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高精度Fox-Goodwin时间积分法

高精度Fox-Goodwin时间积分法
高精度Fox-Goodwin时间积分法

中国移动TD无线系统高精度时间同步技术规范-TOD协议规范(接受修订)

中 国 移 动 通 信 企 业 标 准
QB-X-XXX-XXXX
1pps+ TOD 时 间 接 口 规 范
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中国移动通信有限公司
意见 稿- xur o
版 本 号 : 1.0.0
中 国 移 动 TD 无 线 系 统 高 精 度 时 间同步技术规范
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QB-X-XXX-XXXX 目
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范围 ........................................................................................................................................................................ 1 引用标准 ................................................................................................................................................................ 1 符号及缩略语 ........................................................................................................................................................ 1 概述 ........................................................................................................................................................................ 1 基于 1PPS+TOD方式的时间同步功能要求 ........................................................................................................... 2 1PPS+TOD接口中TOD的协议规范 .......................................................................................................................... 3 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 TOD帧定义...................................................................................................................................................... 3 TOD消息定义.................................................................................................................................................. 4
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编制历史 ................................................................................................................................................................ 7
征求
意见 稿- xur o
ng
时间信息消息 ....................................................................................................................................... 4 时间状态消息 ....................................................................................................................................... 5 数据类型定义 ....................................................................................................................................... 6

中国TD系统移动高精度时间同步设备技术规范

中国移动通信企业标准 中国移动高精度时间同步设备 技术规范 中国移动通信集团公司 发布 2011-4-8发布 2011-4-8实施 QB-B-018-2010 版本号 :1.0.0

目录 前言 ................................................................... II 1. 范围 (1) 2. 规范性引用文件 (1) 3. 符号和缩略语 (1) 4. 高精度时间同步设备定义及构成 (2) 4.1. 定义 (2) 4.2. 构成 (2) 5. 高精度时间同步设备的功能要求 (2) 5.1. 定时输入功能 (2) 5.1.1. 时间同步输入基本要求 (2) 5.1.2. 卫星定位系统接收机 (2) 5.1.3. 地面时间输入 (3) 5.1.4. 频率输入(可选) (3) 5.2. 本地时钟功能 (3) 5.3. 定时输出功能 (3) 5.3.1. 时间输出接口功能 (3) 5.3.2. 频率输出接口功能 (4) 5.4. 监控管理功能 (4) 5.4.1. 时间输入信号的告警监测 (4) 5.4.2. 时间输入信号的性能监测(可选) (4) 5.4.3. 网管功能 (4) 6. 高精度时间同步设备的性能要求 (5) 6.1. 频率同步性能 (5) 6.2. 时间同步性能 (5) 6.2.1. 时间精度要求 (5) 6.2.2. 时间稳定度要求 (5) 6.2.3. 守时精度的要求 (5) 6.2.4. 时间源倒换的性能要求 (6) 7. 可靠性及环境要求 (6) 7.1. 可靠性要求 (6) 7.2. 环境要求 (6) 7.2.1. 电源要求 (6) 7.2.2. 温度要求 (6) 7.2.3. 湿度要求 (6) 8. 编制历史 (7)

有限差分法

有限差分法 finite difference method 用差分代替微分,是有限差分法的基本出发点。是一种微分方程和积分微分方程数值解的方 把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替,这些离散点称作网格的节点;把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似;把原方程和定解条件中的微商用差商来近似,积分用积分和来近似,于是原微分方程和定解条件就近似地代之以代数方程组,即有限差分方程组,解此方程组就可以得到原问题在离散点上的近似解。然后再利用插值方法便可以从离散解得到定解问题在整个区域上的近似解。 如何根据问题的特点将定解区域作网格剖分;如何把原微分方程离散化为差分方程组以及如何解此代数方程组。此外为了保证计算过程的可行和计算结果的正确,还需从理论上分析差分方程组的性态,包括解的唯一性、存在性和差分格式的相容性、收敛性和稳定性。对于一个微分方程建立的各种差分格式,为了有实用意义,一个基本要求是它们能够任意逼近微分方程,这就是相容性要求。另外,一个差分格式是否有用,最终要看差分方程的精确解能否任意逼近微分方程的解,这就是收敛性的概念。此外,还有一个重要的概念必须考虑,即差分格式的稳定性。因为差分格式的计算过程是逐层推进的,在计算第n+1层的近似值时要用到第n层的近似值,直到与初始值有关。前面各层若有舍入误差,必然影响到后面各层的值,如果误差的影响越来越大,以致差分格式的精确解的面貌完全被掩盖,这种格式是不稳定的,相反如果误差的传播是可以控制的,就认为格式是稳定的。只有在这种情形,差分格式在实际计算中的近似解才可能任意逼近差分方程的精确解。 最常用的方法是数值微分法,比如用差商代替微商等。另一方法叫积分插值法,因为在实际问题中得出的微分方程常常反映物理上的某种守恒原理,一般可以通过积分形式来表示。此外还可以用待定系数法构造一些精度较高的差分格式。

IEEE1588精密网络同步协议(PTP)-v2.0协议浅析

IEEE1588精密网络同步协议(PTP)-v2.0协议浅析 (2010-06-27 19:27:51) https://www.wendangku.net/doc/7d10286473.html,/s/blog_4b0cdab70100k4fv.html 1 引言 以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点,已经广泛应用于电信级别的 网络中,以太网的数据传输速度也从早期的10M提高到100M,GE,10GE。40GE,100GE 正式产品也于2009年推出。 以太网技术是“即插即用”的,也就是将以太网终端接到IP网络上就可以随时使用其提 供的业务。但是,只有“同步的”的IP网络才是一个真正的电信级网络,才能够为IP网络传 送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。目前,电信级网络对时间同步要求十 分严格,对于一个全国范围的IP网络来说,骨干网络时延一般要求控制在50ms之内,现 行的互联网网络时间协议NTP(Network Time Protocol),简单网络时间协议SNTP(Simple Network Time Protocol)等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。基于以太网的时分复用 通道仿真技术(TDM over Ethernet)作为一种过渡技术,具有一定的以太网时钟同步概念, 可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。IEEE 1588标准则特别适合于以太 网,可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。 2 IEEE 1588PTP介绍 IEEE 1588PTP协议借鉴了NTP技术,具有容易配置、快速收敛以及对网络带宽和资源 消耗少等特点。IEEE1588标准的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准 (IEEE 1588 Precision Clock Synchronization Protocol)”,简称PTP(Precision Timing Protocol),它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正 同步,可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步,IEEE 1588PTP时钟同步技术也可以 应用于任何组播网络中。 IEEE 1588将整个网络内的时钟分为两种,即普通时钟(Ordinary Clock,OC)和边界 时钟(Boundary Clock,BC),只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟,有一个以上PTP

卫星共视高精度时间比对与传递

卫星共视法高精度时间频率比对与传递系统

目录 1.概述 (3) 2.卫星共视时间比对与传递系统组成及工作原理 (4) 2.1 卫星共视时间比对与传递工作原理 (4) 2.2 时间比对和传递系统设备配置及连接 (7) 3.经费预算................................................. 错误!未定义书签。

1.概述 时间是物理学的基本参量之一。随着科学技术的发展,高精度的时间和频率在国民经济发展中的地位日趋重要,诸如通信、电力、交通、高速数字网同步等高新技术领域有着广泛的应用,特别是我国国防建设和空间技术领域,如空间目标探测与拦截(类似于美国爱国者导弹防御系统)、我国第二代战略武器试验、载人航天工程和拟建中的二代卫星导航系统对时间和频率的精度提出了更高的要求。 二十世纪末,随着空间技术的发展,GPS和北斗卫星导航系统相继问世,授时具有了全方位性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性,并提供了高精度的授时覆盖和服务。“时间统一系统”为精密时间产生、传递、恢复和保持、科学研究、科学实验和工程技术及一切动力学系统和时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时间基准和依据。 就高精度时间传递与比对系统而言,可以应用于工程项目的主要包括以下几种: 1.RNSS卫星共视时间比对与传递; 2.RNSS卫星载波相位时间同步; 3.卫星双向时间比对与传递; 4.搬运钟时间比对与传递。 在以上几种方法中,卫星共视时间比对与传递是一种较为优秀的高精度时间比对与传递系统。

2.卫星共视时间比对与传递系统组成及工作原理 2.1 卫星共视时间比对与传递工作原理 所谓“共视”(Common View)就是位于两个不同位置的观测者,在同一时刻对同一颗卫星进行观测,其原理如下图所示。 图1 GPS 共视法高精度时间同步原理图 图1给出了一个单收系统示意图,在每个比对点,本地钟均按自己的速率运行。根据比对需求,利用卫星所发射的1PPS 秒信号、或其它固定速率发射的时钟脉冲信号。 在每个测站,利用本地钟的1PPS 信号打开时间间隔计数器闸门,再用从共视接收机所输出的1PPS 秒信号关闭时间间隔计数器的闸门。这样,我们可以得到以下的时间关系(图2): 在钟1处: 接收时间 1τ+=卫接收T t 计数器读数 1d T =)(11τ+-卫T T (1) GPS 卫星

PTP高精度时间同步协议

Precision Time Protocol (PTP) 一、什么是PTP PTP 是一种高精度时间同步协议,可以到达亚微秒级精度,有资料说可达到30纳秒左右的偏差精度,但需要网络的节点(交换机)支持PTP协议,才能实现纳秒量级的同步。 一般在实际使用中,现有的NTP可以达到5ms以内的精度,对一般的应用都是满足的;非超高精度设备,不建议使用PTP设备。 与NTP主要区别:PTP是在硬件级实现的,NTP是在应用层级别实现的. PTP 是主从同步系统,一般采用硬件时间戳,并配合一些对NTP更高精度的延时测量算法。 PTP 最常用的是直接在 MAC 层进行 PTP 协议包分析 , 这样可以不经过UDP 协议栈 , 减少PTP 在协议栈中驻留时间 , 提高同步的精确度。 PTP 也可以承载在 UDP 上时 , 软件可以采用 SOCKET 进行收发 UDP包 , 事件消息的 UDP 端口号319 , 普通消息的组播端口号为 320 ,但其精度就大大降低。 在物理硬件要求主从端都是PTP设备,且网络不能太大,其中间经过的交换机设备也必须支持PTP协议,并且主从时间网络链路唯一,不存在交替的PTP通道。 PTPv2 采用相对时间同步机制。一个参与者被选作主时间钟,其将发送同步信息到从站。主站将发送同步报文到网络。所有的从站计算时间延迟。 Fig. 39.1 PTP Synchronization Protocol The PTP synchronization in the sample application works as follows:

Master sends Sync message - the slave saves it as T2. Master sends Follow Up message and sends time of T1. Slave sends Delay Request frame to PTP Master and stores T3. Master sends Delay Response T4 time which is time of received T3. The adjustment for slave can be represented as: adj = -[(T2-T1)-(T4 - T3)]/2 从钟根据 t1 、 t2 、 t3 、 t4 计算时间偏移 (offset) 以及传输延时 ( delay) ,即 t2 -t1 = offset + delay t4 - t3 = delay - offset 计算出 delay = ( t4 - t3 + t2 - t1) / 2 offset = ( t2 - t1 - t4 + t3) / 2 从钟根据 offset 从钟可以调整自己的时钟。 二、PTP的一些名词 PTP域中的节点称为时钟节点,PTP协议定义了以下三种类型的基本时钟节点: OC(Ordinary Clock,普通时钟):只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟。 BC(Boundary Clock,边界时钟):有一个以上PTP通信端口的时钟。 TC(Transparentclock,透明时钟):与BC/OC相比,BC/OC需要与其它时钟节点保持时间同步,而TC则不与其它时钟节点保持时间同步。TC有多个PTP端口,但它只在这些端口间转发PTP协议报文并对其进行转发延时校正,而不会通过任何一个端口同步时间。TC包括以下两种类型: E2ETC(End-to-End TransparentClock,端到端透明时钟):直接转发网络中非P2P(Peer-to-Peer,点到点)类型的协议报文,并参与计算整条链路的延时。 P2PTC(Peer-to-PeerTransparent Clock,点到点透明时钟):只直接转发Sync报文、Follow_Up报文和Announce报文,而终结其它PTP协议报文,并参与计算整条链路上每一段链路的延时。 一般链式的P2P网络选择E2E-TC,而从钟节点较多的网络考虑P2P-TC。因在 P2P 延时测量机制中,延时报文交互是在每条链路的两个端口间进行的,主钟只与直接相连的网络交换设备有延时报文交互,因此在 P2P TC 的延时测量机制中,没有对从钟数量的限制。 主时钟:一个PTP通信子网中只能有一个主时钟。 PTP端口有九种状态主站,从站,待机,未校正,监听,禁止,初始化,故障 三、PTP报文 PTP协议定义了4种多点传送的报文类型和管理报文,包括同步报文(Sync),跟随报文 (Follow_up),延迟请求报文(Delay_Req),延迟应答报文(Delay_Resp)和管理报文。 报文有一般报文和事件报文两种类型。跟随报文和延迟应答报文属于一般报文,一般报文本身不进行时戳处理,它可以携带事件报文的准确发送或接收时刻值信息。同步报文和延迟请求报文属于事件报文,事件报文是时间敏感消息,需要加盖精确的时间戳。

IEEE1588和高精度时间同步的方法

IEEE1588和高精度时间同步的方法[作者:阮於东] IEEE1588和高精度时间同步的方法 摘要 本文介绍网络时间同步和最佳时钟算法的概念,介绍用于分散测量和控制的精确时间同步协议IEEE1588的原理。 关键词:时间同步:时间标记:最佳时钟算法: IEEE1588 and Precise Time Synchronization Method Ruan Yu-dong SEARI Abstract:The paper introduce the time synchronization and the best master algorithm concept ,descripts the precise time synchronization principle of IEEE1588 protocol for networked measurement and control system 0引言 控制系统中的时间同步问题早就出现,而随着系统范围的扩大和分散控制的发展,通过网络联系的分散控制节点之间的时间同步变得越来越重要。系统中时间的使用通常有两种不同的应用类型:时间标记性应用和基于频率的应用。如配电应用可代表时间标记应用,在这种系统中绝对时间很重要,因为特定事件的定时不仅需要与本系统内的其他事件的时间作比较,而且由于电力系统的连贯性,经常可能需要与外部相关系统的事件的时间作比较。哪一个事件先发生?是电网A先跳闸,还是电网B先跳闸?这些事件相隔多少时间?在实际应用中这些事件可能发生在不同的地理区域。由于这个原因需要绝对时间值的概念,并且这个时间基准需要校正为世界各地使用的常用时间。由于特定的事件和报警是被打上时间标记的,只要这些时间标记具有相同的基准,就可以在事后进行这些事件的时间顺序的分析。 另一方面,在控制系统中存在大量基于频率的应用,如通过网络连接的多个分布驱动的协调控制,它们需要精确同时执行,因为它们不能过度拉伸或损坏驱动机架之间的织物。在这些应用中当这些驱动器是同步工作时过程最佳。如果每个驱动器精确地在同时采样反馈和执行控制算法,同时执行控制命令,那么作用力的施加是协调的。在这种应用中绝对时间不是很重要,但是控制周期的同步非常重要。 解决这些问题的关键是时间同步,时间同步的目的就是要将时间基准准确地传递到各控制点,传递并不困难,难于达到的是传递的精度。在2002年出现的IEEE1588标准(网络化测量和控制系统的精确时钟同步协议,通常称为Precision Time Protocol[PTP])在这方面取得了重大进展。使用这个方法并不需要很多资源就可以达到100纳秒级的同步精度。 IEEE1588标准出现后得到业界高度重视,在2002年,2004年举办专业会议,2006年将举办第三次专业会议。工业控制的领先厂商Rockwell,Siemens等立即投入产品开发,IEC已将它转化为IEC61588-2004标准,这个标准已为Ethernet/IP,Profinet,PowerLink,EtherCat 等基于以太网的总线采用,成为当前普遍采用的方法。

不定积分的基本公式和运算法则直接积分法

·复习 1 原函数的定义。2 不定积分的定义。3 不定积分的性质。4 不定积分的几何意义。 ·引入在不定积分的定义、性质以及基本公式的基础上,我们进一步来讨论不定积分的计算问题,不定积分的计算方法主要有三种:直接积分法、换元积分法和分部积分法。 ·讲授新课 第二节不定积分的基本公式和运算直接积分法 一基本积分公式 由于求不定积分的运算是求导运算的逆运算,所以有导数的基本公式相应地可以得到积分的基本公式如下:

以上十五个公式是求不定积分的基础,必须熟记,不仅要记右端的结果,还要熟悉左端被积函数的的形式。 求函数的不定积分的方法叫积分法。 例1.求下列不定积分.(1)dx x ?2 1 (2) dx x x ? 解:(1) dx x ? 21 =2121 21x x dx C C x -+-=+=-+-+? (2)dx x x ? =C x dx x +=? 25 235 2 此例表明,对某些分式或根式函数求不定积分时,可先把它们化为x α 的形式,然后应用幂函 数的积分公式求积分。 二 不定积分的基本运算法则

法则1 两个函数代数和的积分,等于各函数积分的代数和,即 dx x g dx x f dx x g x f ???±=±)()()]()([ 法则1对于有限多个函数的和也成立的. 法则2 被积函数中不为零的常数因子可提到积分号外,即 dx x f k dx x kf ??=)()( (0≠k ) 例2 求3(21)x x e dx +-? 解 3(21)x x e d x +-?=23x dx ?+dx ?-x e dx ? = 4 12 x x x e C +-+。 注 其中每一项的不定积分虽然都应当有一个积分常数,但是这里并不需要在每一项后面加上一个积分常数,因为任意常数之和还是任意常数,所以这里只把它的和C 写在末尾,以后仿此。 注 检验解放的结果是否正确,只把结果求导,看它的导数是否等于被积函数就行了。如上例 由于41()2 x x x e C '+-+=321x x e +-,所以结果是正确的。 三 直接积分法 在求积分的问题中,可以直接按基本积分公式和两个基本性质求出结果(如上例)但有时,被积函数常需要经过适当的恒等变形(包括代数和三角的恒等变形)再利用积分的性质和公式求出结果,这样的积分方法叫直接积分法。 例3 求下列不定积分. (1) 1)(x dx ? (2)dx x x ?+-1 122 解:(1)首先把被积函数 1)()x 化为和式,然后再逐项积分得 1)((1x dx x dx - =+-- ??

有限差分法求解偏微分方程复习进程

有限差分法求解偏微 分方程

有限差分法求解偏微分方程 摘要:本文主要使用有限差分法求解计算力学中的系统数学模型,推导了有限差分法的 理论基础,并在此基础上给出了部分有限差分法求解偏微分方程的算例验证了推导的正确性及操作可行性。 关键词:计算力学,偏微分方程,有限差分法 Abstract:This dissertation mainly focuses on solving the mathematic model of computation mechanics with finite-difference method. The theoretical basis of finite-difference is derived in the second part of the dissertation, and then I use MATLAB to program the algorithms to solve some partial differential equations to confirm the correctness of the derivation and the feasibility of the method. Key words:Computation Mechanics, Partial Differential Equations, Finite-Difference Method

1 引言 机械系统设计常常需要从力学观点进行结构设计以及结构分析,而这些分析的前提就是建立工程问题的数学模型。通过对机械系统应用自然的基本定律和原理得到带有相关边界条件和初始条件的微分积分方程,这些微分积分方程构成了系统的数学模型。 求解这些数学模型的方法大致分为解析法和数值法两种,而解析法的局限性众所周知,当系统的边界条件和受载情况复杂一点,往往求不出问题的解析解或近似解。另一方面,计算机技术的发展使得计算更精确、更迅速。因此,对于绝大多数工程问题,研究其数值解法更具有实用价值。对于微分方程而言,主要分为差分法和积分法两种,本论文主要讨论差分法。 2 有限差分法理论基础 2.1 有限差分法的基本思想 当系统的数学模型建立后,我们面对的主要问题就是微分积分方程的求解。基本思想是用离散的只含有限个未知量的差分方程组去近似地代替连续变量的微分方程和定解条件,并把差分方程组的解作为微分方程定解问题的近似解。将原方程及边界条件中的微分用差分来近似,对于方程中的积分用求和或及机械求积公式来近似代替,从而把原微分积分方程和边界条件转化成差分方程组。有限差分法求解偏微分方程的步骤主要有以下几步: 区域离散,即把所给偏微分方程的求解区域细分成由有限个格点组成的网格,这些离散点称作网格的节点;

fluent-有限体积法

第4章 有限体积法 1.1 积分方程 守恒方程的形式为积分方程。 ???+?=?Ω S S Ωq S ΓS d d grad d φφρφn n v ( 4-1 ) 4.1 控制体积 求解区域用网格分割有限个控制体积(Control V olumes, CVs )。同有限差分不同的是,网格为控制体积的边界,而不是计算节点。为了保证守恒,CVs 必须是不重叠的,且表面同相邻CVs 是同一个。 i. 节点为中心 CVs 的节点在控制体积的中心。先定义网格,任何找出中心点。优点:节点值代表CVs 的平均值,可达二阶精度。 ii. 界面为中心 CVs 的边界线在节点间中心线上。先定义节点,再划分网格。优点:CV 表面上的CDS 差分精度比上面方法高。 两个方法基本一样,但在积分时要考虑到位置。但第一个方法用得比较多。 节点为中心 界面为中心

∑?? =k S S k fdS fdS ( 4-2 ) - 对流:n v ?=ρφf 在垂直于界面的方向 - 扩散:n ?=φgrad Γf 在垂直于界面的方向 如果速度也是未知的,则要结合其它方程一起求解。 考虑界面e ,通过表面的总通量为: 1. 基于界面中心值 中间点定理:(midpoint rule) 表面积分为格子表面上的中心点的值和表面积的乘积。 e e e S e e S f S f fdS F e ≈==? ( 4-3 ) 此近似为2阶精度。 由于f 在格子界面没有定义值,它必须通过插值来得到。为了保证原有的2阶精度,插值方法也须采用2阶精度的方法。 2. 基于界面顶角值 当已定义角上的值时,2阶精度的方法还有: ()?+= =e S se ne e e f f S fdS F 2 ( 4-4 ) 3. 高阶精度近似 ()?++= =e S se e ne e e f f f S fdS F 46 ( 4-5 ) 4阶精度Simpson 法。 4.3 体积积分近似 ??≈?==Ω P P Ωq Ωq qd ΩQ ( 4-6 ) q p 为CV 中心节点值。高阶精度要求为节点的插值或形状函数来表示。如 ),(),(y x f y x q =。然后对体积积分。

基于GPS和高精度实时时钟的时间同步方法

王向军,张亚元,张龙祥.基于GPS 和高精度实时时钟的时间同步方法[J ].纳米技术与精密工程,2016,14(1):66-70. Wang Xiangjun ,Zhang Yayuan ,Zhang Longxiang .Time synchronization based on GPS and high -accuracy real -time clock [J ].NanotechnologyandPrecisionEngineering,2016,14(1):66-70(in Chinese ). 基于GPS和高精度实时时钟的时间同步方法 王向军1,2,张亚元1,2,张龙祥1,2 (1.精密测试技术及仪器国家重点实验室(天津大学),天津300072; 2.天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室,天津300072) 摘 要:时间同步在航天测控、卫星遥感、军事靶场、视觉测量、电力运输等领域有重要意义.针对计算机时间系统 分辨率低的问题,提出使用全球定位系统(GPS )接收机的整秒脉冲信号和串口时间信息,作为高精度的时间源,具 有高频率稳定性的时间模块与该时间源同步;计算机通过RS 232串口从时间模块获取时间信息,利用模拟精密时 间协议时间同步方法的过程,测量串口通信过程中的延时并补偿,完成计算机高精度时间同步.通过整秒脉冲比对 的方法测试时间同步的精度.实验表明,时间同步方法的同步精度优于500μs . 关键词:时间同步;GPS ;实时时钟;精密时间协议;串口通信延时 中图分类号:TH 714;TN 98 文献标志码:A 文章编号:1672-6030(2016)01-0066-05 收稿日期:2015-08-07. 作者简介:王向军(1955— ),男,博士,教授. 通讯作者:王向军,xdocuxjw @vip .163.com .TimeSynchronizationBasedonGPSandHigh-AccuracyReal-TimeClock Wang Xiangjun 1,2,Zhang Yayuan 1,2,Zhang Longxiang 1,2 (1.State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments (Tianjin University ),Tianjin 300072,China ; 2.Key Laboratory of MOEMS of Ministry of Education ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China )Abstract:Time synchronization plays a significant role in aerospace measurement and control ,satellite remote -sensing ,military range ,vision measuring ,electric power transmission and many other areas .Ai -ming at the problem of low resolution of computer timing system ,this paper proposes a method of comput -er time synchronization .It utilizes the pulses per second and time messages from a GPS receiver as the high -resolution time source .The high -accuracy time module acquires time messages from time source and transforms them to the computer through RS 232serial port .Time delay can be computed by imitating the process of precision time protocol synchronization .The computer completes time synchronization by com -pensating time delay to the precision time .The method of integral second pulse comparison can be used to test the synchronization precision .Results show that precision can be better than 500μs .Keywords:time synchronization ;GPS ;real -time clock ;precision time protocol ;time delay in serial port communication 使不同设备或系统的时间轴在同一时刻读数相一 致的过程,被称为时间同步.时间同步广泛应用于航天 测控、卫星遥感、军事靶场、视觉测量、电力运输等领 域,具有重要意义[1-2].目前时间同步的主要方法有全 球定位系统(global positioning system ,GPS )授时技术、同步以太网技术、精密时间协议(precision time proto -col ,PTP )等,能够达到亚微秒级别的同步精度;一般高精度的时间同步方式都要求相应的高成本硬件支

计算机时间同步误差的高精度测试方法.

计算机时间同步误差的高精度测试方法 0 引言随着计算机技术和应用的迅速发展,计算机网络已经深入到各个领域并发挥着及其重要作用,而网络中计算机的时间同步精度直接影响着各个网络系统的安全工作,特别是对于金融、通信、交通和军事等重要领域,计算机的时间同步问题就更显其重要性,对计算机时间同步精度测试是计算机时间同步的重要保障。然而,到目前为止,还没有一个很好的解决方案,来实现对计算机时间同步误差的测试,通常测试方法是利用软件来获取2台计算机之间的时间差来完成,这种方法不仅精度低、不直观,而且无法对通过物理信号(如B码)实现计算机同步的情况来测试。通过研究和大量实验,探索出一种使用物理方法来进行计算机时间同步精度的测试方法,方法简单,测试数据可在时间间隔计数器上直接读取,测试结果一目了然,测试精度高,稳定可靠,适宜广泛推广使用。 1 解决方案1.1 测试方法在典型时间频率系统中,经常利用外部高精度时间频率信号来同步系统内部的计算机网络,如图1所示,5MHz频率信号经过分频钟产生B码及1pps信号,时间服务器通过B码终端来校准本机时间,并通过时间同步协议(如最常用的NTP协议)使网内的其他计算机与自身同步,从而实现整个网络内计算机的时间同步。如果计算机能够直接产生与自身时间同步的秒脉冲信号,则可以如图1所示,直接通过时间间隔计数器,测量时间源、时间服务器及各计算机之间的时间偏差,从而完成时间同步误差的测量。因此,该测试方法的关键技术即是控制计算机产生与自身时间同步的秒脉冲信号。1·2测试原理利用计算机产生秒脉冲信号,可以尝试利用硬件电路,通过对计算机时间中断信号的访问,实现秒脉冲信号的输出,但事实上这种方法实现难度很大,制作成本也较高,不适宜推广使用。因此,通过大量的试验与研究,探索出通过软件来实现对计算机时钟频率的精确读取,并利用RS-232口的管脚来输出秒脉冲信号。2 测试效果验证2·1测试环境测试时,原子钟5 MHz信号经分频钟产生B码信号和秒信号,时间同步软件实时接收B码信号对计算机时间进行校准,秒脉冲产生软件运行在同一台计算机上,实时输出同步秒脉冲,2路秒信号送时间间隔计数器进行时差测。天线控制器在CPU控制下,完成天线的4向转动、定位、扇扫、跟踪、位置显示、运算等一系列功能,其软件存储在F020内置的存储器中。为保证软件的可靠运行,必须设计看门狗,以保证软件不会在运行过程中出现死机现象。整个软件采用C语言编程,在CYGNAL的集成开发环境中完成全速非侵入式在线系统调试。最后将软件加密储存在64 KB的FLASH存储器中。跟踪程序示意图如图3所示。3 结束语本天线控制器有以下特点:由于采用CYNAL公司的系统级CPU芯片C8052F020,使该设计具有高集成度高可靠性的特点;外围部件集成在一个芯片内,节约了成本;电机驱动采用双向互锁模式,同时电机启停装置采用无火花控制,增加了高功率器件的使用寿命。另外,由于整个捕星过程采用CPU自动控制,提高了捕星速度及跟踪精度,同时也提高了开通地球站的效率,具有很强的实用价值。参考文献[1]王秉钧,王少勇,田宝玉.现代卫星通讯技术[M].北京:电子工业出版社,2004.[2]潘琢金,施国君.高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

有限体积法介绍

有限体积法 1 有限体积法基本原理 上一章讲到的有限差分法将数值网格的节点上定义为计算节点,并在网格节点上对微分形式的流体基本方程进行离散,用网格节点上的物理量的代数方程作为原PDE 的近似。 在本章所要学习的有限体积法则采用了不同的离散形式。首先,有限体积法离散的是积分形式的流体力学基本方程: ?d q ds ds S S ? ??Ω Ω+??Γ=?φφρφn n v (1) 计算域用数值网格划分成若干小控制体。和有限差分法不同的是,有限体积法的网格定 义了控制体的边界,而不是计算节点。有限体积法的计算节点定义在小控制体内部。一般有限体积法的计算节点有两种定义方法,一种是将网格节点定义在控制体的中心,另一种方法中,相邻两个控制体的计算节点到公共边界的距离相等。第一种方法的优点在于用计算节点的值作为控制体上物理量的平均值具有二阶的精度;第二种方法的好处是在控制体边界上的中心差分格式具有较高的精度。 积分形式的守恒方程在小控制体和计算域上都是成立的。为了获得每一个控制体上的代数方程,面积分和体积分需要用求面积公式来近似。 2 面积分的近似 采用结构化网格,在二维情况下,每一个控制体有4个面,二维情况,每一个控制体有6个表面。计算节点用大写字母表示,控制体边界和节点用小写字母表示。为了保证守恒性,控制体不能重叠,每一个面都是相邻两个控制体的唯一公共边界。 控制体边界上的积分等于控制体个表面的积分的和: ∑?? =k S S k fds fdS (2) 上式中,f 可以表示n u ρφ或n ??Γ φ。

显然,为了获得边界上的积分,必须知道f 在边界上的详细分布情况,这是不可能实现的,由于只是计算节点上的函数值,因此必须采用近似的方法来计算积分。 整个近似过程分成两步 第一步:用边界上几个点的近似积分公式 第二步:边界点上的函数值用计算节点函数值的插值函数近似 面积分可采用以下不同精度的积分公式: 二阶精度积分: e e e e S e S f S fds F e ≈==? (3) 上式中e f 为边界中点出的函数值。近似为方格中心点的值乘以方格的面积。 三阶精度积分: e se ne S e S f f fds F e 2 +≈ =? (4) 四阶精度积分: e se e ne S e S f f f fds F e 6 4++≈ =? (5) 应该注意的是,采用不同精度的积分公式,在相应的边界点的插值时也应采用相应精度的插值函数。积分公式的精度越高,近似公式就越复杂。 3 体积分的近似 和面积分相似,体积分也有不同精度的近似公式 二阶精度积分公式 ?Ω≈==?P e S q S q qds Q e (6) 采用双二次样条函数 228272652423210),(y x a xy a y x a xy a y a x a y a x a a y x q ++++++++= (7)

不定积分的基本公式和直接积分法(教学内容)

第二节不定积分的基本公式和直接积分法(Basic Formula of Undefined Integral and Direct Integral) 课题:1.不定积分的基本公式 2.不定积分的直接积分法 课堂类型:讲授 教学目的:熟练掌握不定积分的基本公式,对简单的函数能用直接积分法进行积分。教学重点:不定积分的基本公式 教学难点: 直接积分法 教具:多媒体课件 教学方法: 教学内容: 一、不定积分的基本公式

由于不定积分是求导的逆运算,所以由导数的基本公式对应地可以得到不定积分的基本公式。 二、不定积分的直接积分法 利用不定积分的性质和基本公式,可以求出一些简单函数的不定积分,通常把这种求不定积分的方法叫做直接积分法。 例1 求32x dx ? 解 313 3 3 41 2222312 x x dx x dx x dx C x C +===?+=++??? 导数的基本公式 ()122222()01 ()1()()ln 1 (ln )(sin )cos (cos )sin (tan )sec (cot )csc (sec )sec tan (csc )csc cot (arcsin )11 (arctan )1(arccos )11 (cot )1x x x x C x x x e e a a a x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x arc x ααα+'='='=+'='='= '='=-'='=-'='=-'= -'= +'=-'=- +21 (log )ln a x x x a '= 不定积分的基本公式 () 1 22 2 2011ln ln ||cos sin sin cos sec tan csc cot sec tan sec csc cot csc arcsin 1arctan 1x x x x dx C dx x C x x dx C a e dx e C a a dx C a dx x C x xdx x C xdx x C xdx x C xdx x C x xdx x C x xdx x C x C x dx x C x αα α+==+=+≠-+=+=+=+=+=-+=+=-+=+=-+=+-=++???? ????????? ?22arccos 1arc cot 11 log ln a x C x dx x C x dx x C x a =-+-=-++=+???

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