地震采集器的网络授时精度控制方法、系统及终端设备技术方案

本发明专利技术适用于地震数据采集技术领域，提供了一种地震采集器的网络授时精度控制方法、系统及终端设备，包括：采用中断模式使传递数据包；计算最优网络延迟；根据最优网络延迟对网络授时过程中的传递误差进行校正后，由服务器的物理层接收所述数据包，通过中断模式将数据由服务器的物理层发送到服务器的应用层为数据包进行授时。本申请采用中断模式使数据包在物理层和应用层之间传递，实现了数据包时间戳精确加盖，并且由于此算法在客户端和服务器都采用对称算法模式，其产生的执行误差可由于对称性大大减少。针对客户端和服务器之间数据包传递产生的误差通过计算最优网络延时对其进行调整，大大减小授时误差，提高网络授时精度。

【技术实现步骤摘要】
地震采集器的网络授时精度控制方法、系统及终端设备
本专利技术涉及地震数据采集领域，尤其涉及一种地震采集器的网络授时精度控制方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
在地球物理领域，特别是地震数据采集领域，其地震采集器的采集的地震数据的时间信息是地震信号非常重要的信息之一，具体到地震数据采集器，其自身的时间服务也是其重要指标之一，现在所有的地震数据采集器其时间授时服务来源主要来自于两个方面，一个是基于GPS的时间服务，具体为从串口，I2C或者SPI等通信接口接收固定格式的报文信息，其信息内包含具体的年月日，时分秒信息，另外配合PPS秒脉冲实现时间的精确授时；另外一种是基于网络的时间授时机制，其具体分为两种，一种是基于通用网络的NTP网络授时协议，其授时机制工作在网络应用层，可以实现在通用的网络硬件下实现时间同步，缺点是授时精度低，其授时精度在ms级；另外一种基于网络的时间同步协议是PTP网络授时协议，其工作在特定的网络链路下，需要特殊的硬件配合才能实现网络授时，其优点是授时精度高，其授时精度可精确到微妙级，缺点是实施成本高，包括必要的硬件成本和软件运行成本，且需要特殊的网络硬件支持，因此在通用的网络硬件条件下不利于实施。对于地震数据采集领域，常规的地震数据采集在处理地球物理天然地震信号的情况下要求的采样率在500以下，且对于主动源地震采集，其数据采样率要求也在10K以下，因此对于其特殊的应用领域，其地震数据采集器的时钟精度需要控制在微秒到十分之一毫秒之间，且对于基于实时数据传输到地震采集器而言，由于其需要将采集到数据通过网络传输到固定的服务器或者台网中，因此其必然标配正常的网络通信模组，可实现网络应用层上的软件嵌入，同时由于地震数据采集器其部分需要布设到矿井，大楼内部等特殊环境，其环境内不可能接受到GPS信号。有鉴于此，需要提出一种新的基于NTP的网络协议的授时控制方法，以实现时间的精确授时。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例提供了一种地震采集器的网络授时精度控制方法、系统及终端设备，该方法可应用于具有网络传输硬件的数据采集器中，可在不改变硬件条件下通过软件算法实现时间授时，并大幅的提高授时精度,且为达到最大兼容性，其算法可在NTPV0版本上运行。本专利技术实施例的第一方面提供了一种地震采集器的网络授时精度控制方法，所述网络授时精度控制方法包括：对客户端接收到的数据包，采用中断模式使所述数据包由客户端的应用层接收所述数据包，并采用中断模式将所述数据包由客户端的应用层发送到客户端的物理层；所述客户端向服务器发型所述数据包时，预先设置网络环境约束值；连续检测不同时刻所述网络环境约束值次对时过程中的GAP值和DELAY值，其中，GAP值为所述客户端和所述服务器之间的时钟偏移量，DELAY值为数据包在所述客户端和所述服务器之间往返过程中的时间延迟；对所述GAP值和DELAY值进行约束收敛判定，计算最优网络延迟；根据所述最优网络延迟对网络授时过程中的传递误差进行校正后，由所述服务器的物理层接收所述数据包；通过所述中断模式将所述数据由服务器的物理层发送到服务器的应用层为数据包进行授时。