一种时间同步抗干扰方法、装置、时频终端及存储介质与流程

1.本发明属于时间同步技术领域，具体地涉及一种时间同步抗干扰方法、装置、时频终端及存储介质。


背景技术：

2.时频终端是一种需要与外部标准时间源进行时间同步的常见设备，例如物联网终端和工控终端等。通常，时频终端是通过某一个外部标准时间源进行时间同步，但是当该外部标准时间源出现诸如时钟错误或不稳定等异常情况时，时频设备很难发现基准时间已经发生故障，此时将不能保障输出时间的准确性和安全性，可能给整个用时系统带来安全隐患。因此如何让时频终端从多个外部标准时间源中发现当期异常的时间源，是本领域技术人员亟需研究的课题。


技术实现要素：

3.为了解决现有时频设备很难发现基准时间已经发生故障，导致不能保障输出时间的准确性和安全性，可能给整个用时系统带来安全隐的问题，本发明目的在于提供一种时间同步抗干扰方法、装置、时频终端及计算机可读存储介质，可使时频终端能够主动排除异常的外部标准时间源，发现已出故障的基准时间，进而可以实现体系级抗干扰目的，确保输出时间的准确性和安全性，提高整个用时系统的可靠性和安全性，便于实际应用和推广。
4.第一方面，本发明提供了一种时间同步抗干扰方法，应用于时频终端，包括：
5.针对n个外部标准时间源中的各个外部标准时间源，测量得到对应的且相对于本地时间源的时间准确度，其中，n为大于二的自然数；
6.根据所述各个外部标准时间源的时间准确度，计算得到各对外部标准时间源的相对时间准确度；
7.针对所述各对外部标准时间源，判断对应的相对时间准确度是否大于对应的准确度阈值，其中，所述各对外部标准时间源的准确度阈值预先在对应的两外部标准时间源均正常时，通过测量该两外部标准时间源的时间准确度来确定；
8.根据所有的判断结果，从所述n个外部标准时间源中确定出当前异常的外部标准时间源。
9.基于上述发明内容，提供了一种实现体系级抗干扰目的的时间同步方案，即在时频终端测量得到与多个外部标准时间源的时间准确度后，可先计算得到外部标准时间源之间的相对时间准确度，然后基于相对时间准确度在两外部标准时间源均正常情况下是不变的这一特点，确定出当前异常的外部标准时间源，如此可以主动排除异常的外部标准时间源，发现已出故障的基准时间，进而可以实现体系级抗干扰目的，确保输出时间的准确性和安全性，提高整个用时系统的可靠性和安全性，便于实际应用和推广。
10.在一个可能的设计中，针对n个外部标准时间源中的各个外部标准时间源，测量得到对应的且相对于本地时间源的时间准确度，包括：
11.获取外部标准时间源的时间信息；
12.测量得到所述时间信息与本地时间信息的时差值，其中，所述本地时间信息来自本地时间源；
13.在连续测量得到多个时差值后，计算得到所述多个时差值的标准差，并将该标准差作为所述外部标准时间源相对于所述本地时间源的时间准确度。
14.在一个可能的设计中，根据所述各个外部标准时间源的时间准确度，计算得到各对外部标准时间源的相对时间准确度，包括：
15.按照如下公式计算得到某对外部标准时间源的相对时间准确度σ
rta
：
16.σ
rta
＝|σ
1-σ2|
17.式中，σ1表示第一外部标准时间源的时间准确度，σ2表示第二外部标准时间源的时间准确度，| |表示绝对值运算符，所述第一外部标准时间源和所述第二外部标准时间源组成所述某对外部标准时间源。
18.在一个可能的设计中，根据所有的判断结果，从所述n个外部标准时间源中确定出仍然处于正常的外部标准时间源，包括：
19.针对在数值范围[0,n]中的各个数值x，按照如下公式计算得到对应的区间范围[f
min
(x),f
max
(x)]：
[0020][0021]
式中，i和j分别为自然数；
[0022]
根据所有的判断结果，确定有m对外部标准时间源的相对时间准确度大于对应的准确度阈值，其中，m的取值范围为[0,n*(n-1)/2]；
[0023]
针对所述各个数值x，判断m是否位于对应的区间范围[f
min
(x),f
max
(x)]中，若是，则将对应数值作为当前在所述n个外部标准时间源中出现异常时间源的可能数目；
[0024]
根据所述可能数目，从所述n个外部标准时间源中确定出仍然处于正常的外部标准时间源，并将所述n个外部标准时间源中的剩余外部标准时间源确定为当前异常的外部标准时间源。
[0025]
在一个可能的设计中，根据所述可能数目，从所述n个外部标准时间源中确定出仍然处于正常的外部标准时间源，包括：
[0026]
从至少一个所述可能数目中确定出最小数目；
[0027]
根据所述最小数目，从所述n个外部标准时间源中确定出仍然处于正常的外部标准时间源。
