分布式系統(tǒng)高精度時(shí)鐘同步的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，越來越多的測(cè)量和控制系統(tǒng)都需要建立在分布式網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境中。為保證分布式系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，要求系統(tǒng)各通信節(jié)點(diǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)的獲取、傳輸和處理都能在一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)下進(jìn)行。為了能夠在系統(tǒng)內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)之間獲取一個(gè)全局一致的時(shí)鐘，需要用到時(shí)鐘同步技術(shù)。IEEE1588v2協(xié)議為高精度時(shí)鐘同步的實(shí)現(xiàn)提供了很好的解決方案。其實(shí)現(xiàn)主要是通過在主從時(shí)鐘之間交換攜帶有時(shí)間戳的消息包，進(jìn)而根據(jù)這些時(shí)間戳來計(jì)算主從時(shí)鐘的偏差值，并調(diào)整本地實(shí)

2、時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間，來達(dá)到主從時(shí)鐘之間的同步的。時(shí)間戳的獲取方式即可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)，也可以通過專門的底層硬件設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。本文的主要工作包括以下三點(diǎn)：
　　1）詳細(xì)介紹了IEEE1588v2時(shí)鐘同步協(xié)議的基本原理、協(xié)議規(guī)范、實(shí)現(xiàn)方式，以及其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)。
　　2）對(duì)影響時(shí)鐘同步精度的因素進(jìn)行了深入的分析，并指出時(shí)鐘頻率的穩(wěn)定性、協(xié)議棧傳輸延時(shí)的隨機(jī)性以及時(shí)鐘時(shí)間值表示的精確性等是影響時(shí)鐘同步精度的關(guān)鍵因素。針對(duì)嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)

3、IEEE1588v2協(xié)議的特點(diǎn)及要求，本文提出了自適應(yīng)指數(shù)平滑算法。該算法能夠消除時(shí)鐘偏差的測(cè)量噪聲，并實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘頻率漂移的補(bǔ)償。另外，基于余量補(bǔ)償法實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)鐘的高精度建模，以便獲得高精度的時(shí)鐘值。
　　3）在實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目通信控制器上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于自適應(yīng)指數(shù)平滑算法、高精度時(shí)鐘模型和IEEE1588v2協(xié)議的時(shí)鐘同步方案，并驗(yàn)證了相關(guān)改進(jìn)措施的有效性。同時(shí)詳細(xì)講解了通信控制器為實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的高精度同步而對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信、硬件電路以及軟件調(diào)度