一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法和結構的制作方法
【專利摘要】一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法和結構，在系統(tǒng)間需要統(tǒng)一時間基準時，基準時鐘源發(fā)出標定信號，記錄發(fā)出時間Td(0)，各系統(tǒng)收到標定信號后，記錄到達時間Ta(n)，同時各發(fā)出返回信號給基準時鐘源的信號記錄單元并記錄發(fā)出時間Tb(n)，同樣由于距離不同，信號記錄單元依次記錄返回信號的到達時間Td(n)，則確定系統(tǒng)與基準時鐘源的時間延時Delay(n)，當需要所有系統(tǒng)有完全統(tǒng)一的時間基準時，將獲取對應的Delay(n)的發(fā)送至各系統(tǒng)，每個系統(tǒng)確定各種本地時鐘與基準時鐘源零點偏差Tc(n)，將Tc(n)作為校正參數(shù)對自己的系統(tǒng)時鐘進行校正，從而使得所有系統(tǒng)的本地時鐘都有完全一致的時鐘基準。
【專利說明】一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法和結構

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于時間測試測量【技術領域】，涉及一種基準時間確定方法，尤其是全局時間的確定方法。

【背景技術】
[0002]全局時鐘可應用在多個領域中，獨立系統(tǒng)之間只有實現(xiàn)全局時鐘的同步，讓各個獨立系統(tǒng)的時鐘達到一致的時鐘基準時，才能完成陣列的協(xié)同工作，保證系統(tǒng)間具有一致的測量條件，故有必要提供一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法。
[0003]現(xiàn)有的系統(tǒng)間全局時鐘確定往往采用通過多個系統(tǒng)之間的時間戳通信的方法來獲取各自時鐘的計時基準再進一步進行校準，這種方法在通信領域中被廣泛采用，雖然其能夠實現(xiàn)系統(tǒng)間的時間同步，但是這種同步方法僅局限在利用現(xiàn)成通信協(xié)議(能將時間基準打包成時間戳)達到精度不高的全局時鐘同步，如ms或者亞ms或者us或者亞us級另O，這種方法的精度最終依賴于時鐘的速度即翻轉頻率，不會達到比時鐘周期更短的同步精度。在諸如核探測領域、在飛行時間應用領域，多個獨立系統(tǒng)之間往往需要完全一致的時間基準來滿足精準的時間測量，完全同步的全局時間要求精度非常高，要求達到ns至ps級另O，往往小于系統(tǒng)時鐘的時鐘周期，全局時鐘的布局需要考慮系統(tǒng)間的各自時鐘由于上電順序不同帶來的細微差異，所以傳統(tǒng)的方法則無法滿足要求。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種系統(tǒng)間全局時鐘確定方法和結構，在多個系統(tǒng)需要全局統(tǒng)一時間基準時，通過簡單網(wǎng)絡將各個系統(tǒng)連接，然后通過系統(tǒng)之間的通信以及信號記錄單元來確定各個系統(tǒng)的時鐘相位差值，然后利用各個時鐘相位差值對各系統(tǒng)進行校準，從而達到所有系統(tǒng)中的所有時鐘都有完全一致的時鐘基準。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0006]一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法，所述系統(tǒng)之間通路連接，包括以下步驟:
[0007](I)確定一時鐘源作為基準時鐘源，所述基準時鐘源覆蓋所述的全部系統(tǒng)；
[0008](2)所述基準時鐘源產生標定信號，所述標定信號被分發(fā)至各系統(tǒng)處，記錄所述標定信號的發(fā)出時間Td(O)；
[0009](3)所述標定信號到達所述各系統(tǒng)后，所述系統(tǒng)依據(jù)各自本地時鐘記錄所述標定信號到達時間Ta(η)，同時所述各系統(tǒng)處分別產生一返回信號并依據(jù)各自本地時鐘記錄所述返回信號的發(fā)出時間Tb(η)，接收所述返回信號并所述記錄所述返回信號到達所述基準時鐘源的到達時間Td(n)，以確定所述各系統(tǒng)至所述基準時間源之間的絕對偏移Delay (η)；
[0010](4)根據(jù)所述絕對偏移Delay (η)、所述標定信號到達時間Ta (η)或所述返回信號的發(fā)出時間Tb(n)來分別確定各自本地時鐘與基準時鐘源之間的零點偏差TJn)=，將Tc(η)作為校正參數(shù)對各自系統(tǒng)的本地時鐘進行校正以形成全局時鐘。
[0011]其中，Tc(η)= (Ta(n)-Delay (n)-Td(O))或 Tc(η) = (Delay (η) +Tb(η)-Td(η)), ?
[0012]優(yōu)選的，所述標定信號發(fā)出時間Td(O)以及所述返回信號到達時間Td(η)的接收與記錄由一與基準時鐘源相配合的信號記錄單元完成；
[0013]優(yōu)選的，所述步驟(2)中，由所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元將所述標定信號分發(fā)至各系統(tǒng)處。
[0014]優(yōu)選的，所述基準時鐘源以及與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元屬于其中一系統(tǒng);
[0015]優(yōu)選的，所述步驟(I)中，所述基準時鐘源為一時鐘控制器或包括一時鐘控制器以及接受時鐘控制器控制的時鐘發(fā)生器。
[0016]優(yōu)選的，所述標定信號為所述時鐘控制器直接發(fā)出的一個電脈沖形成或者所述時鐘發(fā)生器接受所述時鐘控制器驅動發(fā)出的一段時鐘信號。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述到達時間Ta(η)以及發(fā)出時間Tb(η)經由各系統(tǒng)內本地時鐘以及與所述本地時鐘相配合的本地信號記錄單元確定。
[0018]進一步的，所述到達時間Ta(η)的確定包括以下步驟:當確定各系統(tǒng)開始工作時，本地信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄各系統(tǒng)開始工作的時間零點ta(l(η)，當判斷標定信號到達時，本地的信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄標定信號的達到時間tal (η)，則所述到達時間Ta(n) =tal(n)-ta0(n);當判斷返回信號發(fā)出時，本地的信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄返回信號發(fā)出時間tbl (η)，則所述的發(fā)出時間Tb (n) = tbl(n)-ta0(n)o
[0019]優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述返回信號為所述各系統(tǒng)分別發(fā)出的應答信號或所述標定信號分別返回。
