用于机器控制系统的时钟同步的制作方法

专利名称：用于机器控制系统的时钟同步的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于从机外(off-board)时钟源获得信息的系统和方 法，并且更特别地，涉及一种用于从多个机外时钟源接收信息以及使用所 接收的信息来同步机器的系统和方法。
背景技术：
很多机器包括诸如电子器件、软件等的机载(cm-board)系统，其实 现利用时钟信息的特定功能。这些功能可以包括，例如，在特定时间记录 和才艮告事件的发生，在预先确定的时间自动实现特定的任务，等等。此夕卜， 在地理上分散但仍是相同机群(fleet)的一部分的许多机器可以通过向彼 此直接发送消息来相互交换信息。这些消息可以包括时间戳，举例来说， 该时间戳指示从机器发送消息的时间、机器实现特定任务的时间，等等。
在机器上的各种设备内以及在物理上分离的机器之间保持时钟信息一 致是重要的。可以这样做来尤其确保在物理上分离的机器之间以及在位于 相同机器上的设备之间的准确和高效的数据通信。机器可以从各种源接收 时钟信息。在一个实例中，机器可以从机器上的时钟接收时钟信息。具体 而言，机器上的电子组件可以从位于该机器上的电池供电 (battery-operated)的时钟接收时钟信息。电池供电的时钟尤其可以包括 振荡器、计数器和电池。
然而，可能存在与从机载的电池供电的时钟获得时钟信息相关联的问 题。具体而言，电池供电的时钟可能并不提供精确的时钟信息。这种精确 性的缺乏可能是由于机器操作所处的气候条件造成的。举例来说，机器可 以在包括例如寒冷的夜晚和炎热的白天的极端气候条件中操作。大的温度 梯度可能造成电池供电的时钟在一段时间内失去其精确性。因此，随着时
4间的推移，由机器实现的一些功能可能被这种时钟精确性的缺乏影响。举 例来说，由机器发送的、包括由机载的电池供电的时钟所生成的时间戳的 消息可能不包括精确的时钟信息。这种时钟精确性的缺乏可能导致很多实 例中的问题，特别是例如在诸如其它机器或机外控制系统这样的其它实体 可能依赖于该机器所发送的时间敏感信息的情况下。
为了补救可从机载时钟获得不精确的时钟信息的问题， 一些机器可以 使用外部时钟源，即位于机器外的时钟源。这些外部时钟源可以包括较精
密复杂和较精确的时间记录装备。在2003年3月18号发布的Esker美国 专利No.6，535，926Bl(" ，926专利")中描述了一种这样的系统。，926专利公 开了使用全球独立同步脉冲来同步在工业控制系统中用于本地事件的本地 时钟。该方法包括在第 一工业控制器处检测全球参考脉冲并且存储主时钟 的时间值。通过第 一工业控制器将该时间值作为网络上的时间消息传输至 其它工业控制器。第二工业控制器也检测全球参考脉冲并且在那时存储本 地时钟的值。其然后从第一工业控制器接收时间消息并且将其所存储的本 地时间与第 一时间消息的时间值进行比较来推算误差值。该误差值用于纠 正第二工业控制器的时钟。，926专利公开了可以从诸如全球定位系统 ("GPS")这样的外部时钟源获得全球参考脉沖。
虽然，926专利公开了使用外部时钟源来帮助跨工业控制器同步时间， 但是其仍有若干缺点。举例来说，在，926系统中的所有控制器不得不连接 至外部时钟源。这可能是有问题的，因为不是网络中的每个控制器都可能 具有连接至外部时钟源的能力。此外，，926专利没有公开对多于一个外部 时钟源的使用。如果在使用的唯一外部时钟源变得不可用时，则这可能是 有问题的。
本公开针对的是克服现有技术时间同步系统的一个或多个问题。

发明内容
本公开的一个方面包括一种时钟同步控制系统。所述系统可以包括,皮 配置以便控制机器的至少一种功能的控制器。所述控制器还可以被配置以便基于预先确定的顺序从多个外部时钟源中选择时钟源。所述控制器可以 被进一步配置以便从所选择的时钟源获得信息。所述控制器还可以被配置 以使 使用所获得的信息来影响所述才几器的所述至少一种功能。
本公开的另 一方面包括一种用于机器的时钟同步控制的方法。所述方 法可以包括基于预先确定的顺序从多个外部时钟源中选择时钟源。所述方 法还可以包括从所选择的时钟源获得信息。所述方法还可以包括使用所获
得的信息来影响机器的至少一种功能。
