CN113972893A - 一种时钟同步方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种时钟同步方法、装置、电子设备及存储介质，用于延长本地时钟保持与标准时钟相位同步的时间。所述方法包括：在外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度；通过训练好的晶振模型对所述温度对应的所述晶振的相偏进行预估；其中，所述训练好的晶振模型通过在所述外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的；根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值；根据所述补偿值对所述晶振产生的时钟进行相位补偿。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种时钟同步方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
在5G、4G蜂窝式基站中，均采用正交频分复用技术(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)进行上下行信道的信号调制，这种调制方式对于收发双方的时钟同步的要求较高。如果存在两个基站的信号都能到达接收终端，而两个基站发送的信号到达时间偏差较大(超过时钟脉冲)，就会造成符号间干扰，影响空口信号质量，从而降低基站的实际有效吞吐。同时如果基站间频偏过大，也会降低OFDM信号中各个子载波之间的正交性，造成子载波之间的干扰。
为了防止两种干扰的产生，运营商通常要求各个基站间的空口同步精度为±1.5us，频率精度为±0.05ppm，其中，在***中存在外部时钟参考源(例如是卫星时钟)的情况下，运营商要求的空口同步精度和频率精度容易实现，但是，当由于磁场干扰或天气等原因造成卫星时钟的卫星信号弱时，基站无法获取卫星时钟的卫星信号，只能基于本地时钟(在通信领域经常选用晶振作为本地时钟)进行定时，然而，目前本地时钟与卫星时钟同步脉冲的保持时间较短。
发明内容
本申请实施例提供了一种时钟同步方法、装置、电子设备及存储介质，用于延长本地时钟保持与标准时钟相位同步的时间。
第一方面，提供一种时钟同步方法，所述方法包括：
在外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度；
通过训练好的晶振模型对所述温度对应的所述晶振的相偏进行预估；其中，所述训练好的晶振模型通过在所述外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的；
根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值；
根据所述补偿值对所述晶振产生的时钟进行相位补偿。
可选的，所述晶振模型通过如下方式获得：
按照所述预设周期周期性地获取所述晶振对应的第一温度，并通过所述传递函数预估所述第一温度对应的第一相偏；
获取所述晶振在所述第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏；
根据所述第一相偏与所述实际平均相偏之间的差值，确定对所述传递函数进行参数调节的调节比例；
根据所述调节比例对所述传递函数进行调整；
直到确定所述外部时钟参考源丢失时，结束对所述传递函数的调整，得到所述晶振模型。
可选的，所述方法还包括：
在所述外部时钟参考源未丢失时，每隔第一间隔时长，对当前的传递函数进行多项式拟合，得到第一拟合函数；其中，所述第一间隔时长大于所述预设周期的间隔时长；
根据所述第一拟合函数，确定不同温度对应的相偏；
将同一温度下拟合得到的相偏与获取的实际平均相偏按照权值进行合并，得到合并值；
将温度和合并值之间的对应关系进行存储，以使所述晶振模型根据所述对应关系确定温度对应的相偏。
可选的，所述获取所述晶振在所述第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏，包括：
获取所述外部时钟参考源输入的时钟信号；其中，所述时钟信号为秒脉冲PPS信号；
对所述PPS信号进行防抖的上升沿检测；
在上升沿出现时，记录采集到的脉冲数；
根据所述脉冲数与预设标准值的差值，确定所述晶振在1秒内的实际平均相偏；其中，在所述时钟信号为所述PPS信号时，所述第一周期为1秒。
可选的，所述通过传递函数预估所述第一温度对应的第一相偏之前，还包括：
根据第一预设时长内所述晶振的温度变化曲线与所述晶振的累积相位差，确定所述传递函数的第一参数，以及根据第二预设时长内的实际平均相偏的均值确定所述传递函数的第二参数；其中，所述第一参数由所述晶振特性决定，所述第二参数为所述晶振模型对应的函数中的常数；
根据所述第一参数和第二参数确定所述传递函数。
可选的，所述方法还包括：
在获取所述温度和所述实际平均相偏之后，将所述温度和所述实际平均相偏对应的定点值转换为浮点值。
可选的，所述根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值，包括：
将所述预估结果对应的浮点值转换为有符号定点数；其中，所述有符号定点数中小数部分的位宽大于第一预设阈值；