可选地，所述采用中断模式使所述数据包由客户端的应用层接收所述数据包，并采用中断模式将所述数据包由客户端的应用层发送到客户端的物理层，包括：预先设置客户端的应用层的发送数据包的模式及物理层接收数据包的模式为中断模式，设置所述客户端的物理层优先级为最高，应用层中断的优先级为所述客户端的物理层优先级减1；T1时刻客户端将NTP数据包打包，发送时间字段填充为打包时刻所获取的所述客户端自身时间CT1加1ms，等待中断发生时由应用层将数据包发出；物理层检测到所述数据包到来时，接收中断，并将此刻获取的所述客户端的自身时间进行存储，对数据包进行标志位后等待处理。可选地，所述对所述GAP值和DELAY值进行约束收敛判定，计算最优网络延迟，包括：首次循环选取网络环境约束值中的DELAY值最小值作为DELAY0，并将DELAY0以及其对应的GAP0存储到样本库中；持续统计和测量网络环境约束值中次对时过程中的GAP值和DELAY值，选取所统计的网络环境约束值中的最小值为DELAY1和GAP1；若DELAY1小于DELAY0，且GAP1在GAP0±(DELAY1-DELAY0)/收敛系数范围内，则所述DELAY1和GAP1更新为新的GPA0和DELAY0，标记此值可用，样本为有效样本；若有效样本个数大于拟合库样本最大数，则对有效样本中的GAP值和DELAY值进行卡尔曼滤波，以得到最优解的DELAYD值和GAPD值；将所得到的最优解的DELAYD值和GAPD值作为最优网络延迟。可选地，所述网络授时精度控制方法还包括：若DELAY1不小于DELAY0，或GAP1不在GAP0±(DELAY1-DELAY0)/收敛系数范围内，则舍弃此次统计的DELAY值和GAP值。可选地，所述拟合库样本最大数为64。本专利技术实施例的第二方面提供了一种地震采集器的网络授时精度控制系统，所述网络授时精度控制系统包括：数据处理模块，用于对客户端接收到的数据包，采用中断模式使所述数据包由客户端的应用层接收所述数据包，并采用中断模式将所述数据包由客户端的应用层发送到客户端的物理层；最优网络延迟计算模块，用于在所述客户端向服务器发型所述数据包时，预先设置网络环境约束值；连续检测不同时刻所述网络环境约束值次对时过程中的GAP值和DELAY值，其中，GAP值为所述客户端和所述服务器之间的时钟偏移量，DELAY值为数据包在所述客户端和所述服务器之间往返过程中的时间延迟；对所述GAP值和DELAY值进行约束收敛判定，计算最优网络延迟；校正授时模块，用于根据所述最优网络延迟对网络授时过程中的传递误差进行校正后，由所述服务器的物理层接收所述数据包；并通过所述中断模式将所述数据由服务器的物理层发送到服务器的应用层为数据包进行授时。可选地，所述数据处理模块具体用于，预先设置客户端的应用层的发送数据包的模式及物理层接收数据包的模式为中断模式，设置所述客户端的物理层优先级为最高，应用层中断的优先级为所述客户端的物理层优先级减1；T1时刻客户端将NTP数据包打包，发送时间字段填充为打包时刻所获取的所述客户端自身时间CT1加1ms，等待中断发生时由应用层将数据包发出；物理层检测到所述数据包到来时，接收中断，并将此刻获取的所述客户端的自身时间进行存储，对数据包进行标志位后等待处理。可选地，所述最优网络延迟计算模块在对所述GAP值和DELAY值进行约束收敛判定，计算最优网络延迟时，具体用于：首次循环选取网络环境约束值中的DELAY值最小值作为DELAY0，并将DELAY0以及其对应的GAP0存储到样本库中；持续统计和测量网络环境约束值中次对时过程中的GAP值和DELAY值，选取所统计的网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地震采集器的网络授时精度控制方法，其特征在于，所述网络授时精度控制方法包括：/n对客户端接收到的数据包，采用中断模式使所述数据包由客户端的应用层接收所述数据包，并采用中断模式将所述数据包由客户端的应用层发送到客户端的物理层；/n所述客户端向服务器发型所述数据包时，预先设置网络环境约束值；/n连续检测不同时刻所述网络环境约束值次对时过程中的GAP值和DELAY值，其中，GAP值为所述客户端和所述服务器之间的时钟偏移量，DELAY值为数据包在所述客户端和所述服务器之间往返过程中的时间延迟；/n对所述GAP值和DELAY值进行约束收敛判定，计算最优网络延迟；/n根据所述最优网络延迟对网络授时过程中的传递误差进行校正后，由所述服务器的物理层接收所述数据包；/n通过所述中断模式将所述数据由服务器的物理层发送到服务器的应用层为数据包进行授时。/n

