基于多时间源的用时设备授时方法及装置制造方法

基于多时间源的用时设备授时方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于多时间源的用时设备授时方法及装置，该用时设备授时方法包括：获取用时设备的本地待输出信号及各时间源脉冲信号，实时计算各所述时间源脉冲信号与所述本地待输出信号的相位差；将所述相位差与预设相位差阈值进行比较，判断各时间源的状态；根据各所述时间源的状态选择参考时间源；计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差；根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各所述时间源的加权平均值；根据所述加权平均值调整所述本地待输出信号的相位；根据所述加权平均值计算累积加权平均值，根据所述的累积加权平均值调整本地频率。本发明可以提高接收时间的精确度、稳定性和可靠性。
【专利说明】基于多时间源的用时设备授时方法及装置

【技术领域】
[0001] 本发明是关于用时设备的授时技术，特别是关于一种基于多时间源的用时设备授 时方法及装置。

【背景技术】
[0002] 随着电力系统大范围高精度测量系统（例如，功角测量系统，广域电网同步状态 监测系统）的建立，统一高精度标准时间问题的解决显得越来越重要。高精度、高可靠的授 时技术对电力系统自动化的发展有十分重要的意义。
[0003] 早期电力系统普遍采用的授时方法是利用卫星授时。在调度中也或者某一变电站 中架设GI^或北斗卫星接收机，接收卫星时间对各用时设备进行授时。该方法缺点较明显： 受天气和环境的影响较大，授时的稳定度和可靠性较差。
[0004] 利用光通信网络传递高精度时间技术的出现解决了卫星空间授时给电力系统带 来的隐患，由于该技术是W地面有线通信网络为承载，提高了授时的安全性和稳定性。目前 W地面有线授时为主、GPS/北斗空间授时为辅的授时系统已经成为电力系统大范围授时的 主流技术。当授时设备同时具有地面系统、GI^系统、北斗系统等多个时间源时，如何选择其 中的时间源作为输出时间且保证输出时间的稳定性和连续性则成为授时系统的关键技术。
[0005] 传统的多源切换方法的实质是开关选择的方法（互为主备）。首先为多个时间按 照信号质量差异赋予不同的优先等级，然后根据优先级选择等级较高的一个源时间输出。 当前被选择的源时间信号质量稳定时输出其时间；若当前的源时间信号质量劣化超过一定 口限时切换输出时间。新切换输出的时间在剩余的源中按照优先级来选择。多源切换方法 的示意图如图1所示。该方法存在诸多弊端；a)时间源切换时会引起时间输出信号大幅度 抖动。b)在切换之前，当前源时间的劣化会导致输出时间精度下降。


【发明内容】

[0006] 本发明提供一种基于多时间源的用时设备授时方法及装置，W提高接收时间的精 确度、稳定性和可靠性，解决现有技术中因主备切换算法的多时间源接收系统在时间切换 时所导致的时间跳变的问题；克服时间源信号劣化而造成的输出时间精度下降的影响。
[0007]为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于多时间源的用时设备授时方 法，所述的用时设备授时方法包括：
[0008] 获取用时设备的本地待输出信号及各时间源脉冲信号，实时计算各所述时间源脉 冲信号与所述本地待输出信号的相位差；
[0009] 将所述相位差与预设相位差阔值进行比较，判断各时间源的状态，其中所述状态 包括；跟踪、锁定及等待；
[0010] 根据各所述时间源的状态选择参考时间源；
[0011] 计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差；
[0012] 根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各所述时间源的加权 平均值；
[0013] 根据所述加权平均值调整所述本地待输出信号的相位；
[0014] 根据所述加权平均值计算累积加权平均值，根据所述的累积加权平均值调整本地 频率。
[0015] 在一实施例中，所述的用时设备授时方法还包括：
[0016] 利用卡尔曼滤波算法对所述相位差进行滤波处理。
[0017] 在一实施例中，在所述用时设备上电后，经过一定预定时间，各所述时间源自动进 入跟踪状态。
[0018] 在一实施例中，将所述相位差与预设相位差阔值进行比较，判断各时间源的状态， 包括；如果处于跟踪状态的时间源的相位差小于所述相位差阔值，进入锁定状态。
[0019] 在一实施例中，将所述相位差与预设相位差阔值进行比较，判断各时间源的状态， 包括；如果处于锁定状态的时间源的相位差大于所述相位差阔值，进入等待状态；当处于 等待状态的时间源的相位差小于所述相位差阔值，返回锁定状态。