本公开的再一方面包括一种时钟信息传送系统。所述系统可以包括第 一机器，其包括被配置以便控制所述第 一机器的至少 一种功能的控制器。 所述控制器还可以被配置以便基于预先确定的顺序从多个外部时钟源中选 择时钟源。所述控制器可以被进一步配置以便从所选择的时钟源获得时钟 信息。所述控制器还可以被配置以便使用所获得的信息来影响所述第一机 器的所述至少 一种功能。所述控制器还可以被配置以便将所获得的信息传 输至包括接收控制器的第二机器。所述接收控制器可以被配置以便控制所 述第二机器的至少一种功能。所述接收控制器还可以被配置以便可操作地 连接至所述第一机器的控制器。所述接收控制器可以被进一步配置以便从 所述第 一机器的控制器获得信息。所述接收控制器还可以被配置以便使用 所获得的信息来影响所述第二才几器的所述至少一种功能。
本公开的又一方面包括一种机器。所述机器可以包括框架(frame)以 及可操作地连接至所述框架的动力源。所述机器还可以包括被配置以便控 制所述机器的至少一种功能的控制器。所述控制器还可以被配置以侵羞于 预先确定的顺序从多个外部时钟源中选择时钟源。另外，所述控制器可以 被配置以便从所选择的时钟源获得信息。所述控制器还可以被配置以便使 用所获得的信息来影响所述机器的所述至少一种功能。


图1是根据示例性公开的实施例表示全球时钟同步系统的框图； 图2是根据示例性公开的实施例表示机器系统的框图；图3是根据示例性公开的实施例表示外部时钟源系统的框图；以及 图4是根据示例性公开的实施例表示全球时钟同步的方法的流程图。
具体实施例方式
图1提供了表示时钟同步控制系统10的框图。系统IO包括可以包括 机器20和30的机器系统14。系统10还包括外部时钟系统40。机器20 和机器30可以包括履带式牵引机(track type tractor )、卡车(truck)、 轮式牵引机(wheeled tractor)、倾卸式卡车(dump truck)、机动车、 公路车辆、非公路车辆、伊车(skid-steer)、固定式发电机(stationary generator)、空气压缩4几，或者任何其它这样的机器。外部时钟系统40 可以与机器20和30在物理上分离，并且可以包括可配置以便向机器20 提供信息的多个时钟源。本领域的技术人员将理解，虽然仅示出两个机器 作为机器系统14的一部分，但是任意数目的机器均可以被包括在机器系统 14中。
机器20和30可以包括动力源(未示出)和框架(未示出)。动力源 可以包括被配置以便为机器20和30的操作提供动力的一个或多个设备。 这些设备可以包括，例如，电动机、引擎、电池，等等。在示例性实施例 中，举例来说，动力源可以包括诸如柴油引擎、汽油引擎、蒸汽引擎等的 引擎。另外，可配置以便为机器20和30的操作提供动力的任何其它的引 擎均可以被用作动力源。动力源可以在操作上耦合于框架。
在示例性实施例中，机器20被配置以便在操作上连接至外部时钟系统 40以及从外部时钟系统40获得信息。因为外部时钟系统40包括多个时钟 源，机器20可以被配置以便根据预先确定的顺序从多个外部时钟源之一获 得信息。所获得的信息可以包括可用于机器20的操作的数据。在示例性实 施例中，该数据可以包括时钟信息。另外，机器20可以获得可从外部时钟 系统40获得并且可被用于机器20的操作的任何其它的数据。
机器20可以被配置以便将从外部时钟系统40获得的信息传送至远离 (在物理上分离于)机器20的其它实体。这些实体可以包括能够从机器20接收信息的任何系统。这些实体可以包括，例如，其它机器、基站、监 控站，或者被配置以便从机器20接收这样的信息的任何其它这样的实体。 在示例性实施例中，机器20可以被配置以便在操作上连接至机器30并且 将从外部时钟系统40接收的信息传输至机器30或者能够接收时钟信息的 任何其它的机器。虽然示例性实施例中仅示出了连接至机器20的一个机 器，即机器30，但是本领域的技术人员将理解到，如以上所指出的，任何 数目的机器均可以连接至机器20。因而，举例来说，在包括地理上分歉的 机器群的系统中，并未直接连接至外部时钟系统40的所有机器均可以连接 至机器20，以便尤其获得由机器20从外部时钟系统40接收的信息。
图2是表示机器系统14的框图。如以上所描述的，在示例性实施例中， 机器系统14可以包括机器20和30。机器20可以包括控制器100。控制器 100可以包括主要组件110和网关组件120。机器20还可以包括电池供电 的时钟130。机器20可以在操作上连接至机器30。机器30可以包括接收 控制器140及其自己的电池供电的时钟130。
控制器100可以被配置以便控制机器20的至少一种功能。这些功能可 以包括，例如，排气元件(exhaust element)的再生、传输控制、有效载 荷控制、液压制动控制(hydraulic brake control),等等。此外，控制器 100可以被配置以便从外部时钟系统40中的多个外部时钟源中选择时钟 源。当从外部时钟系统40获得信息时，控制器100可以使用所获得的信息 来影响机器20的所述至少一种功能。另夕卜，控制器100可以被配置以便将 从外部时钟系统40获得的信息传输至位于机器30上的接收控制器140。
