CN103236896A - 一种车载控制设备的时钟调整方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种车载控制设备的时钟调整方法。其中一种车载控制设备的时钟调整方法包括：接收时钟报文；判断所述时钟报文是否为有效时钟报文；在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整，使调整后的所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟主设备的本地时钟同步。在上述技术方案中，时钟主设备发送并由时钟从设备接收的时钟报文可以通过实时总线进行传输，所以在不额外增加硬件同步信号线的情况下，即可实现设备之间的时钟同步，降低系统成本。
Description
技术领域
本申请涉及安全控制领域，更具体地说，涉及一种车载控制设备的时钟调整方法和系统。
背景技术
随着各种车载设备的逐渐增多，高速列车的安全控制受到广泛的关注。目前在高速列车的安全控制系统中，实时总线的存在保证了数据链路层和物理层两层之间数据传输的实时性，但是安全控制系统需要特殊的安全对时机制来实现设备之间的时钟同步。
目前，在高速列车的安全控制系统中，为了实现时钟同步，需要在标准的实时总线之外添加额外的专用硬件同步信号线，由专用硬件同步信号线上的时钟实现设备之间的时钟同步。
虽然这种增加额外的专用硬件同步信号线提高了时钟同步的精度，使时钟同步达到微秒级时钟同步的效果，但是在提高时钟同步精度的同时增加系统成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种车载控制设备的时钟调整方法，以解决现有技术中需要额外增加同步信号线来实现设备之间时钟同步的问题。其技术方案如下：
本申请提供一种车载控制设备的时钟调整方法，应用于高速列车的安全控制系统，所述高速列车的安全控制系统包括多个车载控制设备，且所述多个车载控制设备通过实时总线连接，且所述多个车载控制设备均存在独立计时功能，其特征在于，预先将多个车载控制设备分为一个时钟主设备和多个时钟从设备，所述方法包括：
接收时钟报文，所述时钟报文由所述时钟主设备产生，并通过所述实时总线进行传输；
判断所述时钟报文是否为有效时钟报文；
在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整，使调整后的所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟主设备的本地时钟同步，所述时钟从设备的本地时钟为所述时钟从设备从所述实时总线上接收到所述时钟报文的时间。
优选地，所述时钟报文还携带有报文序列号和校验数据。
优选地，所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文包括：判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，则当前接收到的所述时钟报文为有效时钟报文，如果不符合，则当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文。
优选地，所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文包括：
判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性的前提下，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；
在所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同时，判断则所述时钟报文为有效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号不符合单调性时，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性，且所述校验结果与所述时钟报文的校验数据不相同时，判断所述时钟报文为无效时钟报文。
优选地，所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文包括：
判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性的前提下，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；
在所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同时，判断所述差异值是否小于预定阀值；
在所述差异值小于所述预定阀值时，判断所述时钟报文为有效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号不符合单调性时，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性，且所述校验结果与所述时钟报文的校验数据不相同时，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性，所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同，且差异值不小于预定阀值时，判断所述时钟报文为无效时钟报文。
