基于主时钟群的最佳主时钟确定方法、装置及存储介质与流程

本发明属于卫星授时，具体涉及一种基于主时钟群的最佳主时钟确定方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、时间是描述物质运动过程或事件发生过程中的一个参数，是描述物质存在和运动的基本特征之一；在日常生活和工作中，各行各业所接触的事物均与时间信息有着密不可分的联系，虽然我们无法直接感知到时间，但是可以感知到时间所带来的变化；时间是一个连续流逝的量，可以根据它的某种周期性、连续运动来对它进行测量，但是由于多重因素的影响，天文时间标准的精度已经满足不了科学技术日益前进的步伐，基于此，第一台铯原子频率标准时钟于1955年在英国皇家物理实验室研制成功，自此，便进入了原子频率标准的新纪元，也揭开了制造实用原子钟的新篇章，原子钟的研制成功，使得时间标准的准确度有了质的飞跃，而有着高准确度的原子钟也促成了原子时系统的建立，这也为用户的精确授时与定时服务提供了基础。

2、授时是指确定、保持某种时间尺度，并通过一定方式把这种尺度的时间信息传送出去，供使用者使用的一系列工作，授时其实也是一个时间传递或时间同步对比的过程，不同的国家对授时有着不同的称谓，有些国家将授时也称为时间服务；一个国家必须有独立自主的统一标准时间，并采用统一的时间规范来制约政府和社会，以保证国家、社会运转的统一性、有序(连续)性和安全性。

3、目前，在时间同步网络中，若网络当前的主时钟信号失效，则需要立即获取到备用的最佳主时钟信号，以保证整个网络的时间同步；传统的主时钟确定方法是对当前网络中的时钟状态进行确定，根据时钟的统计特性选取最佳的主时钟，通常，一般是采用均值主时钟选择方法，来选取当前网络中精度最高的时钟作为主时钟，该方法的设计原则为：当主时钟失效时，整个局域网中的节点都被认为是备选的主时钟，在系统恢复正常的时钟同步前，局域网中的各从节点时钟处于自由状态，因此，该方法需要遍历局域网中所有节点的本地时钟信号，来进行一一对比，以确定出精度最高的本地时钟，作为网络的主时钟。

4、但是，前述现有技术存在以下不足：由于需要遍历对比网络中每一个节点设备的本地时钟信号，且各个节点间需要相互通信，才能确定出最佳主时钟，如此，不仅会导致主时钟信号的选取工作量大，效率低，还会增加网络通信的负载；基于此，如何提供一种效率高，且不会增加网络通信负载的主时钟确定方法，已成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于主时钟群的最佳主时钟确定方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中所存在的工作量大，效率低，以及会增加网络通信负载的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种基于主时钟群的最佳主时钟确定方法，包括：

4、获取时间同步网络中各个节点设备的本地时钟信号，并基于各个节点设备的本地时钟信号，确定出各个节点设备的时钟稳定度，其中，任一节点设备的时钟稳定度越高，表征该任一节点设备对应本地时钟的抗干扰性能越强；

5、基于各个节点设备的时钟稳定度，对各个节点设备进行分类处理，得到若干节点类簇；

6、对于若干节点类簇中的任一节点类簇，根据所述任一节点类簇内各个节点设备的时钟稳定度，确定出所述任一节点类簇内的最佳时钟信号，以在确定出所有节点类簇内的最佳时钟信号后，将得到的若干最佳时钟信号，作为备选主时钟信号；

7、当所述时间同步网络中最新的主时钟信号失效时，从若干备选主时钟信号中选择出任一备选主时钟信号，作为所述时间同步网络的最优主时钟信号，以便在所述最新的主时钟信号失效后，利用所述最优主时钟信号，完成所述时间同步网络中各个节点设备间的时间同步。

8、基于上述公开的内容，本发明先基于时间同步网络中各个节点设备的本地时钟信号，来确定出各个节点设备的时钟稳定度；接着，基于时钟稳定度，来对各个节点设备进行分类，从而得到多个节点类簇；而后，则可基于各个节点类簇中的节点设备，来确定出各个节点类簇对应的最佳时钟信号，并将确定出的最佳时钟信号，作为整个时间同步网络的备选主时钟信号；最后，当时间同步网络的最新的主时钟失效时，只需要将若干备选主时钟信号中的任一备选主时钟信号，作为网络的最优主时钟信号，即可完成网络中各节点设备之间的时间同步。

9、通过上述设计，本发明在进行主时钟选取时，通过引入各个节点设备的时钟稳定度，来将各个节点设备进行分类，得到多个节点类簇；而后，在进行主时钟选取时，只需在各节点类簇中进行设备的本地时钟信号的对比，而无需对比网络中所有的节点设备，如此，则可降低对比的节点数量，从而大幅提高主时钟选取效率；同时，在进行时钟信号对比时，节点间的通信也限制于各自所属的类簇中，因此，可减少进行相互通信的节点数量，从而降低网络的通信负载；基于此，本发明可在提高主时钟选取效率的同时，降低整个网络的通信负载，适用于在网络授时领域的大规模应用与推广。