[0020]優(yōu)選的，⑴若為所述應答信號返回，則各系統(tǒng)的絕對偏移Delay(n)=(Td(n)-Td(O)-Λη)/2，其中Δη為各系統(tǒng)應答反應時間；
[0021](II)若為所述標定信號返回，則各系統(tǒng)的絕對偏移Delay(n) = (Td(n)-Td(O))/2,返回信號的發(fā)出時間Tb(n) = Ta(η)。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟⑴中，所述Λη為系統(tǒng)預設值；或所述Λη由各系統(tǒng)內的信號記錄單元確定，則所述Δη = Ta(n)-Tb(η)。
[0023]與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元的最小時間測量刻度小于所述基準時鐘源的時鐘周期的1/2 ；
[0024]所述本地的信號記錄單元最小時間測量刻度小于本地時鐘時鐘周期的1/2 ；
[0025]優(yōu)選的，所述信號記錄單元的最小時間測量刻度在Ins以內。
[0026]進一步的,所述信號記錄單元的最小時間測量刻度在10ps以內。
[0027]本發(fā)明還公開了一種確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，包括通路連接的系統(tǒng)、一基準時鐘源以及與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元，所述信號記錄單元與所述基準時鐘源通路連接、所述每一個系統(tǒng)均經由所述信號記錄單元與所述基準時鐘源通信以確定各系統(tǒng)各種本地時鐘與所述基準時鐘源之間的零點偏差。
[0028]所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述系統(tǒng)之間為雙向通信連接。
[0029]優(yōu)選的，所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述基準時鐘源之間、所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述系統(tǒng)之間、所述系統(tǒng)之間為有線連接。
[0030]優(yōu)選的，所述各系統(tǒng)分別設有本地時鐘以及與所述本地時鐘通路連接的信號記錄單元；優(yōu)選的，以其中一系統(tǒng)內的本地時鐘作為基準時鐘源。
[0031]所述系統(tǒng)之間依次通信連接以形成線狀網(wǎng)絡結構，且至少設置一條線狀網(wǎng)絡結構，所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述每個線狀網(wǎng)絡結構中的一系統(tǒng)之間通信連接。
[0032]所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元和所述每一個線狀網(wǎng)絡結構中位于端點處的一系統(tǒng)之間通信連接。
[0033]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)之間為雙向通信連接。
[0034]優(yōu)選的，設置一條所述線狀網(wǎng)絡。
[0035]所述各系統(tǒng)分別直接和所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元之間通信連接以形成星狀網(wǎng)絡結構。
[0036]與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元的最小時間測量刻度小于所述基準時鐘源的時鐘周期的1/2 ；
[0037]所述本地的信號記錄單元最小時間測量刻度小于所述本地時鐘時鐘周期的1/2 ；
[0038]優(yōu)選的，所述信號記錄單元包括一控制器以及與所述控制器通信連接以接受所述控制器驅動的時間轉換器，所述時間轉換器的時間精度在Ins以內。
[0039]優(yōu)選的，所述時間轉換器為TDC或者TAC，所述TDC或者TAC的時間精度在10ps以內。
[0040]所述基準時鐘源為一時鐘控制器或包括一時鐘控制器以及接受時鐘控制器控制的時鐘發(fā)生器。
[0041]由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0042]1、本發(fā)明所公開的一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法和結構，在獨立工作時，各系統(tǒng)可依賴自己的時鐘進行工作，在多個系統(tǒng)需要全局統(tǒng)一時間基準時，基準時鐘源首先發(fā)出標定信號，同時，基準時鐘源的信號記錄單元開始計時Td(O)，各個系統(tǒng)由于其離基準時鐘源的距離不一致，會先后依次接受到標定信號，各系統(tǒng)收到標定信號后，各個系統(tǒng)內部的信號記錄單元記錄該標定信號的到達時間Ta(η)，同時各系統(tǒng)立即發(fā)送一返回信號(應答回復或者直接電路連接返回標定信號)給基準時鐘源的信號記錄單元并記錄下返回信號的發(fā)出時間Tb(n)，同樣由于距離不同，信號記錄單元會先后依次接收到來自各個系統(tǒng)的返回信號，依次記錄時間Td(n)，系統(tǒng)與基準時鐘源的時間延時為:Delay(n) = (Td(n)-Td (O) )/2或Delay (η) = (Td (η)-Td (O)-Δη)/2, Λη的數(shù)值根據(jù)應用場合不同采用前述步驟確定；同時可以計算系統(tǒng)與基準時鐘源的連線長度為L(n) =Delay (n)*C, C的速度接近光速。當需要所有系統(tǒng)有完全統(tǒng)一的時間基準時，基準系統(tǒng)將獲取對應的Delay(n)的數(shù)據(jù)發(fā)送各系統(tǒng)，每個系統(tǒng)計算自己本地時鐘與基準時鐘源零點偏差TJn):TC(η)=(Ta (n) -Delay (n) -Td (O))或 Tc (η) = (Delay (η)+Tb (η)-Td (η)),并將 Tc (η)作為校正參數(shù)讓自己的系統(tǒng)時鐘進行校正。(I)如果TJn) >0，說明本系統(tǒng)時鐘零點早于基準時鐘源，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中減去該值。(2)如果?；(η)〈0，說明本系統(tǒng)時鐘零點晚于基準時鐘源，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中加上該值。
[0043]2、通過高精度信號記錄單元的加入，使得時間的同步精度提高。在基準時鐘源處設置高精度的信號記錄單元，同時系統(tǒng)內本地時鐘也分別設有與其配合的信號記錄單元，信號記錄單元的最小時間測量刻度小于基準時鐘源的時鐘周期的1/2，可為時間數(shù)字轉換器(TDC)或者時間模擬轉換器(TAC)，由該時間數(shù)字轉換器(TDC)或者時間模擬轉換器(TAC)配合基準時鐘源以及各系統(tǒng)內本地時鐘來確定每個系統(tǒng)自己本地時鐘與基準時鐘源零點偏差，可精確確定各系統(tǒng)與基準時鐘源之間的時間絕對偏移以形成全局時鐘。
[0044]3、通過系統(tǒng)之間的時間測量和通信完成各個系統(tǒng)時間系統(tǒng)的歸一化校正，免去了專用可靠時鐘線的復雜設計。
