基准源节点利用短帧数据包进行数据传输，并采用双倍的传播保护时间来避免时间同步误差的影响，与该父节点进行时间基准消息交互，根据该父节点的时间基准消息到达时刻及消息中携带的传播时延信息决策时钟精同步调整偏差等于该时隙的起始时刻加上传播时延并减去消息到达时刻，调整本地时钟并转入精同步状态；精同步状态下的非时间基准源节点利用长帧数据包进行数据传输，依靠较高的时间同步精度来缩短传播保护时间，在与父节点的时间同步链接稳定的情况下保持精同步状态；当精同步状态下的非时间基准源节点与父节点的时间同步链接发生断链时，转入时钟守时状态并设置时钟守时状态的时间滑窗，通过周期发送长帧数据包寻找新父节点，若在时间滑窗时间内发现新父节点并建立时间同步链接则返回精同步状态，否则返回未同步状态。

2.如权利要求1所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：在空中自组织网络AANET中，自组织网络包含网络拓扑覆盖范围大于600km的至少A、B、C、D、E、F的多个地位均等的网络节点，每个网络节点拥有时间同步模块和无线传输模块，时间同步模块与无线传输模块依据自组织网络协议与邻居节点周期性地进行时间基准消息交互。

3.如权利要求1或2所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：时间同步模块包括：邻居时间基准消息处理单元、本地时间基准消息生成单元和本地时钟动态调整单元，邻居时间基准消息处理单元处理接收到的邻居时间基准消息，完成邻居节点的时间基准消息处理后，计算传播时延信息与时间同步信息，将时间同步信息发送至本地时间基准消息生成单元，并将数据包到达时间及传播时延信息发送至本地时钟动态调整单元；本地时钟动态调整单元依据数据包到达时间及传播时延信息进行时钟调整，并将时间调整信息发送至本地时间基准消息生成单元，同时周期地生成时隙中断并下发至无线传输模块。

4.如权利要求2所述的空中自组织网络时间同步系统，其特征在于：无线传输模块包括：无线接收单元和向无线信道发送无线信号的无线发送单元，无线接收单元接收无线信道无线信号，检测时间基准消息的到达时间，向邻居时间基准消息处理单元发送时间基准消息、到达时间信息；邻居时间基准消息处理单元完成邻居节点的时间基准消息处理后，计算传播时延信息与时间同步信息，将数据包到达时间及传播时延信息发送至本地时钟动态调整单元，并将时间同步信息发送至本地时间基准消息生成单元；本地时钟动态调整单元依据数据包到达时间及传播时延信息进行时钟调整，并将时间调整信息发送至本地时间基准消息生成单元，同时周期地生成时隙中断并下发至无线传输模块；本地时间基准消息生成单元依据时间同步信息与时间调整信息生成时间基准消息，并将时间基准消息下发至无线发送单元，将该时间基准消息通过无线信道的无线信号进行广播发送。