将所述有符号定点数中的整数部分确定为相位补偿值；其中，所述有符号定点数中的小数部分保留，与所述第一周期后的预估结果对应的有符号定点数进行叠加。
可选的，所述方法还包括：
在获取所述第一温度和所述实际平均相偏之后，将所述第一温度和所述实际平均相偏输入低通滤波器，滤除噪声。
第二方面，提供一种时钟同步装置，所述装置包括：
处理单元，用于在外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度；
预估单元，用于通过训练好的晶振模型对所述温度对应的所述晶振的相偏进行预估；其中，所述训练好的晶振模型通过在所述外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的；
所述处理单元，还用于根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值；
所述处理单元，还用于根据所述补偿值对所述晶振产生的时钟进行相位补偿。
可选的，所述处理单元，还用于：
按照所述预设周期周期性地获取所述晶振对应的第一温度，并通过所述传递函数预估所述第一温度对应的第一相偏；
获取所述晶振在所述第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏；
根据所述第一相偏与所述实际平均相偏之间的差值，确定对所述传递函数进行参数调节的调节比例；
根据所述调节比例对所述传递函数进行调整；
直到确定所述外部时钟参考源丢失时，结束对所述传递函数的调整，得到所述晶振模型。
可选的，所述处理单元，还用于：
在所述外部时钟参考源未丢失时，每隔第一间隔时长，对当前的传递函数进行多项式拟合，得到第一拟合函数；其中，所述第一间隔时长大于所述预设周期的间隔时长；
根据所述第一拟合函数，确定不同温度对应的相偏；
将同一温度下拟合得到的相偏与获取的实际平均相偏按照权值进行合并，得到合并值；
将温度和合并值之间的对应关系进行存储，以使所述晶振模型根据所述对应关系确定温度对应的相偏。
可选的，所述处理单元，具体用于：
获取所述外部时钟参考源输入的时钟信号；其中，所述时钟信号为秒脉冲PPS信号；
对所述PPS信号进行防抖的上升沿检测；
在上升沿出现时，记录采集到的脉冲数；
根据所述脉冲数与预设标准值的差值，确定所述晶振在1秒内的实际平均相偏；其中，在所述时钟信号为所述PPS信号时，所述第一周期为1秒。
可选的，所述处理单元，还用于：
根据第一预设时长内所述晶振的温度变化曲线与所述晶振的累积相位差，确定所述传递函数的第一参数，以及根据第二预设时长内的实际平均相偏的均值确定所述传递函数的第二参数；其中，所述第一参数由所述晶振特性决定，所述第二参数为所述晶振模型对应的函数中的常数；
根据所述第一参数和第二参数确定所述传递函数。
可选的，所述处理单元，还用于：
在获取所述温度和所述实际平均相偏之后，将所述温度和所述实际平均相偏对应的定点值转换为浮点值。
可选的，所述处理单元，具体用于：
将所述预估结果对应的浮点值转换为有符号定点数；其中，所述有符号定点数中小数部分的位宽大于第一预设阈值；
将所述有符号定点数中的整数部分确定为相位补偿值；其中，所述有符号定点数中的小数部分保留，与所述第一周期后的预估结果对应的有符号定点数进行叠加。
可选的，所述处理单元，还用于：
在获取所述第一温度和所述实际平均相偏之后，将所述第一温度和所述实际平均相偏输入低通滤波器，滤除噪声。
第三方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行第一方面中任一所述的方法包括的步骤。
第四方面，提供一种计算可读存储介质，所述计算可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行第一方面中任一所述的方法包括的步骤。
第五方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述各种可能的实现方式中所描述的火焰检测方法。
在本申请实施例中，当外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度，然后通过训练好的晶振模型对获取的温度对应的晶振的相偏进行预估，其中，训练好的晶振模型通过在外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的，根据预估结果确定晶振产生的时钟的相位补偿值，并根据该相位补偿值进行相位补偿，获得标准时钟参考源，最后根据该标准时钟参考源调整本地时钟信号的频率和相位。
也就是说，本申请在外部时钟参考源未丢失时，对传递函数进行训练得到晶振模型(即确定温度与相偏之间的对应关系)，在外部时钟参考源丢失时，通过晶振模型对晶振当前温度对应的晶振的相偏进行预估，并根据预估结果进行相位补偿，获得本地的标准时钟参考源，这样，由于考虑了晶振的温度变化造成的影响，最大程度的逼近了晶振的温度漂移特性，使得当外部时钟参考源(外部参考信号)丢失时，可以在较宽的温度变化范围内保证本地时钟的频率与相位稳定，从而有效延长了本地时钟与外部参考信号同步脉冲的保持时间。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例。
图1为本申请实施例提供的一种时钟同步***；
