[发明专利]智能电表终端授时方法及系统

说明书

本发明公开了一种智能电表终端授时方法及系统，该方法包括：智能电表终端发送Chirp信号；多个智能电网网关接收智能电表终端发送的Chirp信号，每个智能电网网关复现出接收到的Chirp信号并将该复现出的Chirp信号以及智能电网网关对Chirp信号的处理时延信息共同发送至智能电表终端；智能电表终端接收到每个智能电网网关回传的Chirp信号后，根据接收到的Chirp信号的信息以及处理时延信息计算出自身与每个智能电网网关的距离；智能电表终端根据距离以及每个智能电网网关的位置计算出时钟偏差，并更新智能电表终端的本地时钟。该智能电表终端授时方法及系统提供了网络状态异常情况下的授时方式，即采用电表终端自主定位授时，Chirp信号的频率变化可以较精确测得，授时精度高。

技术领域

本发明是关于智能电网领域，特别是关于一种智能电表终端授时方法及系统。

背景技术

授时是指系统从一个精确的时钟源获取时间信息，按照一定的数据格式调制、发送出去。接收端对接收信号进行实时处理，完成精确同步，从而解析出当前时间信息，对本地时钟进行调整，使得各时钟源具有统一的时间基准。

目前智能电网授时方法主要包括卫星授时、IEEE1588授时、空口授时等。

在卫星授时方法中，GNSS(全球导航卫星系统)卫星将卫星时钟及轨道数据写入导航电文，发送给地面接收机。接收机对卫星信号进行处理，得到自身位置和精确时间信息。接收机处理过程包括：卫星信号进入射频前端，完成放大、混频及A/D转换，得到数字信号，输入到基带部分，通过捕获过程得到粗略的扩频码和载波频率，再转入跟踪过程得到精确的扩频码和载波信息，并解析出导航电文，包括卫星位置和时间信息。然后根据至少4组的卫星数据建立方程组，得到接收机的准确时钟信息。

在IEEE1588授时方法中，IEEE1588由局域网内的最高主时钟(GMC)提供时钟信息，然后按照统一格式发送给各个网关和终端。IEEE1588协议采用主从时钟分级同步体系，通过中间介质实现不同节点之间的连结和传输，同时通过传送报文的方法进行不同时钟的同步。同步时间由主时钟发布，将经过编码的时间信息封装在报文中，周期性地发送给从时钟，达到主从时钟时间和频率的同步。系统内有一个最高主时钟，是整个系统的参考时间，在保证同步精度的同时，无需专门的时间同步网，简化了网络结构。图1根据现有技术的主从时钟架构。IEEE1588协议的关键技术包括网络延迟和时钟偏差测量以及最佳主时钟算法(BCMA)。

网络延迟和时钟偏差测量的准确性直接决定了时间同步精度。IEEE1588v2中采用端延迟测量机制进行链路传输延迟和时钟偏差的测量，如图2所示。其实现过程如下：(1)主时钟发送Pdelay_Req报文给从时钟，同时记录发送时间戳T1；(2)从时钟在收到主时钟发送的Pdelay_Req报文时，记录报文的接收时间戳T2；紧接着回复一个携带有T2时间戳信息的Pdelay_Resp报文给主时钟，同时记录该报文的发送时间戳T3；(3)主时钟接收并同时记录Pdelay_Resp报文接收时间戳T4；(4)从时钟在向主时钟发送Pdelay_Resp报文之后，再向主时钟发送Pdelay_Resp_Follow_Up报文，该报文携带有Pdelay_Resp报文的发送时间戳T3；(5)主时钟得到四个时间戳T1～T4，建立方程组，可得到链路延迟delay和时钟偏差offset。

BMCA包括数据集比较算法和状态决定算法两个部分。数据比较算法通过对接收到的主时钟数据进行比较，确定最佳数据集。状态决定算法根据最佳数据集与本地数据集的比较结果，给出各个端口的推荐状态。之后，根据前面的比较结果进行更新本地数据集和各端口状态。

在空口授时方法中，基站发送包含定时信息的空口信号，接收机完成处理后提取定时信息，并根据预定的方式计算本地时钟的频率偏移量，进而调整本地时钟的频率，之后根据调整后的本地时钟对其他终端设备进行授时。