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基于改进TPSN和卡尔曼滤波的时间同步算法胡爱华;邓中亮;张耀【摘要】给出一种基于改进TPSN和卡尔曼滤波提高TDOA定位中时间同步精度的方法.TDOA定位中,信号接收设备之间的时间不一致性,最终将反映到定位解算方程中的距离测量上,因此,信号接收设备之间的精确时间同步成为基于TDOA定位的核心技术之一.在比较了多种网络同步协议的基础上,改进主从节点间的TPSN同步协议.另外,针对定位系统中各时钟存在时钟偏移和时钟偏移率的缺陷问题,结合时钟偏移和时钟偏移率的分布特性,利用卡尔曼滤波算法进行时间同步误差的纠正.仿真结果表明,该算法能明显降低主从时钟之间的时间偏差.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2018(041)013【总页数】5页(P5-9)【关键词】时间同步;TDOA;时钟偏移;TPSN;卡尔曼滤波;同步精度【作者】胡爱华;邓中亮;张耀【作者单位】北京邮电大学电子工程学院,北京 100876;河北经贸大学信息技术学院,河北石家庄 050061;北京邮电大学电子工程学院,北京 100876;北京邮电大学电子工程学院,北京 100876【正文语种】中文【中图分类】TN92-340 引言基于目标辐射源的无线通信定位系统是由空间独立的信号接收设备（实现三维定位至少需要4台接收设备）、实现定位解算的中心控制系统和实现各接收设备之间通信的无线通信单元。
其总体架构如图1所示。
为实现移动通信用户的定位，必须实现以下几部分的技术研究：高灵敏度信号接收技术、接收设备之间的高精度同步技术和TDOA（Time Difference of Arrival）位置估计解算技术。
基于TDOA 的定位精度一方面取决于参考点的位置检测可靠性，另一方面取决于信号到达接收设备时间的测量精度。
如果一个基于TDOA的无线定位系统不能实现各个接收设备之间的高精度时间同步，就不可能获得准确的由各接收设备发送的用于TDOA 解算的到达时间值，也就不能获得准确的被测目标的位置解算。
嵌入式系统中的时钟同步算法随着计算机技术的不断发展，嵌入式系统应用越来越广泛，例如智能家居、物联网等。
在这些嵌入式系统中，往往需要对分布式系统中的时钟进行同步，以保证系统的正常运行。
由于嵌入式系统资源有限，传统的时钟同步协议可能需要大量的计算和通信复杂性，这就导致了其在嵌入式系统中的不可行性。
因此，本文将介绍嵌入式系统中常用的时钟同步算法，包括NTP、PTP以及TPSN。
第一章 NTP网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）是一种常用的时钟同步协议。
NTP的主要目的是通过计算时延、传播时间和时钟偏移等参数，使得多个分布式节点的时钟保持同步。
NTP主要由客户端、服务器和钟源三部分组成。
客户端通过向服务器请求当前时间来推测其时钟偏移和时钟漂移，并根据这两个参数来调整本地时钟。
而服务器是一种参考时钟，用于向客户端提供时间信息。
钟源是一种被广泛认可的时间源，提供稳定和高精度的参考时间。
由于其在网络中的应用广泛，因此NTP在许多嵌入式系统中也会被广泛使用。
但是，在实现NTP算法时，要考虑到系统资源有限的问题，以确保其在嵌入式系统上的有效性。
第二章 PTP精确时间协议（Precision Time Protocol，PTP）是一种最近被广泛应用于时钟同步领域的协议。
PTP被广泛应用于工业自动化、测试仪器和物联网等领域。
相比于NTP，PTP更加精确且快速。
PTP协议主要由主晶时钟、从晶时钟、时钟同步消息以及时间戳四部分组成。
主晶时钟是整个系统中的时间参考，从晶时钟是通过接收主晶时钟的同步消息而被同步的本地时钟。
时钟同步消息用于在主晶时钟和从晶时钟之间进行同步。
时间戳用于估计网络传输延迟和在主晶时钟和从晶时钟之间的时钟回路误差。
PTP在时间同步方面的性能优于NTP。
但是，由于PTP需要在每个节点上实现时钟同步机制，因此在实际应用中需要消耗更多的资源。
因此，在针对嵌入式系统的应用中，需要对PTP进行优化。
基于改进TPSN和卡尔曼滤波的时间同步算法摘要：给出一种基于改进TPSN和卡尔曼滤波提高TDOA定位中时间同步精度的方法。
TDOA定位中，信号接收设备之间的时间不一致性，最终将反映到定位解算方程中的距离测量上，因此，信号接收设备之间的精确时间同步成为基于TDOA定位的核心技术之一。
在比较了多种网络同步协议的基础上，改进主从节点间的TPSN同步协议。
另外，针对定位系统中各时钟存在时钟偏移和时钟偏移率的缺陷问题，结合时钟偏移和时钟偏移率的分布特性，利用卡尔曼滤波算法进行时间同步误差的纠正。
仿真结果表明，该算法能明显降低主从时钟之间的时间偏差。
