分布式试验系统管理中的时钟同步技术研究

在对时钟同步技术进行系统研究的基础上,着重讨论和分析了网络时间协议(NTP)。应用基于NTP协议的时钟同步方法和主从服务器时钟同步策略,实现了分布式试验系统的时钟同步,保证了各种试验数据之间的时间相关性。     

基于NTP的交通控制系统时钟同步技术研究

在城市区域交通控制系统中,引入时间服务器、时间中介节点和外部时间基准GPS,设计一种基于网络时间协议(NTP)的系统时钟同步算法.该方法采用主动对时机制,消除了网络竞争机制对系统对时精度的影响,避免了网络"冲突"造成的交通信息传输延时,可方便经济地为交通控制系统各设备提供精确的时间,实现系统时钟的统一.     

风电场SCADA系统时间同步技术研究

为了实现风电场SCADA系统的时钟同步,提出了基于物理层物理介质无关接口的时钟同步方法.详细分析了分布式网络主从节点间实现时间同步的过程,提出了基于介质无关接口准确获取网络数据帧离开和到达时刻的时间同步方法,通过对各从节点相对主节点的频率偏差修正、往返法测量链路时延以及实时计算交换时延补偿交换时延的不确定性,实现了主节点到从节点的高精度时间同步.试验证明,基于介质无关接口的开环时间传递能够实现25ns的高精度时钟同步.     

精确时钟协议的最优主时钟算法

IEEE1588标准是测量和控制领域的精确时钟同步协议,通过控制网络同步全系统设备的时钟。在不需要太多资源的情况下,能达到高精度的时钟同步;该协议规定了系统内只有一个主时钟,其他的设备的时钟都要和该主时钟同步,因此主时钟的选择好坏对于时钟的同步精度至关重要;文中研究了最优主时钟的算法思想、原理和组成,设计了实现最优主时钟算法的功能模块和方法,并使用测试系统对模块的功能进行了相应的仿真测试;实验结果表明,设计的功能模块能够轻松的选择到系统的最优主时钟,验证了最优主时钟算法的可行性和有效性,为精确时钟同步协议的进一步应用奠定了基础。     

一种基于Ad hoc网络测距的时钟同步协议

Ad hoc网络是一种特殊的无线移动通信系统,具有无中心、多跳等特点.结合无线传感器网络时钟同步协议RBS、TPSN和有线网络DOCSIS协议,提出了一种适合Ad hoc网络的时钟同步协议.先在Ad hoc网络上建立具有层次性的全网络结构后,以发送广播时钟同步信号的方式实现全网络节点的时钟相对同步,并通过周期性和突发性的双向测距实现和维护主从时钟节点之间精确的时间同步,以满足实际应用的要求.仿真实验表明,该时钟同步协议能满足不同时钟同步精度要求下的Ad hoc网络应用,具有低功耗和高可靠性的特点.     

EPA最佳主时钟的控制算法研究

为满足EPA网络时间同步的高精度要求，建立了一种二维模糊控制器来确定设备自身时钟的优劣层次，系统采用公平竞争的方法从众多现场设备中快速、准确地决策一个时钟性能最好的设备作为EPA系统的最佳主时钟，保证了系统运行的稳定性，降低了本地时钟的波动，使现场设备的时钟同步精度提高到50μs。     

EPA网络控制系统丢包分析

针对基于时钟同步技术的时分调度网络控制系统工作方式,分析了基于EPA协议的网络丢包原理.建立在不同实时性要求情况下EPA网络系统的丢包模型,并且分析了时钟偏差抖动为马尔科夫链时,通信周期、时间片长度以及时钟同步精度对系统稳定性的影响.提出了提升EPA系统实时性的方法.最后对EPA系统的稳定性进行了分析.     