图2为本申请实施例提供的一种时钟同步方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的晶振模型获取的过程的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种时钟同步装置的结构框图；
图5为本发明实施例中的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的保护。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请中的“多个”可以表示至少两个，例如可以是两个、三个或者更多个，本申请实施例不做限制。
另外，本文中术语“和/或”，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，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
为了便于理解，下面先对本发明实施例的技术背景进行介绍。
目前，为了满足运营商要求的各个基站间的空口同步精度和频率同步精度，所采取的方案主要有以下几种。
第一种，通过采用时钟恢复技术对提取出的参考时钟信号和本地时钟信号分频，利用高速时钟信号对参考时钟信号和本地时钟信号进行计数和比较，如果两者频率不一致，根据本地时钟信号相对参考时钟信号的频率高低，设置校正部分的给定值，直到两者的频率一致；然后锁相环进入鉴相状态，根据鉴相部分的结果设置校正部分的给定值，直到两者相位一致或相位差在规定的范围之内，从而有效保证本地时钟与***时钟快速稳定的同步，达到可靠通信的目的。然而，该方案仅能实现对外部输入参考时钟的跟踪，并不能在外部时钟参考源丢失后，保持时钟输出的稳定。
第二种，通过设置相差校正门限及相差变化速率的校正门限，并根据相差校正门限调整本地秒脉冲的相位；在FIFO中记录并存储一组本地秒脉冲和卫星秒脉冲的相差；计算本地秒脉冲和卫星秒脉冲的相差变化的平均速率值；判断相差变化的平均速率值是否大于或等于相差变化速率的校正门限，如果是，则执行下一步骤，否则，返回执行上两步骤；根据相差变化的平均速率值调整分频器的模，从源头上解决本地1PPS和卫星1PPS的相差累积问题，减小相差增加的速率，在相同的相差容限下，减小单位时间内本地1PPS相位校正的次数，增加本地1PPS的保持时间。其中，该方法仅针对一个较短时间内，对晶振频率的固定偏差进行辨识与校正，并未针对温度变化造成的影响进行补偿，而实际的保持时间将依赖于晶振的温度稳定性。
第三种，通过在参考时钟正常工作的情况下，计算晶体输出时钟与参考时钟的误差值，根据误差值利用预定控制方式获取晶体的压控电压，并以预定时间间隔保存压控电压；在参考时钟异常且保存的压控电压满足预定条件的情况下，控制***进入时钟保持状态，根据保存的所述压控电压计算晶体的老化特性，利用根据所述晶体老化特性获得的保持算法控制晶体，对晶体输出时钟进行保持。其中，由于该方法针对压控晶振的压控特性进行了研究与训练，使用训练得到的控制电压与预存的老化特性进行时钟保持，并未对晶振的温度特性进行处理。且该方法仅针对频率特性进行了处理，而没有进行相位保持。
鉴于此，本申请实施例提供了一种时钟保持方法，通过在外部时钟参考源丢失的情况下，获取晶振对应的温度，然后通过训练好的晶振模型对获取的温度对应的晶振的相偏进行预估，其中，训练好的晶振模型通过在外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的，根据预估结果确定晶振产生的时钟的相位补偿值，并根据该相位补偿值进行相位补偿，获得标准时钟参考源，最后根据该标准时钟参考源调整本地时钟信号的频率和相位。这样，通过在外部时钟参考源未丢失时对晶振特性的在线辨识与学习，获得晶振的温度与相偏之间的对应关系，并在外部时钟参考源丢失时，通过该对应关系对当前温度对应的相偏进行预估，根据预估结果进行相位补偿，获得标准时钟参考源，使得可以在较宽的温度变化范围内保证本地时钟的频率与相位稳定，延长了本地时钟与外部时钟参考源同步脉冲的保持时间。
下面结合说明书附图，对本申请实施例提供的时钟同步方法及***的具体实施方式进行详细地说明。
请参见图1所示，本申请实施例提供了一种时钟同步***，该***包括晶振、温度传感器、外部时钟参考源和现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)模块。其中，外部时钟参考源可以是北斗/全球定位(Global Positioning System，GPS)模块或日时间(Time of Day，ToD)、精确时间协议(Precision Time Protocol，PtP)源，下面可以以外部时钟参考源为北斗模块进行说明。
晶振主要用于产生工作时钟信号；温度传感器主要用于获取晶振所处环境的温度；外部时钟参考源主要用于获取参考脉冲。在外部时钟参考源未丢失时，将晶振产生的工作时钟信号、温度传感器获取的晶振所处的环境温度以及北斗模块产生的参考脉冲输入FPGA模块，FPGA模块对输入的信号进行晶振特性辨识和相位补偿后，生成输出的稳定秒脉冲(Pulse Per Second，PPS)信号；同时，对传递函数进行训练，得到晶振模型并进行保存。在外部时钟参考源丢失的情况下，将晶振产生的工作时钟信号，温度传感器获取的晶振所处的环境温度输入FPGA模块，FPGA模块通过训练好的晶振模型对当前温度对应的相偏进行预估，确定晶振产生的工作时钟的相位补偿值，根据该补偿值对晶振产生的工作时钟进行相位补偿。