优选地，所述校验算法为循环冗余码校验、消息认证码-数据加密算法校验和信息摘要算法5校验中的任意一种。
优选地，所述判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性包括：
判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否大于前一次接收的时钟报文的报文序列号；
如果当前接收到的所述时钟报文的报文序列号大于前一次接收的时钟报文的报文序列号，则当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调递增性；
如果当前接收到的所述时钟报文的报文序列号小于前一次接收的时钟报文的报文序列号，则当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调递减性。
优选地，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整包括：将所述差异值利用二阶低通滤波进行平滑滤波处理；
依据滤波之后的差异值对所述本地时钟进行调整。
优选地，还包括：对调整后的本地时钟进行稳态监控。
本申请还提供一种车载控制设备的时钟调整系统，包括：接收模块、判断模块和调整模块；其中：
接收模块，用于接收由时钟主设备产生，并通过所述实时总线进行传输的时钟报文；
判断模块，用于判断所述时钟报文是否为有效时钟报文；
调整模块，用于在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整，使调整后的所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟主设备的本地时钟同步，所述时钟从设备的本地时钟为所述时钟从设备从所述实时总线上接收到所述时钟报文的时间。
优选地，所述接收模块具体用于接收还携带有报文序列号和校验数据的时钟报文。
优选地，所述判断模块具体用于判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，则当前接收到的所述时钟报文为有效时钟报文，如果不符合，则当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文。
优选地，所述判断单元包括：第一判断单元、获取单元和第二判断单元；其中：
第一判断单元，用于判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，触发所述获取单元，如果不符合，则判断当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文；
获取单元，用于在所述第一判断单元判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性时，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
第二判断单元，用于判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；如果所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同，则所述时钟报文为有效时钟报文；否则，所述时钟报文为无效时钟报文。
优选地，所述判断单元包括：第三判断单元、校验结果获取单元、第四判断单元和第五判断单元；其中：
第三判断单元，用于判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，触发所述校验结果获取单元，如果不符合，则判断当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文；
校验结果获取单元，用于在所述第三判断单元判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性时，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
第四判断单元，用于判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；如果所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同，触发所述第五判断单元，否则，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
第五判断单元，用于判断所述差异值是否小于预定阀值，在所述差异值小于所述预定阀值时，判断所述时钟报文为有效时钟报文；否则，判断所述时钟报文为无效时钟报文。
优选地，所述获取模块通过循环冗余码校验、消息认证码-数据加密算法校验和信息摘要算法5校验中的任意一种校验算法对所述时钟报文进行校验得到校验结果。
优选地，所述调整模块包括：滤波单元和调整单元；其中：
滤波模块，用于将所述差异值利用二阶低通滤波进行平滑滤波处理；
调整单元，用于依据滤波之后的差异值对所述本地时钟进行调整。
优选地，还包括：监控模块，用于对调整后的本地时钟进行稳态监控。
