1.一种基于IEEE1588同步机制的TPS时间同步改进算法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:统计计算时钟频率偏差,完成频率同步;
步骤二:统计计算同步的时间偏差、通信时延以及达到指定精度时间同步所需最小报文的数量,完成基于对称性时延的初步时间同步;
步骤三:用最小报文数量完成基于对称性时延精确时间同步,在后续的过程构建以传输误差和传输误差变化率为输入的模糊控制,进行在线的时间偏差和频率变化的调整;
步骤一具体包括:
a.从时钟首先发送Delay_Req报文;
b.主时钟在收到Delay_Req报文后,立刻将Delay_Resp报文回送给从时钟,并记下Delay_Resp报文发送完毕的时间Tkm2;
c.从时钟接收到Delay_Resp报文后,立刻在接收中断里面打下此时时间戳Tks2;
d.主时钟发送Delay_Follow报文给从时钟,它里面含有Delay_Resp报文发送的精确时间Tkm2;
e.循环操作:重复步骤a到d一共n次,得到数据Tks2,Tkm2,k=1,2,3,Λn,一共n组数据,利用线性回归算法分析这n组数据并计算出评估的最佳频率偏差η*;
f.根据最佳频率偏差η*调整从时钟,使之与主时钟保持频率一致。
2.根据权利要求1所述的基于IEEE1588同步机制的TPS时间同步改进算法,其特征在于:步骤e中利用线性回归算法计算评估的最佳频率偏差η*的方法是:首先根据以下两个公式算出n-1对(Tks,Tkm),k=1,2,Λn-1数据,计算每组(Tks,Tkm)的时机应该从第二次循环就开始,而不应认为是等到n次循环结束后一并计算:Tks=T(k+1)s2-Tks2、Tkm=T(k+1)m2-Tkm2其次记第k次的频率偏差值为ηk,根据如下公式计算ηk:
ρ是最大的频率偏移值,计算ηk后过滤掉|ηk>ρ|的数据对;计算ηk的时机应该从第二次循环开始,紧接着计算(Tks,Tkm)之后,而不应认为是等到n次循环结束后一并计算;最后根据以下公式计算出η*,η*即为评估的最佳频率偏差:其中
3.根据权利要求1所述的基于IEEE1588同步机制的TPS时间同步改进算法,其特征在于:步骤二具体包括:
1)从时钟发送Delay_burst_req报文给主时钟,并打下本地的时间戳Tjs2,发送报文的时机为统计计算时钟频率差步骤结束后极短时间内,以确保从时钟频率不会发生太大的变化,与主时钟依然是频率同步的;
2)主时钟收到Delay_burst_req报文打下此时接收的精确时间戳Tjm2,并回送Delay_Resp报文,将时间戳Tjm2发送给从时钟,记下发送Delay_Resp报文的精确时间Tjm3,随后发送Delay_Follow报文,将时间戳Tjm3发送给从时钟,从时钟收到Delay_Follow报文后打下时间戳Tjs3;
3)循环步骤:循环1)-2)循环L次,从时钟得到L组(Tjs2,Tjs3,Tjm2,Tjm3),j=1,2,3ΛL数据,此时从时钟展开计算,利用统计平均的方法求得时间偏差 与通信时延
4)利用 完成初步的时间同步调整;
5)采用概率同步的机制,计算出nmin。
4.根据权利要求3所述的基于IEEE1588同步机制的TPS时间同步改进算法,其特征在于:在步骤3)中,利用以下公式计算的时间偏差 与通信时延
5.根据权利要求4所述的基于IEEE1588同步机制的TPS时间同步改进算法,其特征在于:在步骤5)中,计算nmin的方法为:首先利用如下公式计算第j次的传输误差εj,j=1,2,3ΛL根据前面计算出来的结果,εmax可以由max(ε1,ε2,Λ,εL)得出,σd由以下公式得到:从而利用高斯剪切值ng以及以下公式中的ne求得nmin=max(ng,ne):其中:p为同步失效概率,σd为方差;如果系统给定了同步失效概率P,则可以判断在下一个阶段中,我们只需最小nmin次sync同步报文就可以以1-P概率获得指定精度的时间同步效果。
6.根据权利要求1所述的基于IEEE1588同步机制的TPS时间同步改进算法,其特征在于:步骤三具体包括:A、主时钟发送Sync同步报文给从时钟,记下发送的精确时间戳Tm1,并在之后的Follow_UP跟随报文中嵌入时间戳Tm1发送给从时钟,从时钟接到Sync同步报文后打下接收时间戳Ts1;
B、由于已经评估出单向时延 从时钟根据以下公式计算出时间偏差θ,之后从时钟按照θ进行时间调整;
C、循环步骤:循环步骤A,B nmin次,则以概率1-P完成了指定精度的时间同步效果,其中P是系统给出的同步失效概率;
D、在nmin次循环步骤后,按照以下公式计算第j次的传输误差εj和传输误差变化率Δεj:根据εj≤εmax+ρRsync和Δεj≤ρ对传输误差和传输误差变化率进行异常检查,其中Rsync是周期同步间隔时间;如果满足两个条件就构建以εj和Δεj为模糊系统的输入,主从时钟间的时间偏差θj和频率差ηj作为模糊系统的输出,进行微量调节,如果不满足,说明网络拓扑发生了大的变化,需要对网络时延进行重新评估。