CN112737725B - 一种时钟校准方法、装置、计算机设备、存储介质及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于信号处理技术领域，公开了一种时钟校准方法、装置、计算机设备、存储介质及应用，通过传输介质绝对距离及信号转发得到准确的绝对时钟周期值；通过周期脉冲来使得各模块间相互同步校正；通过绝对距离来校正参考模块时钟，得到高精度准确的时钟值。本发明通过传输绝对距离及信号转发得到准确的绝对时钟周期值。通过推导及波形仿真，可知该方法可校准得到高精度准确的时钟值。本发明提出了一种时钟校准方法，该方法具有实现简单、校准值准确等特点，可应用在各种需要提供准确时钟的场合，具有广泛的适用性和极强的实用性。

Description

一种时钟校准方法、装置、计算机设备、存储介质及应用

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种时钟校准方法、装置、计算机设备、存储介质及应用，具体涉及一种时钟校准方法、装置、电子设备、通信设备、机械设备、计算机设备、存储介质及应用。

背景技术

目前，现有技术能达到较高精度的方法有：1)通过带有时钟信息的参考设备发送的带有校准信息的信号源进行时钟校准或者以时钟源的1pps进行时钟校准。2)使用原子钟等高精度时钟源。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

针对方案1)中，当使用外部时钟源或1pps发生器作为参考时钟时，由于外部时钟源大部分需要参考卫星信号或参考由远端通过有线传输过来的参考卫星信号后所产生的时钟源，使得时钟源设备必须在能接收到卫星信号的较为空旷的区域或具有网络授时的区域来使用，使得使用范围受限；

针对方案2)，由于较高的成本，使得不能很好的在很多方面使用。

解决以上问题及缺陷的难度为：

目前通过卫星和网络授时的情况，由于卫星的授时信号目前只能在较为空旷的地区得到较好的覆盖，而网络授时则取决于网络架设和覆盖情况，这两者的覆盖情况都不是通过单点来解决的，因此其适用性在短期内很难解决；

原子钟的问题取决于材质和工艺，其成本问题也很难在短期内解决；

解决以上问题及缺陷的意义为：

本发明所提出的方案，很好的解决了外部参考问题及成本问题，实现了时钟的高精度化和独立化，为设备的小型化、便携化、移动化，系统功能实现的简易化都提供了很好的解决方案。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种时钟校准方法、装置、计算机设备、存储介质及应用。

本发明是这样实现的，一种时钟校准方法，所述时钟校准方法包括：通过传输介质绝对距离及信号在其上的收发得到准确的绝对时钟周期值；通过周期脉冲来使得各模块间相互同步校正；通过绝对距离来校正参考模块时钟，得到高精度准确的时钟值。

进一步，所述传输介质包括有线介质或无线介质。

进一步，所述时钟校准方法包括：

步骤一，模块A发送周期性脉冲，模块A的工作时钟周期为Ta；

步骤二，模块B的工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使时钟B与时钟A达到同步；B模块接收A发送后的数据，时钟周期采样得到以下数据：

基于A的发送波形，则Brx(n·Tb)-Brx((n+1)·Tb)＝1；

基于上述目标，逐步校准模块B的工作时钟，满足上述条件；

步骤三，校准完成后，模块B接收模块A的信号后进行直接转发；

步骤四，模块A接收模块B的转发后的信号；

步骤五，模块A对接收到的信号进行二次转发；

步骤六，模块B和模块A通过往复转发进行信号发送和接收；

步骤七，通过往复发送和模块A和模块B间的连接距离C，计算得到(m+1)·C/v＝t0(m+1)，其中，m为转发次数，经过v为电磁波在AB间连接介质上的传输速度，t0(m+1)为绝对时延；通过检测发送信号和接收的转发信号的相位差以本地Ta采样时钟得到的相对时延ta(m+1)，以ta(m+1)＝t0(m+1)为校准标准逐步调整模块A和模块B的时钟周期Ta，使得Ta的时钟周期为所需的对应实际绝对值的时钟周期值，完成整个时钟校准过程。

进一步，所述步骤二修正后，经过校准后的模块B周期Tb和模块A的周期Ta相等。

进一步，模块A和模块B为同一模块时，或两个使用的是同一个时钟时，所述时钟校准方法省略步骤二，完成整个操作，实现时钟校准。

本发明的另一目的在于提供一种所述时钟校准方法在设备级的时钟校准、芯片级的时钟校准上的应用。

本发明的另一目的在于提供一种时钟校准装置，所述时钟校准装置实施所述时钟校准方法，包括：

模块A，发送周期性脉冲，模块A的工作时钟周期为Ta；

模块B，工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使时钟B与时钟A达到同步；B模块接收A发送后的数据