应用本申请提出的技术方案，时钟主设备通过实时总线传输时钟报文，时钟从设备接收到所述时钟报文后，在判断时钟报文为有效时钟报文的情况下，提取所述时钟报文中携带的时间戳；计算本地时钟与所述时间戳的差异值，使用所述差异值对所述本地时钟进行调整。换言之时钟从设备可以依据时钟主设备发送的时钟报文调整自身的本地时钟，将本地时钟和时间戳同步，从而实现时钟主设备和时钟从设备之间的时钟同步，由于时钟主设备发送并由时钟从设备接收的时钟报文可以通过实时总线进行传输，所以在不额外增加硬件同步信号线的情况下，即可实现设备之间的时钟同步，降低系统成本。
附图说明
图1为本申请提供的车载控制设备的时钟调整方法的一种流程图；
图2为本申请提供的二阶低通滤波器的结构示意图；
图3为本申请中判断所述时钟报文是否为有效时钟报文的一种流程图；
图4为本申请中判断所述时钟报文是否为有效时钟报文的又一种流程图；
图5为本申请提供的车载控制设备的时钟调整方法的又一种流程图；
图6为本申请提供的车载控制设备的时钟调整系统的一种结构示意图；
图7为本申请判断模块的一种结构示意图；
图8为本申请判断模块的又一种结构示意图；
图9为本申请调整模块的一种结构示意图；
图10为本申请车载控制设备的时钟调整系统的又一种结构示意图。
具体实施方式
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，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种车载控制设备的时钟调整方法，应用于高速列车的安全控制系统，所述高速列车的安全控制系统包括多个车载控制设备，且所述多个车载控制设备通过实时总线连接，且所述多个车载控制设备均存在独立计时功能，预先将多个车载控制设备分为一个时钟主设备和多个时钟从设备，所述方法包括：接收时钟报文，所述时钟报文为所述时钟主设备产生，并通过实时总线进行传输；判断所述时钟报文是否为有效时钟报文；在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整，使调整后的所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟主设备的本地时钟同步，所述时钟从设备的本地时钟为所述时钟从设备从所述实时总线上接收到所述时钟报文的时间。
一个实施例
请参阅图1所示，其示出了本申请中提供的车载控制设备的时钟调整方法的一种流程图，所述车载控制设备的时钟调整方法可以包括以下步骤：
步骤101：接收时钟报文，所述时钟报文为所述时钟主设备产生，并通过所述实时总线进行传输。
在本实施例中，高速列车的安全控制系统包括多个时钟设备，且所述多个时钟设备通过实时总线连接。高速列车的安全控制系统在进行车载控制设备的时钟调整之前，预先将多个时钟设备分为一个时钟主设备和多个时钟从设备，时钟主设备根据自己的时钟周期性的产生时钟报文，并通过实时总线发送所述时钟报文，而时钟从设备则实时接收实时总线上传输的时钟报文。
所述时钟报文是所述时钟主设备周期性产生的时钟报文。其中时钟主设备周期性产生时钟报文可以是间隔一小时或者六小时产生时钟报文，所述时钟报文可以携带有报文序列号、时间戳和校验数据三个部分。其中，报文序列号是报文顺序号，报文序列号的取值可以随时钟报文的增加依次递增或者递减，即不同时钟报文之间的报文序列号符合单调性，而且其取值与其它类型的报文的取值独立；时间戳为时钟主设备广播发送该条时钟报文时，时钟主设备的本地时钟；校验数据是为了及时发现时钟报文在传输中是否出错，通过校验算法对报文序列号和时间戳进行校验得到的数据，如表1所示。
表1时间戳报文结构信息
需要说明的是：由于时间戳是时钟主设备广播发送时钟报文时时钟主设备的时间，所以时钟主设备在生成时钟报文时，时钟报文会首先将报文序列号附加到时钟报文上，形成一个时间戳和校验数据为零的时钟报文。当时钟主设备将要发送时间戳和校验数据为零的时钟报文时，将时钟主设备的本地时钟附件到该时钟报文上，并对报文序列号和时间戳进行校验得到校验数据附加到时钟报文上，从而最终形成时钟主设备和时钟从设备之间用于调整时钟，且携带有实际的时间戳和校验数据的时钟报文。
如果时钟主设备在生成报文序列号时，将时间戳和校验数据附加到报文上，则会由于发送时钟报文和生成时钟报文的时间间隔，导致时钟报文中携带的时间戳与时钟主设备实际运行过程中的本地时钟差异加大。而时钟主设备在发送报文时附加时间戳，时钟报文中携带的时间戳与时钟主设备实际运行过程中的本地时钟差异相对减小，提高时间戳的相对准确度，从而提高时钟调整的相对准确度，使时钟主设备和时钟从设备之间的相对同步程度提高。
步骤102：判断所述时钟报文是否为有效时钟报文。
如果所述时钟报文为有效时钟报文，则执行步骤103；如果所述时钟报文为无效时钟报文则执行步骤104。
在本实施例中，时钟从设备在接收到时钟报文之后要对所述时钟报文的有效性进行判断，其判断过程可以包括：判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，则当前接收到的所述时钟报文为有效时钟报文。
需要说明的是，在时钟报文中的报文序列号随着发送的时钟报文逐渐依次递增时，所述时钟报文如果传输没有错误的情况下，在时钟从设备接收到时钟报文之后，相邻的两个时钟报文之间的报文序列号符合单调递增性，如果不符合单调递增性，表明时钟报文传输错误，则直接认为该时钟报文是无效时钟报文。
当然，时钟报文中的报文序列号随着发送的时钟报文逐渐依次递减时，所述时钟报文如果传输没有错误的情况下，在时钟从设备接收到时钟报文之后，相邻的两个时钟报文之间的报文序列号符合单调递减性，如果不符合单调递减性，表明时钟报文传输错误，则直接认为该时钟报文是无效时钟报文。
