[发明专利]一种双频双向高精度时间同步方法

说明书

本发明公开了一种双频双向高精度时间同步方法，通过双频双向时钟传递实现高精度时间同步。该方法包括：同步节点使用不同频率双向地传输包含时间信息的同步脉冲；节点接收同步信号后将采样结果与其内置误差表比对，得到由时钟有限分辨率产生的接收时间误差；目标节点利用时间信息和时间误差计算与本地节点之间的时延。本发明方法解决由时钟有限分辨率产生的时间误差，从而提高时间同步精度。

技术领域

本发明涉及一种时间同步方法，更具体地说，涉及一种通过双频双向时钟传递实现高精度时间同步的方法。

背景技术

在室内/室外定位，航天测量，4G/5G移动通信等众多领域中，节点间的时间同步，整个系统的时间统一，越来越成为决定系统效能的关键。时间同步广泛采用的方案是IEEE1588v2中规定的精确时间协议，该方法可以实现亚微秒级的同步精度，但随着日常生活、工业生产、科学研究对同步精度的要求提升，需要提出更高精度的时间同步机制。

在传统的基于IEEE1588v2的光纤同步系统中，相邻节点之间的同步误差主要受以下因素影响：

(1)传播延迟不对称：不同光纤长度或不同波长在正向或反向路径上引起的不对称。这种不对称是相对静态的，可以相对容易地补偿。

(2)传输延迟变化：环境温度引起的延迟变化。这种延迟带来时变的时间同步误差，可以实现补偿。经补偿后，它仅对亚纳秒级时间同步系统有轻微影响。

(3)有限时钟分辨率:基于加法器的时钟广泛用于时间同步系统，其有限分辨率导致时钟读数错误。它对时钟周期级别的时间同步精度有影响，并且不容易补偿。提高时钟频率或使用相位检测技术可以降低时钟分辨率的影响，但在大规模同步系统中由于需要更换设备，成本很高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种双频双向高精度时间同步方法，对由于有限时钟分辨率造成的同步误差进行补偿，以提高时间同步系统的同步精度。

本发明双频双向高精度时间同步方法，具体如下：

步骤1：设置本地节点时钟频率f1与同步目标节点时钟频率f2存在偏差；本地节点与目标节点时钟需满足：f2/f1＝T1/T2＝n1/n2，其中T1，T2为节点时钟周期，n1，n2为整数且互质，描述周期的比值；且在本地节点与目标节点内设置一个同步过程等待时间的阈值T，该值应大于节点处理数据时间与信号往返传输时间之和。

步骤2：本地节点以发送频率f1向目标节点发送包含发送时间t1的同步信息，目标节点以接收频率f2接收并记录接收时间t2。

步骤3：由目标节点将接受信息与预设误差表对比，得到由时钟有限分辨率造成的接收误差Δt1，进一步得到误差补偿后的接收时间(t2-Δt1)。

步骤4：目标节点以发送频率f2向本地节点发送应答信息，并记录发送时间t3，本地节点以接收频率f1接收记录接收时间t4。

步骤5：由本地节点将接收信息与预设误差表对比，得到由时钟有限分辨率造成的接收误差Δt2，得到误差补偿后的接收时间(t4-Δt2)。

步骤6：本地节点将补偿过的应答信息接收时间(t4-Δt2)返还给目标节点；

步骤7：目标节点通过收集的四个时间信息计算时间偏差[(t2-Δt1-t1)-(t4-Δt2-t3)]/2，以实现与本地节点的时间同步。

本发明的优点在于：