具体的，请参见图2所示，图2为本申请实施例提供的一种时钟同步方法，该方法是用于图1所示的***，该方法包括如下步骤：
步骤201：在外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度；
其中，晶振例如可以是温补晶振(Temperature Compensate X'tal(crystal)Oscillator，TCXO)、压控晶振(Voltage-Controlled Oscillator，VCXO)和恒温晶振(OvenControlled Crystal Oscillator，OCXO)，在本申请实施例中，在确定外部时钟参考源丢失，或外部时钟参考源失效，或外部时钟参考源的信号较弱时，周期性地获取当前温度传感器输入的温度数据，确定晶振对应的温度，具体的，利用本地脉冲按照预设周期周期性地触发微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的温度读取行为，获取晶振对应的温度，并将获取的温度输入低通滤波器，获得较为平滑的温度估计，降低温度传感器采集噪声的影响，
步骤202：通过训练好的晶振模型对所述温度对应的晶振的相偏进行预估；
其中，该晶振模型是通过在外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的，因此在通过训练好的晶振模型对温度对应的晶振的相偏进行预估之前，还需要对传递函数进行训练。
下面针对传递函数的训练过程进行说明。
步骤S20：按照预设周期周期性地获取晶振对应的第一温度，并通过传递函数预估第一温度对应的第一相偏；
在本申请实施例中，在通过传递函数预估第一温度对应的第一相偏之前，还需要对传递函数中的一些参数进行确定。具体的，获取第一预设时长内晶振输入的工作时钟产生的相位差，根据第一预设时长内晶振的温度变化曲线与晶振的累积相位差，确定传递函数的第一参数；并根据第二预设时长内的实际平均相偏的均值确定传递函数的第二参数。其中，第一参数由晶振特性决定，第二参数为晶振模型对应的函数中的常数，第一预设时长可以大于第二预设时长，或者第一预设时长也可以等于第二预设时长，或者第一预设时长还可以小于第二预设时长，在本申请实施例中不对第一预设时长和第二预设时长的大小关系进行限定。需要说明的是，按照预设周期周期性地获取晶振对应的第一温度的方式与步骤201中获取晶振对应的温度的方法相同，在此不再赘述。
例如，传递函数为H(s)＝f(T,t-t0)+g(T′,t-t1)+C，其中，H(s)为相偏，T为温度，t0和t1为第一参数，C为第二参数，t为温度变化之后相偏开始变化所需要的时间，T′为T的倒数，f()和g()为进行相偏预估的子函数，即传递函数H(s)的子函数。计算第一预设时长内温度变化曲线与累积相位误差之间的互相关，寻找相关峰，辨识出第一参数t0和t1，以及选择第二预设时长内的实际平均相偏的均值作为参数C的估计，获得所述传递函数。
步骤S21：获取晶振在第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏；
在一种可能的实施方式中，获取外部时钟参考源输入的时钟信号，优选的，该时钟信号为秒脉冲(Pulse Per Second，PPS)信号，对该PPS信号进行防抖上升沿检测，例如，只针对从持续的“0”变为持续的“1”的情况进行上升沿检测，对于“0”“1”交替变化的情况不进行上升沿检测。在检测到出现上升沿时，记录采集到的脉冲数，并将计数器清零，用于记录下一个上升沿出现时采集到的脉冲数，然后将记录的脉冲数与预设标准值详见，得到记录脉冲数与预设标准值之间的差值，根据所述差值确定晶振在1秒内的实际平均相偏。其中，预设标准值为需要记录到的脉冲数。
在确定晶振在1秒内的实际平均相偏之后，将该实际平均相偏输入低通滤波器，将PPS信号抖动和晶振产生的噪声进行过滤，滤除高频的数值，使得估计结果平滑。
步骤S22：根据第一相偏与实际平均相偏之间的差值，确定对传递函数进行参数调节的调节比例；
在本申请实施例中，使用模糊辨识的方法，对每个状态下的数据权值进行调整(即对每个状态下的传递函数进行参数调节的调节比例)，使得传递函数在快速收敛的情况下，尽可能与相邻状态保持平滑，从而得到传递函数中子函数f和子函数g的估计。
其中，对每个状态下的数据权值进行调整，包括但不限于以下两种方式：
第一种，将通过传递函数预估的第一相偏与实际平均相偏进行比较，得到第一相偏与实际平均相偏之间的残余误差(即第一相偏与实际平均相偏之间的差值)，并将得到的残余误差进行反馈，确定当前残余误差对应的权值。其中，当残余误差较大时，对应的权值也越大，当误差较小时，对应的权值也较小。
第二种，通过模糊辨识的方法确定不同温度在模型训练过程(即对传递函数进行参数调节的过程)中已被检测到的次数，或者，通过模糊辨识的方法确定不同温度在距离此次参数调节的预设时长内已被检测到的次数，出现次数较多的温度对应较大的权值，出现次数较少的温度对应较小的权值，例如从模型训练开始到此刻(或者距离此刻的30分钟内)，温度为40度的情况被检测到100次，则温度为40度的状态下对应的权值较大，温度为50度的情况被检测到1000次，则温度为50度的状态下对应的权值较小，即比40度的状态下对应的权值小。
