使用线性规划用于同步的方法和设备与流程

技术特征：

1.一种从设备，所述从设备通过网络连接到具有主时钟的主设备，其中，所述从设备包括从时钟，并且其中：

所述从设备被设置成：

与所述主设备交换定时消息并且记录如下时间戳：根据所述主时钟从所述主设备发送所述定时消息的时间、根据所述从时钟接收所述定时消息的时间、根据所述从时钟发送所述定时消息的时间以及根据所述主时钟接收所述定时消息的时间；

用公式表示寻求最小化表达式θ_f-θ_r的线性规划问题，其中，θ_f是根据从所述主设备发送到所述从设备的定时消息推导出的所述从时钟相较于所述主时钟的偏移，并且θ_r是根据从所述从设备发送到所述主设备的定时消息推导出的偏移，所述线性规划问题受下列约束条件限制：T_1,n≥(1+α)T_2,n+θ_f、T_4,n≤(1+α)T_3,n+θ_r以及θ_f-θ_r≥0，其中：α是所述从时钟相较于所述主时钟的偏斜；T_1,n是根据所述主时钟从所述主设备发送第n个定时消息的时间；T_2,n是根据所述从时钟从所述主设备接收所述第n个定时消息的时间；T_3,n是根据所述从时钟从所述从设备发送所述第n个定时消息的时间；以及T_4,n是根据所述主时钟从所述从设备接收所述第n个定时消息的时间；

求解所述线性规划问题以导出所述从时钟相对于所述主时钟的所述偏斜和所述偏移的估计；以及

基于所估计出的偏斜和偏移将所述从时钟同步到所述主时钟，以产生主时间估计。

2.根据权利要求1所述的从设备，其中，所述从时钟包括本地自由运行振荡器和由所述本地自由运行振荡器的输出驱动的偏斜调整后的自由运行计数器，并且所述从设备被设置成通过对所述偏斜调整后的自由运行计数器进行调整以考虑所估计出的偏斜并且将所估计出的偏移应用到所述偏斜调整后的自由运行计数器的输出来将所述从时钟的频率同步到所述主时钟的频率以产生所述主时间估计。

3.根据权利要求2所述的从设备，其中，所述从设备具有存储从所述偏斜的所述估计推导出的带符号的偏斜补偿因子的存储区，所述带符号的偏斜补偿因子在所述本地自由运行振荡器的每个时钟周期被加到所述偏斜调整后的自由运行计数器。

4.根据权利要求3所述的从设备，其中，所述偏斜补偿因子是表示要应用到所述偏斜调整后的自由运行计数器的小数纳秒调整的调整因子。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的从设备，其中，所述偏斜调整后的自由运行计数器还被用于提供针对在所述从设备接收定时消息的时间和从所述从设备发送定时消息的时间的时间戳。

6.根据权利要求5所述的从设备，其中，在所述从设备从所述主设备接收到第一定时消息时所述计数器被初始化，并且在接收到第一主时间估计时，所述计数器被复位至所述第一主时间估计。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的从设备，所述从设备还包括由所述本地自由运行振荡器的输出驱动的第二自由运行计数器，其中，所述第二自由运行计数器被用于提供针对在所述从设备接收定时消息的时间和从所述从设备发送定时消息的时间的时间戳。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的从设备，其中，所述从设备还包括存储调度的事件时间的第一可编程寄存器和比较器，其中，所述比较器被设置成将所述主时间估计与存储在所述寄存器中的所述事件时间进行比较，并且当存在匹配时产生输出信号。

9.根据权利要求8所述的从设备，其中，所述从设备包括存储事件周期的第二可编程寄存器，所述从设备被设置成每当通过所述比较器发现匹配时，通过使存储在所述第一可编程寄存器中的调度的事件时间以存储在所述第二可编程寄存器中的所述事件周期递增来产生脉冲输出信号。

10.根据权利要求9所述的从设备，其中，使用锁相环对所述比较器的所述脉冲输出进行调节，以降低所述输出中的抖动。

11.一种将从设备中的从时钟的时间和频率同步到主设备中的主时钟的方法，所述主设备通过网络连接到所述从设备，该方法包括以下步骤：

在所述主设备和所述从设备之间交换定时消息和如下时间戳：根据所述主时钟从所述主设备发送定时消息的时间、根据所述从时钟接收所述定时消息的时间、根据所述从时钟发送所述定时消息的时间以及根据所述主时钟接收所述定时消息的时间；

用公式表示寻求最小化表达式θ_f-θ_r的线性规划问题，其中，θ_f是根据从所述主设备发送到所述从设备的定时消息推导出的所述从时钟相较于所述主时钟的偏移，并且θ_r是根据从所述从设备发送到所述主设备的定时消息推导出的偏移，所述线性规划问题受下列约束条件限制：T_1,n≥(1+α)T_2,n+θ_f、T_4,n≤(1+α)T_3,n+θ_r以及θ_f-θ_r≥0，其中：α是所述从时钟相较于所述主时钟的偏斜；T_1,n是根据所述主时钟从所述主设备发送第n个定时消息的时间；T_2,n是根据所述从时钟从所述主设备接收所述第n个定时消息的时间；T_3,n是根据所述从时钟从所述从设备发送所述第n个定时消息的时间；以及T_4,n是根据所述主时钟从所述从设备接收所述第n个定时消息的时间；

求解所述线性规划问题以导出所述从时钟相对于所述主时钟的所述偏斜和所述偏移的估计；以及

基于所估计出的偏斜和偏移将所述从时钟同步到所述主时钟，以产生主时间估计。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述从时钟包括本地自由运行振荡器和由所述本地自由运行振荡器的输出驱动的偏斜调整后的自由运行计数器，并且所述同步的步骤包括以下步骤：