[0045]4、增加系統(tǒng)的擴展性，當系統(tǒng)之間設置為線狀網(wǎng)絡結構時，可以任意在系統(tǒng)中增加系統(tǒng)，新增的系統(tǒng)只需要完成一次測量就可以保證自己與系統(tǒng)達到一致的時間基準。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1為一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法一實施例的工作流程圖；
[0047]圖2為系統(tǒng)內時鐘源與時鐘記錄單元的連接關系示意圖；
[0048]圖3為一種確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構第一實施例的結構不意圖；
[0049]圖4為一種確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構第二實施例的結構示意圖；
[0050]圖5為一種確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構第三實施例的結構不意圖。

【具體實施方式】
[0051]以下結合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0052]本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法，所述系統(tǒng)之間通路連接，如圖1所示，具體包括以下步驟:
[0053](I)確定一時鐘源作為基準時鐘源，該基準時鐘源通過網(wǎng)絡覆蓋全部系統(tǒng)。首先，確定一時鐘源作為基準的時鐘源，由上述基準時鐘源產生標定信號。
[0054]由于各系統(tǒng)內部均有各自的本地時鐘，故首先需要確定唯一時鐘源作為基準，基準時鐘源可任意選擇，只需要該基準時鐘源滿足能夠通過網(wǎng)絡傳輸?shù)剿邢到y(tǒng)(即覆蓋所有系統(tǒng))?；鶞蕰r鐘源可從各系統(tǒng)的本地時鐘中進行選擇，也單獨外置一時鐘源作為基準。作為一優(yōu)選方案，上述基準時鐘源從各系統(tǒng)的本地時鐘中確定，結構上可單獨為一時鐘控制器，也可包括一時鐘控制器以及接受時鐘控制器控制的時鐘發(fā)生器，根據(jù)實際需要設置。
[0055](2)所述基準時鐘源產生標定信號，所述標定信號被分發(fā)至各系統(tǒng)處，記錄所述標定信號的發(fā)出時間Td(O)。
[0056]如前所述，標定信號由基準時鐘源產生，故標定信號既可以由時鐘控制器直接發(fā)出的一個電脈沖形成，也能為時鐘發(fā)生器接受所述時鐘控制器驅動發(fā)出的一段時鐘信號。標定信號產生后其需要發(fā)送至各系統(tǒng)處，本實施例中，由與基準時鐘源相配合的信號記錄單元將該標定信號分發(fā)至各系統(tǒng)處，其中信號記錄單元包括一控制器以及接受該控制驅動的時間轉換器，
[0057]基準時鐘源以及與基準時鐘源相配合的信號記錄單元屬于其中一系統(tǒng)，同時與基準時鐘源相配合的信號記錄單元接收并記錄標定信號的發(fā)出時間Td(O)。
[0058](3)標定信號通過網(wǎng)絡到達各系統(tǒng)后，系統(tǒng)依據(jù)各自本地時鐘記錄標定信號到達時間Ta(η)，同時各系統(tǒng)處分別產生一返回信號并依據(jù)各自本地時鐘記錄返回信號發(fā)出時間Tb(n)，接收返回信號并所述記錄返回信號到達基準時鐘源的到達時間Td(n)，從而確定所述各系統(tǒng)的絕對偏移Delay (η)；
[0059]標定信號發(fā)出時間Td(O)以及返回信號的到達時間Td(η)可由同一計時元件記錄，從而可保證與計時單元相同的時間精度，圖1所示實施例中，均通過與基準時鐘源相配合的信號記錄單元接收并記錄，具體的是由時間轉換器接受控制器的驅動記錄Td(O)和Td(n)的具體數(shù)值。
[0060]步驟(3)中，若不考慮精度問題時，標定信號至各系統(tǒng)的到達時間Ta(η)以及返回信號的發(fā)出時間Tb(η)可直接由系統(tǒng)根據(jù)各自的本地時鐘確定并記錄，到達時間Ta(η)以及發(fā)出時間Tb(η)也可經由各系統(tǒng)內本地時鐘以及與所述本地時鐘相配合的本地信號記錄單元確定，各系統(tǒng)內的本地信號記錄單元結構與上述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元結構相同，其與本地時鐘雙向通信有線連接，當確定各系統(tǒng)開始工作時，本地信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄各系統(tǒng)開始工作的時間零點taCI(n)，當判斷標定信號到達時，本地的信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄標定信號(脈沖或時鐘信號)的達到時間tal(n)，則所述到達時間Ta(n) =tal(n)-ta0(n);當判斷返回信號發(fā)出時，本地的信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄返回信號的發(fā)出時間tbl(n)，則所述的發(fā)出時間Tb(n) = tbl(n)-ta0(n)o
[0061]各系統(tǒng)處分別產生的返回信號可為各種形式，以下以返回信號為所述各系統(tǒng)分別發(fā)出的應答信號或所述標定信號分別返回對該步驟進行說明，應理解，若返回信號為其他形式時，采用本發(fā)明所示的方法也可實現(xiàn)系統(tǒng)間全局時鐘的形成。
[0062]當標定信號到達所述各系統(tǒng)后，各系統(tǒng)既可以通過直接電路連接返回信號鏈路，將標定信號返回，也可以通過控制器(如FPGA這種支持異步響應的控制器)接收到標定信號，則立即(不依賴與控制器的主時鐘條件下)發(fā)出應答信號，然后在記錄下到達所述基準時鐘源的到達時間Td (η)，以確定所述各系統(tǒng)的絕對偏移Delay (η)。
[0063](I)若為所述應答信號返回，則Delay (n) = (Td (n)-Td(O) - Λ η)/2，其中Λη為各系統(tǒng)應答反應時間；步驟(I)中，不考慮時間精度問題時，△ η為預設值，預先通過實驗和計算確定后存儲于各自系統(tǒng)中，此外An也可由各系統(tǒng)內的本地時鐘以及本地的信號記錄單元配合確定，貝丨J Δη = Tb(n)-Ta(η)；
[0064](II)若為所述標定信號返回，則 Delay(n) = (Td(n)-Td(O))/2 ；
[0065](4)根據(jù)所述絕對偏移Delay(n)以及所述標定信號到達時間Ta(η)或根據(jù)所述絕對偏移Delay (η)以及所述返回信號的發(fā)出時間Tb (η)調整所述各系統(tǒng)處的時鐘以形成全局時鐘:分別確定各自本地時鐘與基準時鐘源之間的零點偏差TJn)=(Ta (n) -Delay (n) -Td (O))或 Tc (η) = (Delay (n)+Tb (n)-Td (η)),并將 Tc (η)作為校正參數(shù)對各自系統(tǒng)的本地時鐘進行校正以形成全局時鐘。
