计算机时钟同步技术研究

首先介绍了和分析了计算机时钟同步系统的主要理论与技术，研究了同步系统的三个主要组成部分，然后研究了应用最为广泛的绝对物理时钟同步系统的设计方法，对其两种核心算法：CRI算法和PCS算法进行了详细的分析及性能比较，作为上述时钟同步理论的一个应用例子，本文最后简要介绍了基于网络时间协议（NTP）的同步技术及其软件实现。     

基于本地时钟选择的时钟同步算法

在分布式系统中网络节点的时钟同步和传统的时钟同步算法的基础上,提出了一种基于本地时钟选的分布式系统时钟同步算法。采用本地时钟选择过滤方法,通过分组交换获取每个本地时钟与参考时钟的精度差,每个本地节点根据时钟精度差自动调整时钟,达到分布式系统时钟同步的目的。通过NS2仿真测试,同步精度能够满足一般分布式系统的需要。     

EPA网络控制系统时钟同步主时钟控制算法研究

为满足EPA网络控制系统时间同步的高精度要求,由EPA子网通讯确定性调度机制构建虚拟链路,建立基于时钟精度差的多层次主时钟选择算法.引入IEEE 1588时钟变量σPTP,动态调整时钟精度偏差(CPD:Clock Precision Difference)与时间值偏差(TVD:Time Value Difference)为权重的时钟优先级(CP),建立-种二维模糊控制器确定设备时钟性能优劣层次,而系统采用公平竞争的方法从众多现场设备中快速、准确地决策一个时钟性能最好的设备作为EPA系统的最佳主时钟,保证了系统运行的稳定性,降低了本地时钟的波动,使时钟同步精度提高到50微秒.     

基于IEEE 1588的无线传感器网络时钟同步方法

时钟同步是无线传感器网络的一项重要支撑技术，网络节点间的协作感知、数据融合、定位技术、能量管理都需要时钟同步的支持，才能正常开展。通过对影响802.11无线网络中IEEE 1588时钟同步精度的双向不对称时延的产生机理及统计特性进行详细分析，提出了一种基于卡尔曼滤波的时延过滤算法，并在此基础上设计实现了时钟伺服系统，从而实现了基于IEEE 1588协议的一种纯软件形式的无线传感器网络时钟同步方法。最后，通过实测验证了该方法的有效性。实测结果表明，该方法在同步精度、同步时间及偏移误差上达到了较高的指标。     

一种新的倒GPS基站间的时钟同步方法

时钟同步技术是基于倒GPS(IGPS)基站网络来进行目标定位的重要研究内容。提出了一种与IGPS基站时钟结合的自适应离散卡尔曼滤波方法,该方法利用测量新息和状态修正序列在估计窗内分段静止的特性,克服了传统卡尔曼滤波过程过分依赖于数学模型和统计模型正确性的问题。通过这种方法可以在线实时修正和转换IGPS基站间的时钟相位偏差和时钟偏移,找出最佳时钟适应曲线,并估计过程噪声和测量噪声的协方差矩阵。仿真结果表明,该方法能够提高IGPS基站间的时钟同步精度,使同步精度达到微秒量级。     

并行分布实时仿真的时间管理算法研究

并行分布实时仿真技术对大规模复杂系统的实时仿真提供了便利,近年来日益成为研究的热点.时间是分布式仿真中的重要概念;时间管理自然成为了分布仿真的关键技术.实时仿真对仿真时间的特殊要求,使得系统中的时钟同步与时间推进成为系统研究的关键.在探讨并行分布式仿真中的通用时间管理机制的基础上,从内同步和外同步两个角度研究了并行分布式实时仿真系统的时间推进方案和时钟同步方法;基于高速实时网络,提出了“共享时钟源”的时钟同步策略;结合具体的应用需求,给出了一种优先级轮询的时间管理算法.     

分布实时仿真中的时钟硬同步研究

为了满足分布实时仿真在苛刻实时层上对时钟同步的高精度要求,提出了一种时钟硬同步方案,利用FPGA硬件电路跟踪锁定外部1PPS时钟信号,生成高精度高分辨率的本地时钟。重点解决了本地晶振频率校正,外时钟的毛刺剔除、丢失补发及重新锁定,同步误差分析及补偿等问题。实验结果表明,时钟硬同步作为物理层同步技术,克服了传统软同步的协议开销及网络传输延时的不确定性,能够实现微秒级同步精度。     

DIS中时钟同步问题研究

研究了ＤＩＳ中的时钟同步问题和各种同步方法，对网络传输延进行了测试，提出了并实现了一种简单高精度的软件时钟同步方法。     

基于Cauchy-Schwarz不等式的实用位同步算法

简要介绍了正交频分复用 (OFDM)系统中目前常使用的基于最大后验概率 (MAP)的同步算法 ,并提出和证明了一种新的基于欧氏空间Cauchy Schwarz不等式的实用同步算法。对这两种同步算法进行了计算机仿真对比。仿真结果显示 ,所提的新算法在慢衰落无线信道上具有比基于MAP的同步算法更好的表现特性     

基于参数交换和置信加权的信标广播时间同步

为提高多接收者时间同步系统的同步精度和可靠性,并建立优化的全局一致时钟,在已有方法上进行了若干改进。为区分节点的参考价值,在交换时戳过程中动态测量各接收者关键噪声方差;为进行高精度高可靠的时钟偏差校正和漂移率补偿,给出节点间置信加权方法和节点内动态收缩滤波方法。仿真表明,当各节点关键噪声水平相差较大时,置信加权能够较好地保持系统时间同步精度和可靠性;当参考时钟漂移率变化较慢时,动态收缩滤波能够对时间同步精度进行显著优化;综合使用置信加权和动态收缩滤波,通常能够显著提升系统时间同步精度和可靠性。     