网络时间协议实现分布式系统内时钟同步的原理分析

在某些关键应用中，分布式系统对系统内时钟的一致性要求是比较高的．网络时间协议作为一个Internet标准协议，可以作为分布式系统时钟同步的有效工具．本文介绍了网络时间协议的基本模型和体系结构，并着重分析了使用网络时间协议实现时钟同步的基本原理．     

基于航电总线的分布式实时监控系统同步算法

随着航空技术、计算机软硬件技术的高速发展,航电综合系统的高精度时钟同步越来越重要,针对多总线分布式实时监控系统要求各设备高度时间同步的问题,本文在分析国内外已有时钟同步算法的基础之上综合考虑了传输时延、时钟偏移误差及网络排队时延,并将实时监控流量带来的网络抖动现象作为重要因素引入到同步算法中,设计了基于TSC的高精度软时钟服务机制,提出一种基于航电总线的分布式实时监控系统时钟同步算法CSA-RTMS,并详细分析了误差范围等性能.实验结果表明,与传统的NTP同步协议相比,该同步方法精度更高,同步效率快,而且受网络抖动影响小.     

一种可实现高精度时间同步的数据传输方法

KM2A探测器阵列是高海拔宇宙线观测站(LHAASO)的主体探测器阵列之一,近7000个探测器平均分布在1.3 km 2的实验范围内。针对大面积分布式布局的高能物理实验中读出电子学系统的时间同步和数据传输问题,提出一种可实现高精度时间同步的数据传输方法。借助TCP/IP协议栈和White Rabbit时钟同步技术融合时钟网络与数据网络,TCP/IP协议栈在仅保留PC通信协议的基础上,无需增加额外硬件,即可实现高效可靠的数据传输和高精度时钟同步。测试结果表明,该方法可以实现探测器阵列内LHAASO KM2A读出电子学插件间时间同步精度优于1 ns,同时保证了数据传输的可靠性。     

基于卡尔曼滤波的网络精确时钟同步研究

在网络化分布式测试与控制系统中,时钟同步是一项重要的课题研究指标.在基于IEEE 1588协议主从时钟的时钟同步中,时钟偏差和时钟漂移的精确测量是主从时钟同步的重要保证.提出了基于卡尔曼滤波的时钟同步方法,该方法不仅能对主从节点之间的时钟漂移进行估计、优化时钟模型,还能实现对时钟偏差的估计,消除传输网络中的干扰.实验结果表明,在时钟同步中引入卡尔曼滤波算法能显著提高时钟同步精度.     

PTP网络非对称时延抖动修正算法设计与分析

为了改进PTPV2时间同步网络非对称时延抖动对主从时钟同步精度的影响,设计了传输报文的非对称时延抖动修正算法。基本思路是在主从时钟交换报文信息中,找出最佳报文用于从时钟的调整。采用两级过滤先进增强时间恢复算法,即使发生网络传输阻塞,也能筛选出未受阻塞的幸运报文用于时钟偏差估计。新算法能够很容易集成到PTPV2协议中,而不会影响基本的报文信息交换。实际测试结果表明,新设计的时间恢复算法,在普通交换机网络中,可有效抑制非对称时延抖动,主从时钟同步精度也可优于100ns。     

基于层次分析法的SCADA系统安全评价

随SCADA系统在电力、石油等工业领域和其他领域的广泛应用,以及计算机网络与通信技术的发展,人们越来越关心SCADA系统的安全问题。文章从SCADA系统的安全性入手,分析了SCADA系统的脆弱性,同时介绍了安全评价的主要方法,最后通过层次分析法对油气SCADA系统进行了综合评价。     

城市轨道交通综合监控系统网络结构分析

针对现在城市轨道交通的建设问题,介绍了一种基于系统骨干网,通过专业接口装置可以在SCADA系统软件平台上实现多专业、多系统的数据采集、信息集成和信息共享的一种地铁网络监控分层式计算机集成系统,即城市轨道交通综合监控系统(ISCS)。它为城市轨道交通科学和高效的运营组织和管理提供了先进的技术手段。通过详细分析ISCS的系统网络方案和组成部分,为今后轨道交通综合监控系统的建设提供了借鉴。     