[0028]
在一个可能的设计中，根据所述最小数目，从所述n个外部标准时间源中确定出仍然处于正常的外部标准时间源，包括：
[0029]
若所述最小数目为零，则将所述n个外部标准时间源作为仍然处于正常的外部标准时间源；
[0030]
若所述最小数目为1～n-1中的任意值y，则将所述m对外部标准时间源中出现次数
等于y的外部标准时间源作为仍然处于正常的外部标准时间源；
[0031]
若所述最小数目为n，则将所述n个外部标准时间源中的且具有最小时间准确度的外部标准时间源作为仍然处于正常的外部标准时间源。
[0032]
在一个可能的设计中，在从所述n个外部标准时间源中确定出当前异常的外部标准时间源之后，所述方法还包括：
[0033]
从所述n个外部标准时间源中剔除所述当前异常的外部标准时间源，得到仍然处于正常的至少一个外部标准时间源；
[0034]
从所述至少一个外部标准时间源中选取具有最小时间准确度的外部标准时间源进行时间同步。
[0035]
第二方面，本发明提供了一种时间同步抗干扰装置，布置于时频终端，包括有依次通信连接的时间测量模块、相对计算模块、条件判断模块和确定模块；
[0036]
所述时间测量模块，用于针对n个外部标准时间源中的各个外部标准时间源，测量得到对应的且相对于本地时间源的时间准确度，其中，n为大于二的自然数；
[0037]
所述相对计算模块，用于根据所述各个外部标准时间源的时间准确度，计算得到各对外部标准时间源的相对时间准确度；
[0038]
所述条件判断模块，用于针对所述各对外部标准时间源，判断对应的相对时间准确度是否大于对应的准确度阈值，其中，所述各对外部标准时间源的准确度阈值预先在对应的两外部标准时间源均正常时，通过测量该两外部标准时间源的时间准确度来确定；
[0039]
所述确定模块，用于根据所有的判断结果，从所述n个外部标准时间源中确定出当前异常的外部标准时间源。
[0040]
第三方面，本发明提供了一种时频终端，包括有依次通信连接的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发信息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的时间同步抗干扰方法。
[0041]
第四方面，本发明提供了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指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的时间同步抗干扰方法。
[0042]
第五方面，本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的时间同步抗干扰方法。
附图说明
[0043]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0044]
图1是本发明提供的时间同步抗干扰方法的流程示意图。
[0045]
图2是本发明提供的时间同步抗干扰装置的结构示意图。
[0046]
图3是本发明提供的时频终端的结构示意图。
具体实施方式
[0047]
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
[0048]
应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
[0049]
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a、单独存在b或者同时存在a和b等三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a或者同时存在a和b等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
[0050]
如图1所示，本实施例第一方面提供的所述时间同步抗干扰方法，可以但不限于由具有一定计算资源的时频终端执行，例如由物联网终端、工控终端、个人计算机(personal computer，pc，指一种大小、价格和性能适用于个人使用的多用途计算机；台式机、笔记本电脑到小型笔记本电脑和平板电脑以及超级本等都属于个人计算机)、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，pad)或可穿戴设备等电子设备执行，以便在时频终端测量得到与多个外部标准时间源的时间准确度后，可先计算得到外部标准时间源之间的相对时间准确度，然后基于相对时间准确度在两外部标准时间源均正常情况下是不变的这一特点，确定出当前异常的外部标准时间源，如此可以主动排除异常的外部标准时间源，发现已出故障的基准时间，进而可以实现体系级抗干扰目的，确保输出时间的准确性和安全性，提高整个用时系统的可靠性和安全性，便于实际应用和推广。如图1所示，所述时间同步抗干扰方法，应用于时频终端，可以但不限于包括有如下步骤s1～s4。