关键词：时间同步；TDOA；时钟偏移；TPSN；卡尔曼滤波；同步精度中图分类号：TN92?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2018）13?0005?05Abstract：A method based on improved TPSN and Kalman filtering is presented to improve the time synchronization accuracy in TDOA location. Time inconsistency between signal receiving devices will ultimately influence on the range measurement in positioning resolving equation，so the precisetime synchronization between signal receiving devices becomes one of the core technologies based on TDOA location. On the basis of comparing several network synchronous protocols，the TPSN synchronous protocol between master and slave nodes was improved. The method of estimating the clock skew and clock drift rate is studied to overcome the defects existing in each clock in location system. The Kalman filtering algorithm is used to correct the time synchronization error in combination with the distribution characteristics of clock skew and clockdrift rate. The simulation results show that the proposed algorithm can obviously reduce the time deviation between master and slave clocks.Keywords：time synchronization；TDOA；clock skew；TPSN；Kalman filtering；synchronization precision 0 引言基于目?朔?射源的无线通信定位系统是由空间独立的信号接收设备（实现三维定位至少需要4台接收设备）、实现定位解算的中心控制系统和实现各接收设备之间通信的无线通信单元。
时间同步和时钟同步原理及配置方法介绍演示文稿时间同步和时钟同步是计算机网络中非常重要的概念，它们可以在分布式系统中确保各个计算机节点之间的时间保持一致，以提供良好的服务。
本文将详细介绍时间同步和时钟同步的原理和配置方法，并通过演示文稿的方式进行展示。
一、时间同步的原理和配置方法1.原理概述时间同步是指分布式系统中的各个节点之间通过网络协议或软件机制，使得它们的时间保持一致。
时间同步的基本原理是将一个节点的时间作为参考时间，通过协议或机制将参考时间传递给其他节点，使得其他节点的时间与参考时间保持一致。
2.常见的时间同步协议常见的时间同步协议有NTP（Network Time Protocol）和SNTP （Simple Network Time Protocol）。
-NTP是一个复杂的协议，它使用一种复杂的算法来计算和校准时间，可以提供较高的精度和稳定性。
-SNTP是NTP的简化版本，相对于NTP来说，SNTP功能较为简单，适用于要求不是很高的场景。
3.时间同步的配置方法在Linux系统中，可以使用ntpdate和ntp服务来实现时间同步。
- ntpdate命令可以手动从NTP服务器获取时间，并将其同步到本地系统时间。
- ntp服务是一个后台进程，可以自动从NTP服务器获取时间并进行同步。
二、时钟同步的原理和配置方法1.原理概述时钟同步是指分布式系统中的各个计算机节点的时钟保持一致。
时钟同步的基本原理是将一个节点的时钟作为参考时钟，通过协议或机制将参考时钟传递给其他节点，使得其他节点的时钟与参考时钟保持一致。
2.常见的时钟同步协议常见的时钟同步协议有PTP（Precision Time Protocol）和NTP。
-PTP是一种高精度的时钟同步协议，主要适用于需要非常精确的时钟同步的场景，如金融交易系统。
-NTP在时间同步上也具有一定的时钟同步能力，对于一般的时钟同步要求可以使用NTP来实现。
3.时钟同步的配置方法在Linux系统中，可以使用如下方法来实现时钟同步：-配置PTP协议：需要安装PTP软件包，并进行相应的配置。