步骤103：在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整，使调整后的所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟主设备的本地时钟同步，所述时钟从设备的本地时钟为所述时钟从设备从所述实时总线上接收到所述时钟报文的时间。
在本实施例中，在判断所述的时钟报文为有效时钟报文的情况下，时钟从设备获取到所述时钟报文的时间戳。时间戳表示该时钟报文的时间信息，可以是时钟主设备广播发送该条时钟报文时的时间。
由于时钟从设备和时钟主设备随着时间的漂移，时钟从设备和时钟主设备各自内部的本地时钟存在差异，所以本实施例中，在对车载控制设备的时钟调整之前，首先得到时钟从设备的本地时钟与所述时间戳的差异值。
在得到时钟从设备的本地时钟与所述时间戳的差异值之后，则需要根据所述差异值对时钟从设备的本地时钟进行调整，例如：将时钟从设备的本地时钟调整至时间戳，使时钟从设备的本地时钟和时间戳相同，以实现时钟主从设备之间的同步。但是需要注意的是：时钟从设备的本地时钟是和时钟主设备发送时钟报文时的时间戳相同，而该时间戳与时钟主设备的本地时钟之间存在时间差异，因此时钟主从设备之间的同步为相对同步。
本实施例中，在获取到差异值之后，车载控制设备的时钟调整之前可以首先对差异值进行二阶低通滤波，再用二阶低通滤波之后的差异值对本地时钟进行调整。其中，利用二阶低通滤波之后的差异值对本地时钟进行调整的一种可行方式可以包括：时钟从设备第一次接收到时钟报文后，直接利用二阶低通滤波之后的差异值对本地时钟进行调整。后续时钟从设备在接收到时钟报文后，则需要将当前利用二阶低通滤波之后的差异值和之前利用二阶低通滤波之后的差异值进行平均，获取平均值。当平均值与之前任意一个利用二阶低通滤波之后的差异值的差值在预设差值范围内时，则时钟从设备不调整本地时钟；当平均值与之前利用二阶低通滤波之后的差异值的差值不在预设差值范围内时，则时钟从设备利用平均值调整本地时钟。
上述平均值与预设差值范围比较以判断是否调整本地时钟的方式，可以在时钟主设备和时钟从设备保持时钟相对同步的基础上，减少时钟从设备的本地时钟调整次数。
在本实施例中，在获取平均值时，时钟从设备所依据的之前利用二阶低通滤波之后的差异值可以依据具体应用场景设置，对此本实施例不加以限制，例如可以是从当前开始计算的之前三次。当然预设差值范围也可以依据具体应用场景设置，对此本实施例不加以限制。
请参阅图2，其示出了本实施例中二阶低通滤波器的结构示意图，在图中α、β是滤波器参数，且滤波器参数α和β的取值随二阶低通滤波器具体设计实现的不同而变化。
步骤104：丢弃时钟从设备接收到的时钟报文。
从上述描述可知，时钟主设备发送并由时钟从设备接收的时钟报文可以通过实时总线进行传输，所以本实施例提供的车载控制设备的时钟调整方法在不额外增加硬件同步信号线的情况下，即可实现设备之间的时钟同步，降低系统成本。
请参阅图3，其示出了本申请中车载控制设备的时钟调整方法中所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文的一种方法流程图，相对于图1所示流程图对应的方法实施例中单独判断报文序列号的方式，还增加对校验数据的判断，具体可以包括以下步骤：
步骤201：判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果是，执行步骤202，如果否，执行步骤205。
当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性的具体判断过程请参阅图1所示流程图对应的方法实施例中的相关说明，对此本实施例不再加以阐述。
步骤202：获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果。
时钟从设备获取到所述时钟报文的时间戳。时间戳表示该时钟报文的时间信息，可以是时钟主设备发送该条时钟报文时的时间。
时钟报文中的校验数据是根据时钟报文中的报文序列号和时间戳通过校验算法计算得到，所以在时钟从设备接收到时钟报文之后，在判断其报文序列号为单调递增的情况下，可以通过对应的校验算法，对时钟报文中的序列号和时间戳进行计算得到校验结果。
在本实施例中校验算法的类型选择范围是很大的，一般常用的校验算法包括：循环冗余码校验（CRC，Cyclical Redundancy Check）、消息认证码-数据加密算法（MAC-DES，Message Authentication Code-Data EncryptionAlgorithm）校验和信息摘要算法5(MD5,Message-Digest Algorithm)校验等。而每一种校验算法都是为了在接收时钟报文之前，检验时钟报文在传输过程中是否出错。在本实施例中选择的校验算法都是现有技术中的成熟算法，对于每一种算法具体是如何对数据进行处理的本实施例中不再详述。
步骤203：判断所述校验结果与所述时钟报文的检验数据是否相同；如果所述校验数据与所述时钟报文的校验数据相同，执行步骤204；如果所述校验数据与所述时钟报文的校验数据不相同，执行步骤205。
步骤204：判断所述时钟报文为有效时钟报文。
步骤205：判断所述时钟报文为无效时钟报文。