[0066]從標定信號的發(fā)出至到達各系統(tǒng)的過程中，存在Td (O)+Delay (η)=Ta(n)-Tc (η)，則 Tc (η) = Ta (η)-Td(O)-Delay (η) = {Ta (η) - ((Td (η) +Td(O)) /2- Δ η/2},其中若返回信號為標定信號，則Δη = O;在返回信號發(fā)出至其到達基準時鐘源的過程中，存在 Td(n)-Delay(η) = Tb(n)-Tc(η),貝丨J Tc(η) = Tb(η)-Td(η) +Delay(η)={Ta(η) - ((Td (η) +Td (O)) /2- Δ η/2}，其中若返回信號為標定信號，則Λ η = O。
[0067]Tc (η)大小確定后則可將其作為校正參數(shù)對各自系統(tǒng)的本地時鐘進行校正:
[0068](I)如果Τ。(η) >0，說明本系統(tǒng)時鐘零點早于基準時鐘源，則在本系統(tǒng)的計時系統(tǒng)中減去該值。
[0069](2)如果?；(η)〈0，說明本系統(tǒng)時鐘零點晚于基準時鐘源，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中加上該值，這樣保證所有的系統(tǒng)具有完全一致的時間基準。
[0070]上述方法中，由基準系統(tǒng)(即本地時鐘作為基準時鐘源的系統(tǒng))發(fā)出標定信號并確定Delay (η)，其余系統(tǒng)確定Ta (η)和Tb (η)，由于各個系統(tǒng)均設有本地時鐘和信號記錄單元，所以也可以由其余系統(tǒng)發(fā)出標定信號并計算Delay(n)，基準系統(tǒng)測量Ta(η)和Tb(η)，同時，由于基準系統(tǒng)和其余系統(tǒng)都具備信號處理功能，所以，既可以將測量的Delay(n)發(fā)送給對方，也可以將測量的Ta(η)和Tb(η)發(fā)送給對方。任何一方只要通過網(wǎng)絡獲取到了Delay (η)和Ta (η)、Tb (η)，都可以確定校正參數(shù)Τ。(η)，并將Τ。(η)發(fā)送給各個系統(tǒng)進行校正，或者上傳給整個系統(tǒng)的總處理單元進行全局的校正。
[0071]采用本發(fā)明所示的方法，各系統(tǒng)都有自己的本地時鐘，在獨立工作時，可依賴自己的本地時鐘進行工作，在系統(tǒng)間需要全局統(tǒng)一時間基準時，通過上述所示的系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法，即能夠方便快捷的實現(xiàn)系統(tǒng)間全局時鐘的統(tǒng)一，可根據(jù)需要應用至各領域中。
[0072]在上述實施例所示的基礎上，本發(fā)明進一步的公開了一種系統(tǒng)間全局時鐘的方法，其可提高時間同步的精度以用于對于時間精度要求較高的場合。
[0073]一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法，所述系統(tǒng)之間通路連接，包括以下步驟:
[0074](I)確定一時鐘源作為基準時鐘源，該基準時鐘源通過網(wǎng)絡覆蓋全部系統(tǒng)。首先，確定一時鐘源作為基準時鐘源，由上述基準時鐘源產生標定信號。
[0075]由于各系統(tǒng)內部均有各自的本地時鐘，故首先需要確定唯一時鐘源作為基準，基準時鐘源可任意選擇，只需要該基準時鐘源滿足能夠通過網(wǎng)絡傳輸?shù)剿邢到y(tǒng)(即覆蓋所有系統(tǒng))?；鶞蕰r鐘源可從各系統(tǒng)中選擇，也可外置的一時鐘源作為基準。本實施例中，上述基準時鐘源可單獨為一時鐘控制器，也可包括一時鐘控制器以及接受時鐘控制器控制的時鐘發(fā)生器，根據(jù)實際需要設置。
[0076](2)所述基準時鐘源產生標定信號，所述標定信號直接或通過與基準時鐘源相配合的信號記錄單元被分發(fā)至各系統(tǒng)處，與基準時鐘源相配合的信號記錄單元記錄所述標定信號的發(fā)出時間Td(O)；
[0077]如前所述，標定信號由基準時鐘源產生，故標定信號既可以由時鐘控制器直接發(fā)出的一個電脈沖形成，也能為時鐘發(fā)生器接受所述時鐘控制器驅動發(fā)出的一段時鐘信號。標定信號產生后其需要發(fā)送至各系統(tǒng)處，本實施例中，由與基準時鐘源相配合的信號記錄單元將該標定信號分發(fā)至各系統(tǒng)處，信號記錄單元最小時間測量刻度小于基準時鐘源的時鐘周期的1/2，其包括一控制器以及接受該控制驅動的時間轉換器，基準時鐘源以及與基準時鐘源相配合的信號記錄單元可屬于其中一系統(tǒng)以便于系統(tǒng)連線布置。在與基準時鐘源相配合的信號記錄單元將標定信號分發(fā)至各系統(tǒng)的同時信號記錄單元記錄標定信號的發(fā)出時間Td(O)。
[0078](3)標定信號通過網(wǎng)絡到達各系統(tǒng)后，系統(tǒng)依據(jù)各自本地時鐘以及本地的信號記錄單元記錄標定信號到達時間Ta(η)，同時各系統(tǒng)處分別產生一返回信號并依據(jù)各自本地時鐘以及本地的信號記錄單元記錄返回信號的發(fā)出時間Tb(η)，與基準時鐘源相配合信號記錄單元接收返回信號并所述記錄返回信號到達基準時鐘源的到達時間Td(η)，從而確定所述各系統(tǒng)的絕對偏移Delay (η)。
[0079]標定信號發(fā)出時間Td(O)以及返回信號的到達時間Td(n)均通過與基準時鐘源相配合的高精度信號記錄單元接收并記錄，具體由時間轉換器接受控制器的驅動記錄Td(O)和！^!!)的具體數(shù)值。由于與基準時鐘源相配合的信號記錄單元最小時間測量刻度小于基準時鐘源的時鐘周期的1/2設置，這樣信號記錄單元可以精確測量小于一個時鐘周期長度的時間:在高同步要求的全局時鐘中，全局時鐘頻率一般在50MHz以上，時鐘周期在20ns以內，甚至頻率達到200MHz以上，時鐘周期在2ns以內。但是全局時鐘在線路上的延時也需要被精確測量，而這種延時隨線路長度不同而不同，不會與系統(tǒng)全局時鐘保持相同相位，為了精確測量這種延時，需要高精度的時鐘測量裝置，而不是依賴全局時鐘，通過最小測量刻度小于基準時鐘的時鐘周期的1/2的信號測量元件，能實現(xiàn)諸如線路延時或者相位偏差等更聞精度的時間測量。
[0080]作為一優(yōu)選的方案，其中信號記錄單元包括一控制器以及接受該控制驅動的時間轉換器，該時間轉換器的最小時間測量刻度在Ins以內從而可精確的記錄標定信號發(fā)出時間Td(O)以及返回信號的返回時間Td(η)，從而可用于對于時間精度要求在ps級別的場合。
[0081]進一步的，該時間轉換器可為TDC(時間數(shù)字轉換器)或者TAC(時間模擬轉換器)，TDC或者TAC的時間精度在10ps以內。以TDC為例，其接受控制器控制讀取TDC的計數(shù)值(記錄的時間值)，由于TDC是異步計時，也就是對時鐘的信號是即時觸發(fā)，一般來說是電脈沖的跳變沿觸發(fā)，故不存在通信開銷，且TDC能不完全依賴主時鐘頻率，通過電路延時追趕電路來計時，計時精度可以達到1ps,故采用時間精度在10ps以內信號記錄單元用于記錄信號的發(fā)出時間與返回時間，可以滿足時間的同步精度在Ps級別的要求，從而應用于如掃描成像系統(tǒng)等對于時間精度要求較高的領域中。