控制器IOO可以包括一个或多个组件，包括有软件，其可以被配置以 便实现以上所提到的操作。此外，控制器IOO可以包括适合运行软件应用 的任何设备。举例来说，控制器100可以包括CPU、 RAM、 1/0模块，等 等。在示例性实施例中，控制器100的所有組件可以集成到一个物理单元 中来实现以上所提到的操作。在另一示例性实施例中，控制器100可以包 括可以被配置以便实现以上所提到的操作的两个或更多的分离组件。
网关組件120可以被配置以便可操作地连接至外部时钟系统40并且从外部时钟系统40获得信息。此外，网关组件120可以被配置以便从网关组 件120可以从其获得信息的外部时钟系统40中的多个时钟源中选择时钟 源。网关组件120可以被配置以{^于预先确定的顺序做出该选择。网关 组件120可以被进一步配置以便将从外部时钟系统40中的时钟源接收的信 息传输至主要组件110。
网关组件120可以包括一个或多个i殳备，其尤其可被配置以便连接 至外部时钟系统40，从外部时钟系统40中的多个时钟源中确定合适的时 钟源，以及将从外部时钟系统40中选择的时钟源接收的信息传递至主要组 件110。在示例性实施例中，举例来说，网关组件120可以包括诸如PL300、 PL1000e的可编程逻辑设备，以及可配置以便将数据从一个通信端口传送 至另 一通信端口的其它这样的电子控制设备。
在示例性实施例中，网关组件120可以包括不同类型的通信端口，例 如，像串行端口、数据链路端口，以及以太网端口。诸如主要组件110的
上的通信端口 。网关组件120可以被配置以便通过将信息从一个通信端口 传送至另一通信端口而在连接的设备/系统之间传送信息。该信息可以包括 例如从外部时钟系统40接收的去往主要组件110的时钟信息。
举例来说，网关组件120可以被配置以便使用软件应用来实现以下功 能例如，选择外部时钟系统40中合适的时钟源，从所选择的时钟源接收 信息，以及将所接收到的信息传送至主要组件110。此外，软件应用还可 以用于将正在传送的数据从一种通信协议转换到另 一种通信协议，等等。 举例来说，如果正从以太网端口向使用例如像J1939的数据链路协议的数 据链路端口传送信息，则网关组件120中的软件可以被配置以便将数据分 組从以太网转换到J1939。可以用例如像C、 C++、 Pascal、 Visual C+十或 者Visual Basic等的计算语言来书写该软件应用。此外，网关组件120可 以包括CPU、 RAM、 1/0模块，以及需要用来运行该软件应用的任何其它 的组件。
主要组件110可以使用从网关组件120接收的信息来影响机器20的操作。这些操作可以包括机器20的任何电子可控的功能，其可以利用从外部 时钟系统40获得的信息。例如，主要组件110可以使用所接收到的时钟信 息来对正发送至远程系统(例如，像机外监控系统、另一机器、基站、机 外记录设备等)的日志消息实现时间戳。另外，主要组件110还可以使用 从网关组件120接收到的信息来影响机器20的时间敏感操作。例如，基于 从网关组件120接收到的时钟信息，主要组件110可以依照预先确定的时 间表来起动和停止机器20的操作。例如，可以基于从网关组件120接收到 的时钟信息来控制用于机器20的动力源的起动时间和停止时间。可选地， 或者除此之外，主要组件110可以使用经由网关组件120从外部时钟系统 40接收到的时钟信息来控制机器20中的排气元件的再生。具体而言，可 以基于从网关组件120接收到的时钟信息来控制排气元件的再生持续时 间。如果主要组件110不能够从外部时钟系统40接收信息，那么主要组件 110可以使用由电池供电的时钟130所生成的时钟信息。
主要组件110可以被配置为包括其自己的CPU、存储单元、I/O模块 等的单独的控制器，其与可以被配置为另一单独的控制器的网关组件120 相分离。可选地，主要组件110和网关组件120都可以一起集成到如图2 中所示出的单个控制器100中。
控制器100可以被配置以便将从外部时钟系统40接收到的信息传送至 远离(物理上分离于)机器20的机器30。具体而言，主要组件110或网 关组件120可以被配置以便将信息从控制器100传送至机器30。机器30 可以包括被配置以便从机器20接收信息的任何接收系统。接收系统可以包 括被配置以便从机器20上的控制器100接收信息的电子控制设备。在示例 性实施例中，主要组件110可以被配置以便将从网关组件120接收到的信 息传输至位于机器30上的接收控制器140。