在上一个步骤中，得到了对所述时钟报文的校验数据，如果获取到的校验数据与时钟报文中的校验数据相同时，则认为所述时钟报文为有效时钟报文。在接收到的时钟报文为有效时钟报文时，即可以执行步骤103，从时钟报文中提取时间戳。如果得到的校验数据与时钟报文中的校验数据不相同时，则认为所述时钟报文为无效时钟报文。
通过本实施例提供的车载控制设备的时钟调整方法，在对时钟报文接收的时候进一步通过校验数据对该时钟报文是否为有效时钟报文进行判断，从而有效使用有效时钟报文对本地时钟进行调整，使设备之间进行时钟同步的调整时更加精确。
请参阅图4，其示出了本申请中所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文的另一种方法流程图，可以包括以下步骤：
步骤301：判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果是，执行步骤302，如果否，执行步骤306。
步骤302：获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果。
步骤301和步骤302的具体执行过程请参阅步骤201和步骤202，对此本实施例不再加以说明。
步骤303：判断所述校验结果与所述时钟报文的检验数据是否相同；如果所述校验数据与所述时钟报文的校验数据相同，执行步骤304；如果所述校验数据与所述时钟报文的校验数据不相同，执行步骤306。
步骤304：判断所述差异值是否小于预定阀值，如果差异值小于预定阈值，执行步骤305；如果差异值不小于预定阈值，执行步骤306。
步骤305：判断所述时钟报文为有效时钟报文。
步骤306：判断所述时钟报文为无效时钟报文。
由于时钟从设备和时钟主设备随着时间的漂移，时钟从设备和时钟主设备各自内部的本地时钟存在差异，所以本实施例中，在对车载控制设备的时钟有效性进行判断时，首先得到时钟从设备本地时钟与所述时间戳的差异值。
在本实施例中，时钟从设备根据接收到的时钟报文的时间戳对自身内部的本地时钟进行调整，时钟从设备在进行本地时钟的调整之前，预先设置一个预设阀值，在接收到时钟报文之后，并且判断其报文序列号和时间戳信息符合校验算法的情况下，再判断该时钟报文中的时间戳与时钟从设备的本地时钟之间的差异值是否小于这个预设阀值，在差异值小于预设阀值的情况下，则认为该时钟报文为有效时钟报文。
通过本实施例提供的车载控制设备的时钟调整方法，可以在时钟从设备进行时钟调整之前，将时钟从设备的本地时钟与接收到的时钟报文的时间戳差异值进行判断，从而判断该时钟报文是否为有效时钟报文，提高了所接收的时钟报文的安全有效性。
请参阅图5，其示出了本申请中车载控制设备的时钟调整方法的又一种方法流程图，在图1的基础上还包括：
步骤105：对调整后的本地时钟进行稳态监控。
在本实施例中，在时钟调整之后对时钟从设备的本地时钟进行稳态监控，以确保时钟从设备的本地时钟的变化范围在预定范围内，在时钟从设备的本地时钟的变化范围在预定范围内，则时钟从设备的本地时钟处于稳态中。
在本实施例中可以使用如下公式进行计算本地时钟是否在稳态监控范围内：
式中，T是由本地时钟的晶振为标准监控的时间段，该时间使用本地时钟确定。tA和tB分别是调整本地时钟后进行稳态监控的起始时刻和结束时刻。ΔL是所设置的稳态监控门限，即预定范围，其取值可以随具体实现的不同而变化。当上述公式成立时，则认为本地时钟的偏差在预定范围内；否则认为时钟从设备的本地时钟变化相对于时钟主设备的稳态偏差过大，断开时钟同步。
在本实施例中通过判断调整后的本地时钟的偏差是否在动态范围内，对本地时钟进行稳态范围的监控可以防止随着时间的变化设备间的同步发生错误以及防止时钟从设备因为自身内部设备的损坏导致本地时钟发生异常变化。
与上述方法实施例相对应，本申请还提供了一种车载控制设备的时钟调整系统，请参阅图6，所述车载控制设备的时钟调整系统包括：接收模块601、判断模块602和调整模块603；其中：
接收模块601，用于接收由时钟主设备产生，并通过所述实时总线进行传输的时钟报文；
在本实施例中，高速列车的安全控制系统包括多个时钟设备，且所述多个时钟设备通过实时总线连接。高速列车的安全控制系统在进行车载控制设备的时钟调整之前，预先将多个时钟设备分为一个时钟主设备和多个时钟从设备，时钟主设备根据自己的时钟周期性的产生时钟报文，并通过实时总线发送所述时钟报文，而时钟从设备则实时接收实时总线上传输的时钟报文。
所述时钟报文是所述时钟主设备周期性产生的时钟报文。其中时钟主设备周期性产生时钟报文可以是间隔一小时或者六小时产生时钟报文，所述时钟报文可以携带有报文序列号、时间戳和校验数据三个部分。其中，报文序列号是报文顺序号，报文序列号的取值可以随时钟报文的增加依次递增或者递减，即不同时钟报文之间的报文序列号符合单调性，而且其取值与其它类型的报文的取值独立；时间戳为时钟主设备发送该条时钟报文时，时钟主设备的时间；校验数据是为了及时发现时钟报文在传输中是否出错，通过校验算法对报文序列号和时间戳进行校验得到的数据。
判断模块602，用于判断所述时钟报文是否为有效时钟报文。
所述判断模块602具体用于判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，则当前接收到的所述时钟报文为有效时钟报文，如果不符合，则当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文。