[0082]到達時間Ta(η)以及發(fā)出時間Tb(η)也經由各系統(tǒng)內本地時鐘以及與所述本地時鐘相配合的高時間精度的本地信號記錄單元確定。各系統(tǒng)內本地的信號記錄單元結構與上述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元結構相同，同理，所述本地的信號記錄單元最小時間測量刻度小于所述本地時鐘時鐘周期的1/2設置，二者具有同一級別的最小時間測量，。當確定各系統(tǒng)開始工作時，本地信號記錄單元記錄各系統(tǒng)開始工作的時間零點taCI(n)，當判斷標定信號到達時，本地的信號記錄單元依據(jù)本地時鐘記錄標定信號(脈沖或時鐘信號)的達到時間tal (η)，則所述到達時間Ta(n) = tal (n)-ta0(n)，當判斷返回信號發(fā)出時，本地的信號記錄單元依據(jù)本地時鐘記錄返回信號(脈沖或時鐘信號或應答信號)發(fā)出時間tbl(n)，則所述的發(fā)出時間Tb(n) = tbl(n)-taQ(n),這樣可保證Ta(n)、Tb(n)與前述Td(O)、Td(η)具有同一級別的精度。
[0083]各系統(tǒng)處分別產生的返回信號可為各種形式，以下以返回信號為所述各系統(tǒng)分別發(fā)出的應答信號或所述標定信號分別返回對該步驟進行說明，應理解，若返回信號為其他形式時，采用本發(fā)明所示的方法也可實現(xiàn)系統(tǒng)間全局時鐘的形成。當標定信號到達所述各系統(tǒng)后，各系統(tǒng)既可以通過直接電路連接返回信號鏈路，將標定信號返回，也可以通過控制器(如FPGA這種支持異步響應的控制器)接收到標定信號，則立即(不依賴與控制器的主時鐘條件下)發(fā)出應答信號，然后在記錄下到達所述基準時鐘源的到達時間Td(n)，以確定所述各系統(tǒng)的絕對偏移Delay (η)。
[0084](I)若為所述應答信號返回，則Delay (n) = (Td (n)-Td(O) - Λ η)/2，其中Λη為各系統(tǒng)應答反應時間；考慮到時間精度問題，Δ η是由各系統(tǒng)內的/[目號記錄單兀確定，Δη =Tb (n) -Ta (η)；
[0085](II)若為所述標定信號返回，則 Delay(n) = (Td(n)-Td(O))/2 ；
[0086](4)根據(jù)所述絕對偏移Delay (η)以及所述返回信號到達時間Ta (η)調整所述各系統(tǒng)處的時鐘以形成全局時鐘:分別確定各自本地時鐘與基準時鐘源之間的零點偏差TJn)=(Ta (n) -Delay (n) -Td (O))或 Tc (η) = (Delay (n)+Tb (n)-Td (η)),并將 Tc (η)作為校正參數(shù)對各自系統(tǒng)的本地時鐘進行校正以形成全局時鐘。
[0087]從標定信號的發(fā)出至到達各系統(tǒng)的過程中，存在Td (O)+Delay (η)=Ta (n)-Tc (η)，則 Tc (η) = Ta (η)-Td (O)-Delay (η) = {Ta (η) - ((Td (η) +Td (O)) /2- Δ η/2},其中若返回信號為標定信號，則Δη = O;在返回信號發(fā)出至其到達基準時鐘源的過程中，存在 Td(n)-Delay(η) = Tb(n)-Tc(η),貝丨J Tc(η) = Tb(η)-Td(η) +Delay(η)={Ta(η) - ((Td (η) +Td (O)) /2- Δ η/2}，其中若返回信號為標定信號，則Λ η = O。
[0088]Tc (η)大小確定后則可將其作為校正參數(shù)對各自系統(tǒng)的本地時鐘進行校正:
[0089](I)如果Τ。(η) >0，說明本系統(tǒng)時鐘零點早于基準時鐘源，則在本系統(tǒng)的計時系統(tǒng)中減去該值。
[0090](2)如果?；(η)〈0，說明本系統(tǒng)時鐘零點晚于基準時鐘源，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中加上該值，這樣保證所有的系統(tǒng)具有完全一致的時間基準。
[0091]上述實施例中，通過高精度的時間計時單元來確定本方法中所需要確定的時間，不僅可解決系統(tǒng)間全局時鐘的同步問題，更進一步的，還能夠提高時間的同步精度，可應用于核探測、飛行時間應用等對時間同步精度要求高的領域。
[0092]對應上述方法，本發(fā)明還公開了一種系統(tǒng)間全局時鐘確定的結構，包括至少兩個系統(tǒng)、一基準時鐘源以及與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元，上述系統(tǒng)之間通路連接，信號記錄單元與基準時鐘源通路連接、每一個系統(tǒng)均經由所述信號記錄單元與所述基準時鐘源通信以確定各系統(tǒng)各種本地時鐘與所述基準時鐘源之間的零點偏差。
[0093]其中如圖2所示，基準時鐘源以及與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元可從屬于其中一系統(tǒng)中，也可單獨外接一基準時鐘源以及信號記錄單元，以下以基準時鐘源以及與信號記錄單元從屬于其中一系統(tǒng)中對本發(fā)明所示結構的工資原理進行說明。
[0094]多個系統(tǒng)之間可用現(xiàn)成的(或者新建簡單的)通信網(wǎng)絡連接起來。當各系統(tǒng)上電啟動開始工作，各系統(tǒng)內的本地時鐘開始工作，由于上電時間和各個系統(tǒng)本地時鐘起振的差異，各個系統(tǒng)上的本地時鐘不是在同一時刻開始，本發(fā)明所示的系統(tǒng)間全局時鐘確定的結構通過信號記錄單元、基準時鐘源以及各系統(tǒng)內的本地時鐘進行相互計時和比較得到各個系統(tǒng)的時鐘的相對差值，然后在利用差值將各自的時鐘統(tǒng)一到一致的時間基準，完成全局時鐘的部署。具體在的，選擇任意一系統(tǒng)內設置本地時鐘以及與本地時鐘通路連接的信號記錄單元，以該系統(tǒng)的本地時鐘作為基準時鐘源，信號記錄單元為一計時元件，該基準時鐘源向網(wǎng)絡中其余系統(tǒng)發(fā)出一個標定信號，并通過自己的信號記錄單元記錄標定信號的發(fā)出時間Td(O)，其余系統(tǒng)接收到標定信號后，記錄下標定信號的到達時間Ta(η)并產生一個返回信號，返回信號到達基準時鐘源后，與基準時鐘源相配合的信號記錄單元記錄下返回信號的到達時間Td(n)，通過測算!^!!)和^⑶則可知道其余系統(tǒng)距離基準系統(tǒng)的距離，也即固定的時間差Delay (η)，基準系統(tǒng)將測算的時間差Delay (η)通過通信網(wǎng)絡發(fā)送給其他所有系統(tǒng)。同時，各個其余系統(tǒng)通過自己測定的Ta(n)與收到的Delay(n)可測算自己的時間零點與基準系統(tǒng)的時鐘零點的差值，即時鐘基準的差值，各個系統(tǒng)通過該差值校正自己的時鐘系統(tǒng)，例如給自己的時鐘系統(tǒng)設置對應的延時，從而使整個系統(tǒng)處于完全一致的時鐘基準。上述各種差值的計算也可通過其他處理器確定。
[0095]本實施例中，上述返回信號可為原標定信號也可為系統(tǒng)自己發(fā)出的一個應答信號，當系統(tǒng)采取標定信號返回時，不需要考試時間開銷的問題，則Delay (η)=(Td(n)-Td(0))/2;當系統(tǒng)采取應答方式返回信號時，則有一個應答時間的開銷，即則Delay (n) = (Td (n)-Td(O)-△ η)/2，該結構用于對時間精度要求不嚴格的領域時，信號記錄單元可為一常用的計時元件即能有效的實現(xiàn)用于系統(tǒng)間全局時鐘的確定，到達時間Ta(η)和發(fā)出時間Tb(n)可經由各系統(tǒng)內本地時鐘自己獨立確定，Λ η也為各系統(tǒng)預設值，通過實驗和計算確定并存儲于各系統(tǒng)中。
