【摘要】：作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同步的重要參數(shù),時(shí)鐘方差表征了某時(shí)鐘的穩(wěn)定性特征。針對(duì)傳統(tǒng)時(shí)鐘方差計(jì)算方法在實(shí)時(shí)性和計(jì)算復(fù)雜度方面的不足,利用指數(shù)平滑的滯后特性,設(shè)計(jì)了自適應(yīng)指數(shù)平滑算法,應(yīng)用于時(shí)鐘方差的計(jì)算,設(shè)計(jì)了時(shí)鐘方差的實(shí)時(shí)計(jì)算算法。基于PTP協(xié)議V2版本,采用STM32F407微控制器作為核心,構(gòu)建了以太網(wǎng)同步系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了同步網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境變化的實(shí)時(shí)響應(yīng)。通過軟件仿真驗(yàn)證了算法的可行性,通過組網(wǎng)測(cè)試驗(yàn)證了實(shí)時(shí)時(shí)鐘方差算法應(yīng)用于PTP同步協(xié)議的優(yōu)良性能。
【圖文】：

ｍａｔｌａｂ３．３．１　脈沖干擾當(dāng)輸入基本穩(wěn)定時(shí)，由式 （８）可知平滑參數(shù)基本保持不變，輸出基本保持穩(wěn)定。當(dāng)脈沖干擾輸入時(shí)，絕對(duì)誤差｜ｅＮ｜將顯著大于其前Ｔ－１項(xiàng)，式 （８）中分母將顯著增大，而平均與開方運(yùn)算使分子變化相對(duì)較小，因此αＮ將相應(yīng)減小，確保指數(shù)平滑的輸出不產(chǎn)生大幅波動(dòng)。圖１與圖２分別為正脈沖干擾與負(fù)脈沖干擾的仿真結(jié)果。圖１和圖２中，為反應(yīng)平滑參數(shù)的變化趨勢(shì)，其值已經(jīng)過縮放，圖中輸入量為平滑前的時(shí)鐘方差，輸出即為最終時(shí)鐘方差。由圖１與圖２可知，當(dāng)脈沖干擾輸入時(shí) （第１００實(shí)時(shí)測(cè)量計(jì)算），平滑參數(shù)迅速減小，使輸出基本保持穩(wěn)定，而其他輸入較穩(wěn)定的時(shí)刻平滑參數(shù)取值較大，輸出也基本平穩(wěn)。

第３４卷第５期李軍，孫書鷹，劉江義，等：基于實(shí)時(shí)時(shí)鐘方差算法的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步圖５測(cè)試平臺(tái)測(cè)量其時(shí)鐘偏移量、實(shí)際同步精度與時(shí)鐘方差。然后加熱時(shí)鐘１的晶振，使其溫度大約上升至８０℃，然后重新測(cè)量其時(shí)鐘偏移量、實(shí)際同步精度與時(shí)鐘方差。測(cè)試計(jì)算結(jié)果通過串行ＲＳ２３２接口發(fā)送至ＰＣ機(jī)程序顯示。室溫下的偏移量測(cè)試結(jié)果與時(shí)鐘方差的計(jì)算結(jié)果如圖６所示，實(shí)際同步精度如圖７所示，晶振加熱后的偏移量測(cè)試結(jié)果與時(shí)鐘方差計(jì)算結(jié)果如圖８所示，加熱后的實(shí)際同步精度如圖９所示。測(cè)試結(jié)果顯示，加熱晶振前后，時(shí)鐘的穩(wěn)定性發(fā)生了圖９晶振加熱后的實(shí)際同步精度變化。網(wǎng)絡(luò)重新計(jì)算選取了主時(shí)鐘，同步重新達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，同步精度未出現(xiàn)大幅度下降，算法達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。ＰＴＰ協(xié)議中，ＢＭＣ算法（最佳主時(shí)鐘算法）用于實(shí)時(shí)計(jì)算選取網(wǎng)絡(luò)的主時(shí)鐘。時(shí)鐘方差實(shí)時(shí)計(jì)算求得后，，加入ＢＭＣ算法中，即可實(shí)現(xiàn)主時(shí)鐘隨環(huán)境變化的實(shí)時(shí)切換。通常情況下，不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的精度大幅下降，而ＢＭＣ算法選取的是精度最高的時(shí)鐘作為主時(shí)鐘，因此，該算法能提高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的同步精度。５結(jié)束語(yǔ)通過研究時(shí)鐘方差的傳統(tǒng)計(jì)算方法，分析其在實(shí)時(shí)計(jì)算中存在的不足。簡(jiǎn)化其計(jì)算公式，使其計(jì)算量滿足微控制器實(shí)時(shí)計(jì)算需求。設(shè)計(jì)自適應(yīng)指數(shù)平滑參數(shù)計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)指數(shù)平滑濾波。采用同步系統(tǒng)時(shí)鐘同步時(shí)測(cè)得的時(shí)鐘偏移量作為時(shí)鐘方差計(jì)算實(shí)時(shí)輸入，實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘方差的實(shí)時(shí)計(jì)算。通過仿真分析驗(yàn)證了算法的可行性，通過實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力。通過該算法的計(jì)算結(jié)果影響ＢＭＣ算法的實(shí)時(shí)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了同步網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境變化的實(shí)時(shí)響應(yīng)，保證了劇烈變化環(huán)境中的
【作者單位】： 軍械工程學(xué)院電子與光學(xué)工程系;
【基金】：國(guó)家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃基金項(xiàng)目(2009AA01Z438) 河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃基金項(xiàng)目(102300413203)
【分類號(hào)】：TP393.04

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6 桂本p

本文編號(hào)：2534016