10、在一个可能的设计中，基于各个节点设备的本地时钟信号，确定出各个节点设备的时钟稳定度，包括：

11、对于所述时间同步网络中的任一节点设备，对所述任一节点设备的本地时钟信号进行相位采样处理，得到若干相位采样值；

12、根据所述若干相位采样值，并按照如下公式(1)，计算出所述任一节点设备的时钟稳定度；

13、

14、上述公式(1)，σy(t)表示所述任一节点设备的时钟稳定度，xi表示所述任一节点设备对应的若干相位采样值中的第i个相位采样值，xi+1表示若干相位采样值中的第i+1个相位采样值，xi+2表示若干相位采样值中的第i+2个相位采样值，n表示相位采样值的总个数，t表示相位采样处理时的采样时间间隔。

15、在一个可能的设计中，基于各个节点设备的时钟稳定度，对各个节点设备进行分类处理，得到若干节点类簇，包括：

16、按照时钟稳定度从大至小的顺序，对各个节点设备进行排序，得到排序节点序列；

17、基于所述排序节点序列中的节点设备的总数，确定出一随机整数，其中，所述随机整数的取值区间为[2,m-1]，且m为节点设备的总数；

18、根据所述随机整数和所述排序节点序列中的节点设备的总数，确定出类簇个数；

19、基于所述类簇个数，对所述排序节点序列中的各个节点设备进行分类处理，得到多个第一预选节点类簇，其中，每个第一预选节点类簇包含有两个节点设备，且多个第一预选节点类簇中的第k个第一预选节点类簇表示为{uk,um-k+1}，uk表示所述排序节点序列中的第k个节点设备，k＝1,2...,k，k表示类簇个数；

20、在经过分类处理后，判断所述排序节点序列中是否存在有未被分类的节点设备；

21、若否，则将多个第一预选节点类簇，作为对各个节点设备进行分类处理后，所得到的若干节点类簇。

22、在一个可能的设计中，根据所述随机整数和所述排序节点序列中的节点设备的总数，确定出类簇个数，包括：

23、判断所述随机整数是否大于或等于目标数，其中，目标数为m/2；

24、若是，则将目标数作为所述类簇个数，否则，则将所述随机整数，作为所述类簇个数。

25、在一个可能的设计中，若所述排序节点序列中存在有未被分类的节点设备，则所述方法还包括：

26、将未被分类的节点设备，分别作为一第二预选节点类簇；

27、利用所述第二预选节点类簇和多个第一预选节点类簇，组成所述若干节点类簇。

28、在一个可能的设计中，所述任一节点类簇包含有两个节点设备或一个节点设备，其中，根据所述任一节点类簇内各个节点设备的时钟稳定度，确定出所述任一节点类簇内的最佳时钟信号，包括：

29、判断所述任一节点类簇内的节点设备的个数是否等于2；

30、若是，则获取所述任一节点类簇中两节点设备的时钟稳定度；

31、选择出两节点设备中时钟稳定度最大的节点设备，并将选择出的节点设备的本地时钟信号，作为所述任一节点类簇内的最佳时钟信号。

32、在一个可能的设计中，若所述任一节点类簇内的节点设备的个数小于2，则所述方法还包括：

33、将所述任一节点类簇内的节点设备的本地时钟信号，直接作为所述任一节点类簇内的最佳时钟信号。

34、第二方面，提供了一种基于主时钟群的最佳主时钟确定装置，包括：

35、时钟信号获取单元，用于获取时间同步网络中各个节点设备的本地时钟信号，并基于各个节点设备的本地时钟信号，确定出各个节点设备的时钟稳定度，其中，任一节点设备的时钟稳定度越高，表征该任一节点设备对应本地时钟的抗干扰性能越强；

36、节点分类单元，用于基于各个节点设备的时钟稳定度，对各个节点设备进行分类处理，得到若干节点类簇；

37、备选主时钟确定单元，用于对于若干节点类簇中的任一节点类簇，根据所述任一节点类簇内各个节点设备的时钟稳定度，确定出所述任一节点类簇内的最佳时钟信号，以在确定出所有节点类簇内的最佳时钟信号后，将得到的若干最佳时钟信号，作为备选主时钟信号；

38、主时钟确定单元，用于当所述时间同步网络中最新的主时钟信号失效时，从若干备选主时钟信号中选择出任一备选主时钟信号，作为所述时间同步网络的最优主时钟信号，以便在所述最新的主时钟信号失效后，利用所述最优主时钟信号，完成所述时间同步网络中各个节点设备间的时间同步。

39、第三方面，提供了另一种基于主时钟群的最佳主时钟确定装置，以装置为电子设备为例，包括依次通信相连的存储器、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消息，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一种可能设计的所述基于主时钟群的最佳主时钟确定方法。

40、第四方面，提供了一种存储介质，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意一种可能设计的所述基于主时钟群的最佳主时钟确定方法。

41、第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使计算机执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述基于主时钟群的最佳主时钟确定方法。

42、有益效果：

43、(1)本发明在进行主时钟选取时，通过引入各个节点设备的时钟稳定度，来将各个节点设备进行分类，得到多个节点类簇；而后，在进行主时钟选取时，只需在各节点类簇中进行设备的本地时钟信号的对比，而无需对比网络中所有的节点设备，如此，则可降低对比的节点数量，从而大幅提高主时钟选取效率；同时，在进行时钟信号对比时，节点间的通信也限制于各自所属的类簇中，因此，可减少进行相互通信的节点数量，从而降低网络的通信负载；基于此，本发明可在提高主时钟选取效率的同时，降低整个网络的通信负载，适用于在网络授时领域的大规模应用与推广。