接收控制器140可以包括被配置以便从控制器100接收信息的一个或 多个设备。此外，接收控制器140可以被配置以便控制机器30的任何电子 可控操作。举例来说，接收控制器140可以包括诸如引擎控制器、再生控 制器、液压控制器、有效载荷控制器、传输控制器等的设备。另外，可配置以便从控制器100接收信息以及控制机器30的任何电子可控操作的任何 其它设备均可以被包括在接收控制器140中。
接收控制器140可以使用所接收的信息来实现类似于主要组件110所 实现的那些任务。例如，接收控制器140可以被配置以便使用从控制器100 接收到的时钟信息来对正从机器30发送至其它远程实体的日志消息实现 时间戳。另外，根据预先确定的时间表，接收控制器140可以使用所接收 到的时钟信息来控制机器30的起动时间和停止时间。此外，接收控制器 140可以使用所接收的时钟信息来控制排气元件的再生。机器30可以包括 或可以不包括诸如可以连接至外部时钟系统40的网关组件120这样的设 备。因此，在一些实施例中，接收控制器140也许不能够直接从外部时钟 系统40获得信息。接收控制器140而是可以从位于机器30外的源(例如， #^几器20上的控制器100或其它类似的机器或源)接收该信息。
接收控制器140可以使用一个或多个数据通信端口在操作上连接至主 要组件110。这些端口可以包括，例如，以太网端口、无线端口、数据链 路端口、光纤端口，等等。另外，可配置以便在主要组件110与接收控制 器140之间传送信息的任何其它的数据通信端口均可以用于将接收控制器 140连接至主要组件110。接收控制器140可以从主要组件110接收信息， 作为特定通信消息的一部分，或者作为常规通信消息的一部分。举例来说， 在从接收控制器140接收到请求时，主要组件110可以在特定的时钟更新 消息中将从网关组件120接收到的时钟信息传输至接收控制器140。可选 地，主要组件110可以将该时钟信息包括作为发送给接收控制器140的控 制消息的一部分。该控制消息可以包括例如傳4几器20的位置的其它信息。
在示例性实施例中，主要组件110可以使用一种或多种数据通信协议 将时钟信息传送至接收控制器140。这些数据通信协议可以包括，例如， 无线以太网协议、蜂窝协议、实时时钟同步协议等。用于将信息从主要组 件110传送至接收控制器140的协议的类型可以取决于机器20与机器30 之间的数据连接的类型。举例来说，如果在机器20与机器30之间提供了 无线以太网连接，那么主要组件110可以使用例如像802.11b、 802.11g等的无线以太网协议将信息传送至接收控制器140。可选地，如果使用蜂窝 网络来提供机器20与机器30之间的连通性，则与诸如GSM、 CDMA、 TDMA等的蜂窝标准相关的蜂窝协议可以用于将信息从主要组件110传送 至接收控制器140。
在示例性实施例中，诸如实时时钟同步协议("RTCSP，，)的应用层 协议可以用于将信息从主要组件110传送至接收控制器140。 RTCSP是允 许数据从主设备传递到从设备的应用层协议。基于共享数据连接上的仲裁 过程(arbitration procedure) ， RTCSP可以被配置以便确定共享数据连 接上的主设备和对应的从设备。主设备然后可以被配置以便将数据传输至 对应的从设备。在仲裁过程期间，举例来说，可以考虑以下因素来在共享 数据连接上的一组设备中确定主设备例如，每个设备中的硬件质量、每 个设备的位置、每个设备上的连接的类型，以及每个设备的CPU功率。
在示例性实施例中，如果主要组件110和接收控制器140处于共享数 据连接上并且被进一步配置以便使用RTCSP，那么基于例如像在主要组件 110中所使用的硬件、在主要组件110与网关组件120之间的连接的存在 这样的因素以及其它这样的因素，RTCSP可以被配置以便选择主要组件 110作为主设备以及选择接收控制器140作为从i殳备。主要组件110然后 可以使用RTCSP将信息传送至接收控制器140。
图3是表示了外部时钟系统40的框图。在示例性实施例中，外部时钟 系统40可以包括全球定位系统("GPS，，)150、近地轨道卫星("LEO") 154、蜂窝网络158、无线电数据系统("RDS，，)162，以及计算机网络164。 系统40可以包括这些时钟源中的任何一个或全部，或者其它可能的时钟 源。网关組件120中的软件应用可以被配置以便使用预先确定的顺序从外 部时钟系统40中可用的时钟源中选择时钟源。因而，在示例性实施例中， 网关组件120可以被配置以便以特定的偏好顺序从GPS 150、 LEO 154、 蜂窝网络158、 RDS 162和计算机网络164之一中选择外部时钟源。该偏 好顺序可以通过由网关组件120中的软件应用所执行的算法来确定。