[0051]
s1.针对n个外部标准时间源中的各个外部标准时间源，测量得到对应的且相对于本地时间源的时间准确度，其中，n为大于二的自然数。
[0052]
在所述步骤s1中，所述各个外部标准时间源即为所述时频终端能够与之通信并进行时间同步的时间源。时间准确度(time accuracy)是2020年公布的电力名词，该电力名词的含义为时钟输出的时间相对于标准时间(如北京时间)的偏差，因此在本实施例中，所述时间准确度是指外部标准时间源相对于本地时间源的时间偏差。具体的，针对n个外部标准时间源中的各个外部标准时间源，测量得到对应的且相对于本地时间源的时间准确度，包括但不限于有如下步骤s11～s13:s11.获取外部标准时间源的时间信息；s12.测量得到所述时间信息与本地时间信息的时差值，其中，所述本地时间信息来自本地时间源；s13.在连续测量得到多个时差值后，计算得到所述多个时差值的标准差，并将该标准差作为所述外部标准时间源相对于所述本地时间源的时间准确度。前述步骤s11～s13可在所述时频终端开机后的任意时段内执行，以便在发现已出故障的基准时间后，可以主动选择或更换仍然处于正常的外部标准时间源进行时间同步。此外，在所述步骤s13中，可举例在100秒内连续测量得到所述多个时差值，然后计算得到所述标准差。
[0053]
s2.根据所述各个外部标准时间源的时间准确度，计算得到各对外部标准时间源的相对时间准确度。
[0054]
在所述步骤s2中，具体的，可按照如下公式计算得到某对外部标准时间源的相对时间准确度σ
rta
：
[0055]
σ
rta
＝|σ
1-σ2|
[0056]
式中，σ1表示第一外部标准时间源的时间准确度，σ2表示第二外部标准时间源的时间准确度，| |表示绝对值运算符，所述第一外部标准时间源和所述第二外部标准时间源组成所述某对外部标准时间源。
[0057]
s3.针对所述各对外部标准时间源，判断对应的相对时间准确度是否大于对应的准确度阈值，其中，所述各对外部标准时间源的准确度阈值预先在对应的两外部标准时间源均正常时，通过测量该两外部标准时间源的时间准确度来确定。
[0058]
在所述步骤s3中，考虑两外部标准时间源在正常情况下的时间准确度为一固定值，而该时间准确度又可通过实际测量得到，因此所述各对外部标准时间源的准确度阈值可预先测量确定，具体可等于或略大于在正常情况下的且对应的两外部标准时间源的时间准确度。
[0059]
s4.根据所有的判断结果，从所述n个外部标准时间源中确定出当前异常的外部标准时间源。
[0060]
在所述步骤s4中，同样基于相对时间准确度在两外部标准时间源均正常情况下是不变的这一特点，在正常情况下，所述各对外部标准时间源会满足如下条件：对应的相对时间准确度小于或等于对应的准确度阈值。当某个外部标准时间源出现诸如时钟错误或不稳定等异常情况时，其输出时间将延后，导致与在正常情况下的另一外部标准时间源的相对时间准确度变大，使得由所述某个外部标准时间源和所述另一外部标准时间源组成的某对外部标准时间源，将不再满足前述条件。如此可以基于所述判断结果，来确定出当前异常的外部标准时间源和仍然处于正常的外部标准时间源。
[0061]
在所述步骤s4之后，所述时频终端可基于确定结果来选择仍然处于正常的外部标准时间源进行时间同步，以便保障输出时间的准确性和安全性，即在从所述n个外部标准时间源中确定出当前异常的外部标准时间源之后，所述方法还包括但不限于有如下步骤s51～s52：s51.从所述n个外部标准时间源中剔除所述当前异常的外部标准时间源，得到仍然处于正常的至少一个外部标准时间源；s52.从所述至少一个外部标准时间源中选取具有最小时间准确度的外部标准时间源进行时间同步。如此可以选择具有最小时间偏差的基准时间进行时间同步，进一步保障输出时间的准确性和安全性。
[0062]
由此基于前述步骤s1～s4所描述的时间同步抗干扰方法，提供了一种实现体系级抗干扰目的的时间同步方案，即在时频终端测量得到与多个外部标准时间源的时间准确度后，可先计算得到外部标准时间源之间的相对时间准确度，然后基于相对时间准确度在两外部标准时间源均正常情况下是不变的这一特点，确定出当前异常的外部标准时间源，如此可以主动排除异常的外部标准时间源，发现已出故障的基准时间，进而可以实现体系级抗干扰目的，确保输出时间的准确性和安全性，提高整个用时系统的可靠性和安全性，便于实际应用和推广。