步骤S23：根据调节比例对传递函数进行调整；
步骤S24：在确定外部时钟参考源丢失时，结束对传递函数的调整，得到晶振模型。
在一种可能的实施方式中，在外部时钟参考源未丢失时，需要一直对传递函数进行调整，直到确定外部时钟参考源丢失时，结束对传递函数的调整，并将当前的传递函数作为晶振模型进行存储。
在一种可能的实施方式中，在对晶振模型进行训练的过程中(即外部时钟参考源未丢失时)，可能有些温度没有训练到，例如，训练过程中只出现20-40度的情况，而对于20度以下或40度以上的温度值对应的相偏没有进行训练，因此还可以每隔第一间隔时长，对当前的传递函数进行多项式拟合，得到第一拟合函数，其中，第一拟合函数中拟合出了未训练到的温度对应的相偏，然后根据第一拟合函数确定不同温度对应的相偏，并将同一温度下拟合得到的相偏与获取的实际平均相偏按照权值进行合并，得到合并值，将温度与合并值的对应关系进行存储，以使晶振模型可以根据该对应关系对温度对应的相偏进行预估。需要说明的是，第一间隔时长大于前述预设周期的间隔时长，例如，前述预设周期的间隔时长可以为1s，第一间隔时长可以为1小时，且由于每个第一间隔时长是为了对传递函数进行多项式拟合，因此需要对传递函数进行了一段时间的训练，而每隔预设周期是为了获取进行模型训练的数据，因此，第一间隔时长需要远远大于预设周期的间隔时长。
例如，每2小时对当前的传递函数进行5阶多项式拟合，将拟合结果存为输出用表，确定所述输出用表中每个温度对应的相偏拟合值与对应的实际平均相偏按照权值进行合并得到合并值。例如，某一温度下，拟合结果为0.9，实际平均相偏为1，拟合值和平均相偏对应的权值分别为50％，则合并结果为0.9*0.5+1*0.5＝0.95。
步骤203：根据预估结果确定晶振产生的时钟的相位补偿值；
在一种可能的实施方式中，为了保证***精度，在获取温度和实际平均相偏之后，需要将温度和实际平均相偏对应的定点值转换为浮点值进行计算，并在通过传递函数对晶振当前的相偏进行预估之后，将预估结果对应的浮点值转换为有符号定点数，其中，有符号定点数中小数部分的位宽大于第一预设阈值，即为有符号定点数中的小数部分留有足够位宽。
然后将晶振相偏对应的有符号定点数中的整数部分作为相位补偿值，并将有符号定点数中的小数部分保留，与下一周期的预估结果对应的有符号定点数进行叠加。例如，将晶振相偏的估计值的整数部分作为锁相环相位修正值输入，小数部分保留后与下一次估计值叠加。其中，为保证***启动初期的跟踪能力以及***切换时的***平稳性，设计***的环路带宽为1～50ppb量级。
步骤204：根据补偿值对晶振产生的时钟进行相位补偿。
下面将结合具体的实施例对本申请提供的晶振模型获取的过程进行解释说明。
请参见图3所示，计数器1在时钟上升沿出现时，记录采集到的脉冲数，并将记录结果与标准值做差，确定初始偏差(即实际平均相偏)，根据初始偏差确定相位补偿值，同时将计算得到的初始偏差输入低通滤波器进行滤波。然后利用本地脉冲触发MCU对温度传感器获取的数据进行读取，将读取结果输入低通滤波器，获得较为平滑的温度数据；其中，本地脉冲与参考脉冲同步。以及，在低通滤波器对获取的温度和计算得到的初始偏差进行滤波之后，为了保证***精度，还可以将滤波器输出的定点数据转换为浮点数据进行锁存。
将经过低通滤波器进行滤波的温度数据和对应的实际平均相偏之后，获取第一预设时长内温度变化曲线与晶振的累积相位差，对温度/相偏传递函数(即传递函数)中的第一参数(即t参数)进行估计，以及获取第二预设时长内的实际平均相偏的均值(或者也可以是“偏差”的均值)对传递函数中的第二参数(即C参数)进行估计，得到进行模型训练的传递函数，并通过获取的温度数据和对应的实际平均相偏对进行模型训练的传递函数进行训练，得到传递函数中子函数f和子函数g的估计(即图3中的A0估计和A1估计)，对第二参数的估计结果reg_C、A0估计结果reg_A0和A1估计结果reg_A1进行合并，得到传递函数对当前温度对应的相偏的估计，然后确定估计结果与实际平均相偏之间的偏差，根据该偏差确定对传递函数进行参数调节的比例(即当前状态下数据调整的权值)，以对reg_C、reg_A0和reg_A1进行更新；其中，在外部时钟参考源未丢失时，需要一直对reg_C、reg_A0和reg_A1进行更新。以及将传递函数对当前温度对应的相偏的估计结果对应的浮点数转换为有符号定点数，并将转换之后的有符号定点数输入估计器，通过估计器输出锁存，并在相位补偿之后通过计数器2对输出脉冲进行计数，以使输出脉冲相位稳定。
以及，在间隔第一间隔时长之后，还可以将A0和A1进行外推，并根据外推结果对传递函数进行5阶多项式拟合，拟合结果存为输出用表，并按一定权值将同一温度对应的拟合结果和实际平均相偏进行合并，得到温度与实际平均相偏的对应关系。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种时钟同步装置，该时钟同步装置能够实现前述的时钟同步方法对应的功能。该时钟同步装置可以是硬件结构、软件模块、或硬件结构加软件模块。该时钟同步装置可以由芯片***实现，芯片***可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。请参见图4所示，该时钟同步装置包括处理单元401和预估单元402。其中：