GPS 150可以包括多个卫星，其每一个均包括原子钟或任何其它的时钟源。当作为GPS150的一部分的卫星充当时钟源时，该卫星中的原子时
钟可以用于向网关组件120提供信息。LEO 154包括一组近地轨道卫星。
LEO 154中的卫星可以具有与GPS 150中的那些卫星不同的轨道路径。举
例来说，在示例性实施例中，GPS 150中的卫星可以是位于接近22000英
里高度的同步卫星，即在赤道正上方绕地球轨道飞行的卫星。另一方面，
LEO卫星可以在位于仅几百英里的高度绕地球轨道飞行。如同GPS 150
中的卫星，LEO 154中的卫星可以包括可以用于向网关组件120提伶f言息
的原子钟。各种卫星提供方从GPS150和LEO154提供信息。举例来说，
诸如ORBCOM的卫星提供方可以用于从LEO 154为网关组件120提^ft 自
蜂窝网络158可以包括用于提供蜂窝电话服务的电信网络。具体而言， 蜂窝网络158可以包括用于将电话通话和消息从一个蜂窝电话用户中继至 另一蜂窝电话用户的蜂窝电话塔。另外，蜂窝电话塔还可以被配置以便向 蜂窝电话中继时钟信息。借助位于蜂窝电话塔或基站处的卫星接收机，蜂 窝电话塔可以从卫星获得时钟信息。在示例性实施例中，蜂窝电话塔可以 被配置以便向网关组件120中继从卫星获得的时钟信息。蜂窝网络158可 以操作于2G蜂窝标准，例如，像CDMA(码分多址)、GSM(全球移动 通信系统)，以及TDMA (时分多址)。可选地，或者除此之外，蜂窝网 络158还可以^作于2.5G和/或3G标准，例如，像GPRS (通用分组无线 服务)以及WCDM (宽带码分多址)。另外，蜂窝网络158可以操作于 可配置以便允许从蜂窝网络158向网关组件120传输信息的任何其它的蜂 窝标准。
RDS 162可以包括在不同频带内传输无线电节目的各种类型的无线电 台，例如，像AM、 FM以及XM无线电台。每个无线电台均利用时钟源 来影响节目。因而，RDS 162可以被配置以便充当时钟源，其中每个无线 电台用于节目的信息可供网关组件120使用。特别地，网关组件120可以 被配置以便从RDS 162获得时钟信息。
计算机网络164可以包括含有时钟源的一个或多个计算设备。例如，计算机网络可以包括诸如可以实现数据分组转发功能并且还充当时钟源的 路由器的设备。计算机网络中的路由器可以直接或间接地从原子钟获得其 时钟信息。举例来说，网关路由器(未示出)可以直接从原子钟获得时钟 信息。计算机网络中的下游路由器可以被配置以便从网关路由器获得其时 钟信息。网关路由器和下游路由器可以被配置以便向任何的或者在一些实
例中的一列预先确定的接收方提供信息。在示例性实施例中，网关组件120 可以被配置以便从计算机网络164中的网关路由器或下游路由器接收信 息。另外，诸如交换机、服务器等的可以包括时钟信息的任何其它的计算 设备均可以充当计算机网络164中的时钟源。
性的。当其它时钟源变得可用并且能够向网关组件120提供信息时，它们 也可以4皮用作外部时钟系统40中的时钟源。
参考回图2,网关组件120可以使用通信端口连接至GPS 150和LEO 154。在示例性实施例中，网关组件120可以被配置以便操作为卫星接收机 以及使用串行端口与GPS 150和LEO 154进行通信。串行端口可以被配置 以〈更操作于例如像NMEA 183的串行协议，从而帮助网关组件120与GPS 150和LEO154进行通信。另外，可以在接收机与卫星之间提供通信的其 它协议也可以用于网关组件120与GPS 150和LEO 154之间的通信。
另外，或者可选地，网关组件120可以:帔配置以便通过协议转换设备 连接至外部时钟系统40内的所有时钟源。在示例性实施例中，网关组件 120可以经由串行或数据链路连接而连接至协议转换设备(未示出)。协 议转换设备还可以连接至外部时钟系统40内的时钟源。协议转换设备可以 包括各种类型的数据端口来与网关组件120和外部时钟系统40进行通信。 举例来说，网关组件120可以使用数据链路端口来连接至协议转换设备。 具体而言，使用被配置以便使用例如像J1939的数据链路协议的端口，网 关组件120可以连接至协议转换设备。此外，使用被配置以便操作于NMEA 183协议的串行端口，协议转换设备可以连接至GPS 150。协议转换设备 可以被配置以便通过将信息从NMEA 183转换成J1939 (并且反之亦然)来在串行端口与数据链路端口之间传送分组。