[0096]但當本發(fā)明所示的結果應用于對時間精度要求較高的場合時，則信號記錄單元的最小時間測量刻度小于基準時鐘源的時鐘周期的1/2設置，各系統(tǒng)內需要分別設置了一信號記錄單元，各系統(tǒng)內部的信號記錄單元以及與基準時鐘源相配合的信號記錄單元結構相同，最小時間測量刻度也相同，信號記錄單元包括一控制器以及接受該控制驅動的高精度時間轉換器，且各信號記錄單元分別與系統(tǒng)內的本地時鐘通路連接。這樣信號記錄單元可以精確測量小于一個時鐘周期長度的時間:在高同步要求的全局時鐘中，全局時鐘頻率一般在50MHz以上，時鐘周期在20ns以內，甚至頻率達到200MHz以上，時鐘周期在2ns以內。但是全局時鐘在線路上的延時也需要被精確測量，而這種延時隨線路長度不同而不同，不會與系統(tǒng)全局時鐘保持相同相位，為了精確測量這種延時，需要高精度的時鐘測量裝置，而不是依賴全局時鐘，通過最小測量刻度小于基準時鐘(本地時鐘)的時鐘周期的1/2的信號測量裝置，能實現(xiàn)諸如線路延時或者相位偏差等更高精度的時間測量。
[0097]作為一優(yōu)選方案，時間轉換器的最小時間測量刻度在Ins以內，更進一步的，本實施例中時間轉換器為TDC (時間數(shù)字轉換器)或者TAC (時間模擬轉化器)，TDC或者TAC的時間精度在10ps以內。以TDC為例，其接受控制器控制進行時間值的記錄和讀取(即記錄和調取Td(O)和！^!!)的值)，由于TDC可以異步計時，也就是對時鐘的信號是即時觸發(fā)，一般來說是電脈沖的跳變沿觸發(fā)，故不存在通信開銷，且TDC能不完全依賴主時鐘頻率，通過電路延時追趕電路來計時，測量比基準時鐘源(本地時鐘)時鐘周期更短的時間長度，計時精度可以達到10ps，故采用此種精度的時間轉換單元可精確的實現(xiàn)各系統(tǒng)至基準時鐘源時鐘零點的測量，使得時間的同步精度在Ps級別的要求，從而可應用于對于時間精度要求較高的領域中。
[0098]這樣設置后，標定信號的到達時間1；(11)以及返回信號的發(fā)出時間Tb(n)經由各系統(tǒng)內本地時鐘以及與所述本地時鐘相配合的高時間精度的本地信號記錄單元確定，當確定各系統(tǒng)開始工作時，本地信號記錄單元記錄各系統(tǒng)開始工作的時間零點ta(l (η)，當判斷標定信號到達時，本地的信號記錄單元記錄標定信號的達到時間tal(n)，則所述到達時間Ta(η)=tal(n)-taCI(n)，當判斷返回信號發(fā)出時，本地的信號記錄單元記錄返回信號的發(fā)出時間tbl (η),則所述的發(fā)出時間Tb (n) = tbl (n)-taQ(n),這樣可保證Ta(n)、Tb (η)與前述Td(O)、Td(η)具有同一級別的精度。
[0099]若返回信號為應答信號時，則Δη = Tb (n)-Ta (η);這樣確定的Λη值具有與Td (O)、Td (η)同一數(shù)量級的精度，從而最終保證時鐘零點的精度。
[0100]上述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元和各系統(tǒng)之間既可以通過一條線路實現(xiàn)標定信號(應答信號)交互，二者之間也可雙向通信連接以實現(xiàn)信號交互。若采用一條線路實現(xiàn)信號往返時，由于所有的系統(tǒng)都是通路連接的，標定信號會被廣播發(fā)出，信號記錄單元和其余的系統(tǒng)都會收到，所以為讓其余的系統(tǒng)不會誤認為該信號為基準時鐘源的信號，需要其余系統(tǒng)的控制器接收到信號后再立即發(fā)出信號(信號最好與基準時鐘源的標定信號不一樣)，若二者雙向通信連接時，標定信號的發(fā)送和接受區(qū)分開來，則無需考慮此種問題，信號的發(fā)送與接受更為容易。
[0101]此外，考慮到本發(fā)明所示的結構中，其信號測量是基于電路信號(電脈沖的跳變)來精確獲取不同系統(tǒng)的時間延時和偏差，當通過固定媒介的信號傳輸，其延時和偏差更為確定，為達到全局時鐘的精度為PS級別的要求，故基準時鐘源與信號記錄單元之間，信號記錄單元與系統(tǒng)之間，各系統(tǒng)之間均為有線連接。
[0102]通過上述分析可知，采用本發(fā)明所示的一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定結構，各系統(tǒng)只需滿足最終經由信號記錄單元與基準時鐘源通信連接，即可實現(xiàn)系統(tǒng)間全局時鐘的設置，且由于采用時間精度高的信號記錄單元實現(xiàn)各系統(tǒng)與基準時鐘源之間時鐘零點的確定，尤其適合對時間精度要求較高的場合。
[0103]以下結合具體實施例對本發(fā)明所示的確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構進行說明。
[0104]第一實施例中，如圖3所不,一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定結構，包括至少兩系統(tǒng)、一基準時鐘源以及一與上述基準時鐘源相配合的信號記錄單元，該信號記錄單元與基準時鐘源通路連接、各系統(tǒng)之間依次雙向通信連接以形成線狀網(wǎng)絡，線狀網(wǎng)絡可設置多條，與上述基準時鐘源相配合的信號記錄單元和每條線狀網(wǎng)絡中的一個系統(tǒng)雙向通信連接。圖3所示實施例中，優(yōu)選設置一條線性網(wǎng)絡，此條線性網(wǎng)絡中的系統(tǒng)之間雙向通信連接，且與基準時鐘源相配合的信號記錄單元和該線性網(wǎng)絡中位于首部的系統(tǒng)之間雙向通信連接，基準時鐘源與信號記錄單元之間，信號記錄單元與位于首部的系統(tǒng)之間，各系統(tǒng)之間均為有線連接。
[0105]通過線狀網(wǎng)絡串聯(lián)所有系統(tǒng)，在線狀網(wǎng)絡的一個節(jié)點(圖3所示實施例為在線狀網(wǎng)絡的一端以盡量保證各個系統(tǒng)到基準時鐘源的距離都不一樣。)設置唯一的基準時鐘源，同時設置一個高精度的信號記錄單元，基準時鐘源首先發(fā)出標定信號，同時，基準時鐘源的信號記錄單元開始計時Td(O)，各個系統(tǒng)由于其離基準時鐘源的距離不一致，會先后依次接受到標定信號，各系統(tǒng)收到標定信號后，各個系統(tǒng)內部的信號記錄單元記錄該標定信號的到達時間Ta(η)，同時各系統(tǒng)立即應答回復或者直接電路連接返回標定信號給基準時鐘源的信號記錄單元并記錄返回信號的發(fā)出時間Tb(η)，同樣由于距離不同，信號記錄單元會先后依次接收到來自各個系統(tǒng)的應答信號，依次記錄時間Td(n)，系統(tǒng)與基準時鐘源的時間延時為:Delay (n) = (Td (n) -T d (O))/2 或 Delay (η) = (Td(n) -Td (0)-Δη)/2, Δη 的數(shù)值根據(jù)應用場合不同采用前述步驟確定；同時可以計算系統(tǒng)與基準時鐘源的連線長度為L(n)=Delay (n) *C，C接近光速，當需要系統(tǒng)間有完全統(tǒng)一的時間基準時，基準系統(tǒng)將獲取對應的Delay (η)的數(shù)據(jù)發(fā)送各系統(tǒng)，每個系統(tǒng)計算自己本地時鐘與基準時鐘源零點偏差Τ。(η):Tc(η) = (Ta(n)-Delay (η)-Td(O))或 Tc(η) = (Delay (η)+Tb(η)-Td(η)),并將 Tc(η)作為校正參數(shù)讓自己的系統(tǒng)時鐘進行校正:
[0106](I)如果Τ。(η) >0，說明本系統(tǒng)時鐘零點早于基準系統(tǒng)，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中減去該值。
[0107](2)如果Τ。(n)〈0，說明本系統(tǒng)時鐘零點晚于基準系統(tǒng)，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中加上該值。
[0108]考慮到若設置多條線狀網(wǎng)絡，可能出現(xiàn)多個系統(tǒng)到基準時鐘源距離相同的情況，故在此過程中，如果與基準時鐘源相配合的信號記錄單元收到的應答信號次數(shù)少于系統(tǒng)η值(說明至少有兩個信號有重疊，這個概率非常低，因為信號記錄單元能識別超過1ps的兩個信號)，可以對系統(tǒng)分批進行測量，逐一獲取。
[0109]上述基準時鐘源與其余系統(tǒng)之間的測算可以在任意兩個系統(tǒng)中進行，具體如圖4所示，第二實施例中，系統(tǒng)A中的本地時鐘作為基準時鐘源與系統(tǒng)B完成測算，得到系統(tǒng)A與系統(tǒng)B 二者之間的時鐘偏差，再將系統(tǒng)B作為基準與系統(tǒng)C完成測算，得到系統(tǒng)B與系統(tǒng)C的之間的時鐘偏差，通過第一步確定系統(tǒng)Α、Β之間的時鐘偏差，可計算出時鐘系統(tǒng)A與時鐘系統(tǒng)C的偏差，依次類推，從而完成整個網(wǎng)上所有時鐘系統(tǒng)的偏差。
[0110]第三實施例中，如圖5所示，本發(fā)明所示的一種確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，包括至少一基準時鐘源，至少兩系統(tǒng)以及一與上述基準時鐘源相配合的信號記錄單元，系統(tǒng)間通路連接，信號記錄單元與基準時鐘源通路連接，各系統(tǒng)分別與該信號記錄單元雙向通信連接以經由信號記錄單元與基準時鐘源通信。本實施例中，基準時鐘源和各系統(tǒng)之間仍然采取星狀網(wǎng)絡連接，但基準時鐘源和各系統(tǒng)之間增設與基準時鐘源相配合的信號記錄單元，各系統(tǒng)本地時鐘可根據(jù)時間精度需要增設與各自本地時鐘通路連接的本地的信號記錄單元，若增設本地的信號記錄單元，則各系統(tǒng)的本地時鐘分別與各自的本地信號記錄單元雙向通信連接，本實施例中，優(yōu)選的，基準時鐘源與信號記錄單元之間、信號記錄單元與各系統(tǒng)之間為有線連接，本地時鐘與各自的本地信號記錄單元之間也是有線連接。
[0111]獲取全局時鐘時，首先是所有的系統(tǒng)上電，各自的時鐘都已經工作，然后開始測算各自時鐘系統(tǒng)的偏差，任選一個系統(tǒng)的本地時鐘作為基準時鐘源，基準時鐘源向其余系統(tǒng)發(fā)出標定信號(該標定信號可以是簡單的電脈沖或者是時鐘信號)，同時，基準時鐘源的信號記錄單元開始計時Td(O)，各個系統(tǒng)由于其離基準時鐘源的距離不一致，會先后依次接受到標定信號，各系統(tǒng)收到標定信號后，各個系統(tǒng)內部的信號記錄單元記錄該標定信號的到達時間Ta(η)，同時各系統(tǒng)立即應答回復或者直接電路連接返回標定信號給基準時鐘源的信號記錄單元并記錄返回信號的發(fā)出時間Tb(η)，同樣由于距離不同，信號記錄單元會先后依次接收到來自各個系統(tǒng)的應答信號，依次記錄時間Td(η)，系統(tǒng)與基準時鐘源的時間延時為:Delay (n) = (Td (n) -T d (O))/2 或 Delay (η) = (Td (η) -Td (O)-Δη)/2, Δη 的數(shù)值根據(jù)應用場合不同采用前述步驟確定；同時可以計算系統(tǒng)與基準時鐘源的連線長度為L(n)=Delay (n)*C, C的大小接近光速，當需要系統(tǒng)間需要有完全統(tǒng)一的時間基準時，基準系統(tǒng)將獲取對應的Delay (η)的數(shù)據(jù)發(fā)送各系統(tǒng)，每個系統(tǒng)計算自己本地時鐘與基準時鐘源零點偏差:TC (n) = (Ta (n) -Delay (n) -Td (0))或 Tc (η) = (Delay (n) +Tb (n) -Td (η))，并將 Tc (η)作為校正參數(shù)對自己的系統(tǒng)時鐘進行校正。
[0112](I)如果Τ。(η) >0，說明本系統(tǒng)時鐘零點早于基準系統(tǒng)，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中減去該值。
[0113](2)如果Τ。(η)〈0，說明本系統(tǒng)時鐘零點晚于基準系統(tǒng)，則在本系統(tǒng)計時系統(tǒng)中加上該值。
[0114]同前所述，考慮到采用星狀網(wǎng)絡時，可能出現(xiàn)多個系統(tǒng)到基準時鐘源距離相同的情況，故在此過程中，如果信號記錄單元收到的應答信號次數(shù)少于系統(tǒng)值(說明至少有兩個信號有重疊，這個概率非常低，因為信號記錄單元能識別超過1ps的兩個信號)，可以對系統(tǒng)分批進行測量，逐一獲取。
[0115]上述的對實施例的描述是為便于該【技術領域】的普通技術人員能理解和使用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法，所述系統(tǒng)之間通路連接，其特征在于:包括以下步驟: (1)確定一時鐘源作為基準時鐘源，所述基準時鐘源覆蓋所述的全部系統(tǒng)； (2)所述基準時鐘源產生標定信號，所述標定信號被分發(fā)至各系統(tǒng)處，記錄所述標定信號的發(fā)出時間Td(O)； (3)所述標定信號到達所述各系統(tǒng)后，所述系統(tǒng)依據(jù)各自本地時鐘記錄所述標定信號到達時間Ta(η)，同時所述各系統(tǒng)處分別產生一返回信號并依據(jù)各自本地時鐘記錄所述返回信號的發(fā)出時間Tb(η)，接收所述返回信號并所述記錄所述返回信號到達所述基準時鐘源的到達時間Td (η)，以確定所述各系統(tǒng)至所述基準時間源之間的絕對偏移Delay (η)； (4)根據(jù)所述絕對偏移Delay(η)、所述標定信號到達時間Ta (η)或所述返回信號的發(fā)出時間Tb(η)確定各自本地時鐘與基準時鐘源之間的零點偏差TJn)，將TJn)作為校正參數(shù)對各自系統(tǒng)的本地時鐘進行校正以形成全局時鐘。
