《電子技術(shù)應(yīng)用》
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石英撓性加速度計(jì)時(shí)間同步無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)
電子技術(shù)應(yīng)用 2023年7期
胡丹1，張清華2
（1.中國(guó)工程物理研究院，四川 綿陽(yáng)621900；2.西南科技大學(xué)，四川 綿陽(yáng)621010）
摘要： 針對(duì)石英撓性加速度計(jì)參數(shù)建模時(shí)的同步測(cè)試需求，基于無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)了時(shí)間同步無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于CC2530無(wú)線SOC芯片設(shè)計(jì)，采用硬件捕獲時(shí)間戳的方式降低部分延遲因素，利用最小二乘法（Least Squares Fit，LSF）估計(jì)、補(bǔ)償無(wú)線節(jié)點(diǎn)間的相對(duì)時(shí)鐘漂移，設(shè)計(jì)了監(jiān)聽(tīng)同步方式以減少發(fā)送同步信息包的次數(shù)。單跳及多跳監(jiān)聽(tīng)同步測(cè)試結(jié)果表明，其4跳平均同步誤差為 3.826 μs，均方差為3.286 μs，且4跳平均監(jiān)聽(tīng)誤差分別為8.193 μs、5.241 μs。系統(tǒng)能滿足石英撓性加速度計(jì)參數(shù)建模應(yīng)用的同步測(cè)試要求，并可以推廣到類(lèi)似應(yīng)用中。
中圖分類(lèi)號(hào)：TN925；TP212.9
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223281
中文引用格式： 胡丹，張清華. 石英撓性加速度計(jì)時(shí)間同步無(wú)線測(cè)試系統(tǒng)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(7)：105-109.
英文引用格式： Hu Dan，Zhang Qinghua. Time synchronization testing system for quartz flexible accelerometer[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(7)：105-109.
Time synchronization testing system for quartz flexible accelerometer
Hu Dan1，Zhang Qinghua2
(1.China Academy of Engineering Physics， Mianyang 621900， China； 2.Southwest University of Science and Technology， Mianyang 621010， China)
Abstract： In order to meet the synchronous test requirements of quartz flexible accelerometers in parameter modeling system, a time-synchronized wireless test system is designed based on wireless communication technology. The system is designed based on the CC2530 wireless SOC chip. The hardware captures timestamps to reduce some delay factors. Least Squares Fit (LSF) is used to estimate and compensate for the relative clock drift between wireless nodes. The monitoring synchronization method is designed to reduce the number of times sync packets sent. The single-hop and multi-hop monitoring synchronization test results show that the average synchronization error of the four hops is 3.826 μs, the mean square error is 3.286 μs, and the average monitoring errors of the four hops are 8.193 μs and 5.241 μs, respectively. The system can meet the synchronous test requirements of the quartz flexible accelerometer parameter modeling application, and can be extended to similar applications.
Key words : synchronization testing；time stamp；clock skew；monitoring

0　引言

石英撓性加速度計(jì)是重要的慣性導(dǎo)航部件，監(jiān)測(cè)其在靜態(tài)貯存環(huán)境下的輸出特性變化，并建模分析其性能具有重要意義[1]。本文基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN）技術(shù)，利用大量無(wú)線節(jié)點(diǎn)將加速度計(jì)組建為一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)[2-3]，設(shè)計(jì)了基于雙向信息交換的監(jiān)聽(tīng)時(shí)間同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)加速度傳感器信息的同步采集和傳輸。

基于WSN的時(shí)間同步主要受傳輸延遲所限制，文獻(xiàn)[4]利用Receiver-Receiver同步機(jī)制，將發(fā)送節(jié)點(diǎn)作為“第三方”參考節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)接收節(jié)點(diǎn)之間的同步；文獻(xiàn)[5]基于Pair-Wise同步機(jī)制，利用成對(duì)雙向信息交換實(shí)現(xiàn)收、發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的同步，同步精度是參考廣播時(shí)間同步的兩倍；文獻(xiàn)[6]基于單向Sender-Receiver同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)收、發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的同步；考慮由于固定延遲和隨機(jī)延遲導(dǎo)致的時(shí)鐘偏差，文獻(xiàn)[7]利用最大似然估計(jì)的方法完成了基于雙向信息交換的時(shí)間同步[8]。

本文從三方面設(shè)計(jì)了監(jiān)聽(tīng)時(shí)間同步機(jī)制：(1)采用硬件捕獲創(chuàng)建時(shí)間戳，消除軟件延遲因素；(2)同時(shí)補(bǔ)償時(shí)鐘偏差和時(shí)鐘抖動(dòng)，提升同步精度；(3)利用廣播機(jī)制實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)同步，并減少同步信息包傳輸。




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作者信息：

胡丹1，張清華2

（1.中國(guó)工程物理研究院，四川 綿陽(yáng)621900；2.西南科技大學(xué)，四川 綿陽(yáng)621010）


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