另外，协议转换设备可以包括被配置成连接至蜂窝网络158的第一无 线端口 。第一无线端口可以被配置以便使用与蜂窝网络158正使用的通信 标准兼容的协议来进行通信。举例来说，如果蜂窝网络158是GSM网络， 则协议转换设备上的第一无线端口可以被配置以便与使用GSM的蜂窝网 络158进行通信。可选地，如果蜂窝网络158是CDMA网络，则第一无 线端口可以被配置以便操作于CDMA。类似地，协议转换设备可以包括与 RDS 162通信的第二无线端口以及与计算机网络164连接的以太网端口 。 可选地，协议转换设备可以包括第三无线端口、光纤端口、同轴电缆端口 或者连接至计算机网络164的任何其它这样的端口 。
协议转换设备可以包括软件来帮助将信息从一个端口传送至另 一端口 以及还将信息从一种通信协议转换成另 一种通信协议。可以用任何类型的 计算语言来配置该软件，例如C、 C++、 Pascal、 Visual C++，或者Visual Basic等。另外，协议转换设备可以包括CPU、 RAM、 I/O模块，以及需 要来运4亍软件应用的任何其它的组件。
网关组件120中的软件应用可以被配置以便网关组件120可以根据预 先确定的顺序从外部时钟系统40中可用的那些时钟源中选择合适的时钟 源。在示例性实施例中，预先确定的顺序可以包括将GPS 150排在LEO 154 之前，将LE0 154排在蜂窝网络158之前，将蜂窝网络158排在RDS162 之前，以及将RDS162排在计算机网络164之前。如果计算机网络164不 可用，则网关组件120中的软件应用可以被配置以便从电池供电的时钟130 而不是外部时钟系统40获得信息。因而，如果GPS 150不可用，则根据 预先确定的顺序，网关組件120可以选择LEO154作为时钟源。然而，如 果LEO 154不可用，那么网关组件120可以选择蜂窝网络158作为时钟源， 等等。
的顺序可以取决于各种因素。这些因素可以包括，例如，时钟源中时钟的 所感知或所预期的精确度、从时钟源提供方获得服务的成本、从时钟源获得信息的容易性，等等。举例来说，GPS 150可以使用可净皮视为最精确的 可用时钟的原子钟。此外，由于例如像GPS150的高度、配置以及轨道路 径这样的因素，GPS 150作为用于机器20的时钟源可能在几乎所有的时间 都是可用的。这可能使得相比于可能不使用像原子钟那样精确的时钟和/ 或不像GPS 150那样易于获得的其它时钟源来说，选择GPS 150是最具有 吸引力的。本领域的技术人员将理解到，以上所描述的顺序仅是示例性的， 并且取决于例如由全球时钟同步系统10的用户所提供的选择准则，可以使 用任何其它的顺序来从外部时钟系统40选择时钟源。
网关组件120可以被配置以便在主要组件110与机外设备和系统之间 传送信息。在示例性实施例中，网关组件120可以被配置以便在外部时钟 系统40与主要组件110之间传送信息。具体而言，网关组件120可以将从 外部时钟系统40获得的时钟信息传送给主要組件110。网关组件120可以 使用例如像以太网连接、数据链路连接、无线连接或任何其它这样的连接 的数据连接来与主要组件IIO进行通信。另外，主要组件110可以将所接 收到的信息的一部分传送至包括接收控制器140的其它控制器。
主要组件110可以代表可以被配置以便借助程序文件来控制机器20 的操作的一个或多个设备。在示例性实施例中，主要组件110可以包括诸 如以下的设备，例如，用于控制机器20的引擎中的爆震(knocking)的 引擎控制器模块，用于控制机器20中的排气元件的再生的再生控制器模 块，传输控制器模块，液压控制器模块，或者能够控制机器20的至少一 种操作的任何其它的设备。主要組件110可以利用程序文件来控制机器 20的至少一种操作。可以用任何计算语言来书写用于主要组件110的程 序文件，例如，像C、 C++、 Pascal、 Visual C++、 Visual Basic,等等。 如以上所提到的，在程序文件的帮助下，主要组件110可以用于控制 机器20的各种操作。举例来说，主要组件110可以被配置以便控制引擎中 的爆震。"爆震，，是不希望的燃料燃烧，其对排放(emission)、节约燃 料以及引擎寿命有害。可选地，主要组件110可以被配置为再生控制器来 控制机器的引擎中的排气元件的"再生"。"再生"是将陷在排气元件中的颗粒物加热到该颗粒物燃烧或汽化的温度的过程。另外，主要组件110 可以被配置以便实现机器的其它这样的功能/操作。主要组件110可以包括 适合于为机器20实现各种操作的组件。这些组件可以包括，例如，存储器 (未示出)和CPU (未示出)、I/O模块(未示出)，以及需要来运行程 序文件的任何其它的组件。
