一种时间同步方法

摘要

本发明是一种时间同步方法，分别对相位和频率的测量值进行一次指数平滑滤波，每次计算只使用上次的计算结果和本次的单次测量值，计算量大大减少，通过连续的迭代运算，算法可以稳定地收敛于统计期望值附近，使用本发明的算法，可以使用较低的硬件成本，高精度地补偿全球定位系统输出的随机时间误差，并精确地测量高稳晶振的频率，为设计高精度时钟及提高时钟守时精度提供了支持。

主权项

一种时间同步方法，其特征在于：以高稳晶振输出的频率信号为计数器和鉴相器的CLK输入，将全球定位系统地面接收机输出的秒脉冲X输入计数器，计数器记录下每个秒脉冲对应的计数值x，并将其存入单片机中，形成一个计数值序列：{x1，x2，x3，……， xN }，当计数值序列中的元素数量累积到设定值N时，开始高稳晶振频率的跟踪与测量，并进行秒脉冲的恢复与重建；其中，高稳晶振频率的跟踪与测量方法如下：进行高稳晶振频率（z）的第一次估算，算法为：z1=(xN‑x1)/(N‑1) ，当计数器记录到第N＋1个秒脉冲的计数值xN＋1时，将计数值序列更新为{ x2，x3，x4……，xN+1 }，并用一次指数平滑法对高稳晶振的频率（z）进行迭代运算，将估计值更新为：z2=(1‑α)* z1+α*[(xN+1‑x2)/(N‑1)] ，同理，对于第k次频率估计，其计算方法为：zk=(1‑α)* zk‑1+α*[(xN+k‑1‑xk)/(N‑1)] ，α为设定的0－1之间的数；其中，秒脉冲的恢复与重建方法如下：第一个秒脉冲的重建方法为：计算出待写入比较器的值y1为：y1=xN＋z1，单片机将y1写入比较器，当计数器计数到y1时，比较器触发输出重建的秒脉冲Y，后续秒脉冲的重建方法为：设产生当前秒脉冲对应的比较器的值为yk，鉴相器测量出秒脉冲Y与秒脉冲X的相差为wk，鉴相器设计成X超前Y为正相差，当前的晶振频率估计值为zk，则产生下个秒脉冲的估计值yk+1为：yk+1=yk+zk+β*wk，β为设定的0－1之间的数。