时间同步方法和装置与流程

电子通信装置的制造及其应用技术1.本发明涉及对时技术领域，尤其涉及一种时间同步方法和装置。背景技术：2.自动化舰船控制技术在过去的十几年间得到了巨大的发展，其中重大的改进是通过将已经成熟的分散在各处的控制系统与计算机网络技术进行结合，实现监测控制从底层到上层全连通，形成了集监测、控制、管理、决策一体的综合监测控制系统。但是由于技术发展过程的种种原因，网络上分布着不同厂商的不同种类的监控系统，每个系统负责监控和管理一部分设备，不同的监控系统通过以太网连接，共同构成一个全船自动化控制系统。在进行全船操控时避免不了要进行跨系统跨设备协调控制，在协调控制时最重要的一点就是要步调协同一致，为实现协调一致的精确控制，各设备之间必须进行精确对时。技术实现要素：3.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种时间同步方法和装置。4.第一方面，本发明提供了一种时间同步方法，所述方法应用于船舶监控系统，所述船舶监控系统中包括多个分布式协同控制的控制设备；所述方法包括：在每一个控制设备开机时，该控制设备上的对时软件进行一次对时操作，所述对时操作包括：该控制设备上的对时软件按照第一时间间隔多次向对时服务器主动发起交互动作，根据所述交互动作的时间点，计算对应的时间调整参数，并根据所述时间调整参数对该控制设备的时间进行调整；其中，所述控制设备和所述对时服务器上均安装有实时操作系统，所述对时软件基于所述实时操作系统实现所述对时操作。5.第二方面，本发明提供了一种时间同步装置，所述装置应用于船舶监控系统，所述船舶监控系统中包括多个分布式协同控制的控制设备；所述装置安装于每一个控制设备上，所述装置用于：在每一个控制设备开机时进行一次对时操作，所述对时操作包括：按照第一时间间隔多次向对时服务器主动发起交互动作，根据所述交互动作的时间点，计算对应的时间调整参数，并根据所述时间调整参数对该控制设备的时间进行调整；其中，所述控制设备和所述对时服务器上均安装有实时操作系统，所述装置基于所述实时操作系统实现所述对时操作。6.本实施例提供的时间同步方法和装置，在开机时控制设备主动进行一次对时操作，在对时操作中，控制设备上的对时软件向对时服务器发起多次交互动作，然后根据交互动作的时间点计算时间调整参数，并根据时间调整参数对控制设备上的时间进行调整。即本发明中控制设备主动进行对时操作和参数计算，可以减少对时服务器的负担。由于对时服务器和控制设备上均安装有实时操作系统，基于实时操作系统可以进一步保证两者交互动作的及时性，提高对时操作的精准度，实现各个控制设备在开机时与对时服务器的精准时间同步，从而为船舶监控系统的精确协同控制奠定基础。附图说明7.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。8.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。9.图1为本发明实施例中船舶监控系统的整体示意图；10.图2为本发明实施例中一种时间同步方法中对时操作的流程示意图。具体实施方式11.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。12.第一方面，本发明提供一种时间同步方法，所述方法应用于船舶监控系统，所述船舶监控系统中包括多个分布式协同控制的控制设备。13.如图1所示，船舶监控系统可以分为监控管理层、通信层和现场处理层，所述监控管理层和所述现场处理层中包括至少一个控制设备。14.所述监控管理层中的控制设备可以用于：通过所述通信层接收来自于所述现场处理层的各个控制设备的采集数据；接收来自于操作人员的操作指令，并将所述操作指令通过所述通信层发送至所述现场处理层中对应的控制设备。15.所述现场处理层中的控制设备可以用于：接收来自于通信层的操作指令，并根据所述操作指令执行动作；采集相关数据，并将采集的相关数据通过所述通信层发送至所述监控管理层的控制设备上。16.其中，监控管理层可以以人机交互界面的形式将现场处理层采集的现场设备的监测信息、管理信息、事件和报警提供给操作员，同时接受操作人员的操控指令，将这些操控指令通过通信层发送到现场处理层进行相应的处理，监控管理层中的主要组成设备为控制台。17.其中，通信层主要完成将现场处理层采集的信息传输至监控管理层，同时将监控管理层的指令输出到现场处理层，通信层的主要组成设备为交换机、网关等。18.其中，现场处理层主要完成对现场信号的采集、应用控制序列解算、实时数据处理、控制指令执行等功能，现场处理层的主要组成设备为现场控制箱。例如，如图1所示，现场处理层中的现场控制箱连接柴油机齿轮箱、辅助设备、发电机组的配电设备等。19.其中，各个控制设备之间可以通过以太网连接，控制设备在开机之后通过对时软件实现与对时服务器之间的时间同步，使得控制设备的时间与对时服务器的时间保持一致，从而保证各个控制设备的时间同步，解决整个系统中精确协同控制的问题。