信息来影响机器20的任何电子可控的操作。具体而言，主要组件110可以 使用从网关组件120接收到的时钟信息来影响诸如再生、引擎操作等的操 作。举例来说，主要组件110可以使用所接收到的时钟信息来对再生日志 消息实现时间戳。这将帮助用户或机器监控机器20中的再生过程，以便确 定特定的再生相关的事件何时发生。基于该信息，用户或机器可以做出可 以影响机器20的操作的改变。另外，主要组件IIO可以使用从网关组件 120接收到的时钟信息来对其它日志消息实现时间戳。
在某些实施例中，主要组件IIO可以用于基于所接收到的时钟信息来 直接控制诸如再生操作、引擎操作等的功能。例如，主要组件110可以使 用从网关组件120接收到的时钟信息来控制例如像机器20的引擎这样的动 力源的起动时间和停止时间。具体而言，可能需要按照预先确定的时间表 来电子控制机器20的引擎的操作时间。这可以是由于例如像安4H见则、环 境规则等的因素造成的。在这样的实例中，主要组件IIO可以使用从外部 时钟系统40获得的时钟信息，依照预先确定的时间表来精确地控制机器 20的引擎的起动时间和停止时间，并且因而控制其操作时间。
除了使用从外部时钟系统40接收到的信息来影响机器20的操作之外， 控制器100还可以将从外部时钟系统40接收到的信息传送至位于机器20 上的其它控制器(未示出)。主要组件IIO或网关组件120可以用于将该 信息传送至其它的控制器。这些其它的控制器可以包括像控制器100这样 的i殳备，其影响机器20的操作但却不具有与外部时钟系统40的直接连接。 举例来说，如果控制器100包括引擎控制器模块("ECM")，则控制器40的直接连接的再生控制器。在示例性实施例中，主要组件110可以将通 过网关组件120从外部时钟系统40接收到的时钟信息传送至机器20上的 其它控制器。因而，机器20上的其它控制器也可以使用从外部时钟系统 40接收到的信息来影响机器20的操作，即使其它的控制器并不直接连接 至外部时4中系统40。
主要组件110可以使用一个或多个数据通信端口来将信息传送至机器 20上的其它控制器。这些数据通信端口可以包括，例如，串行端口、以太 网端口、无线端口、数据链路端口，等等。在示例性实施例中，主要组件 IIO被配置以便通过被配置以操作于例如像J1939、 SAEJ1587等的数据链 路协议的数据链路端口 ，将信息传送至其它的控制器。
另外，控制器100还可以将从外部时钟系统40接收到的信息传送至其 它机器。如上所述，主要组件110或网关组件120可以被配置以便将该信 息传送至其它机器。在示例性实施例中，主要组件110可以被配置以便将 所接收到的信息传送至位于机器30上的接收控制器140。如上所述，接收 控制器140可以在所实现的功能和配置上与控制器IOO类似。然而，与控 制器100不同的是，接收控制器140可以没有到外部时钟系统40的直接连 接。机器30可以与机器20位于相同的工作场地。可选地，机器30可以位 于在地理上远离机器20的位置，例如不同的县、城市、州或国家。
工业可应用性
图4提供了说明示例性公开的时钟同步控制方法200的步骤的流程图。 在步骤210，网关组件120可以开始从外部时钟源系统40获得信息。网关 组件120可以被配置以便在可以例如由操作员设定的预先确定的时间间隔 处从外部系统40获得信息。可选地，网关组件120可以被配置以便在从主 要组件110接收到对信息的请求时获得该信息。此外，网关组件120可以 被配置以便根据在运行于网关组件120上的软件应用中所配置的预先确定 的顺序，从外部时钟系统40选择时钟源。该预先确定的顺序可以由用户配 置或者可以是可由用户更改的工厂配置的缺省顺序。
在步骤220，网关组件120可以确定GPS 150是否可用作时钟源。如果GPS150不可用作时钟源(例如，由于坏天气、卫星不能使用，等等)， 那么在步骤230，网关组件120可以尝试从LEO154获得信息。如果LEO 154不可用，那么在步骤240网关组件120可以尝试从蜂窝网络158获得 信息。如果蜂窝网络158不可用作时钟源，则在步骤250网关组件120可 以尝试从RDS162获得信息。如果RDS162不可用，那么在步骤260，网 关组件120可以尝试从计算机网络164获得信息。最后，如果计算机网络 164不可用，那么在步骤270，网关组件120可以从电池供电的时钟130 获得信息。在步骤280，网关组件120可以将从以上所提及的时钟源之一 获得的信息传递至主要组件110。在步骤2卯，主要组件110可以将从网关 组件120获得的信息传递至包括接收控制器140的其它控制器。
