基于多节点组网的时间同步方法、装置和设备

本发明属于通信，具体涉及一种基于多节点组网的时间同步方法、装置和设备。

背景技术：

1、近年来，无人机技术快速发展，已从单架无人机执行任务过渡至大规模无人机集群协同作业。与此密不可分的区域组网时间同步技术也随之成为了研究热点。

2、传统无人机集群协同作业通常需要预配置和实时保持星地链路等同步，若出现链路干扰或无人机超出控制范围，群组协同作业就会发生瘫痪。当前，国内的无人机集群协同组网还不能完全脱离固定基础站点的授时同步系统，同时时间同步精度也广泛停留在亚微秒至纳秒量级，致使任务场景、机间协同性、一致性受到极大限制，不能满足机间相对运动较快以及脱离固定站点控制的任务需求。因此，面对任务驱动的大规模、动态无人机集群协同作业的复杂任务的临时、随机与不确定环境因素等特点，授时失效、丢失是潜在的问题，各个无人机节点之间基于节点基准时间的高精度的、可靠的、稳定的时间同步机制势必成为无人机集群完成任务的基本保障。

3、时间同步的方式很多，如搬钟、无线电波、卫星、网络，逐步实现节点同步、帧同步、码元同步，其本质上是要实现码元同步。无人机组网必然采取无线电波构成的通信系统进行同步。大量无人机集群协同工作还都依托于机载定位装置。参照专利《无人机的定时同步方法、系统及无人机》(申请号201780006032.4)，多无人机协同组网作业时的定时定位是通过各个无人机的机载定位装置实现的，当某节点、甚至主节点失效情况下，其他节点依旧可通过其定位装置协同定时定位。其缺点在于，定位装置无法在拒止情况下工作，将可能造成全网瘫痪。参照专利《无人机执行航线任务精确时间同步的方法》(申请号202111265479.8)，涉及一种无人机执行航线任务精确时间同步的方法，用于无人机系统，根据全球定位系统(global positioning system，gps)接收机的时间信息测得时间误差，并和服务器发送的执行命令共同确定执行时刻，能实现多架无人机之间精确到毫秒级的精确时间同步。然而，脱离gps接收机这类定位装置则系统无法正常工作。此外，当前研究热点大多集中在无人机自组网协议层面的研究，针对统一全网基准的高精度时间同步方法的研究。然而，物理层同步应是网络时钟同步精度提高的根本。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于多节点组网的时间同步方法、装置和设备。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种基于多节点组网的时间同步方法，包括：接收所在网络中多个节点广播的第一时钟信号；确定各第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差；根据各第一偏差，修正本地时钟信号。

4、可选的，根据各第一偏差，修正本地时钟信号，包括：确定第一偏差的总数量；若第一偏差的总数量小于或等于第一阈值，则确定第一偏差的总数量和第一阈值的差值n；根据各第一偏差和n个第二偏差，修正本地时钟信号，第二偏差为均方差为零的数。

5、可选的，根据偏差，修正本地时钟信号，包括：确定各偏差对应的标准差；根据标准差，修正下一信号周期的本地时钟信号。

6、可选的，根据标准差，修正下一信号周期的本地时钟信号，包括：确定标准差是否大于第二阈值，若标准差大于第二阈值，则根据第二阈值修正下一信号周期的本地时钟信号。

7、可选的，确定各第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差，包括：采用不同通道，确定各第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差。

8、可选的，接收所在网络中多个节点广播的第一时钟信号，包括：接收所在网络中距离最近的m个节点广播的第一时钟信号。

9、可选的，方法还包括：广播本地时钟信号，以使网络中的其他节点接收并根据本地时钟信号修正相应时钟信号。

10、第二方面，本发明还提供了一种基于多节点组网的时间同步装置，包括：

11、接收模块，用于接收所在网络中多个节点广播的第一时钟信号。

12、确定模块，用于确定各第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差。

13、处理模块，用于根据各第一偏差，修正本地时钟信号。

14、可选的，处理模块具体用于确定第一偏差的总数量；若第一偏差的总数量小于或等于第一阈值，则确定第一偏差的总数量和第一阈值的差值n；根据各第一偏差和n个第二偏差，修正本地时钟信号，第二偏差为均方差为零的数。

15、可选的，处理模块具体用于确定各偏差对应的标准差；根据标准差，修正下一信号周期的本地时钟信号。

16、可选的，处理模块具体用于确定标准差是否大于第二阈值，若标准差大于第二阈值，则根据第二阈值修正下一信号周期的本地时钟信号。

17、可选的，确定模块具体用于采用不同通道，确定各第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差。

18、可选的，接收模块具体用于接收所在网络中距离最近的m个节点广播的第一时钟信号。

19、可选的，还包括发送模块，用于广播本地时钟信号，以使网络中的其他节点接收并根据本地时钟信号修正相应时钟信号。

20、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如第一方面及第一方面的可选方式所提供的方法。

21、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面或第一方面的可选方式所提供的方法。

22、第五方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如第一方面或第一方面的可选方式所提供的方法。

23、本发明的有益效果：

24、通过接收所在网络中多个节点广播的第一时钟信号；确定各第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差；根据各第一偏差，修正本地时钟信号，能够在卫星系统拒止时，实现协同组网下时间快速同步，解决多节点物理层时频同步超高精密测量与节点时钟校正问题。

25、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种基于多节点组网的时间同步方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述第一偏差，修正所述本地时钟信号，包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据偏差，修正本地时钟信号，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述标准差，修正下一信号周期的所述本地时钟信号，包括：

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定各所述第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差，包括：

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接收所在网络中多个节点广播的第一时钟信号，包括：

8.一种基于多节点组网的时间同步装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于多节点组网的时间同步方法、装置和设备，该方法包括：接收所在网络中多个节点广播的第一时钟信号；确定各第一时钟信号与本地时钟信号之间的第一偏差；根据各第一偏差，修正本地时钟信号，能够在卫星系统拒止时，实现协同组网下时间快速同步，解决多节点物理层时频同步超高精密测量与节点时钟校正问题。

技术研发人员：苗苗,李智奇,秦红波,杨新亮,程燕,王淑伟
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16