电网卫星驯服时钟的网络时间同步服务器设计

在分析网络时间同步协议的基础上,设计了一种ARM＋FPGA的网络时间同步服务器。研究了用卫星驯服时钟的方法解决了网络时间服务器中时钟源精度不高,易受干扰的特点,采用了PI调节器的时钟驯服模型。通过实验测试,该服务器可满足对电力系统二次设备的同步授时。     

On the Feasibility of Time Estimation under Isolation Conditions in Wireless Sensor Networks

We study the problem of providing a sensor with an accurate estimate of the time, from a novel perspective which is complementary to the well-studied clock synchronization problem. More precisely, we analyze the case in which a sensor node is temporarily unable to run a clock synchronization protocol due to failures or intermittent connectivity, or is willing to skip one or more clock adjustments to save energy, but still requires an accurate estimate of the reference time. We propose and analyze two simple and efficient clock reading methods, one deterministic and the other probabilistic, which are designed to work in synergy with a clock synchronization protocol. Our deterministic method achieves a better time accuracy by exploiting information regarding the sign of the deviation of the hardware clock from the reference time. This algorithm leads to noticeable energy savings since it can be applied to reduce the frequency of the periodic clock adjustments by a factor of 2, while maintaining the same error bound. Moreover, our method is of theoretical interest since it shows how a stronger but realistic clock model leads to a refinement of the optimality bound for the maximum deviation of a clock that is periodically synchronized. We also propose two simple versions of this algorithm: a method that guarantees the monotonicity of the clock values, and a generalization that improves the accuracy in case of clock stability. Our probabilistic method is based on time series forecasting, and provides a probabilistically accurate estimate of the reference time with a constant error bound. It is more flexible than our previous methods since it does not depend on the frequency at which clock synchronization occurs, and can be dynamically tuned according to the application requirements and resource availability. All these methods have broad applicability for their generality. In sensor networks they can be applied to improve the clock accuracy of a sensor node in conditions of network isolation, or to reduce the frequency of the clock adjustments, thus saving energy and increasing the system lifetime.     

混合时钟同步技术在船舶电力系统同步相量测量中的应用研究

针对船舶电力系统相对于陆地广域电力系统的不同特性,分析传统时钟同步方法对于船舶同步向量测量单元(SPMU)的局限性,采用一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与局域网时钟同步相结合的混合时钟同步技术实现SPMU的时钟同步,通过实验对同步偏差性能进行测试,结果表明时钟同步偏差维持在±500ns以内,可以满足电力系统对电力参数测量的同步精度要求。     

杂散电流监测系统的异常处理研究

杂散电流监测系统是把分布在轨道交通全线的传感器、监测装置通过现场总线和SCADA网络连接到监测中心而成的复杂系统。实时监测杂散电流的分布和影响。分析系统中各个部分的软硬件可能发生的各种异常，研究产生的原因并采用针对性的处理措施，来保障系统安全运行。     

基于分布式仿真系统的时钟同步技术研究

为了推进时钟同步在分布式仿真系统中的实际应用,识别了时钟同步系统的具体要求,在对比多种时钟同步方案后,选择NTP方案并进行优化;在介绍NTP时钟同步的基本原理基础上,进行了时钟同步精度影响因子分析,创造性的提出了构建高精度逻辑时钟、不等式法优化网络回路往返时延的不对称性、时钟晶振频率在线补偿3种优化方法,并建立了时钟同步系统;实验结果表明,设计的时钟同步系统的同步精度优于1 ms,且平均校准周期达到5 h左右;该时钟同步系统能封装为DLL,可灵活集成到具体项目中.     

基于NTP的uIP协议栈改进与实现

传统uIP协议栈使用系统定时器作为时钟信号,在面向同步控制时容易引起服务器端设备的循环读取。针对这一问题,引入NTP网络授时协议和估计误差系数k,并通过测试确定误差系数k。通过定制uIP协议栈中的UDP报文格式,实现了NTP客户端的功能。在AVR Network网络开发板上进行了时钟偏移测试。测试结果表明ping响应控制在1 ms以内,平均时钟精度提高至0.002 9 ms。