请参阅图7所示，其示出了本申请实施例中所述判断模块602一种结构示意图，所述判断单元602包括：第一判断单元701、获取单元702和第二判断单元703；其中：
第一判断单元701，用于判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，触发所述获取单元，如果不符合，则判断当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文。
获取单元702，用于在所述第一判断单元701判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性时，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果。
在本实施例中，在判断所述的时钟报文为有效时钟报文的情况下，时钟从设备获取到所述时钟报文的时间戳。时间戳表示该时钟报文的时间信息，可以是时钟主设备发送该条时钟报文时的时间。所述获取模块通过循环冗余码校验（CRC，Cyclical Redundancy Check）、消息认证码-数据加密算法（MAC-DES，Message Authentication Code-Data Encryption Algorithm）校验和信息摘要算法5(MD5,Message-Digest Algorithm)校验中的任意一种校验算法对所述时钟报文进行校验得到校验结果。
第二判断单元703，用于判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；如果所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同，则所述时钟报文为有效时钟报文；否则，所述时钟报文为无效时钟报文。
时钟报文中的校验数据是根据时钟报文中的报文序列号和时间戳通过校验算法计算得到，所以在时钟从设备接收到时钟报文之后，在判断其报文序列号为单调递增的情况下，可以通过对应的校验算法，对时钟报文中的序列号和时间戳进行计算得到校验结果。
请参阅图8，其示出了本申请实施例中所述判断模块602的又一种结构示意图，所述判断模块602包括：第三判断单元801、校验结果获取单元802、第四判断单元803和第五判断单元804；其中：
第三判断单元801，用于判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，触发所述校验结果获取单元802，如果不符合，则判断当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文；
校验结果获取单元802，用于在所述第三判断单元801判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性时，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
第四判断单元803，用于判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；如果所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同，触发所述第五判断单元，否则，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
第五判断单元804，用于判断所述差异值是否小于预定阀值，在所述差异值小于所述预定阀值时，判断所述时钟报文为有效时钟报文；否则，判断所述时钟报文为无效时钟报文。
由于时钟从设备和时钟主设备随着时间的漂移，时钟从设备和时钟主设备各自内部的本地时钟存在差异，所以本实施例中，在对车载控制设备的时钟的有效性进行判断时，首先得到本地时钟与所述时间戳的差异值。
调整模块103，用于在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据本地时钟与所述时间戳的差异值，对所述本地时钟进行调整，使调整后的本地时钟与所述时间戳同步，所述本地时钟为接收到时钟报文的时间。
请参阅图9，其示出了本申请所述调整单元的一种结构示意图，所述调整模块103包括：滤波单元901和调整单元902；其中：
滤波模块901，用于将所述差异值利用二阶低通滤波进行平滑滤波处理；
调整单元902，用于依据滤波之后的差异值对所述本地时钟进行调整。
请参阅图10，其示出了本申请车载控制设备的时钟调整系统的又一种结构意图，在图6的基础上，所述车载控制设备的时钟调整系统还包括：监控模块604，用于对调整后的本地时钟进行稳态监控。
在本实施例中，在时钟调整之后对本地时钟进行稳态监控，以确保本地时钟的变化范围在预定范围内，在本地时钟的变化范围在预定范围内，则本地时钟处于稳态中。
以上所描述的装置或系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的装置/单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为装置/单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个设备单元上来实现。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，所述单元或子单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或多个子单元结合一起。另外，多个单元可以或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种车载控制设备的时钟调整方法，应用于高速列车的安全控制系统，所述高速列车的安全控制系统包括多个车载控制设备，且所述多个车载控制设备通过实时总线连接，且所述多个车载控制设备均存在独立计时功能，其特征在于，预先将多个车载控制设备分为一个时钟主设备和多个时钟从设备，所述方法包括：
