高频地波雷达组网的时钟同步控制方法及其装置制造方法及图纸

一种高频地波雷达组网的时钟同步控制方法，其特征在于：为高频地波雷达组网，网内的每台雷达探测设备分别配置同步控制部件，网内任两台雷达探测设备之间的时钟同步通过同步控制部件实现，具体实现方式包括以下步骤，步骤一，从两台雷达探测设备中选择一台作为时钟基准的主设备，另一台作为需要调整时钟与主设备同步的从设备了；步骤二，进行主设备到从设备的偏移测量，进行主设备和从设备之间的延迟测量，步骤三，从设备的同步控制部件根据步骤二所得偏移测量结果和步骤三所得延迟测量结果求取主设备和从设备的时钟偏差，对从设备的工作时钟按时钟偏差进行修正。本发明专利技术通用性好，同步控制部件适用于任何具体功能电路，灵活性高，便于研发人员的分工合作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涉及高频地波雷达监测
，特别是涉及一种在高频地波雷达海洋环境监测设备中，多部高频地波雷达组网所需要的雷达间的时钟同步方法及装置。
技术介绍
高频地波雷达是近三十年来逐步发展起来的用于探测海洋表明动力学参数的一 种新工具。它利用垂直极化高频电磁波在导电海洋表面传播时衰减较小的特性，借助垂直 极化电磁波沿海面绕射，实现超视距探测、跟踪海平面和视线以下的物体。高频地波雷达既 能适用于对海上低速移动目标、航空母舰上起降的飞机和低空飞行目标的超视距探测，也 可以用来探测海洋表面的流场、风场、浪高等多种海洋动力学参数。与传统及现代的其它探 测仪器相比，岸基高频地波雷达有一次探测面积大、实时性好、不受恶劣气候及海况的影响 等独特的优越性。其探测距离视雷达对回波信号的检测能力而定，最远可达400km。 目前国内外研制的高频地波雷达海洋检测设备大多数是单个设备工作，没有形成 组网的模式。为了提高测量精度和测量范围，增加对海洋某些参数(如海洋矢量表面流) 的测量，使用多部雷达组成雷达网络同时监测成为了必然趋势。各站的时间同步是组网监 测的基础，否则会影响监测结果，所以高精度的时间同步系统是实现高频地波雷达组网尚 待解决的关键技术。 目前，雷达组网通常采用的全球定位系统(GPS)进行同步。GPS作为导航、授时和 定位系统，具有授时精度较高、民用免费和接收机成本低等特点，其在分布式系统中的应用 也越来越广泛。然而，对于高频地波雷达组网系统的应用，GPS有着严重的不足。首先，GPS 时钟在卫星失锁或卫星时钟实验跳变的条件下，误差达几十毫秒甚至上百毫秒。其次，GPS 信号是由无线电波传送的，不可避免地会受到各种干扰，甚至可能中断。再次，雷达组网中 各部雷达是由GPS卫星分别发送的时间信号，该信号可能在由卫星传输至日标雷达的过程 中传输延时不同，从而造成较大的同步误差。此外，从安全性考虑，借助于GPS的同步系统 非常脆弱， 一旦GPS卫星由于某些因素停止工作或暂停发送信息，整个监测系统将处于瘫 痪状态。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，实现高精度的高频地波雷达组网的时钟同 步控制方法。 本专利技术的技术方案为为高频地波雷达组网内的每台雷达探测设备分别配置同步 控制部件，网内任两台雷达探测设备之间的时钟同步通过同步控制部件实现，具体实现方 式包括以下步骤， 步骤一，从两台雷达探测设备中选择一台作为时钟基准的主设备，另一台作为需 要调整时钟与主设备同步的从设备了； 步骤二，进行主设备到从设备的偏移测量，进行主设备和从设备之间的延迟测量， 所述进行主设备到从设备的偏移测量过程为，从主设备的同步控制部件发送一个 同步请求数据包到从设备的同步控制部件，从设备的同步控制部件收到同步请求数据包后 记录收到时的从设备接收本地时间t2 ;主设备的同步控制部件在同步请求数据包发出后发 出一个跟随数据包，所述跟随数据包中包含了一个记载了同步请求数据包的主设备真实发 出时间^的时间戳； 所述进行主设备和从设备之间的延迟测量过程为，即从设备的同步控制部件不定时的向主设备的同步控制部件发送延时测量请求数据包，然后监测记录下发送出去时的从设备发送本地时间t3 ;主设备的同步控制部件收到延时测量请求数据包后，发送延迟响应数据包给从设备的同步控制部件，所述延迟响应数据包中包含了一个记载了主设备的同步控制部件接收到延时测量请求数据包时的主设备接收本地时间t4的时间戳； 步骤三，从设备的同步控制部件根据步骤二所得偏移测量结果和步骤三所得延迟测量结果求取主设备和从设备的时钟偏差，时间偏差A-^"、)-('「"]，对从设备的工作时钟按时钟偏差进行修正。 而且，所述同步控制部件包括中央处理器和网络处理器，中央处理器实现PTP协 议算法控制单元和时钟调整算法单元，网络处理器实现物理层单元、IEEE1588数据包检测 与提取单元、IEEE1588控制单元和同步时钟控制单元；物理层单元接收到的数据包传送到 IEEE1588数据包检测与提取单元，IEEE1588数据包检测与提取单元判断物理层单元接收 到的数据包是否为IEEE1588数据包，所述IEEE1588数据包包括同步请求数据包、跟随数据 包、延时测量请求数据包和延迟响应数据包， 当判断结果为是时，提取数据包中的时间戳传送到IEEE1588控制单元；IEEE1588控制单元将所得时间戳通过MDIO接口 ，传输给应用层的PTP协议算法控制单元，进行协议算法处理；得到时间偏差以后，由时钟调整算法单元通过IEEE1588控制单元，支配同步时钟控制单元进行本地时钟的修正，最后将同步以后的时钟输出； 当判断结果为否时，直接将数据包通过MII/RMI1接口交给数据链路层。 本专利技术还提供了用于实现时钟同步控制方法的同步控制部件装置方案，包括中央处理器芯片、网络处理器芯片、用于网内雷达探测设备互连的网络接口电路、用于与雷达探测设备的功能电路连接的调整接口 ；中央处理器芯片与网络处理器芯片通过总线连接，网络处理器芯片的数据接口连接网络接口电路；网络处理器芯片输出调整后的时钟到调整接□。 而且，在中央处理器芯片的外围扩展设置MAX232程序下载接口电路、程序存储电 路、数据寄存器及USB扩展接口电路。 而且，设置看门狗复位电路，看门狗复位电路的复位电路的输出口分别连接到中央处理器芯片和网络处理器芯片的复位输入口。 而且，所述看门狗复位电路采用IMP706CSA芯片。 而且，网络处理器芯片外接作为网络处理器芯片工作时钟的晶体振荡器。 而且，所述中央处理器芯片采用AT91RM9200E芯片。 而且，所述网络处理器芯片采用美国国家半导体公司生产的DP83640芯片。 本专利技术适用于高频地波雷达组网的时钟同步，相对原雷达系统独立性高，便于整个系统研发人员的分工合作。 本专利技术的优点还在于 1、具有很高的同步精度，在物理层实现时间戳的加盖和提取，大大提高了同步精度。 2、安全性强、稳定性高，不借助于其它系统，可以直接依靠RJ45网线(或光纤)连 接入局域网，或建立无线局域网进行同步。 3、同步控制部件利用ARM最小系统实现，结构简单、体积小、价格低，便于工业化发展。 4、具有看门狗复位电路，可靠性高，有利于系统的稳定性。 5、具有很强的功能独立性，同步控制部件能方便地直接接入雷达系统或者其它功 能系统的电路，便于使用。 6、增设USB 口，有利于数据的传输与共享。 附图说明 图1本专利技术实施例的偏移测量和延迟测量示意图； 图2为本专利技术实施例的同步控制部件工作原理图； 图3为本专利技术实施例的电路结构框图； 图4为本专利技术实施例的同步控制部件电路示意图； 图5为本专利技术实施例的网络处理器电路图。具体实施例方式参见附图l，本专利技术提供的高频地波雷达组网的时钟同步控制方法如下为高频 地波雷达组网内的每台雷达探测设备分别配置同步控制部件，网内任两台雷达探测设备之 间的时钟同步通过同步控制部件实现，具体实现方式包括以下步骤， 步骤一，从两台雷达探测设备中选择一台作为时钟基准的主设备，另一台作为需 要调整时钟与主设备同步的从设备了； 步骤二，进行主设备到从设备的偏移测量，进行主设备和从设备之间的延迟测量， 目的是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频地波雷达组网的时钟同步控制方法，其特征在于：为高频地波雷达组网，网内的每台雷达探测设备分别配置同步控制部件，网内任两台雷达探测设备之间的时钟同步通过同步控制部件实现，具体实现方式包括以下步骤，步骤一，从两台雷达探测设备中选择一台作为时钟基准的主设备，另一台作为需要调整时钟与主设备同步的从设备了；步骤二，进行主设备到从设备的偏移测量，进行主设备和从设备之间的延迟测量，所述进行主设备到从设备的偏移测量过程为，从主设备的同步控制部件发送一个同步请求数据包到从设备的同步控制部件，从设备的同步控制部件收到同步请求数据包后记录收到时的从设备接收本地时间ｔ↓［２］；主设备的同步控制部件在同步请求数据包发出后发出一个跟随数据包，所述跟随数据包中包含了一个记载了同步请求数据包的主设备真实发出时间ｔ↓［１］的时间戳；所述进行主设备和从设备之间的延迟测量过程为，即从设备的同步控制部件不定时的向主设备的同步控制部件发送延时测量请求数据包，然后监测记录下发送出去时的从设备发送本地时间ｔ↓［３］；主设备的同步控制部件收到延时测量请求数据包后，发送延迟响应数据包给从设备的同步控制部件，所述延迟响应数据包中包含了一个记载了主设备的同步控制部件接收到延时测量请求数据包时的主设备接收本地时间ｔ↓［４］的时间戳；步骤三，从设备的同步控制部件根据步骤二所得偏移测量结果和步骤三所得延迟测量结果求取主设备和从设备的时钟偏差，时间偏差Δ＝１／２［（ｔ↓［２］－ｔ↓［１］）－（ｔ↓［４］－ｔ↓［３］）］，对从设备的工作时钟按时钟偏差进行修正。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范林刚，陈泽宗，赵晨，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]