一种时钟授时的方法、装置以及介质 |
|||||||
| 申请号 | CN202210085770.5 | 申请日 | 2022-01-25 | 公开(公告)号 | CN114488766A | 公开(公告)日 | 2022-05-13 |
| 申请人 | 浙江赛思电子科技有限公司; | 发明人 | 许文; 任烨; 管晓权; 田永和; 刘长羽; 叶泂涛; | ||||
| 摘要 | 本 申请 公开了一种时钟授时的方法、装置以及介质，应用于通信领域，该方法通过接收5G授时信息和卫星授时信息，并获取5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，其中第一差值为当次信息的差值或根据历史信息预测的差值。因为5G空口授时的 精度 较低，只在百纳秒或1微秒量级，但卫星授时的精度在20ns左右，故通过计算或预测5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，并根据第一差值对5G授时信息进行修正可以得到卫星授时信息的授时时间，根据修正后的5G授时信息对时钟进行授时，可以提高授时精度，满足授时的精度需求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种时钟授时的方法，其特征在于，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 一种时钟授时的方法、装置以及介质技术领域[0001] 本申请涉及通信领域，特别是涉及一种时钟授时的方法、装置以及介质。 背景技术[0002] 第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology，5G)是今年来国家着力推进的通信技术，其未来在无人驾驶，物联网等领域，将发挥重要的作用。采用卫星信号对本地的时钟进行授时，虽然精度较高，但其信号到达地面容易收到干扰而产生失锁等问题，且卫星信号还容易被遮挡。采用5G空口信号对时钟进行授时可以克服此类问题，5G空口信号中包含着时间信令，通过该时间信令对本地的时钟进行授时的方式，称为5G空口授时。随着宏基站，微型基站等的部署，5G可以提供室内和室外的信号覆盖，用户接收信号不受环境约束。5G空口授时可以解决传统卫星授时的缺点，如信号容易受干扰欺骗和受遮挡。 [0003] 但是，5G空口授时的精度较低，只在百纳秒或1微秒量级，在很多时候无法满足授时的精度需求。 [0004] 由此可见，如何提高5G空口授时的精度，是本领域技术人员亟待解决的问题。发明内容 [0005] 本申请的目的是提供一种时钟授时的方法、装置以及介质，以提高5G空口授时的精度。 [0006] 为解决上述技术问题，本申请提供一种时钟授时的方法，包括： [0007] 接收5G授时信息和卫星授时信息； [0008] 获取所述5G授时信息和所述卫星授时信息的第一差值，其中所述第一差值为当次信息的差值或根据历史信息预测的差值； [0009] 根据所述第一差值对所述5G授时信息进行修正以得到所述卫星授时信息的授时时间； [0010] 根据修正后的所述5G授时信息对所述时钟进行授时。 [0011] 优选地，若当次接收到所述5G授时信息且未接收到所述卫星授时信息，所述获取所述5G授时信息和所述卫星授时信息的第一差值具体为： [0012] 通过系统偏差与随机偏差获取所述第一差值，其中所述系统偏差为所述5G授时信息的信号传输设备的固有偏差，所述随机偏差为通过历史随机偏差预测得到的，所述历史随机偏差为所述第一差值的历史值与所述系统偏差的差值。 [0013] 优选地，若当次接收到所述5G授时信息且未接收到所述卫星授时信息，所述获取所述5G授时信息和所述卫星授时信息的第一差值具体为： [0014] 当次所述5G授时信息与所述卫星授时信息历史值的平均值之间的差值。 [0015] 优选地，还包括：若当次未接收到所述5G授时信息且接收到所述卫星授时信息，则根据所述卫星授时信息对所述时钟进行授时。 [0016] 优选地，所述随机偏差为通过历史随机偏差预测得到的具体为： [0017] 根据所述历史随机偏差得到二次多项式参数； [0018] 根据所述二次多项式参数建立二次多项式模型； [0019] 根据所述二次多项式模型得到所述随机偏差。 [0020] 优选地，所述信号传输设备包括：5G核心站、5G基站、时钟； [0022] 若所述5G授时信息经过的所述5G基站为多个，则所述系统偏差通过所述5G基站的硬件时延、所述5G核心站与所述5G基站的距离、多个所述5G基站之间的距离、以及所述5G基站与所述时钟之间的距离得到。 [0023] 优选地，若当次接收到所述5G授时信息且接收到所述卫星授时信息，则所述第一差值为当次所述5G授时信息与当次所述卫星授时信息的差值。 [0024] 为解决上述技术问题，本申请还提供一种时钟授时的装置，包括： [0025] 接收模块，用于接收5G授时信息和卫星授时信息； [0026] 获取模块，用于获取所述5G授时信息和所述卫星授时信息的第一差值，其中所述第一差值为当次信息的差值或根据历史信息预测的差值； [0027] 修正模块，用于根据所述第一差值对所述5G授时信息进行修正以得到所述卫星授时信息的授时时间； [0028] 授时模块，用于根据修正后的所述5G授时信息对所述时钟进行授时。 [0030] 处理器，用于执行计算机程序时实现上述时钟授时的方法的步骤。 [0031] 为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述时钟授时的方法的步骤。 [0032] 本申请提供了一种时钟授时的方法，因为卫星授时信息容易被遮挡，故主要采用5G授时信息对本地的时钟进行授时。如果5G授时信息替换为卫星授时信息进行授时，时钟得到的授时时间会有跳变，会导致对时钟的授时不准确，故如果能接收到5G授时信息，则只采用5G授时信息对时钟进行授时。本方法通过接收5G授时信息和卫星授时信息，并获取5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，其中第一差值为当次信息的差值或根据历史信息预测的差值。因为5G空口授时的精度较低，只在百纳秒或1微秒量级，但卫星授时的精度在 20ns左右，故通过计算或预测5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，并根据第一差值对 5G授时信息进行修正可以得到卫星授时信息的授时时间，根据修正后的5G授时信息对时钟进行授时，可以提高授时精度，满足授时的精度需求。 [0034] 为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0035] 图1为本申请实施例提供的一种时钟授时的方法的流程图； [0036] 图2为5G空口授时的结构框图； [0037] 图3为5G授时增强模块的结构框图； [0038] 图4为本申请实施例提供的时钟授时的装置的结构图； [0039] 图5为本申请另一实施例提供的时钟授时的装置的结构图。 具体实施方式[0040] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。 [0041] 本申请的核心是提供一种时钟授时的方法、装置以及介质，以提高5G空口授时的精度。 [0042] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。 [0043] 卫星授时的优点是精度较高，但其信号到达地面容易收到干扰而产生失锁等问题，且容易被地面的建筑物遮挡，终端可能无法每次都接收到卫星授时信息，故本申请提供的方法主要采用5G授时信息对本地的时钟进行授时。另外，如果采用5G授时信息对本地的时钟进行授时，则不能随意替换为卫星授时信息进行授时，如果随意更换不同的授时信息，那么时钟得到的授时时间会有跳变，会导致对时钟的授时不准确，故如果能接收到5G授时信息，则只采用5G授时信息对时钟进行授时，就算接收到卫星授时信息，也不会采用卫星授时信息对时钟进行授时。图1为本申请实施例提供的一种时钟授时的方法的流程图；该包括如下步骤： [0044] S10：接收5G授时信息和卫星授时信息； [0045] 图2为5G空口授时的结构框图，如图所示，包括：5G授时增强模块10、时钟11，一般情况下，5G授时增强模块10和时钟11都属于终端的设备，5G授时增强模块10接收5G基站的5G授时信息和GNSS卫星的卫星授时信息。图3为5G授时增强模块的结构框图，图中包括：5G授时增强模块10，5G授时增强模块10又由5G空口授时模块101、卫星授时模块102、时差综合处理模块103组成，其中5G空口授时模块101可以接收5G授时信息，具体为接收来自5G基站的SIB9信令中的授时信息，并输出时间信息，包括B码和PPS；卫星授时模块102可以接收卫星授时信息、生成本地的伪距、卫星星历和误差估计，从而生成本地卫星授时时间，当5G空口授时模块101未接收到5G授时信息时，可以临时采用卫星授时信息对本地的时钟11进行授时。上述图中给出的结构只是本申请实施例提供的一种方式，不对本申请的其他方式作出限定。 [0046] S11：获取5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，其中第一差值为当次信息的差值或根据历史信息预测的差值； [0047] 5G授时增强模块10接收5G基站的5G授时信息和GNSS卫星的卫星授时信息之后，会计算两者的差值，即为第一差值，5G空口授时模块101接收5G授时信息，卫星授时模块102接收卫星授时信息，两个模块将两种信息发送至时差综合处理模块103计算差值。因为5G授时增强模块10会持续接收5G授时信息和卫星授时信息，但并不是每次都能接收到两个信息，故计算第一差值时可能需要根据历史的数据来推测当次的差值。具体如何计算第一差值这里不作限定，如果当次接收信息时，5G授时信息和卫星授时信息都接收到了，则最优的方案是直接采用当次的5G授时信息和卫星授时信息来计算得到差值。 [0048] S12：根据第一差值对5G授时信息进行修正以得到卫星授时信息的授时时间； [0049] 第一差值是5G授时信息和卫星授时信息的差值，5G授时增强模块10根据第一差值对5G授时信息进行修正可以得到卫星授时信息的授时时间，实际上最终想得到的授时时间是卫星授时信息所包含的授时时间，由于卫星授时信息容易受到干扰，所以才采用5G授时信息，并对其进行修正。