可以在被设计成使用精确和稳定的时钟源作为信息的源的任何系统中 使用所公开的时钟同步方法和系统。通过从外部时钟源获得信息，所公开 的系统可以从不被气候条件、操作条件以及其它这样的因素影响的源提供 信息。此外，通过配备多个外部时钟源，所公开的系统具备了^#能力来 解决其中一个或多个时钟源可能变得不可用的情况。另外，预先确定的顺 序提供来从可用的最精确的时钟源获得信息。
网关组件和主要组件在所公开的系统的控制器中的使用可以帮助降低 从外部时钟源获得信息的成本。举例来说，网关组件避免了系统中所有的 控制器都需要与外部时钟源有直接的连接，因为其可以将信息传递至主要 组件，而主要組件又可以将该信息传递至其它控制器。到外部时钟源的连 接数的减少可以降低系统的总成本。另外，所公开的系统还可以降低设计 在地理上M的M的成本。这是因为所公开的系统中的机器上的主要组 件可以将从网关组件接收到的信息传送至机群中的其它机器上的控制器。 这避免了机群中的其它机器需要与外部时钟源具有直接的连接，由此导致 设计机群的成本的降低。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，在不背离本公开的范围的情 况下，可以在所公开的全球时钟同步系统和方法中进行各种修改和变化。 另外，根据对本说明书的考虑，所公开的系统的其它实施例对于本领域的
19技术人员来说将是显而易见的。旨在将本说明书和例子视为仅是示例性的， 并且由以下权利要求及其等同物来指示^^开的真实范围。
权利要求
1.一种时钟同步控制系统(10)，其包括控制器(100)，其被配置以便控制机器(20)的至少一种功能；基于预先确定的顺序，从多个外部时钟源(40)中选择时钟源；从所选择的时钟源获得信息；以及使用所获得的信息来影响所述机器的所述至少一种功能。
2. 根据权利要求l的时钟同步系统，其中所述控制器包括主要组件 (110)和网关组件(120);所述网关组件被配置以便基于所述预先确定的顺序从所述多个外部 时钟源中选择时钟源，从所选择的时钟源获得信息，以及将所获得的信息 传输至所述主要组件；以及所述主要组件被配置以便使用所获得的信息来影响第一机器的所述 至少一种功能。
3. 根据权利要求2的时钟同步控制系统，其中所述主要组件包括与 所述网关组件的处理器分离的处理器。
4. 才艮据权利要求l的时钟同步控制系统，其中，从所选择的时钟源获 得的信息包括时钟信息。
5. 根据权利要求2的时钟同步系统，其进一步包括可操作地连接至 所述主要组件和网关组件中的至少一个的接收控制器(140)，所述接收控 制器,皮配置以《更控制另一机器(30)的至少一种功能；从所述主要组件和网关组件中的至少一个获得时钟信息；以及使用所获得的信息来影响所述另一机器的所述至少一种功能。
6. 根据权利要求l的时钟同步系统，其中，所述多个外部时钟源(40) 包括以下中的至少一种全球定位系统("GPS") (150)、近地轨道卫星("LEO" ) (154 )、蜂窝网络(158)、无线电数据系统("RDS，，) (162),以及计算机网络(164)。
7. 根据权利要求6的时钟同步系统，其中所述预先确定的顺序包括 将所述GPS排在所述LEO之前，将所述LEO排在所述蜂窝网络之前， 将所述蜂窝网络排在所述RDS之前，以及将所述RDS排在所述计算机网 络之前。
8. —种用于机器的时钟同步控制的方法(200),所述方法包括 基于预先确定的顺序，从多个外部时钟源(40)中选择时钟源； 从所选择的时钟源获得信息；以及 使用所获得的信息来影响机器(20)的至少一种功能。
9. 根据权利要求8的方法，其进一步包括将所获得的信息传输至远 离所述机器的另一机器(30)。
10. 根据权利要求8的方法，其中所述多个外部时钟源包括以下中的 至少一种全球定位系统("GPS，， )( 150 )、近地轨道卫星("LEO" )(154 )、 蜂窝网络(158 )、无线电数据系统("RDS" )(162 ),以及计算机网络(164 )。
全文摘要
一种时钟同步控制系统(10)，其包括被配置以便控制机器(20)的至少一种功能的控制器(100)。所述控制器还可以被配置以便基于预先确定的顺序从多个外部时钟源(40)中选择时钟源。所述控制器可以被进一步配置以便从所选择的时钟源获得信息。所述控制器还可以被配置以便使用所获得的信息来影响所述机器的所述至少一种功能。
文档编号G06F1/08GK101317146SQ200680044276
公开日2008年12月3日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年11月30日
发明者A·D·麦克尼利, A·L·弗尔古森 申请人:卡特彼勒公司