接收时钟报文，所述时钟报文由所述时钟主设备产生，并通过所述实时总线进行传输；
判断所述时钟报文是否为有效时钟报文；
在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整，使调整后的所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟主设备的本地时钟同步，所述时钟从设备的本地时钟为所述时钟从设备从所述实时总线上接收到所述时钟报文的时间。
2.根据权利要求1所述的车载控制设备的时钟调整方法，其特征在于，所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文包括：判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，则当前接收到的所述时钟报文为有效时钟报文，如果不符合，则当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文。
3.根据权利要求1所述的车载控制设备的时钟调整方法，其特征在于，所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文包括：
判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性的前提下，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；
在所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同时，判断则所述时钟报文为有效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号不符合单调性时，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性，且所述校验结果与所述时钟报文的校验数据不相同时，判断所述时钟报文为无效时钟报文。
4.根据权利要求1所述的车载控制设备的时钟调整方法，其特征在于，所述判断所述时钟报文是否为有效时钟报文包括：
判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性的前提下，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；
在所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同时，判断所述差异值是否小于预定阀值；
在所述差异值小于所述预定阀值时，判断所述时钟报文为有效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号不符合单调性时，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性，且所述校验结果与所述时钟报文的校验数据不相同时，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
在当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性，所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同，且差异值不小于预定阀值时，判断所述时钟报文为无效时钟报文。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的车载控制设备的时钟调整方法，其特征在于，所述判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性包括：
判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否大于前一次接收的时钟报文的报文序列号；
如果当前接收到的所述时钟报文的报文序列号大于前一次接收的时钟报文的报文序列号，则当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调递增性；
如果当前接收到的所述时钟报文的报文序列号小于前一次接收的时钟报文的报文序列号，则当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调递减性。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的车载控制设备的时钟调整方法，其特征在于，根据所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟报文中携带的时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整包括：将所述差异值利用二阶低通滤波进行平滑滤波处理；