处理单元401，用于在外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度；
预估单元402，用于通过训练好的晶振模型对所述温度对应的所述晶振的相偏进行预估；其中，所述训练好的晶振模型通过在所述外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的；
所述处理单元401，还用于根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值；
所述处理单元401，还用于根据所述补偿值对所述晶振产生的时钟进行相位补偿。
在一种可能的实施方式中，所述处理单元401，还用于：
按照所述预设周期周期性地获取所述晶振对应的第一温度，并通过所述传递函数预估所述第一温度对应的第一相偏；
获取所述晶振在所述第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏；
根据所述第一相偏与所述实际平均相偏之间的差值，确定对所述传递函数进行参数调节的调节比例；
根据所述调节比例对所述传递函数进行调整；
直到确定所述外部时钟参考源丢失时，结束对所述传递函数的调整，得到所述晶振模型。
在一种可能的实施方式中，所述处理单元401，还用于：
在所述外部时钟参考源未丢失时，每隔第一间隔时长，对当前的传递函数进行多项式拟合，得到第一拟合函数；其中，所述第一间隔时长大于所述预设周期的间隔时长；
根据所述第一拟合函数，确定不同温度对应的相偏；
将同一温度下拟合得到的相偏与获取的实际平均相偏按照权值进行合并，得到合并值；
将温度和合并值之间的对应关系进行存储，以使所述晶振模型根据所述对应关系确定温度对应的相偏。
在一种可能的实施方式中，所述处理单元401，具体用于：
获取所述外部时钟参考源输入的时钟信号；其中，所述时钟信号为秒脉冲PPS信号；
对所述PPS信号进行防抖的上升沿检测；
在上升沿出现时，记录采集到的脉冲数；
根据所述脉冲数与预设标准值的差值，确定所述晶振在1秒内的实际平均相偏；其中，在所述时钟信号为所述PPS信号时，所述第一周期为1秒。
在一种可能的实施方式中，所述处理单元401，还用于：
根据第一预设时长内所述晶振的温度变化曲线与所述晶振的累积相位差，确定所述传递函数的第一参数，以及根据第二预设时长内的实际平均相偏的均值确定所述传递函数的第二参数；其中，所述第一参数由所述晶振特性决定，所述第二参数为所述晶振模型对应的函数中的常数；
根据所述第一参数和第二参数确定所述传递函数。
在一种可能的实施方式中，所述处理单元401，还用于：
在获取所述温度和所述实际平均相偏之后，将所述温度和所述实际平均相偏对应的定点值转换为浮点值。
在一种可能的实施方式中，所述处理单元401，具体用于：
将所述预估结果对应的浮点值转换为有符号定点数；其中，所述有符号定点数中小数部分的位宽大于第一预设阈值；
将所述有符号定点数中的整数部分确定为相位补偿值；其中，所述有符号定点数中的小数部分保留，与所述第一周期后的预估结果对应的有符号定点数进行叠加。
在一种可能的实施方式中，所述处理单元401，还用于：
在获取所述第一温度和所述实际平均相偏之后，将所述第一温度和所述实际平均相偏输入低通滤波器，滤除噪声。
前述的时钟同步方法的实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可援引到本申请施例中的时钟同步装置所对应的功能模块的功能描述，在此不再赘述。
本申请实施例中对模块的划分是示意性的，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，另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理器中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
基于同一发明构思，本申请实施例提供一种电子设备。请参见图5所示，该电子设备包括至少一个处理器501，以及与至少一个处理器连接的存储器502，本申请实施例中不限定处理器501与存储器502之间的具体连接介质，图5中是以处理器501和存储器502之间通过总线500连接为例，总线500在图5中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不引以为限。总线500可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
在本申请实施例中，存储器502存储有可被至少一个处理器501执行的指令，至少一个处理器501通过执行存储器502存储的指令，可以执行前述的时钟同步方法中所包括的步骤。