[0063]
本实施例在前述第一方面的技术方案基础上，还提供了一种具体确定仍然处于正
常的外部标准时间源的可能设计一，即根据所有的判断结果，从所述n个外部标准时间源中确定出仍然处于正常的外部标准时间源，包括但不限于有如下步骤s41～s44。
[0064]
s41.针对在数值范围[0,n]中的各个数值x，按照如下公式计算得到对应的区间范围[f
min
(x),f
max
(x)]：
[0065][0066]
式中，i和j分别为自然数。
[0067]
在所述步骤s41中，所述数值x即为在所述n个外部标准时间源中出现异常时间源的可能数目，例如有可能是0，1，2，
…
或n个外部标准时间源出现异常。考虑某对外部标准时间源在均出现异常时，其也可能满足条件：对应的相对时间准确度小于或等于对应的准确度阈值，例如当n＝5时，若时间源a和时间源b均出现异常(即x等于2)，则对于所述时间源a和所述时间源b而言，其可能满足前述条件，也可能不满足前述条件，如此在所有的判断结果中，只能发现有6或7对时间源不满足前述条件。因此在所有的判断结果中，针对不同的所述数值x，对应的且不满足条件的外部标准时间源对数将有一个确定的取值范围，举例的，如下表1所示。
[0068]
表1.不同数值x与对应的且不满足条件的外部标准时间源对数的关系(n＝5)
[0069][0070]
根据上表即可推导得到所述各个数值x的且不满足条件的外部标准时间源对数范围：
[0071]
[f
min
(x),f
max
(x)]。
[0072]
s42.根据所有的判断结果，确定有m对外部标准时间源的相对时间准确度大于对应的准确度阈值，其中，m的取值范围为[0,n*(n-1)/2]。
[0073]
s43.针对所述各个数值x，判断m是否位于对应的区间范围[f
min
(x),f
max
(x)]中，若是，则将对应数值作为当前在所述n个外部标准时间源中出现异常时间源的可能数目。
[0074]
s44.根据所述可能数目，从所述n个外部标准时间源中确定出仍然处于正常的外部标准时间源,并将所述n个外部标准时间源中的剩余外部标准时间源确定为当前异常的外部标准时间源。
[0075]
在所述步骤s44中，由于m可能位于多个数值x的区间范围[f
min
(x),f
max
(x)]中，例如当n＝5时，由于m＝4位于区间[4,4]、[4,10]和[0,10]中，因此数值1、4和5均可能是当前
input first output，fifo)和/或先进后出存储器(first input last output，filo)等等；所述处理器可以但不限于采用型号为stm32f105系列的微处理器。此外，所述时频终端还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。
[0085]
本实施例第三方面提供的前述时频终端的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任一可能设计所述的时间同步抗干扰方法，于此不再赘述。
[0086]
本实施例第四方面提供了一种存储包含第一方面或第一方面中任一可能设计所述时间同步抗干扰方法的指令的计算机可读存储介质，即所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的时间同步抗干扰方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(memory stick)等计算机可读存储介质，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
[0087]
本实施例第四方面提供的前述计算机可读存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面或第一方面中任一可能设计所述的时间同步抗干扰方法，于此不再赘述。
[0088]
本实施例第五方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面或第一方面中任一可能设计所述的时间同步抗干扰方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
[0089]
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。