依据滤波之后的差异值对所述本地时钟进行调整。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的车载控制设备的时钟调整方法，其特征在于，还包括：对调整后的本地时钟进行稳态监控。
8.一种车载控制设备的时钟调整系统，其特征在于，包括：接收模块、判断模块和调整模块；其中：
接收模块，用于接收由时钟主设备产生，并通过所述实时总线进行传输的时钟报文；
判断模块，用于判断所述时钟报文是否为有效时钟报文；
调整模块，用于在所述时钟报文为有效时钟报文的情况下，根据所述时钟从设备的本地时钟与时钟报文中携带的所述时间戳的差异值，对所述时钟从设备的本地时钟进行调整，使调整后的所述时钟从设备的本地时钟与所述时钟主设备的本地时钟同步，所述时钟从设备的本地时钟为所述时钟从设备从所述实时总线上接收到所述时钟报文的时间。
9.根据权利要求8所述的车载控制设备的时钟调整系统，其特征在于，所述判断单元包括：第三判断单元、校验结果获取单元、第四判断单元和第五判断单元；其中：
第三判断单元，用于判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号是否符合单调性，如果符合，触发所述校验结果获取单元，如果不符合，则判断当前接收到的所述时钟报文为无效时钟报文；
校验结果获取单元，用于在所述第三判断单元判断当前接收到的所述时钟报文中的报文序列号和前一次接收到的所述时钟报文中的报文序列号符合单调性时，获取通过校验算法对所述时钟报文进行校验得到的校验结果；
第四判断单元，用于判断所述校验结果与所述时钟报文的校验数据是否相同；如果所述校验结果与所述时钟报文的校验数据相同，触发所述第五判断单元，否则，判断所述时钟报文为无效时钟报文；
第五判断单元，用于判断所述差异值是否小于预定阀值，在所述差异值小于所述预定阀值时，判断所述时钟报文为有效时钟报文；否则，判断所述时钟报文为无效时钟报文。
10.根据权利要求8或9所述的车载控制设备的时钟调整系统，其特征在于，所述调整模块包括：滤波单元和调整单元；其中：
滤波模块，用于将所述差异值利用二阶低通滤波进行平滑滤波处理；
调整单元，用于依据滤波之后的差异值对所述本地时钟进行调整；
所述车载终端调整系统还包括：监控模块，用于对调整后的本地时钟进行稳态监控。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100073, Huayuan 18, Fengtai District, Beijing Applicant after: CRSC RESEARCH & DESIGN INSTITUTE GROUP Co.,Ltd. Address before: 100073, Huayuan 18, Fengtai District, Beijing Applicant before: BEIJING NATIONAL RAILWAY RESEARCH & DESIGN INSTITUTE OF SIGNAL & COMMUNICATION Co.,Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: BEIJING QUANLU COMMUNICATION SIGNALS RESEARCH AND DESIGN INSTITUTE CO., LTD. TO: BEIJING NATIONAL RAILWAY RESEARCH + DESIGN INSTITUTE OF SIGNAL + COMMUNICATION GROUP CO., LTD. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Cui Junfeng Inventor after: Ma Zhenqiu Inventor after: Yang Guanglun Inventor after: Yin Jianping Inventor after: Xu Lanlan Inventor before: Cui Junfeng Inventor before: Ma Zhenqiu Inventor before: Yang Guanglun Inventor before: Xu Lanlan |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20130807 Assignee: BEIJING RAILWAY SIGNAL Co.,Ltd. Assignor: CRSC RESEARCH & DESIGN INSTITUTE GROUP Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980035234 Denomination of invention: A Clock Adjustment Method and System for Vehicle Control Equipment Granted publication date: 20160928 License type: Common License Record date: 20230504 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |