一种多关节时间同步装置的制作方法

本实用新型涉及体控制技术领域，尤其涉及一种多关节时间同步装置及其同步的方法。

背景技术：

在体控制系统和多关节同步系统中，每个关节或者个体都是独立控制的(有自己的微控制器)。这些关节的微控制器的晶振提供了基本的计时任务，由于晶振误差，每个关节的计时快慢不一，在没有同步的情况下，会出现时间计时差异。它们在完成一系列协同动作的过程中，需要进行时间同步。在很多情况下，这些关节或者个体并没有线连，需要通过无线相互通讯，同步时间。在低成本组网无线通讯过程中，丢包和通讯不稳情况经常发生，同步信号不能每次可靠接收，同时为了降低功耗和减少通讯数据，同步信号的发送频率不高，造成有相当长一段时间的时间计数要依靠本地晶振来完成，在这段时间内，时间误差在积累。为了得到精确的同步信号，需要对无线通讯的可靠性和功耗提出高要求，这在一些低成本和小体积的关节或个体中，很难实现。

技术实现要素：

本实用新型为克服现有技术的不足，提出一种在无线组网控制的多关节同步装置，以实现多关节时间同步，在通讯不稳定和同步通讯频率不高的情况下，还可以确保多关节能够有效协同工作。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种多关节时间同步装置，该装置包括时间更新和计时模块、计时系统算法控制模块，在同一组网网络下，当一个关节在一段时间内有效接收到了1次时间同步信号，时间同步信号包含了当前同步的时间值tr，则该关节的时间更新和计时模块对关节当前时间进行更新，更新成同步的时间值tr，并以此开始计时；同时，计时系统算法控制模块根据同步时间和本地晶振时间tl的误差值error，更新计时因子，使本地晶振计时和同步时间的误差越来越小，代表本地时间与参考时间一致。当所有关节的本地时间都与参考时间一致时，实现关节之间的时间同步；

其中，计时系统算法控制模块所采用的具体的计算方式如下：

接收到第k+1次同步时间更新信号，计算同步时间tr和本地时间的时间tl的误差e(k+1)＝tr(k+1)-tl(k+1)；本地时间的计时方式为：tl＝t(k)+n*w(k)，w为技术因子；在第k+1次时间信号更新时，同时更新w；即w(k+1)＝w(k)+e(k+1)/n；

同理在第k+2次时间更新时有w(k+2)＝w(k+1)+e(k+2)/m；

其中第k+1次和第k次的间隔时间是不定的，是相邻两次关节收到的时间信号，在这个期间同步主机有可能发送了多次同步时间信号，只是因为网络不稳定，没有被关节接收到而已；当误差e小于可接受的范围时，被认为同步时间和本地时间实现同步，如果网络里所有关节时间同步，即可实现同步协同工作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：在接收到同步信号后，不仅更新了关节的当前时间，还对时间计数参数进行了更新，在没有收到同步信号的时间段内，利用更新的时间参数，进行时间计数，在通讯不稳定和同步通讯频率不高的情况下，还可以确保多关节能够有效协同工作。

附图说明

图1为本实用新型时间同步框图；

图2为本实用新型计时系统算法控制框图；

图3为本实用新型本地时间和同步时间进行更新的示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本实用新型做进一步的说明。

本实用新型的无线同步时间是参考时间。如图1示，本实用新型的时间同步装置包括无线时间同步信号发送模块、时间更新和计时模块，以及计时系统算法控制模块；其中的无线时间同步信号发送模块为用于发送时间同步信号的同一组网网络。如图1-3所示，在同一组网网络下，当一个关节在一段时间内有效接收到了1次时间同步信号，时间同步信号包含了当前同步的时间值tr，则该关节的时间更新和计时模块对关节当前时间进行更新，更新成同步的时间值tr，并以此开始计时；同时，计时系统算法控制模块根据同步时间和本地晶振时间tl的误差值error，更新计时因子，使本地晶振计时和同步时间的误差越来越小，代表本地时间与参考时间一致。当所有关节的本地时间都与参考时间一致时，实现关节之间的时间同步。

计时系统算法控制模块所采用的具体的计算方式如下：

接收到第k+1次同步时间更新信号，计算同步时间tr和本地时间的时间tl误差e(k+1)＝tr(k+1)-tl(k+1)；本地时间的计时方式为：tl＝t(k)+n*w(k)，w为技术因子。在第k+1次时间信号更新时，同时更新w；

w(k+1)＝w(k)+e(k+1)/n,同理在第k+2次时间更新时有，

w(k+2)＝w(k+1)+e(k+2)/m

其中第k+1次和第k次的间隔时间是不定的，是相邻两次关节收到的时间信号，在这个期间同步主机有可能发送了多次同步时间信号，只是因为网络不稳定，没有被关节接收到而已。但这并不影响关节的计时系统算法控制。

当误差e小于可接受的范围时，被认为同步时间(参考时间)和本地时间实现同步，如果网络里所有关节时间同步，即可实现同步协同工作。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

技术特征：

1.一种多关节时间同步系统，其特征在于：该系统包括无线时间同步信号发送模块、时间更新和计时模块，以及计时系统算法控制模块；其中，无线时间同步信号发送模块为用于发送时间同步信号的同一组网网络；并且其中，在同一组网网络下，所述多关节时间同步系统的各个关节的时间更新和计时模块均能够用于对相应关节的当前时间进行更新，以使得当所述相应关节在一段时间内有效接收到了1次包含当前同步的时间值tr的时间同步信号时，将所述相应关节的当前时间更新成同步的时间值tr，并以此开始计时，并且其中，所述相应关节的计时系统算法控制模块能够用于在所述进行更新的同时根据同步时间和本地晶振时间tl的误差值error更新计时因子，以使得其本地晶振计时和同步时间的误差越来越小，本地时间与参考时间一致，最终使得所有关节的本地时间都与参考时间一致，实现各关节之间的时间同步。

技术总结

本实用新型涉及体控制技术领域，尤其涉及一种多关节实现同步的装置。在同一组网网络下，对于每一个关节，利用接收到的同步信号，更新当前时间和更新时间计数参数。在没有收到同步信号的时间段内，利用更新的时间参数，进行时间计数。在通讯不稳定和同步通讯频率不高的情况下，还可以确保多关节能够有效协同工作。

技术研发人员：

曹何金生

受保护的技术使用者：

海沃(绍兴)电源科技有限公司

技术研发日：

2020.07.10

技术公布日：

2021.03.16