[0020] 在一实施例中，根据各所述时间源的状态选择参考时间源，包括：
[0021] 将第一个进入锁定状态的时间源作为初始参考时间源；
[0022] 将处于锁定状态的所有时间源选定为参考时间源；
[0023] 调整本地输出脉冲信号与所述初始参考时间源或所述参考时间源的信号同步。
[0024] 在一实施例中，若被选定为初始参考时间源的时间源进入等待或跟踪状态，退出 所述初始参考时间源。
[0025] 在一实施例中，计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号的初始相 位偏差，包括：当第一个进入锁定状态的时间源之外的时间源从跟踪状态进入锁定状态，或 者有时间源从等待状态返回到锁定状态时，计算处于锁定状态的时间源与当前输出脉冲信 号的初始相位偏差。
[0026] 在一实施例中，根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各所述 时间源的加权平均值，包括：
[0027] 将所述相位差减去所述初始相位偏差，得到剩余误差Aq;
[0028] 根据下述公式计算所述的加权平均值Ea。； 巧
[002引 也、"=(2>化）/"其中，n为处于锁定状态的时间源的个数。 !=1 )
[0030] 为了实现上述目的，本发明实施例还提供了、一种基于多时间源的用时设备授时 装置，所述的用时设备授时装置包括：
[0031] 相位差计算单元，用于获取用时设备的本地待输出信号及各时间源脉冲信号，实 时计算各所述时间源脉冲信号与所述本地待输出信号的相位差；
[0032] 状态判断单元，用于将所述相位差与预设相位差阔值进行比较，判断各时间源的 状态，其中所述状态包括：跟踪、锁定及等待；
[0033] 参考时间源选择单元，用于根据各所述时间源的状态选择参考时间源；
[0034] 偏差计算单元，用于计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号的初 始相位偏差；
[0035] 加权单元，用于根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各所述 时间源的加权平均值；
[0036] 相位调整单元，用于根据所述加权平均值调整所述本地待输出信号的相位；
[0037] 频率调整单元，用于根据所述加权平均值计算累积加权平均值，根据所述的累积 加权平均值调整本地频率。
[0038] 在一实施例中，所述的用时设备授时装置还包括：
[0039] 滤波单元，用于利用卡尔曼滤波算法对所述相位差进行滤波处理。
[0040] 在一实施例中，所述状态判断单元具体用于，如果判断处于跟踪状态的时间源的 相位差小于所述相位差阔值，进入锁定状态。
[0041] 在一实施例中，所述状态判断单元具体用于，如果判断处于锁定状态的时间源的 相位差大于所述相位差阔值，进入等待状态；如果判断处于等待状态的时间源的相位差小 于所述相位差阔值，返回锁定状态。
[0042] 在一实施例中，所述的参考时间源选择单元具体用于：
[0043] 将第一个进入锁定状态的时间源作为初始参考时间源；
[0044] 将处于锁定状态的所有时间源选定为参考时间源；
[0045] 调整本地输出脉冲信号与所述初始参考时间源或所述参考时间源的信号同步。
[0046] 在一实施例中，所述的用时设备授时装置还包括：退出单元，若被选定为初始参考 时间源的时间源进入等待或跟踪状态，用于退出所述初始参考时间源。
[0047] 在一实施例中，所述的偏差计算单元具体用于；当第一个进入锁定状态的时间源 之外的时间源从跟踪状态进入锁定状态，或者有时间源从等待状态返回到锁定状态时，计 算处于锁定状态的时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差。
[004引在一实施例中，所述的加权单元具体用于：
[0049] 将所述相位差减去所述初始相位偏差，得到剩余误差Aq;
[0050] 根据下述公式计算所述的加权平均值Ea。； 巧
[0051]。、二 " i=\
[0052] 其中，n为处于锁定状态的时间源的个数。
[0053] 本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，提高了接收时间的精确度、稳定性和 可靠性；解决了现有技术中因主备切换算法的多时间源接收系统在时间切换时所导致的时 间跳变的问题；克服了时间源信号劣化而造成的输出时间精度下降的影响。

【专利附图】

【附图说明】
[0054]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 W根据该些附图获得其他的附图。