通过对所述偏斜调整后的自由运行计数器进行调整以考虑所估计出的偏斜并且将所估计出的偏移应用到所述偏斜调整后的自由运行计数器的输出来将所述从时钟的频率同步到所述主时钟的频率以产生所述主时间估计。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

将从所述偏斜的所述估计推导出的带符号的偏斜补偿因子存储到存储区中；以及

在所述本地自由运行振荡器的每个时钟周期将所述补偿因子加到所述偏斜调整后的自由运行计数器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述偏斜补偿因子是表示要应用到所述偏斜调整后的自由运行计数器的小数纳秒调整的调整因子。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述偏斜调整后的自由运行计数器还被用于提供针对在所述从设备接收定时消息的时间和从所述从设备发送定时消息的时间的时间戳。

16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

在所述从设备从所述主设备接收到第一定时消息时对所述计数器进行初始化，以及

在接收到第一主时间估计时，将所述计数器复位至所述第一主时间估计。

17.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述从设备还包括由所述本地自由运行振荡器的输出驱动的第二自由运行计数器，并且所述第二自由运行计数器被用于提供针对在所述从设备接收定时消息的时间和从所述从设备发送定时消息的时间的时间戳。

18.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述从设备还包括存储调度的事件时间的第一可编程寄存器，并且所述方法还包括以下步骤：

将所述主时间估计与存储在所述寄存器中的所述事件时间进行比较；以及

当存在匹配时产生输出信号。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述从设备包括存储事件周期的第二可编程寄存器，并且所述方法还包括以下步骤：每当通过所述比较器发现匹配时，使存储在所述第一可编程寄存器中的调度的事件时间以存储在所述第二可编程寄存器中的所述事件周期递增以产生脉冲输出信号。

20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

使用锁相环对所述比较器的所述脉冲输出进行调节，以降低所述输出中的抖动。

21.一种用于网络的时间和频率同步系统，所述系统包括：

具有主时钟的主设备；

具有从时钟的从设备；以及

连接所述主设备和所述从设备的网络，

其中：

所述从时钟包括从时钟；并且

所述从设备被设置成：

与所述主设备交换定时消息并且记录如下时间戳：根据所述主时钟从所述主设备发送所述定时消息的时间、根据所述从时钟接收所述定时消息的时间、根据所述从时钟发送所述定时消息的时间以及根据所述主时钟接收所述定时消息的时间；

用公式表示寻求最小化表达式θ_f-θ_r的线性规划问题，其中，θ_f是根据从所述主设备发送到所述从设备的定时消息推导出的所述从时钟相较于所述主时钟的偏移，并且θ_r是根据从所述从设备发送到所述主设备的定时消息推导出的偏移，所述线性规划问题受下列约束条件限制：T_1,n≥(1+α)T_2,n+θ_f、T_4,n≤(1+α)T_3,n+θ_r以及θ_f-θ_r≥0，其中：α是所述从时钟相较于所述主时钟的偏斜；T_1,n是根据所述主时钟从所述主设备发送第n个定时消息的时间；T_2,n是根据所述从时钟从所述主设备接收所述第n个定时消息的时间；T_3,n是根据所述从时钟从所述从设备发送所述第n个定时消息的时间；以及T_4,n是根据所述主时钟从所述从设备接收所述第n个定时消息的时间；

求解所述线性规划问题以导出所述从时钟相对于所述主时钟的所述偏斜和所述偏移的估计；以及

基于所估计出的偏斜和偏移将所述从时钟同步到所述主时钟，以产生主时间估计。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述从时钟包括本地自由运行振荡器和由所述本地自由运行振荡器的输出驱动的偏斜调整后的自由运行计数器，并且所述从设备被设置成通过对所述偏斜调整后的自由运行计数器进行调整以考虑所估计出的偏斜并且将所估计出的偏移应用到所述偏斜调整后的自由运行计数器的输出来将所述从时钟的频率同步到所述主时钟的频率以产生所述主时间估计。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述从设备具有存储从所述偏斜的所述估计推导出的带符号的偏斜补偿因子的存储区，所述带符号的偏斜补偿因子在所述本地自由运行振荡器的每个时钟周期被加到所述偏斜调整后的自由运行计数器。

24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述偏斜补偿因子是表示要应用到所述偏斜调整后的自由运行计数器的小数纳秒调整的调整因子。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的系统，其中，所述偏斜调整后的自由运行计数器还被用于提供针对在所述从设备接收定时消息的时间和从所述从设备发送定时消息的时间的时间戳。

26.根据权利要求25所述的系统，其中，在所述从设备从所述主设备接收到第一定时消息时所述计数器被初始化，并且在接收到第一主时间估计时，所述计数器被复位至所述第一主时间估计。

27.根据权利要求22至24中任一项所述的系统，所述系统还包括由所述本地自由运行振荡器的输出驱动的第二自由运行计数器，其中所述第二自由运行计数器被用于提供针对在所述从设备接收定时消息的时间和从所述从设备发送定时消息的时间的时间戳。

28.根据权利要求22至24中任一项所述的系统，其中，所述从设备还包括存储调度的事件时间的第一可编程寄存器和比较器，其中，所述比较器被设置成将所述主时间估计与存储在所述寄存器中的所述事件时间进行比较，并且当存在匹配时产生输出信号。

29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述从设备包括存储事件周期的第二可编程寄存器，所述从设备被设置成每当通过所述比较器发现匹配时，通过使存储在所述第一可编程寄存器中的调度的事件时间以存储在所述第二可编程寄存器中的所述事件周期递增来产生脉冲输出信号。

30.根据权利要求29所述的系统，其中，使用锁相环对所述比较器的所述脉冲输出进行调节，以降低所述输出中的抖动。