一种PTP时钟网络中噪声识别和参数调整的装置及方法与流程

本发明实施例涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的装置及方法。

背景技术：

在ptp(precisetimeprotocol，高精度时钟同步协议)时钟同步网络中，对网络噪声的传递有特定的要求。通常ptp网络节点需要筛选特定频率的噪声通过本节点，并按照特定的幅值输出。

但一般的系统只是将输入的信号和噪声输入到参数固定的pid控制器(proportion、integral、differentialcontroller，比例、积分、微分控制器)里，再传送给直接数字式频率合成器与输入信号进行频率合成，通过该pid会导致不同种类的噪声都进行统一的处理，这种系统很难精确控制噪声的传递。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提出一种ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的装置及方法，能够在ptp时钟网络识别噪声并根据噪声信息实现选择性传递。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的装置，包括ptp模块及pid模块，报文处理模块、快速傅里叶变换模块、pid参数调整模块，所述报文处理模块分别与所述ptp模块、所述快速傅里叶变换模块及所述pid模块电连接，所述pid参数调整模块分别与所述快速傅里叶变换模块及所述pid模块电连接；

所述ptp模块，用于发送包含噪声信息及时间信息的ptp报文至所述报文处理模块；

所述报文处理模块，用于提取所述ptp报文的时间偏差信息并发送至所述快速傅里叶变换模块；

所述快速傅里叶变换模块，用于根据所述时间偏差信息确定噪声幅值及噪声频率值并发送至所述pid参数调整模块；

所述pid参数调整模块，用于根据所述噪声幅值及所述噪声频率值确定对应的pid参数修正值并发送至所述pid模块；

所述pid模块，用于根据所述时间偏差信息及所述pid参数修正值筛选所述噪声信息。

进一步的，所述装置还包括噪声加载器，所述噪声加载器与所述ptp模块电连接，用于将噪声信息加载到所述ptp报文。

进一步的，所述装置还包括平滑处理模块，所述平滑处理模块连接于所述报文处理模块及所述pid模块电之间，用于滤除所述时间偏差信息的高频干扰信息。

第二方面，本发明实施例提供一种ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的方法，包括：

提取包含噪声信息及时间信息的所述ptp报文的时间偏差信息；

根据所述时间偏差信息确定所述噪声幅值及所述噪声频率值；

根据所述噪声幅值及所述噪声频率值确定对应的pid参数修正值；

根据所述时间偏差信息及所述pid参数修正值筛选所述噪声信息。

进一步的，所述根据所述噪声幅值及所述噪声频率值确定对应的pid参数修正值包括：

根据所述噪声幅值及所述噪声频率值确定噪声带宽；

根据所述噪声带宽确定对应的pid参数修正值。

进一步的，所述根据所述噪声带宽确定对应的pid参数修正值包括：

根据所述噪声带宽确定对应的p参数修正值；

根据所述噪声带宽确定对应的i参数修正值。

进一步的，所述根据所述噪声带宽确定对应的p参数修正值为：

p参数修正值＝噪声带宽/p基准带宽*p1参数值；

其中，所述p基准带宽为预先设置的基准值，所述p1参数值与所述p基准带宽对应。

进一步的，所述根据所述噪声带宽确定对应的i参数修正值为：

i参数修正值＝(噪声带宽/i基准带宽)²*i1参数值；

其中，所述i基准带宽为预先设置的基准值，所述i1参数值与所述i基准带宽对应。

进一步的，所述根据所述时间偏差信息及所述pid参数修正值筛选所述噪声信息包括：根据所述时间偏差信息、所述p参数修正值及所述i参数修正值筛选所述噪声信息。

本发明的有益效果为：

本发明能够识别不同噪声的幅频特性，并根据不同噪声的幅频特性精准控制噪声的传递，克服固定参数系统的筛选局限，实现在有噪声的情况下选择性传递，在无噪声的情况下保证系统时间误差的最优化。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的装置的结构示意图。