新分段分数阶混沌系统的同步控制

通过改变修正的Lorenz-Stenflo (modified Lorenz-Stenflo, MLS)混沌系统的分段函数项,得到了一个新的四维分段混沌系统。新系统较MLS混沌系统具有更低的分数阶维数,在3.44阶时仍具有混沌特性。根据分数阶系统的线性稳定性理论和非线性反馈控制方法,提出了新分数阶系统的状态同步方法。通过理论推导,得到了两个混沌系统的同步稳定条件。控制器能够自适应地根据误差大小调节反馈系数,缩短同步时间。最后对3.6阶的分数阶系统进行了同步仿真实验,仿真结果验证了改进算法能够加快同步速度。     

一种改进的DIS对象同步策略

针对DIS中的某些缺点,提出了一种改进的DIS对象同步策略。基于可变的PDU（Variable Protocol Data Unit,VPDU）,应用面向对象的RTTI技术,实现了通信层与仿真应用层的分离。采用一种简单的数据过滤机制和分类别的数据分发方法,并结合推算定位方法,提高了系统的实时性和可靠性。仿真应用实例表明,这种对象同步策略具有较好的实用性,可以用于自行高炮防空作战仿真等演示验证项目。     

群结构时空网络的同步

为了研究群结构时空网络中的同步现象,运用线性稳定性分析方法和强耦合极限近似,得到时空网络中群同步的本征值关系、拓扑条件及比值条件,给出了判断时空网络是否能发生群同步的判据,并在具体的一般网络中得到验证。发现了小集团结构的重要性,它们可以决定如何在各个群之间加入连接才能达到群同步以及达到群同步的最好的连接方式。通过观察其中最大的小集团,可以判断群同步发生的临界耦合强度。给出了同步相图,整个时空网络存在5个状态：完全不同步状态（US）、群同步状态（GrS）、群内同步状态（IS）、完全同步状态（CS）和过渡状态。当把两个群构成的网络扩展到多个群,扩展到整个二维时空,可以看到不同的斑图转换,得到网络从完全不同步到完全同步的多种路径。     

多通道显示系统同步技术研究

同步技术是多通道显示系统的关键技术之一,对于确保不同通道间的显示同步,提高显示画面质量具有重要的意义。以一个多通道显示系统（Multi-Tiled Display System,MTDS）为例,研究了多通道显示系统中同步技术的若干问题。首先提出该系统的架构,然后针对多通道显示的不同步问题,提出并实现消息控制同步算法（Message Control Synchronization Method,MCSM）。针对有系统中存在频繁数据读写的特点,提出循环缓存（Circular Buffer）模块的思想,并应用于多通道显示系统。实验证明,所提出的算法和技术手段有效地解决了多通道显示系统的不同步问题。     

交通流分布式并行模拟的同步算法研究

在对保守的、避免死锁的同步策略进行深入研究的基础上 ,提出了适用于交通流分布式系统预计费用估计和事件状态分析的方法 ,并在此基础上形成了交通流分布式并行模拟的时钟同步算法 .从而为道路网分布式并行模拟的实现开辟了道路 ,为满足智能运输系统 (ITS)中网络模拟大规模、高效率和实时动态的要求奠定了基础 .     

基于协议同步水下传感器网络目标协同定位算法

为了解决水下目标的定位问题,讨论了一种基于水下传感器阵列网络的目标协同定位算法。该算法在实现水下节点同步的基础上,通过建立目标位置与距离差测量值的统计模型后依据最大似然准则完成目标定位。定位算法的实现采用分布-集中相结合的处理方法,在提高定位精度的同时大大节省了水下节点通信能耗。通过仿真实验验证了算法的有效性和可行性,实验结果表明该方法具有较好的同步及目标定位精度。

Abstract：

A collaborative target location algorithm for underwater acoustic sensor networks （UASN） was proposed. The algorithm was achieved based on time synchronization for high transmitting delay for UASN. Target location was estimated by maximum-likelihood methods based on proposed statistical model which was established by the relation between target position and measured range difference. The proposed algorithm adopts the distributed-centralized computation methods,which degrade the transmitting energy comparing with traditional centralized methods. The result of simulation shows the application validity and the more location performance of the algorithm.     

基于频偏补偿的TDS-OFDM系统同步方法

针对TDS-OFDM系统中载波频偏对基于PN序列自相关同步算法的影响,提出采用双滑动窗互相关的时间标尺函数来进行符号同步,利用该函数可以得到很好的相关峰值且不受频率偏移的影响。载波频偏由多径信道下各主要能量径的相关峰值估计得到,该估计算法可以得到较为准确的估计值和较大的估计范围。在典型的城市信道条件下对算法进行了仿真,结果表明：在较大的频偏条件下,本文方法得到了准确的符号同步和较好的频偏估计。     

一种新的混沌同步机制及其在保密通信中的应用

由于投影同步算法的比例因子很难预测,因此提出了一种基于控制的改进的混沌投影同步算法。利用Lyapunov稳性定理,使得藕合混沌系统的误差函数快速衰减到零,同时证明该改进算法的可行性。实验表明,改进后的算法比原PS算法更有效。