20.也就是说，在控制设备上安装有对时软件，控制设备通过对时软件与对时服务器进行对时操作，为了保证能够更进一步的实现高精度对时，在控制设备和对时服务器上均安装有实时操作系统，该实时操作系统对于用户不可见，但对时软件对用户可见，用户可以在控制设备的对时软件上进行相应的配置操作。对时软件基于实时操作系统的底层逻辑实现高精度对时。21.其中，实时操作系统可以为vxworks实时操作系统。22.本发明提供的方法包括：在每一个控制设备开机时，该控制设备上的对时软件进行一次对时操作。即，船舶监控系统中的每一个控制设备在开机时都进行一次对时操作，从而保证开机的每一个控制设备在运行之初是与对时服务器时间同步的。23.如图2所示，所述对时操作包括：24.s210、该控制设备上的对时软件按照第一时间间隔多次向对时服务器主动发起交互动作；25.例如，第一时间间隔可以设置为5s，交互动作的次数为4次，这样在开机时，控制设备每隔5s向对时服务器发起一次交互动作，一共发起四次。当然，第一时间间隔和次数可以根据需要设置，不限于上述举例中的数据。26.在具体实施时，控制设备上的对时软件主动发起的每一次交互动作包括：该控制设备向所述对时服务器发送一个数据包，所述对时服务器接收所述数据包并向该控制设备发送一个反馈包，该控制设备接收所述反馈包。27.也就是说，控制设备上的对时软件主动向所述对时服务器发送一个数据包，所述对时服务器接收到该数据包后，会向该控制设备反馈一个数据包，简称为反馈包，控制设备接收到反馈包，至此完成一次交互动作。28.s220、根据所述交互动作的时间点，计算对应的时间调整参数；29.可理解的是，在交互过程中，涉及到四个动作，每一个动作都有一个时间点，记录时间点，便于时间调整参数的计算。30.在具体实施时，可以根据所有次的交互动作计算时间调整参数。但是考虑到第一次进行交互动作时，因为对时服务器的各种因素，可能会导致时差较大，对计算结果的准确度不利，所以可以采用第一次交互动作之之外的其余各次交互动作的时间点数据进行计算。31.具体的，所述s220可以包括：32.s221、针对除了第一次交互动作之外的每一次交互动作，获取该控制设备发送数据包的第一时间点、所述对时服务器接收所述数据包的第二时间点、所述对时服务器发送所述反馈包的第三时间点以及控制设备接收所述反馈包的第四时间点；33.s222、根据除了第一次交互动作之外的每一次交互动作对应的所述第一时间点、所述第二时间点、所述第三时间点和所述第四时间点，计算该次交互动作对应的交互时间差；34.在具体实施时，交互时间差可以体现控制设备和对时服务器之间的时间差距，因此每次交互动作对应的交互时间差可以为该次交互动作对应的所述第二时间点加上所述第三时间点，并减去所述第一时间点和所述第四时间点后得到的值。35.s223、计算除了第一次交互动作之外的各次交互动作对应的交互时间差的平均值的1/2，并将所述平均值的1/2作为所述时间调整参数。36.例如，交互动作的总次数为4次，记录或获取第2次、第3次和第4次各自对应的四个时间点，第一时间点和第四时间点由对时软件记录，第二时间点和第三时间点由对时服务器记录，然后控制设备上的对时软件从对时服务器上获取到。37.控制设备第2次发送数据包时对应的第一时间点为t21，对时服务器第2次接收数据包时对应的第二时间点为t22，对时服务器第2次发送反馈包时对应的第三时间点为t23，控制设备第2次接收到反馈包时对应的第四时间点为t24。控制设备第3次发送数据包时对应的第一时间点为t31，对时服务器第3次接收数据包时对应的第二时间点为t32，对时服务器第3次发送反馈包时对应的第三时间点为t33，控制设备第3次接收到反馈包时对应的第四时间点为t34。控制设备第4次发送数据包时对应的第一时间点为t41，对时服务器第4次接收数据包时对应的第二时间点为t42，对时服务器第4次发送反馈包时对应的第三时间点为t43，控制设备第4次接收到反馈包时对应的第四时间点为t44。38.第2次交互动作对应的交互时间差t2＝(t22-t24-t21+t23)；39.第3次交互动作对应的交互时间差t3＝(t32-t34-t31+t33)；40.第4次交互动作对应的交互时间差t4＝(t42-t44-t41+t43)。41.这三个交互时间差的平均值的1/2为(t2+t3+t4)/2*3＝(t2+t3+t4)/6。42.即，时间调整参数为[0043][0044]s230、根据所述时间调整参数对该控制设备的时间进行调整；[0045]在计算得到时间调整参数后，对控制设备上的时间进行调整，调整之后，控制设备上的时间和对时服务器上的时间为同步状态。[0046]其中，所述控制设备和所述对时服务器上均安装有实时操作系统，所述对时软件基于所述实时操作系统实现所述对时操作。[0047]在具体实施时，在控制设备和对时服务器在交互过程中，为了保证控制设备和对时服务器都能够及时进行相应动作，实时操作系统可以采用抢占式调度模式。