通过往复发送和模块A和模块B间的连接距离C，计算得到(m+1)·C/v＝t0(m+1)，其中，m为转发次数，经过v为电磁波在AB间连接介质上的传输速度，t0(m+1)为绝对时延；通过检测发送信号和接收的转发信号的相位差以本地Ta采样时钟得到的相对时延ta(m+1)，以ta(m+1)＝t0(m+1)为校准标准逐步调整模块A和模块B的时钟周期Ta，使得Ta的时钟周期为所需的对应实际绝对值的时钟周期值，完成整个时钟校准过程。

本发明的另一目的在于提供一种所述时钟校准方法在单一设备的时钟校准、系统网络的时钟校准上的应用。

本发明的另一目的在于提供一种所述时钟校准方法在任意具有传输介质需要进行时钟校准的领域、任意需要准确时钟的领域上的应用。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

通过传输介质绝对距离及信号转发得到准确的绝对时钟周期值；通过周期脉冲来使得各模块间相互同步校正；通过绝对距离来校正参考模块时钟，得到高精度准确的时钟值。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

通过传输介质绝对距离及信号转发得到准确的绝对时钟周期值；通过周期脉冲来使得各模块间相互同步校正；通过绝对距离来校正参考模块时钟，得到高精度准确的时钟值。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

本发明通过传输绝对距离及信号转发得到准确的绝对时钟周期值。通过推导及波形仿真，可知该方法可校准得到高精度准确的时钟值。

本发明提出了一种时钟校准方法，该方法具有实现简单、校准值准确等特点，可应用在各种需要提供准确时钟的场合，具有广泛的适用性和极强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)模块A经传输介质C，向模块B信号传输原理；图1(b)为图1(a)模块A将信号传输介质C，传输介质C将信号反馈模块A。

图2是本发明实施例提供的模块A发送周期性脉冲，模块A的工作时钟周期为Ta；仿真波形图。

图3是本发明实施例提供的模块B的工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使其时钟B与时钟A达到同步；基于上述目标，逐步校准模块B的工作时钟，使其满足上述条件。其仿真可得仿真结果波形修正前图。

图4是本发明实施例提供的模块B的工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使其时钟B与时钟A达到同步；基于上述目标，逐步校准模块B的工作时钟，使其满足上述条件。其仿真可得仿真结果波形修正后图。

图5是本发明实施例提供的校准完成后，模块B接收模块A的信号后进行直接转发效果图。

图6是本发明实施例提供的模块A接收模块B的转发后的信号图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种时钟校准方法及装置，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的时钟校准方法包括：通过周期脉冲来使得各模块间相互同步校正，通过距离来校正参考模块时钟(图1(a)模块A经传输介质C，向模块B信号传输原理；图1(b)为图1(a)模块A将信号传输介质C，传输介质C将信号反馈模块A)。

具体包括：

1)模块A发送周期性脉冲，模块A的工作时钟周期为Ta；

其仿真波形如图2所示。

2)模块B的工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使其时钟B与时钟A达到同步；

B模块接收A发送后的数据，在其时钟周期采样得到以下数据：

基于A的发送波形，则Brx(n·Tb)-Brx((n+1)·Tb)＝1；

基于上述目标，逐步校准模块B的工作时钟，使其满足上述条件。

其仿真可得仿真结果波形：

2.1)修正前如图3所示。

2.2)修正后如图4所示。经过校准后的模块B周期Tb和模块A的周期Ta相等。

3)校准完成后，模块B接收模块A的信号后进行直接转发，如图5所示。

4)模块A接收模块B的转发后的信号，如图6所示。

5)、模块A对接收到的信号进行二次转发；

6)、模块B和模块A通过往复转发进行信号发送和接收；

7)、通过往复发送和模块A和模块B间的连接距离C，计算得到(m+1)·C/v＝t0(m+1)，其中，m为转发次数，经过v为电磁波在AB间连接介质上的传输速度，t0(m+1)为绝对时延；通过检测发送信号和接收的转发信号的相位差以本地Ta采样时钟得到的相对时延ta(m+1),以ta(m+1)＝t0(m+1)为校准标准逐步调整模块A和模块B的时钟周期Ta，从而使得Ta的时钟周期为我们所需的对应实际绝对值的时钟周期值，至此，完成整个时钟校准过程。

8)、上述模块A和模块B可以为同一个模块，保证两者之间存在一定距离的传输介质即可，当模块A和模块B为同一模块时，或两个使用的是同一个时钟时，则可省略步骤2)，完成整个操作，实现时钟校准功能；

本发明提供一种时钟校准装置，所述时钟校准装置实施所述时钟校准方法，包括：

模块A，发送周期性脉冲，模块A的工作时钟周期为Ta；

模块B，工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使时钟B与时钟A达到同步；B模块接收A发送后的数据

通过往复发送和模块A和模块B间的连接距离C，计算得到(m+1)·C/v＝t0(m+1)，其中，m为转发次数，经过v为电磁波在AB间连接介质上的传输速度，t0(m+1)为绝对时延；通过检测发送信号和接收的转发信号的相位差以本地Ta采样时钟得到的相对时延ta(m+1)，以ta(m+1)＝t0(m+1)为校准标准逐步调整模块A和模块B的时钟周期Ta，使得Ta的时钟周期为所需的对应实际绝对值的时钟周期值，完成整个时钟校准过程。

下面结合具体效果对本发明作进一步描述。

本发明提出了一种利用已知长度的传输介质来进行时钟校准的方法及装置；

本发明提出了一种通过收发信号的方式进行时钟校准的方法；

本发明提出了一种通过往复收发的方式进行时钟校准的方法；

本发明的传输介质既包含有线介质也包含无线介质；

本发明不但适用于设备级的时钟校准也适用于芯片级的时钟校准；

本发明不但适用于单一设备的时钟校准，也适用于系统网络的时钟校准；

本发明适用于任意具有传输介质需要进行时钟校准的场合；本发明可用于任意需要准确时钟的场合。

该发明已应用在本公司的通信系统中，增加了系统的同步效率和网络接入速度，同时增加了系统的稳定性，也提高系统的后期定位功能的精度。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种时钟校准方法，其特征在于，所述时钟校准方法包括：通过传输介质绝对距离及信号转发得到准确的绝对时钟周期值；通过周期脉冲来使得各模块间相互同步校正；通过绝对距离来校正参考模块时钟，得到高精度准确的时钟值；

所述时钟校准方法具体包括以下步骤：

步骤一，模块A发送周期性脉冲，模块A的工作时钟周期为Ta；

步骤二，模块B的工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使时钟B与时钟A达到同步；B模块接收A发送后的数据，时钟周期采样得到以下数据：

基于A的发送波形，则Brx(n·Tb)-Brx((n+1)·Tb)＝1；

基于上述目标，逐步校准模块B的工作时钟，满足上述条件；

步骤三，校准完成后，模块B接收模块A的信号后进行直接转发；

步骤四，模块A接收模块B的转发后的信号；

步骤五，模块A对接收到的信号进行二次转发；

步骤六，模块B和模块A通过往复转发进行信号发送和接收；

步骤七，通过往复发送和模块A和模块B间的连接距离C，计算得到(m+1)·C/v＝t0(m+1)，其中，m为转发次数，经过v为电磁波在AB间连接介质上的传输速度，t0(m+1)为绝对时延；通过检测发送信号和接收的转发信号的相位差以本地Ta采样时钟得到的相对时延ta(m+1)，以ta(m+1)＝t0(m+1)为校准标准逐步调整模块A和模块B的时钟周期Ta，使得Ta的时钟周期为所需的对应实际绝对值的时钟周期值，完成整个时钟校准过程。

2.如权利要求1所述的时钟校准方法，其特征在于，所述传输介质包括有线介质或无线介质。

3.如权利要求1所述的时钟校准方法，其特征在于，所述步骤二修正后，经过校准后的模块B周期Tb和模块A的周期Ta相等。

4.如权利要求1所述的时钟校准方法，其特征在于，模块A和模块B为同一模块时，或两个使用的是同一个时钟时，所述时钟校准方法省略步骤二，完成整个操作，实现时钟校准。

5.一种时钟校准装置，其特征在于，所述时钟校准装置实施权利要求1～4所述时钟校准方法，包括：

模块A，发送周期性脉冲，模块A的工作时钟周期为Ta；

模块B，工作时钟周期为Tb，模块B根据接收到的模块A的脉冲校准自身时钟周期，使时钟B与时钟A达到同步；B模块接收A发送后的数据

通过往复发送和模块A和模块B间的连接距离C，计算得到(m+1)·C/v＝t0(m+1)，其中，m为转发次数，经过v为电磁波在AB间连接介质上的传输速度，t0(m+1)为绝对时延；通过检测发送信号和接收的转发信号的相位差以本地Ta采样时钟得到的相对时延ta(m+1)，以ta(m+1)＝t0(m+1)为校准标准逐步调整模块A和模块B的时钟周期Ta，使得Ta的时钟周期为所需的对应实际绝对值的时钟周期值，完成整个时钟校准过程。

6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～4任意一项所述的时钟校准方法。

7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～4任意一项所述的时钟校准方法。

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