[00巧]图1为本发明实施例的多源切换方法的示意图；
[0056] 图2为本发明实施例的基于多时间源的用时设备授时方法流程图；
[0057] 图3为本发明实施例的多时间源综合计算效果示意图；
[0058] 图4为本发明实施例的多源综合计算示意图；
[0059] 图5为本发明实施例的时间源信号状态转换图；
[0060] 图6为本发明实施例的加权平均值的计算流程图；
[0061]图7为本发明实施例的多源综合计算方法实现示意图；
[0062] 图8为本发明实施例的多源综合计算接收装置应用示意图；
[0063] 图9为本发明实施例基于多时间源的用时设备授时装置结构框图一；
[0064] 图10为本发明实施例基于多时间源的用时设备授时装置结构框图二。

【具体实施方式】
[0065] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0066] 如图2所示，本发明提供了一种基于多时间源的用时设备授时方法，所述的用时 设备授时方法包括：
[0067]S201;获取用时设备的本地待输出信号及各时间源脉冲信号，实时计算各所述时 间源脉冲信号与所述本地待输出信号的相位差；
[006引 S202;将所述相位差与预设相位差阔值进行比较，判断各时间源的状态，其中所述 状态包括；跟踪、锁定及等待；
[006引 S203;根据各所述时间源的状态选择参考时间源；
[0070]S204;计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差；
[0071]S205;根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各所述时间源的 加权平均值；
[0072]S206;根据所述加权平均值调整所述本地待输出信号的相位；
[0073]S207;根据所述加权平均值计算累积加权平均值，根据所述的累积加权平均值调 整本地频率。
[0074] 由图2所示的流程可知，本发明的用时设备可W接收多个时间源的时间信号，计 算各时间源脉冲信号与所述本地待输出信号的相位差，判断各时间源的状态W选中参考时 间源；计算各参考时间源的初始相位偏差，进而计算各时间源的加权平均值，最后通过该加 权平均值调整本地待输出信号的相位，并通过该加权平均值的累加值调整本地频率。通过 图2所示的流程，提高了接收时间的精确度、稳定性和可靠性；解决了现有技术中因主备切 换算法的多时间源接收系统在时间切换时所导致的时间跳变的问题；克服了时间源信号劣 化而造成的输出时间精度下降的影响。
[00巧]本发明的用时设备授时方法是一种基于多个已知时间源剩余误差的综合计算提 高时间接收精度的计算方法，将来自不同的时间基准系统（如中国国家时间中也、国家电 网时间中也、北斗系统、GI^系统等等）的时间，经过该方法的处理后得到时间接收机内统 一的本地时间，用来统一本地时间参量。本发明的用时设备授时方法所要解决的主要问题 是，如何在多个时间源中计算判断得到精确稳定的时间脉冲信号输出，其效果示意图如图3 所示，图3中给出了A、B、CH个时间源，本发明不W此为限。
[0076] 上述用时设备授时方法的实质是计算生成方法，参与综合计算的各个时间源信号 处于同等优先等级。在经过一系列的测量、滤波、统计和加权平均计算后，生成一个新的本 地时间信号输出。若某一个时间源信号在计算期间发生了劣化或中断，则由计算评估和判 别机制令其退出计算，始终保证由质量稳定的时间源参与计算生成时间信号。退出的时间 源信号恢复稳定后可重新返回到综合计算过程中。该计算生成方法完全避免了由于切换时 间源所带来的输出时间信号抖动和劣化等问题。多源综合计算的示意图如图4所示。
[0077] 需要说明的是，本发明的用时设备不是特指某一设备，可W是本地的多个用时设 备，本地待输出的实际脉冲信号可W为本地的多个用时设备进行授时服务。
[0078] S201具体实施时，从各个时间源获取各时间源脉冲信号，利用高速时钟计数器对 各时间源脉冲信号和本地待输出时间脉冲信号（简称本地待输出信号，由高性能频率源生 成，有很高的稳定性）之间的相位差进行测量，得到各个时间源脉冲信号与本地待输出信 号的相位差屯，屯，屯…口。，其中n=时间源数目。
[0079] 由于各个时间源脉冲信号会有一定程度的抖动，所W在一实施例中，需要对测得 的di值进行一系列的去异常值、卡尔曼滤波等处理。经过处理后会得到一组平滑、收敛性 较好的q值样值。卡尔曼滤波算法中系统噪声与观测噪声系数（因子）的选择取决于各个 具体的时间源，是建立在对各时间源大量观测值长时间统计的基础之上。
[0080] S202具体实施时，需要根据累积相位差Eq(即上述的相位差）计算各个时间源信 号的状态；跟踪、锁定、等待。具体地，将累计得到的累积相位差Eq与预设的相位差阔值进 行比较，计算各个时间源的状态。如果处于跟踪状态的时间源的相位差小于该相位差阔值， 进入锁定状态，换句话说，在跟踪状态，若监测到时间源信号长期收敛性良好则会进入锁定 状态；如果处于锁定状态的时间源的相位差大于该相位差阔值（比如发生中断或劣化等状 况），进入等待状态；当处于等待状态的时间源的相位差再次小于相位差阔值（即恢复信号 质量），返回锁定状态，否则，如果超过一定时间间隔还没有小于相位差阔值（超时），则进 入跟踪状态。可见，时间源在某一时刻将处在跟踪、锁定、等待H种状态之一，随时可能会转 换到其他两种状态，如图5所示的时间源信号状态转换示意图。
[0081] 需要说明的是，在用时设备上电后，经过一定预定时间，各时间源自动进入跟踪状 态。
[0082] 通过上述计算方法得到各个时间源的状态后，就可W进行S203,根据各时间源的 状态选择参考时间源。
[0083] 具体实施时，一般需要将第一个进入锁定状态的时间源作为初始参考时间源，并 调整输出脉冲信号与该初始参考时间源信号同步。若被选定为初始参考时间源的时间源进 入等待或跟踪状态，退出该初始参考时间源，即该第一个进入锁定状态的时间源不再作为 初始参考时间源。
[0084] 当有第一个进入锁定状态之外的时间源进入锁定状态后，需要将处于锁定状态的 所有时间源选定为参考时间源，并调整本地输出脉冲信号与该些选定的参考时间源的信号 同步。
[0085] 另外，在之后的时间里，若某一或某些时间源从跟踪状态进入锁定状态或从等待 状态返回到锁定状态时，需要将其选定为参考时间源，并调整本地输出脉冲信号与该些选 定的参考时间源的信号同步。
[0086] S204具体实施时，对于第一个进入锁定状态的时间源，可W计算该时间源（初始 参化考时间源）与当前输出脉冲信号的初始相位偏差Aq，计算公式为Aq=Eq，初始参化考 时间源的初始相位偏差为0。该初始相位偏差只有在状态发生变化重新进入锁定状态时才 发生更新，其他正常情况下保持不变。
[0087] 当第一个进入锁定状态的时间源之外的时间源从跟踪状态进入锁定状态，或者有 时间源从等待状态返回到锁定状态时，计算处于锁定状态的所有时间源与当前输出脉冲信 号的初始相位偏差Aq，计算公式为Aq=Eq。初始相位偏差Aq及相位差Eq的计算方法同 S201中相位差Qi，92,Q3…Qn的计算方法相同。
[008引如图6所示，S205具体实施时，包括如下步骤：
[0089]S601;将各个时间源信号测得的绝对相位差q值（即S201中的相位差）减去初始 相位偏差Aq，得到剩余误差Aq。其计算公式为；A屯=Qi-Aqi，i= 1-n，其中n为处于锁 定状态的时间源的数目。该Aq表征各个时间源脉冲信号相对于本地待输出实际脉冲信号 的剩余抖动偏差，本发明需要根据该剩余误差值来计算锁定状态输出时间脉冲信号的调整 值。
[0090]S602;根据下述公式计算所述的加权平均值Ea。； 巧
[0091]也、"二其中，n为处于锁定状态的时间源的个数。 <=1，
[0092]需要注意的是，只有处于锁定状态的时间源才可W参与计算加权平均值Ea。。另 夕F，在计算加权平均值的同时，需要评估出Aq最大的某一时间源，如果连续m次为同一时 间源且每次该时间源的Aq均超过一定口限（说明该时间源可能中断或者劣化），则令该时 间源退出锁定状态，当该时间源恢复信号质量后，还可W可返回到综合计算过程重新参与 计算。
[0093]S206具体实施时，需要将S205加权平均计算的结果Ea。用来调整本地待输出时间 脉冲信号的相位，使得加权剩余偏差平均值Ea。趋于零。因为Ea。是根据各个锁定时间源的 相位差综合得到，并不单独依赖于某一时间源，所W本地输出的时间脉冲信号具有较好的 稳定性。
[0094] 本地时间脉冲信号是由本地频率分频计数所产生的，本地频率和各个时间源的频 率之间存在着细微的频率偏差。可W利用累计的综合计算值EEa。（累积加权平均值）来 得到此频率偏差并W此为依据校准本地频率与时间源的频率同步。
[0095]累积加权平均值EEa。为加权平均值累加值，计算方法如下；例如每砂计算一次 加权平均值Ea。，累积计算一定时间内每次计算得到加权平均值Ea。，得到累积加权平均值
[0096]EEa。实质上为相位值，根据该相位值，就可W调整本地频率。下面说明该相位值 与本地频率的关系原理：
[0097] 由数学定律可W知道，P=w*t
[0098]由此可W推导；CO= 23if=p/t
[009引其中：
[0100] ? ;角速度；
[010。 P;相位；
[010引t;时间；
[0103]CO= 2 31f
[0104] p= 231f*t
[0105] 利用上述关系原理，W及累积加权平均值EEa。，除W引起相位偏差的时间t，即可 计算出频率值f，实现本地频率的调整。
