一種采用無線通信對分散節(jié)點對時同步的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力、工業(yè)自動化、醫(yī)療和地理環(huán)境等無線監(jiān)測傳感領(lǐng)域，具體設(shè)及一 種采用短距離無線通信對分散節(jié)點對時同步的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在上述領(lǐng)域中，若需系統(tǒng)性、全面性掌握被監(jiān)測對象狀態(tài)，往往需要獲得被監(jiān)測對 象的多維狀態(tài)量，同時要求所有狀態(tài)量在一個絕對時間下采集，如電力系統(tǒng)繼電保護裝置 需要同步采集多個相電流，為了精準(zhǔn)地測得功率，需要同步采集相電流與相電壓。隨著現(xiàn)代 通信技術(shù)的日益進步，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理經(jīng)常不在一個設(shè)備上，而是根據(jù)特殊的場合分 散安裝。運就需要數(shù)據(jù)采集裝置能根據(jù)絕對時間同步采集數(shù)據(jù)并將此數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理 裝置進行運算。一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)不同步則所有的數(shù)據(jù)將沒有關(guān)聯(lián)性，就無法正確的判斷被檢 測量的有效性，進而使設(shè)備無法完成應(yīng)具備的功能，對電力系統(tǒng)來說，嚴(yán)重的會產(chǎn)生誤跳閩 從而造成不同程度的停電情況，影響電網(wǎng)的安全運行。
[0003] 當(dāng)前的對時應(yīng)用一種是精度在秒級的系統(tǒng)，運種實現(xiàn)優(yōu)點是成本小、實現(xiàn)簡單，但 缺點是精度太差，只能應(yīng)用在粗略查看的應(yīng)用環(huán)境中；另一種是精度在納秒級的系統(tǒng)，運種 實現(xiàn)優(yōu)點是精度非常高，可W應(yīng)用在高精度控制環(huán)境中，但是缺點是成本太高、對時系統(tǒng)復(fù) 雜、設(shè)備多。而社會生活、生產(chǎn)中更多需求的是W低成本實現(xiàn)微秒級的時間同步。
[0004] 綜上所述，如何簡單地、低成本地實現(xiàn)對各個從節(jié)點的精確對時，仍是目前業(yè)界面 臨的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種采用無線通信對分散節(jié)點對時 同步的方法，利用本方法可實現(xiàn)對各分散安裝的從節(jié)點的精確同步。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種采用無線通信對分散節(jié)點對 時同步的系統(tǒng)，其特征在于：包括若干用于數(shù)據(jù)采集和就地控制的從節(jié)點，一個用于數(shù)據(jù)處 理和通信管理的主節(jié)點，其中，每個從節(jié)點和主節(jié)點均配設(shè)有無線模塊，各從節(jié)點負(fù)責(zé)將數(shù) 據(jù)發(fā)送至主節(jié)點，主節(jié)點經(jīng)無線模塊負(fù)責(zé)對各從節(jié)點對時同步。
[0007] 進一步，所述主節(jié)點采用廣播方式發(fā)送對時報文至各從節(jié)點。
[0008] 進一步，所述無線模塊為獨立的嵌入式系統(tǒng)模塊。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種采用無線通信對分散節(jié)點對 時同步的方法，所述方法基于上述一種采用無線通信對分散節(jié)點對時同步的系統(tǒng)，其特征 在于，具體包括W下步驟：
[0010]1)主節(jié)點進入高優(yōu)先級中斷INTl，W廣播的方式發(fā)送對時報文；
[0011] 2)從節(jié)點的無線模塊接收到對時報文后，經(jīng)過從節(jié)點無線模塊硬件觸發(fā)延時Td后 觸發(fā)從節(jié)點；
[0012] 3)從節(jié)點接收到自身無線模塊硬件觸發(fā)信號后，立即開啟一個高優(yōu)先級中斷 INT2 ；
[001引 4)從節(jié)點在高優(yōu)先級中斷INT2中完成本地時間補償，實現(xiàn)分散從節(jié)點對時同步。
[0014] 進一步，所述步驟1中的主節(jié)點發(fā)送對時報文具體包括W下步驟：
[0015] 1)主節(jié)點進入高優(yōu)先級中斷中INTl;
[0016] 2)主節(jié)點獲取系統(tǒng)時間；
[0017] 3)補償對時報文校驗值計算時間；
[001引 4)補償對時報文發(fā)送時間；
[0019] 5)補償主節(jié)點的對時報文駐留時間；
[0020] 6)計算對時報文校驗值；
[0021] 7)啟動對時報文發(fā)送。
[0022] 進一步，所述步驟2-4中的從節(jié)點接收對時報文及時間補償具體包括W下步驟：
[0023] 1)從節(jié)點接收對時報文；
[0024] 2)通過從節(jié)點無線模塊給從節(jié)點一個硬件觸發(fā)信號，對對時報文進行解析；
[00巧]3)經(jīng)過從節(jié)點無線模塊硬件觸發(fā)延時Td,從節(jié)點確認(rèn)已經(jīng)解析完對時報文，獲取 到了時間戳；
[0026] 4)啟動一個高優(yōu)先級中斷INT2,將Td補償?shù)綄r報文中的時間戳；
[0027] 5)將該時間戳賦值給系統(tǒng)軟時鐘。
[0028] 進一步，從節(jié)點的系統(tǒng)絕對時間Tgb計算公式為：
[0029] Tab = T c+Tcw+T化巧^d+Tad.,，
[0030] 所述Tgb為絕對時間，T。為主節(jié)點獲取系統(tǒng)時間并發(fā)送至無線模塊耗時，T為主節(jié) 點的對時報文駐留時間，Ttf為無線傳輸耗時，Tg為無線模塊對時報文轉(zhuǎn)發(fā)耗時，Td為從節(jié) 點無線模塊硬件觸發(fā)延時，Tgd,為從節(jié)點時間補償調(diào)整過程耗時。
[0031] 進一步，所述對時報文包括ID、報文類型、時間戳和校驗碼。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：一種采用無線通信對分散節(jié)點對時同步的方法，可W在任 意具有無線通信收發(fā)功能的忍片或模塊中實現(xiàn)，能夠簡單地、低成本地實現(xiàn)對各個從節(jié)點 的對時，并具有對時同步精度高的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0033] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：
[0034] 圖1為本發(fā)明對時同步流程圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明應(yīng)用模塊示意圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明對時同步方法原理圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明主節(jié)點發(fā)送對時報文流程圖；
[003引圖5為本發(fā)明從節(jié)點接收對時報文及時間補償流程圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明：
[0040] 參照附圖1和2,本發(fā)明提出一種采用無線通信對分散節(jié)點對時同步的方法，其應(yīng) 用模型包括若干從節(jié)點、主節(jié)點和若干無線模塊，主節(jié)點為通信管理及數(shù)據(jù)處理裝置，各從 節(jié)點負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)帶時標(biāo)發(fā)送至主節(jié)點，同時，主節(jié)點經(jīng)無線模塊負(fù)責(zé)對各從節(jié)點對時同步； 所述從節(jié)點包括從節(jié)點功能設(shè)備和與從節(jié)點功能設(shè)備相連的無線模塊，所述從節(jié)點功能設(shè) 備為監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和就地控制功能；所述主節(jié)點包括主節(jié)點功能設(shè)備和與主節(jié) 點功能設(shè)備相連的無線模塊，所述主節(jié)點功能設(shè)備為監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算和通信功能； 所述從節(jié)點與所述主節(jié)點通過所述無線模塊相連。應(yīng)用模型中設(shè)及的短距離無線工作頻率 相同，主節(jié)點的對時報文采用廣播方式，即主節(jié)點的對時報文控制傳輸時間與傳輸波特率 相關(guān)。
[0041] 主節(jié)點在高優(yōu)先級中斷INTl中，W廣播的方式發(fā)送對時報文；從節(jié)點無線模塊接 收到對時報文后，立即轉(zhuǎn)發(fā)給從節(jié)點；該從節(jié)點的無線模塊經(jīng)過從節(jié)點無線模塊硬件觸發(fā) 延時Td后觸發(fā)從節(jié)點；從節(jié)點接收到硬件觸發(fā)信號后，立即開啟一個高優(yōu)先級中斷INT2 ; 在該中斷里完成本地時間補償調(diào)整；自此，各從節(jié)點將W同步時間運行。具體包括W下步 驟：
[0042] 1)主節(jié)點進入高優(yōu)先級中斷INT1，W廣播的方式發(fā)送對時報文；
[0043] 2)從節(jié)點的無線模塊接收到對時報文后，經(jīng)過從節(jié)點無線模塊硬件觸發(fā)延時Td后 觸發(fā)從節(jié)點；
[0044] 3)從節(jié)點接收到硬件觸發(fā)信號后，立即開啟一個高優(yōu)先級中斷INT2;
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