图2是本发明实施例二提供ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。

实施例一

本实施例提供一种ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的装置，能够识别不同噪声的幅频特性，并根据不同噪声的幅频特性精准控制噪声的传递，克服固定参数系统的筛选局限，实现在有噪声的情况下选择性传递，在无噪声的情况下保证系统时间误差的最优化。

图1是本发明实施例一提供的ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括ptp模块及pid模块、报文处理模块、快速傅里叶变换模块、pid参数调整模块，所述报文处理模块分别与所述ptp模块、所述快速傅里叶变换模块及所述pid模块电连接，所述pid参数调整模块分别与所述快速傅里叶变换模块及所述pid模块电连接。

所述ptp模块，用于发送包含噪声信息及时间信息的ptp报文至所述报文处理模块。

ptp模块选择合适的速率开始发送包含噪声信息及时间信息的ptp报文。合适的速率基于系统的开销进行选择，在本实施例中发送速率不高于16hz。

其中，噪声信息包含了噪声对应的幅值及频率。

在本实施例中，装置还包括噪声加载器，所述噪声加载器与所述ptp模块电连接，用于将噪声信息加载到所述ptp报文。当噪声加载器检测到ptp报文时，将周期性的噪声信息加载到ptp报文中，使得ptp模块发送的ptp报文包含噪声信息。

装置还包括参考源，参考源包含输入信号，用于向ptp模块提供时间信息，即提供一个时间参考。

所述报文处理模块，用于提取所述ptp报文的时间偏差信息并发送至所述快速傅里叶变换模块。

其中，时间偏差信息包含有噪声信息。

所述快速傅里叶变换模块，用于根据所述时间偏差信息确定噪声幅值及噪声频率值并发送至所述pid参数调整模块。

快速傅里叶变换模块接收到信息后对信息进行分析，提取出时间偏差信息中的噪声幅值及噪声频率值发送给pid参数调整模块。

所述pid参数调整模块，用于根据所述噪声幅值及所述噪声频率值确定对应的pid参数修正值并发送至所述pid模块。

根据噪声幅值及噪声频率确定带宽，然后根据带宽确定对应的pid参数修正值，即为对应的新的p值及i值。

所述pid模块，用于根据所述时间偏差信息及所述pid参数修正值筛选所述噪声信息。

pid模块同时接收到时间偏差信息及pid参数修正值，即接收3个参数，时间偏差信息、新的p值及新的i值来筛选噪声信息。由于pid参数修正值是根据噪声特性计算得到的，使得pid模块具有选频特性及动态调整特性，实现筛选噪声信息，能够选择性通过噪声，更好地控制噪声的输出幅值及噪声频率值。

在本实施例中，该装置还包括平滑处理模块，所述平滑处理模块连接于所述报文处理模块及所述pid模块电之间，用于滤除所述时间偏差信息的高频干扰信息。

报文处理模块通过平滑处理模块与pid模块电连接。将从报文处理模块接收的信息滤除高频干扰信号，对噪声进行衰减，但依然保留时间偏差信息的完整性。

在本实施例中，该装置还包括直接数字式频率合成器，与pid模块电连接，用于接收pid模块的输出的筛选后的噪声信息、输入信号和噪声，筛选后的噪声信息包含频率调整量。

同时，参考源提供输入信号，包含时间信息，输入信号经过ptp模块后使得ptp报文包含时间信息，再经过报文处理模块及pid模块处理，实现输入信号的筛选，再传输至直接数字式频率合成器。直接数字式频率合成器根据筛选后的噪声信息中的满足噪声传递要求的频率调整量改变相位累加器的频率控制码，在取样周期一定的情况下，然后根据相位累加器的频率控制码确定相位增量来合成对应的波形，实现时间同步并使得输出的频率信号携带满足传递要求的噪声。

本实施例通过在ptp模块的输出端连接快速傅里叶变换模块，能够提取出噪声的幅频特性及连接pid参数调整模块，能够根据提取得到的幅频特性来动态调整参数，从而精确控制噪声的传递，克服固定参数系统的筛选局限，实现在有噪声的情况下选择性传递，在无噪声的情况下保证系统时间误差的最优化。

实施例二

实施例提供一种ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的方法，由前述实施例所述的ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的装置执行，解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。图2是本发明实施例二提供ptp时钟网络中噪声识别和参数调整的方法的流程示意图。如图2所述，该方法包括如下具体步骤：

s11，提取包含噪声信息及时间信息的所述ptp报文的时间偏差信息。

时间偏差信息包含噪声信息，同时噪声信息包含有该噪声对应的幅频特性。

s12，根据所述时间偏差信息确定所述噪声幅值及所述噪声频率值。

通过该噪声对应的幅频特性确定噪声幅值和噪声频率值。

s13，根据所述噪声幅值及所述噪声频率值确定对应的pid参数修正值。

具体的，根据所述噪声幅值及所述噪声频率值确定噪声带宽；根据所述噪声带宽确定对应的pid参数修正值。

进一步的，所述根据所述噪声带宽确定对应的pid参数修正值包括：

根据所述噪声带宽确定对应的p参数修正值。

根据如下公式进行计算：

p参数修正值＝噪声带宽/p基准带宽*p1参数值。

其中，所述p基准带宽为预先设置的基准值，将p基准带宽代入前述实施例的装置并通过matlab仿真获取到p1参数值，所述p1参数值与所述p基准带宽对应。

p基准带宽根据实际情况进行选择，同时根据p基准带宽选择对应的p1参数值。

根据所述噪声带宽确定对应的i参数修正值。

根据如下公式进行计算：

i参数修正值＝(噪声带宽/i基准带宽)²*i1参数值。

其中，所述i基准带宽为预先设置的基准值，将i基准带宽代入前述实施例的装置并通过matlab仿真获取到i1参数值，所述i1参数值与所述i基准带宽对应。

i基准带宽根据实际情况进行选择，同时根据i基准带宽选择对应的i1参数值。

s14，根据所述时间偏差信息及所述pid参数修正值筛选所述噪声信息。

具体的，根据所述时间偏差信息、所述p参数修正值及所述i参数修正值筛选所述噪声信息。由于pid参数修正值是根据时间偏差信息包含的噪声特性计算得到，从而pid参数修正值带有与该噪声信息对应的选频特性和动态调整特性，经过公式计算从而能够筛选噪声信息。

pid算术公式为：

其中，u(t)为控制量(控制器输出)，e(t)为被控量与给定值的偏差，kp为比例增益，ti为积分时间常数，td为微分时间常数。

将接收的时间偏差信息代入e(t)，p参数修正值代入kp及i参数修正值代入ti获得u(t)即新的噪声信息，能够实现筛选噪声信息。

在本实施例中，该方法还包括直接数字式频率合成器根据输入信号、噪声及s14步骤筛选出的噪声信息进行频率调整。

其中，筛选后的噪声信息包含频率调整量。

具体的，直接数字式频率合成器接收经过ptp模块、报文处理模块及pid模块处理的输入信号及噪声，并接收满足噪声传递要求的频率调整量，根据筛选后的噪声信息中的满足噪声传递要求的频率调整量改变相位累加器的频率控制码，在取样周期一定的情况下，然后根据相位累加器的频率控制码确定相位增量来合成对应的波形，实现时间同步并使得输出的频率信号携带满足传递要求的噪声，实现频率调整。

本实施例将包含噪声信息及时间信息的ptp报文中提取噪声对应的幅频特性，能够根据提取得到的幅频特性来动态调整参数，从而精确控制噪声的传递，克服固定参数系统的筛选局限，实现在有噪声的情况下选择性传递，在无噪声的情况下保证系统时间误差的最优化。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。