[0106] 在本发明中，各个时间源可W是地面时间源、GPS时间源、北斗时间源或者外部时 间源等，最多可W支持7个时间源，具体的时间源选择视具体的应用而定。本地待输出时间 脉冲信号可W直接为各种用时设备进行授时服务。本发明的用时设备授时方法的整体实现 的示意图如图7所示，各个时间源q值依次经过滤波处理、状态计算、选择参考源、计算Aq、 加权平均、调整相位及频率步骤的步骤，实现了本地用时设备的授时。
[0107] 在变电站的应用中，实现多源综合计算的变电站主钟可作为全站的最高时间基 准，通过光纤、W太网等传送介质组成的授时网络与PTP主钟、时钟扩展装置等设备组成变 电站时间统一系统。其中变电站主钟用来接收GI^通道、北斗通道、SDHE1通道、SDH开销 通道、专用光纤通道等各种时间源通道的时间脉冲信号，经综合计算后得到输出时间脉冲 信号通过授时网络给PTP主钟或时钟扩展设备授时，再由后者为各种用时设备进行授时服 务，其具体的应用示例图如图8所示。
[010引通过本发明的用时设备授时方法，提高了接收时间的精确度、稳定性和可靠性；解 决了现有技术中因主备切换算法的多时间源接收系统在时间切换时所导致的时间跳变的 问题；克服了时间源信号劣化而造成的输出时间精度下降的影响。
[0109] 如图9所示，本发明还提供了一种基于多时间源的用时设备授时装置，所述的用 时设备授时装置包括：相位差计算单元901，状态判断单元902,参考时间源选择单元903， 偏差计算单元904,加权单元905,相位调整单元906及频率调整单元907。
[0110] 相位差计算单元901用于获取用时设备的本地待输出信号及各时间源脉冲信号， 实时计算各所述时间源脉冲信号与所述本地待输出信号的相位差。
[0111] 状态判断单元902用于将所述相位差与预设相位差阔值进行比较，判断各时间源 的状态，其中所述状态包括；跟踪、锁定及等待。
[0112] 参考时间源选择单元903用于根据各所述时间源的状态选择参考时间源。
[0113] 偏差计算单元904用于计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号 的初始相位偏差904。
[0114] 加权单元905用于根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各 所述时间源的加权平均值。
[0115] 相位调整单元906用于根据所述加权平均值调整所述本地待输出信号的相位。
[0116] 频率调整单元907用于根据所述加权平均值计算累积加权平均值，根据所述的累 积加权平均值调整本地频率。
[0117] 在一实施例中，如图10所示，用时设备授时装置还包括：滤波单元1001，该滤波单 元1001用于利用卡尔曼滤波算法对相位差进行滤波处理。
[0118] 在一实施例中，状态判断单元902具体用于，如果判断处于跟踪状态的时间源的 相位差小于相位差阔值，进入锁定状态。
[0119] 在一实施例中，状状态判断单元902具体用于判断处于锁定状态的时间源的相位 差是否大于所述相位差阔值，如果判断处于锁定状态的时间源的相位差大于所述相位差阔 值，进入等待状态；如果判断处于等待状态的时间源的相位差小于所述相位差阔值，返回锁 定状态。
[0120] 在一实施例中，参考时间源选择单元903具体用于；将第一个进入锁定状态的时 间源作为初始参考时间源；并将处于锁定状态的所有时间源选定为参考时间源；调整本地 输出脉冲信号与所述初始参考时间源或所述参考时间源的信号同步。
[0121] 在一实施例中，所述的用时设备授时装置还包括：退出单元，若被选定为初始参考 时间源的时间源进入等待或跟踪状态，用于退出所述初始参考时间源。
[0122] 在一实施例中，偏差计算单元904具体用于；当第一个进入锁定状态的时间源之 外的时间源从跟踪状态进入锁定状态，或者有时间源从等待状态返回到锁定状态时，计算 处于锁定状态的时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差。
[0123] 在一实施例中，所述的加权单元905具体用于：
[0124] 将所述相位差减去所述初始相位偏差，得到剩余误差A q;根据下述公式计算所 巧 述的加权平均值Ea。；^=(2>如/" Z'二1
[0125] 其中，n为处于锁定状态的时间源的个数。
[0126] 通过本发明，提高了接收时间的精确度、稳定性和可靠性；解决了现有技术中因主 备切换算法的多时间源接收系统在时间切换时所导致的时间跳变的问题；克服了时间源信 号劣化而造成的输出时间精度下降的影响。
[0127] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产 品的形式。