其中，处理器501是电子设备的控制中心，可以利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器502内的指令以及调用存储在存储器502内的数据，电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。可选的，处理器501可包括一个或多个处理单元，处理器501可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作***和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器501中。在一些实施例中，处理器501和存储器502可以在同一芯片上实现，在一些实施例中，它们也可以在独立的芯片上分别实现。
处理器501可以是通用处理器，例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的时钟同步方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器502可以包括至少一种类型的存储介质，例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random AccessMemory，RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，PROM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。存储器502是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器502还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。
通过对处理器501进行设计编程，可以将前述实施例中介绍的时钟同步方法所对应的代码固化到芯片内，从而使芯片在运行时能够执行前述的时钟同步方法的步骤，如何对处理器501进行设计编程为本领域技术人员所公知的技术，这里不再赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种计算可读存储介质，该计算可读存储介质存储有计算机指令，当该计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行如前述的时钟同步方法的步骤。
在一些可能的实施方式中，本申请提供的时钟同步方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在电子设备上运行时，程序代码用于使该检测设备执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的时钟同步方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (18)
1.一种时钟同步方法，其特征在于，所述方法包括：
在外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度；
通过训练好的晶振模型对所述温度对应的所述晶振的相偏进行预估；其中，所述训练好的晶振模型通过在所述外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的；
根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值；
根据所述补偿值对所述晶振产生的时钟进行相位补偿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶振模型通过如下方式获得：
按照所述预设周期周期性地获取所述晶振对应的第一温度，并通过所述传递函数预估所述第一温度对应的第一相偏；
获取所述晶振在所述第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏；
根据所述第一相偏与所述实际平均相偏之间的差值，确定对所述传递函数进行参数调节的调节比例；
根据所述调节比例对所述传递函数进行调整；
直到确定所述外部时钟参考源丢失时，结束对所述传递函数的调整，得到所述晶振模型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述外部时钟参考源未丢失时，每隔第一间隔时长，对当前的传递函数进行多项式拟合，得到第一拟合函数；其中，所述第一间隔时长大于所述预设周期的间隔时长；
根据所述第一拟合函数，确定不同温度对应的相偏；
将同一温度下拟合得到的相偏与获取的实际平均相偏按照权值进行合并，得到合并值；
将温度和合并值之间的对应关系进行存储，以使所述晶振模型根据所述对应关系确定温度对应的相偏。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述晶振在所述第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏，包括：
获取所述外部时钟参考源输入的时钟信号；其中，所述时钟信号为秒脉冲PPS信号；
对所述PPS信号进行防抖的上升沿检测；
在上升沿出现时，记录采集到的脉冲数；
根据所述脉冲数与预设标准值的差值，确定所述晶振在1秒内的实际平均相偏；其中，在所述时钟信号为所述PPS信号时，所述第一周期为1秒。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过传递函数预估所述第一温度对应的第一相偏之前，还包括：
根据第一预设时长内所述晶振的温度变化曲线与所述晶振的累积相位差，确定所述传递函数的第一参数，以及根据第二预设时长内的实际平均相偏的均值确定所述传递函数的第二参数；其中，所述第一参数由所述晶振特性决定，所述第二参数为所述晶振模型对应的函数中的常数；
根据所述第一参数和第二参数确定所述传递函数。
6.如权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在获取所述温度和所述实际平均相偏之后，将所述温度和所述实际平均相偏对应的定点值转换为浮点值。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值，包括：
将所述预估结果对应的浮点值转换为有符号定点数；其中，所述有符号定点数中小数部分的位宽大于第一预设阈值；
将所述有符号定点数中的整数部分确定为相位补偿值；其中，所述有符号定点数中的小数部分保留，与所述第一周期后的预估结果对应的有符号定点数进行叠加。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在获取所述第一温度和所述实际平均相偏之后，将所述第一温度和所述实际平均相偏输入低通滤波器，滤除噪声。
9.一种时钟同步装置，其特征在于，所述装置包括：
处理单元，用于在外部时钟参考源丢失时，按照预设周期周期性地获取晶振对应的温度；
预估单元，用于通过训练好的晶振模型对所述温度对应的所述晶振的相偏进行预估；其中，所述训练好的晶振模型通过在所述外部时钟参考源未丢失时对传递函数进行训练得到的；
所述处理单元，还用于根据预估结果确定所述晶振产生的时钟的相位补偿值；
所述处理单元，还用于根据所述补偿值对所述晶振产生的时钟进行相位补偿。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元，还用于：
按照所述预设周期周期性地获取所述晶振对应的第一温度，并通过所述传递函数预估所述第一温度对应的第一相偏；
获取所述晶振在所述第一温度对应的第一周期内的实际平均相偏；
根据所述第一相偏与所述实际平均相偏之间的差值，确定对所述传递函数进行参数调节的调节比例；
根据所述调节比例对所述传递函数进行调整；
直到确定所述外部时钟参考源丢失时，结束对所述传递函数的调整，得到所述晶振模型。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元，还用于：
在所述外部时钟参考源未丢失时，每隔第一间隔时长，对当前的传递函数进行多项式拟合，得到第一拟合函数；其中，所述第一间隔时长大于所述预设周期的间隔时长；
根据所述第一拟合函数，确定不同温度对应的相偏；
将同一温度下拟合得到的相偏与获取的实际平均相偏按照权值进行合并，得到合并值；
将温度和合并值之间的对应关系进行存储，以使所述晶振模型根据所述对应关系确定温度对应的相偏。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
获取所述外部时钟参考源输入的时钟信号；其中，所述时钟信号为秒脉冲PPS信号；
对所述PPS信号进行防抖的上升沿检测；
在上升沿出现时，记录采集到的脉冲数；
根据所述脉冲数与预设标准值的差值，确定所述晶振在1秒内的实际平均相偏；其中，在所述时钟信号为所述PPS信号时，所述第一周期为1秒。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元，还用于：
根据第一预设时长内所述晶振的温度变化曲线与所述晶振的累积相位差，确定所述传递函数的第一参数，以及根据第二预设时长内的实际平均相偏的均值确定所述传递函数的第二参数；其中，所述第一参数由所述晶振特性决定，所述第二参数为所述晶振模型对应的函数中的常数；
根据所述第一参数和第二参数确定所述传递函数。
14.如权利要求10-13任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元，还用于：
在获取所述温度和所述实际平均相偏之后，将所述温度和所述实际平均相偏对应的定点值转换为浮点值。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述处理单元，具体用于：
将所述预估结果对应的浮点值转换为有符号定点数；其中，所述有符号定点数中小数部分的位宽大于第一预设阈值；
将所述有符号定点数中的整数部分确定为相位补偿值；其中，所述有符号定点数中的小数部分保留，与所述第一周期后的预估结果对应的有符号定点数进行叠加。
16.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述处理单元，还用于：
在获取所述第一温度和所述实际平均相偏之后，将所述第一温度和所述实际平均相偏输入低通滤波器，滤除噪声。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行权利要求1-8任一项所述的方法包括的步骤。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被计算机执行时，使所述计算机执行如权利要求1-8任一项所述的方法。
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