[0048]可理解的是，调度模式包括分时调度模式和抢占式调度模式，分时调度模式为所有的进程轮流使用cpu的使用权，平均分配每个进程占用cpu的时间。而抢占式调度模式为优先让优先级高的进程使用cpu，如果进程的优先级相同，那么会随机选择一个。本发明中采用抢占式调度模式，而且将时间同步进程设置为最高优先级，这样当控制设备和对时服务器在处理多个进程时能够优先处理时间同步进程，保证控制设备和对时服务器及时进行交互动作。[0049]在具体实施时，对时软件在发起对时操作之前，用户可以在对时软件的界面上进行相关的配置。即，所述对时软件提供配置界面，所述配置界面用于人员对所述时间同步进程进行配置，所述时间同步进程能够被配置为采用端口共享的方式并根据预设过滤条件进行数据过滤，以接收到所述时间同步进程所需的数据。[0050]也就是说，由于采用端口(例如socket端口)共享的方式，在端口处可以接收多种类型的数据，有些数据是时间同步进程所需要的，有些数据不是时间同步进程所需要的，因此在端口处设置了过滤条件，通过过滤条件可以过滤掉时间同步进程所不需要的数据，保留时间同步进程所需要的数据。用户可以在软件的配置界面上设置端口共享方式以及过滤条件，避免其它网络数据占用处理时间。[0051]在具体实施时，为了进一步保证及时进行同步处理，所述时间同步进程还能够被配置为对接收到的数据采用非缓存的方式进行即时处理。也就是说，不启动缓存，在接收到数据时直接对数据进行处理，降低缓存带来的不可控时间延迟，才能保证对时精度。[0052]在具体实施时，数据的收发双方，即控制设备和对时服务器在进行交互动作时均采用udp单报文单播方式，且采用相同的报文长度。采用udp单报文单播方式可以提高收发效率，采用同样长度的报文，可以保证收发时间一致。[0053]实际上，不止在开机时进行对时操作，在正常运行过程中也可以进行对时操作，保证运行过程中也能保持时间同步。本发明提供的方法还可以包括：在每一个控制设备的运行过程中，该控制设备按照第二时间间隔进行一次所述对时操作。其中，对时操作的具体过程可以参见上文。[0054]其中，第二时间间隔可以根据需要设置，例如，设置为5分钟。也就是说，在正常运行过程中，每5分钟进行一次对时操作。[0055]可理解的是，本发明中均是控制设备主动进行对时操作以及时间计算，由于在监控系统中包括多个控制设备，由控制设备主动对时和计算可以减少对时服务器的负担。[0056]可理解的是，本发明针对系统内各个控制设备之间的时间同步需求进行研究，发现很多控制设备均采用vxworks实时操作系统，因此提出了一种基于实时操作系统的高精度时间同步方案，这一方案可以在不增加硬件的前提下，将不同控制设备的时间与对时服务器进行精确同步，使各个控制设备的时间保持一致，实现了不同的控制设备之间的精确时间同步，时间同步精度可达到1ms，从而为系统的精确协同控制奠定基础。[0057]综上，本发明提供的时间同步方法，在开机时控制设备主动进行一次对时操作，在对时操作中，控制设备上的对时软件向对时服务器发起多次交互动作，然后根据交互动作的时间点计算时间调整参数，并根据时间调整参数对控制设备上的时间进行调整。即本发明中控制设备主动进行对时操作和参数计算，可以减少对时服务器的负担。由于对时服务器和控制设备上均安装有实时操作系统，基于实时操作系统可以进一步保证两者交互动作的及时性，提高对时操作的精准度，实现各个控制设备在开机时与对时服务器的精准时间同步，从而为船舶监控系统的精确协同控制奠定基础。[0058]第二方面，本发明还提供一种时间同步装置。[0059]该装置应用于船舶监控系统，所述船舶监控系统中包括多个分布式协同控制的控制设备；所述装置安装于每一个控制设备上，所述装置用于：在每一个控制设备开机时进行一次对时操作，所述对时操作包括：按照第一时间间隔多次向对时服务器主动发起交互动作，根据所述交互动作的时间点，计算对应的时间调整参数，并根据所述时间调整参数对该控制设备的时间进行调整；其中，所述控制设备和所述对时服务器上均安装有实时操作系统，所述装置基于所述实时操作系统实现所述对时操作。[0060]可见，第二方面提供的时间同步装置与第一方面中的对时软件是相对应的，即第二方面提供的时间同步装置为第一方面中的对时软件的程序模块。第二方面中有关内容的解释、举例、有益效果、具体实施方式等可以参考第一方面中的相应部分，此处不再赘述。[0061]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。[0062]上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。[0063]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ron/ran、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。[0064]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!