[012引本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一 流程和/或方框、W及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供该些计算 机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理 器W产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生 用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能 的装置。
[0129] 该些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备W特 定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。
[0130] 该些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤W产生计算机实现的处理，从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图 一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0131] 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，W上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核也思想；同时，对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1. 一种基于多时间源的用时设备授时方法，其特征在于，所述的用时设备授时方法包 括： 获取用时设备的本地待输出信号及各时间源脉冲信号，实时计算各所述时间源脉冲信 号与所述本地待输出信号的相位差； 将所述相位差与预设相位差阈值进行比较，判断各时间源的状态，其中所述状态包括： 跟踪、锁定及等待； 根据各所述时间源的状态选择参考时间源； 计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差； 根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各所述时间源的加权平均 值； 根据所述加权平均值调整所述本地待输出信号的相位； 根据所述加权平均值计算累积加权平均值，根据所述的累积加权平均值调整本地频 率。
2. 根据权利要求1所述的用时设备授时方法，其特征在于，所述的用时设备授时方法 还包括： 利用卡尔曼滤波算法对所述相位差进行滤波处理。
3. 根据权利要求1所述的用时设备授时方法，其特征在于，在所述用时设备上电后，经 过一定预定时间，各所述时间源自动进入跟踪状态。
4. 根据权利要求1所述的用时设备授时方法，其特征在于，将所述相位差与预设相位 差阈值进行比较，判断各时间源的状态，包括：如果处于跟踪状态的时间源的相位差小于所 述相位差阈值，进入锁定状态。
5. 根据权利要求1所述的用时设备授时方法，其特征在于，将所述相位差与预设相位 差阈值进行比较，判断各时间源的状态，包括：如果处于锁定状态的时间源的相位差大于所 述相位差阈值，进入等待状态；当处于等待状态的时间源的相位差小于所述相位差阈值，返 回锁定状态。
6. 根据权利要求1所述的用时设备授时方法，其特征在于，根据各所述时间源的状态 选择参考时间源，包括： 将第一个进入锁定状态的时间源作为初始参考时间源； 将处于锁定状态的所有时间源选定为参考时间源； 调整本地输出脉冲信号与所述初始参考时间源或所述参考时间源的信号同步。
7. 根据权利要求6所述的用时设备授时方法，其特征在于，若被选定为初始参考时间 源的时间源进入等待或跟踪状态，退出所述初始参考时间源。
8. 根据权利要求6所述的用时设备授时方法，其特征在于，计算进入锁定状态的各所 述时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差，包括：当第一个进入锁定状态的时间源之 外的时间源从跟踪状态进入锁定状态，或者有时间源从等待状态返回到锁定状态时，计算 处于锁定状态的时间源与当前输出脉冲信号的初始相位偏差。
9. 根据权利要求1所述的用时设备授时方法，其特征在于，根据所述相位差及所述初 始相位偏差生成处于锁定状态的各所述时间源的加权平均值，包括： 将所述相位差减去所述初始相位偏差，得到剩余误差Aq ; 根据下述公式计算所述的加权平均值Em :
^其中，η为处于锁定状态的时间源的个数。 ?
10. -种基于多时间源的用时设备授时装置，其特征在于，所述的用时设备授时装置包 括： 相位差计算单元，用于获取用时设备的本地待输出信号及各时间源脉冲信号，实时计 算各所述时间源脉冲信号与所述本地待输出信号的相位差； 状态判断单元，用于将所述相位差与预设相位差阈值进行比较，判断各时间源的状态， 其中所述状态包括：跟踪、锁定及等待； 参考时间源选择单元，用于根据各所述时间源的状态选择参考时间源； 偏差计算单元，用于计算进入锁定状态的各所述时间源与当前输出脉冲信号的初始相 位偏差； 加权单元，用于根据所述相位差及所述初始相位偏差生成处于锁定状态的各所述时间 源的加权平均值； 相位调整单元，用于根据所述加权平均值调整所述本地待输出信号的相位； 频率调整单元，用于根据所述加权平均值计算累积加权平均值，根据所述的累积加权 平均值调整本地频率。
11. 根据权利要求10所述的用时设备授时装置，其特征在于，所述的用时设备授时装 置还包括： 滤波单元，用于利用卡尔曼滤波算法对所述相位差进行滤波处理。
12. 根据权利要求10所述的用时设备授时装置，其特征在于，所述状态判断单元具体 用于，如果判断处于跟踪状态的时间源的相位差小于所述相位差阈值，进入锁定状态。
13. 根据权利要求10所述的用时设备授时装置，其特征在于，所述状态判断单元具体 用于，如果判断处于锁定状态的时间源的相位差大于所述相位差阈值，进入等待状态；如果 判断处于等待状态的时间源的相位差小于所述相位差阈值，返回锁定状态。
14. 根据权利要求10所述的用时设备授时装置，其特征在于，所述的参考时间源选择 单元具体用于： 将第一个进入锁定状态的时间源作为初始参考时间源； 将处于锁定状态的所有时间源选定为参考时间源； 调整本地输出脉冲信号与所述初始参考时间源或所述参考时间源的信号同步。
15. 根据权利要求14所述的用时设备授时装置，其特征在于，所述的用时设备授时装 置还包括：退出单元，若被选定为初始参考时间源的时间源进入等待或跟踪状态，用于退出 所述初始参考时间源。
16. 根据权利要求14所述的用时设备授时装置，其特征在于，所述的偏差计算单元具 体用于：当第一个进入锁定状态的时间源之外的时间源从跟踪状态进入锁定状态，或者有 时间源从等待状态返回到锁定状态时，计算处于锁定状态的时间源与当前输出脉冲信号的 初始相位偏差。
17. 根据权利要求10所述的用时设备授时装置，其特征在于，所述的加权单元具体用 于： 将所述相位差减去所述初始相位偏差，得到剩余误差Aq ; 根据下述公式计算所述的加权平均值Em :
其中，η为处于锁定状态的时间源的个数。
【文档编号】G04R20/04GK104375414SQ201410646067
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】何迎利, 黄杰, 葛红武, 常宁, 张军, 李信, 聂正璞, 马跃, 闫忠平, 文玲锋, 连纪文, 林福国, 周晓东, 刘刚, 李舒婷, 万涛, 马涛, 焦群, 高强, 滕玲, 汪洋, 王妙新, 卢利锋, 汪建华, 胡昌军, 吕博, 潘峰 申请人:国家电网公司, 国网冀北电力有限公司信息通信分公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司信息通信分公司, 南京南瑞集团公司, 中国电力科学研究院, 工业和信息化部电信研究院