【技术特征摘要】
1.一种地震采集器的网络授时精度控制方法，其特征在于，所述网络授时精度控制方法包括：
对客户端接收到的数据包，采用中断模式使所述数据包由客户端的应用层接收所述数据包，并采用中断模式将所述数据包由客户端的应用层发送到客户端的物理层；
所述客户端向服务器发型所述数据包时，预先设置网络环境约束值；
连续检测不同时刻所述网络环境约束值次对时过程中的GAP值和DELAY值，其中，GAP值为所述客户端和所述服务器之间的时钟偏移量，DELAY值为数据包在所述客户端和所述服务器之间往返过程中的时间延迟；
对所述GAP值和DELAY值进行约束收敛判定，计算最优网络延迟；
根据所述最优网络延迟对网络授时过程中的传递误差进行校正后，由所述服务器的物理层接收所述数据包；
通过所述中断模式将所述数据由服务器的物理层发送到服务器的应用层为数据包进行授时。


2.根据权利要求1所述的网络授时精度控制方法，其特征在于，所述采用中断模式使所述数据包由客户端的应用层接收所述数据包，并采用中断模式将所述数据包由客户端的应用层发送到客户端的物理层，包括：
预先设置客户端的应用层的发送数据包的模式及物理层接收数据包的模式为中断模式，设置所述客户端的物理层优先级为最高，应用层中断的优先级为所述客户端的物理层优先级减1；
T1时刻客户端将NTP数据包打包，发送时间字段填充为打包时刻所获取的所述客户端自身时间CT1加1ms，等待中断发生时由应用层将数据包发出；
物理层检测到所述数据包到来时，接收中断，并将此刻获取的所述客户端的自身时间进行存储，对数据包进行标志位后等待处理。


3.根据权利要求1所述的网络授时精度控制方法，其特征在于，所述对所述GAP值和DELAY值进行约束收敛判定，计算最优网络延迟，包括：
首次循环选取网络环境约束值中的DELAY值最小值作为DELAY0，并将DELAY0以及其对应的GAP0存储到样本库中；
持续统计和测量网络环境约束值中次对时过程中的GAP值和DELAY值，选取所统计的网络环境约束值中的最小值为DELAY1和GAP1；
若DELAY1小于DELAY0，且GAP1在GAP0±(DELAY1-DELAY0)/收敛系数范围内，则所述DELAY1和GAP1更新为新的GPA0和DELAY0，标记此值可用，样本为有效样本；
若有效样本个数大于拟合库样本最大数，则对有效样本中的GAP值和DELAY值进行卡尔曼滤波，以得到最优解的DELAYD值和GAPD值；
将所得到的最优解的DELAYD值和GAPD值作为最优网络延迟。


4.根据权利要求3所述的网络授时精度控制方法，其特征在于，所述网络授时精度控制方法还包括：
若DELAY1不小于DELAY0，或GAP1不在GAP0±(DELAY1-DELAY0)/收敛系数范围内，则舍弃此次统计的DELAY值和GAP值。


5.根据权利要求1至4任一项所述的网络授时精度控制方法，其特征在于，所述拟合库样本最大数...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐锡强，郝天珧，许晴，张妍，赵春蕾，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11