[发明专利]适用于非对称时延精确时间同步的时钟偏移最优估计方法

说明书

技术领域

本发明属于网络测量和控制系统的精密时钟同步领域，涉及时钟偏移估计，具体涉及非对称时延精确时间同步的时钟偏移最优估计算法。

背景技术

精确时间同步机制以硬件时间戳为基础，使得单跳环境下其精度可达纳秒级，从而实现对从时钟源计时误差的精确补偿，使分布式通信网络能够具有严格的定时同步，并且应用于工业自动化系统。

不同于有线链路，无线链路的传播时延通常具有非对称性，即数据在节点间上下行通信链路中的传播时延差具有不确定性，基于主从节点间的时间偏差主要包括：无线链路的非对称传播时延、中间节点转发的随机队列时延以及从时钟偏移产生的时延，链路非对称传播时延使得主从时钟源间的时间偏差变得更加难以预测。

从时钟本身的偏移主要为其时钟频率及相位影响产生的时间延迟，可基于IEEE1588协议双向信息交互机制的非对称时延传输，建立相应含参数的时延向量方程，将时钟偏移的估计问题转化为统计学问题，但目前传统的最小二乘法，极大似然估计等参数估计方法并不适用于该模型下对向量位置参数的估计。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于非对称时延精确时间同步的时钟偏移最优估计算法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

适用于非对称时延精确时间同步的时钟偏移最优估计算法，包括以下两个步骤：

(1)通过主从时钟方向及反方向的固定传输时延、传输过程中的随机队列等待时延以及时钟频率偏移产生的时延和时钟相位偏移产生的时延之间的对应关系，建立时延向量方程；

(2)引入高斯分布，并利用Pitman估计方法进行估计。

优选的，步骤(1)中是以前p次非对称双向传输为观测样本，从而建立时延向量方程，向量方程建立后，判断向量方程是否是Y＝Aθ+T形式，是则结束，否则需转化为Y＝Aθ+T形式，结束；其中，p为非对称双向传输的次数，为不小于1的正整数。

优选的，步骤(1)具体包括：

步骤(11)：建立以第i次主从时钟方向及其反方向的固定传输时延d₁和d₂，随机队列时延t_i,1和t_i,2，以及时钟频率偏移时延α和时钟相位偏移产生时延β所组成的时延关系方程组：其中d₁≠d₂，1≤i≤p，i为正整数，y*_i,1、y*_i,2分别表示第i次传输主从时钟方向及其反方向的总时延，y_i,1、y_i,2分别表示第i次传输主从时钟方向及其反方向的非固定传输时延之和；

步骤(12)：由步骤(11)及反馈补偿，令d＝d₁，得到时延关系方程组：

步骤(13)：令Y＝[Y₁^T,Y₂^T]^T,Y_k＝[y_1,k···y_p,k]、T＝[T₁^T,T₂^T]^T,T_k＝[t_1,k···t_p,k],k＝1,2，将步骤(12)中的时延关系方程组转化为以向量Y、向量e、向量T及未知参数α、β组成的向量方程：Y＝d·1_2p+(α+β)e+T，其中Y为非固定传输总时延对应的向量，p为非对称双向传输的次数，为不小于1的正整数，k＝1和k＝2分别表示第i次的主从时钟及其反方向的传输，y_1,k…y_p,k分别表示第1次到第p次双向传输过程中主从时钟及其反方向的固定时延、时钟偏移造成时延以及随机队列时延的关系，α、β为未知参数分别代表时钟频率偏移及时钟相位偏移产生的时延，T为随机队列时延对应的向量，1_2p表示元素为1的2p维列向量，e为所推出向量方程中的一个矩阵，与(α+β)相乘表示一个向量。