得到第一差值，即得到5G授时信息和卫星授时信息的差值，故第一差值与5G授时信息相加可以得到估计的卫星授时信息。 [0050] S13：根据修正后的5G授时信息对时钟进行授时。 [0051] 5G授时增强模块10根据修正后的5G授时信息对时钟11进行授时，比单纯使用5G授时信息进行授时更加精确。 [0052] 本申请提供了一种时钟授时的方法，因为卫星授时信息容易被遮挡，故主要采用5G授时信息对本地的时钟进行授时。如果5G授时信息替换为卫星授时信息进行授时，时钟得到的授时时间会有跳变，会导致对时钟的授时不准确，故如果能接收到5G授时信息，则只采用5G授时信息对时钟进行授时。本方法通过接收5G授时信息和卫星授时信息，并获取5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，其中第一差值为当次信息的差值或根据历史信息预测的差值。因为5G空口授时的精度较低，只在百纳秒或1微秒量级，但卫星授时的精度在 20ns左右，故通过计算或预测5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，并根据第一差值对 5G授时信息进行修正可以得到卫星授时信息的授时时间，根据修正后的5G授时信息对时钟进行授时，可以提高授时精度，满足授时的精度需求。 [0053] 若当次接收到5G授时信息且未接收到卫星授时信息，则无法直接计算当次5G授时信息与当次卫星授时信息的第一差值，需要根据历史数据进行预测，故获取5G授时信息和卫星授时信息的第一差值具体为：通过系统偏差与随机偏差获取第一差值，其中系统偏差为5G授时信息的信号传输设备的固有偏差，随机偏差为通过历史随机偏差预测得到的，历史随机偏差为第一差值的历史值与系统偏差的差值。随机偏差为通过历史随机偏差预测得到的具体为：根据历史随机偏差得到二次多项式参数；根据二次多项式参数建立二次多项式模型；根据二次多项式模型得到随机偏差。 [0054] 系统偏差为5G授时信息的信号传输设备的固有偏差，这里对系统偏差的获取方式不作具体限定。系统内还存在一些不固定的因素产生的时间偏差，例如：5G基站与终端连接产生的时延等。这些无法确定固定值，需要进行估算，称为随机偏差。5G授时信息相比于卫星授时信息的精度更低，通常就是系统偏差和随机偏差导致的。若当次接收到了5G授时信息，则仍可以使用5G授时信息对本地的时钟进行授时，但由于卫星授时信息容易被遮挡，终端无法得到卫星授时信息，故用于修正5G授时信息的第一差值无法直接获取，需要根据历史数据计算。本申请实施例提供其中一种计算方式，不对本申请的其他方式造成限定。系统偏差与随机偏差的和即为第一差值，系统偏差可以直接获取且一般情况下固定不变，随机偏差则可以通过历史随机偏差预测得到的，因为随机偏差是第一差值与系统偏差的差值，故可以根据之前的第一差值与固定的系统偏差得到历史随机偏差δt1，…，δtk‑1，再通过最小二乘法获得二次多项式参数a0，a1，a2，从而得到历史随机偏差，根据二次多项式模型可以估计出当次的随机偏差，如公式(1)： [0055] [0056] 系统偏差用 表示，则第一差值的计算如公式(2)： [0057] [0058] 公式(2)中，δT即为第一差值，将5G授时信息和第一差值相结合，即得到修正后的5G授时信息。需要注意的是，通过历史随机偏差建立二次多项式模型只是本申请实施例提供的一种方案，还可以通过建立其他模型来预测当次的随机偏差。 [0059] 本申请实施例提供的方法，在当次接收到5G授时信息且未接收到卫星授时信息时，可以根据历史的数据得到历史的随机偏差，并根据历史随机偏差建立模型，最终将估计的随机偏差与固定的系统偏差相加，即得到了估计的第一差值，在无法直接计算当次5G授时信息与当次卫星授时信息的第一差值时，本申请实施例提供的方案可以估计出第一差值，并对5G授时信息进行修正。 [0060] 在上述实施例中提到，通过系统偏差与随机偏差获取第一差值，该方案可以较为精确的预测出第一差值。但在具体实施中，系统偏差的测量较为困难，如果测量出的系统偏差不准确，那最终得到的第一差值也不准确，故本申请实施例提供另一种估计第一差值的方案，若当次接收到5G授时信息且未接收到卫星授时信息，获取5G授时信息和卫星授时信息的第一差值具体为：当次5G授时信息与卫星授时信息历史值的平均值之间的差值。 [0061] 正常情况下，若5G授时信息与卫星授时信息都接收到了，则可以直接计算两者的差值得到第一差值，若卫星授时信息未接收到，则可以直接利用卫星授时信息的历史值，通过计算之前的卫星授时信息的平均值，可以预测当次的卫星授时信息，然后直接计算当次的5G授时信息与预测的卫星授时信息之间的差值作为第一差值。 [0062] 本申请实施例提供的方案，在系统偏差不方便测量甚至无法测量时，可以较为方便的预测出第一差值，从而对5G授时信息进行修正。 [0063] 在具体实施中，5G授时信息也可能丢失，故该方法还包括：若当次未接收到5G授时信息且接收到卫星授时信息，则根据卫星授时信息对时钟进行授时。若5G授时信息和卫星授时信息都未接收到，则时钟会运行自身的时间，即守时模式；而当5G空口授时模块未接收到5G授时信息，但卫星授时模块接收到卫星授时信息时，可以临时采用卫星授时信息对本地的时钟进行授时，虽然可能会导致时间跳变，但是比本地的时钟自身的时间更精确。 [0064] 信号传输设备包括：5G核心站、5G基站、时钟；其中5G授时信息从5G核心站到本地的时钟需要经过至少一个5G基站，一般情况下，5G基站不超过3个；另外，因为本地的时钟和上述实施例中的5G授时增强模块都属于终端的设备，故两者之间的距离可以忽略不计。若5G授时信息经过的5G基站为一个，则系统偏差通过5G基站的硬件时延、5G核心站与5G基站的距离、以及5G基站与时钟之间的距离得到；若5G授时信息经过的5G基站为多个，则系统偏差通过5G基站的硬件时延、5G核心站与5G基站的距离、多个5G基站之间的距离、以及5G基站与时钟之间的距离得到。 [0065] 假设5G核心站、5G基站、时钟都是固定的情况下，由于不同设备之间的距离产生的时间偏差和5G基站的硬件转发延迟，都可以通过测量获得，通常认为该时间延迟为固定值。将该值称为系统偏差，用 表示，通过本申请实施例提供的方法测量出系统偏差，可以更加精确的计算出随机偏差，最终得到准确的第一差值。 [0066] 在具体实施中，若卫星授时信息未受到干扰，且5G授时信息也正常传输，即5G空口授时模块接收到5G授时信息，且卫星授时模块接收到卫星授时信息，虽然可以根据历史数据预测第一差值，但最优的方式是直接计算当次5G授时信息与当次卫星授时信息的差值作为第一差值。 [0067] 在上述实施例中，对于时钟授时的方法进行了详细描述，本申请还提供时钟授时的装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。 [0068] 基于功能模块的角度，本实施例提供一种时钟授时的装置，图4为本申请实施例提供的时钟授时的装置的结构图，如图4所示，该装置包括： [0069] 接收模块12，用于接收5G授时信息和卫星授时信息； [0070] 获取模块13，用于获取5G授时信息和卫星授时信息的第一差值，其中第一差值为当次信息的差值或根据历史信息预测的差值； [0071] 修正模块14，用于根据第一差值对5G授时信息进行修正以得到卫星授时信息的授时时间； [0072] 授时模块15，用于根据修正后的5G授时信息对时钟进行授时。 [0073] 由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。 [0074] 本实施例提供的时钟授时的装置，与上述方法对应，故具有与上述方法相同的有益效果。 [0075] 基于硬件的角度，本实施例提供了另一种时钟授时的装置，图5为本申请另一实施例提供的时钟授时的装置的结构图，如图5所示，时钟授时的装置包括：存储器20，用于存储计算机程序； [0076] 处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的时钟授时的方法的步骤。 [0078] 其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(Central Processing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。 [0079] 存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的时钟授时的方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于时钟授时的方法涉及到的数据等。 [0081] 本领域技术人员可以理解，图中示出的结构并不构成对时钟授时的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。 [0082] 本申请实施例提供的时钟授时的装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：时钟授时的方法。 [0083] 本实施例提供的时钟授时的装置，与上述方法对应，故具有与上述方法相同的有益效果。 [0084] 最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。 [0085] 可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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中，执行本申请各个实施例描述的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 [0086] 本实施例提供的计算机可读存储介质，与上述方法对应，故具有与上述方法相同的有益效果。 [0087] 以上对本申请所提供的一种时钟授时的方法、装置以及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。 [0088] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