2.根據(jù)權利要求1所述系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法，其特征在于:所述標定信號發(fā)出時間Td(O)以及所述返回信號到達時間Td(n)的接收與記錄由一與基準時鐘源相配合的信號記錄單元完成； 優(yōu)選的，所述步驟(2)中，由所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元將所述標定信號分發(fā)至各系統(tǒng)處； 優(yōu)選的，所述基準時鐘源以及與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元屬于其中一系統(tǒng)； 優(yōu)選的，所述步驟(I)中，所述基準時鐘源為一時鐘控制器或包括一時鐘控制器以及接受時鐘控制器控制的時鐘發(fā)生器； 優(yōu)選的，所述標定信號為所述時鐘控制器直接發(fā)出的一個電脈沖形成或者所述時鐘發(fā)生器接受所述時鐘控制器驅動發(fā)出的一段時鐘信號； 優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述標定信號的到達時間Ta(η)以及所述返回信號的發(fā)出時間Tb(η)經由各系統(tǒng)內本地時鐘以及與所述本地時鐘相配合的本地信號記錄單元確定； 優(yōu)選的，當確定各系統(tǒng)開始工作時，本地信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄各系統(tǒng)開始工作的時間零點taCI(n)，當判斷標定信號到達時，本地的信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄標定信號的達到時間tal (η)，則所述到達時間Ta (n) = tal(n)-ta0(n);當判斷返回信號發(fā)出時，本地的信號記錄單元依據(jù)各自本地時鐘記錄返回信號發(fā)出時間tbl (η)，則所述的發(fā)出時間 Tb (n) = tbl (n) -ta0 (η)； 優(yōu)選的，所述步驟(3)中，所述返回信號為所述各系統(tǒng)分別發(fā)出的應答信號或所述標定信號分別返回，記錄應答信號或所述標定信號到達時間Td(η)，確定所述各系統(tǒng)的絕對偏移 Delay (η): (I)若為所述應答信號返回，則Delay(n)= (Td (n)-Td (O) - Λ η)/2，其中Λη為各系統(tǒng)應答反應時間； (II)若為所述標定信號返回，則Delay(n)= (Td(n)-Td(O))/2 ； 優(yōu)選的，所述步驟(I)中，所述An為系統(tǒng)預設值；或所述An由各系統(tǒng)內的信號記錄單元確定，所述Δη = Tb(n)-Ta(η)； 優(yōu)選的，所述步驟(4)中，Tc(n) = (Ta(n)-Delay(n)-Td(O))或 Tc(η)=(Tb (n) +Delay (η) -Td (η))。
3.根據(jù)權利要求2所述系統(tǒng)間全局時鐘的確定方法，其特征在于:與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元最小時間測量刻度小于基準時鐘源的時鐘周期的1/2 ;所述本地的信號記錄單元最小時間測量刻度小于所述本地時鐘時鐘周期的1/2 ； 優(yōu)選的，所述信號記錄單元的最小時間測量刻度在Ins以內； 優(yōu)選的，所述信號記錄單元的最小時間測量刻度在10ps以內。
4.一種用于實現(xiàn)權利要求1至3任一項所述系統(tǒng)間全局時鐘確定方法的結構，包括通路連接的系統(tǒng)，其特征在于:還包括一基準時鐘源以及與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元，所述與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述基準時鐘源通路連接、所述每一個系統(tǒng)均經由與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述基準時鐘源通信以確定各系統(tǒng)各自本地時鐘與所述基準時鐘源之間的零點偏差。
5.根據(jù)權利要求4所述確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，其特征在于:所述各系統(tǒng)內部設有與各自系統(tǒng)的本地時鐘通路連接的信號記錄單元； 優(yōu)選的，以其中一系統(tǒng)內的本地時鐘以及信號記錄單元作為基準時鐘源以及與基準時鐘源相配合的信號記錄單元； 優(yōu)選的，所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述系統(tǒng)之間為雙向通信連接； 優(yōu)選的，所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述基準時鐘源之間、所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述系統(tǒng)之間、所述系統(tǒng)之間為有線連接。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，其特征在于:所述系統(tǒng)之間依次通信連接以形成線狀網(wǎng)絡結構，且至少設置一條線狀網(wǎng)絡結構，所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元與所述每個線狀網(wǎng)絡結構中的一系統(tǒng)之間通信連接。
7.根據(jù)權利要求6所述確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，其特征在于:所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元和所述每一個線狀網(wǎng)絡結構中位于端點處的一系統(tǒng)之間通信連接; 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)之間為雙向通信連接； 優(yōu)選的，設置一條所述線狀網(wǎng)絡。
8.根據(jù)權利要求4或5所述確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，其特征在于:所述各系統(tǒng)分別直接和所述與基準時鐘源相配合的信號記錄單元之間相連接以形成星狀網(wǎng)絡結構。
9.根據(jù)權利要求4或5所述確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，其特征在于:與所述基準時鐘源相配合的信號記錄單元的最小時間測量刻度小于所述基準時鐘源的時鐘周期的1/2 ； 所述本地的信號記錄單元最小時間測量刻度小于所述本地時鐘時鐘周期的1/2 ； 優(yōu)選的，所述信號記錄單元包括一控制器以及與所述控制器通信連接以接受所述控制器驅動的時間轉換器，所述時間轉換器的時間精度在Ins以內； 優(yōu)選的，所述時間轉換器為TDC或者TAC，所述TDC或者TAC的時間精度在10ps以內。
10.根據(jù)權利要求4或5所述確定系統(tǒng)間全局時鐘的結構，其特征在于:所述基準時鐘源為一時鐘控制器或包括一時鐘控制器以及接受時鐘控制器控制的時鐘發(fā)生器。
【文檔編號】G06F1/12GK104317354SQ201410617644
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】張博, 房磊 申請人:武漢科影技術科技有限公司