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時間同步方案

PTP / (g)PTP 時間同步 | 高精度硬件晶振時間同步 | 多相機擷取 ns 級精度 | 支援多個時間域
虹科 XTSS 時間同步服務架構圖

在分散式多感應器系統中,訊號由建立至儲存會經歷多個軟件模組與系統,產生傳播延遲與時鐘波動。

為應對上述挑戰,虹科推出 XTSS 時間同步服務。XTSS 透過軟硬件整合,以平台時間同步服務(PTSS)與叢集時間同步服務(CTSS)確保整個系統的時鐘按時間運行並持續同步,形成統一時域,實現高精度時間同步。

主要時鐘域

TAI

TAI 時鐘域(域 0)

TAI 時鐘域被視為擴展系統網絡中事件的外部參考,透過 gPTP 或 PTP 進行同步,對獲取的量測數據進行時間分配,通常用於量測數據的全局時間相關性。

  • 可採用 GPS 或內部晶振時間源
  • 可在支援時間同步的以太網埠上接收主節點時鐘資訊
  • 不會發生偏移
WCD

工作時鐘域(域 1)

工作時鐘域(WCD)提供量測與同步任務的時間基準,可透過 gPTP 對基於以太網的網絡連接進行同步,整合於 IEEE 802.1AS-2020 標準定義的域 1 中。

  • 採用內部晶振時間源
  • 不會發生跳變
  • 作為域 0 的有效熱備份

BRICK 系列域 0 / 域 1 的叢集時間同步範例

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 條件下可作為 Master

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 條件下可作為 Master

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 / 域 1 條件下可作為 Slave

BRICK 系列 802.1AS 主以太網埠在域 0 / 域 1 條件下可作為 Slave

XTSS 時鐘類型

主節點時鐘

  • 整個網絡的主時鐘源,基於其分配時間
  • PTP 與 gPTP 中的時鐘與最佳主時鐘演算法(BMCA)一同運作
  • 透過 BMCA 自動確定最佳時鐘,設為主時鐘

普通時鐘

  • 作為主時鐘成為時鐘源,或作為從時鐘接收時間,直接進行同步
BMCA 最佳主時鐘演算法示意圖
邊界時鐘架構圖

邊界時鐘

跨網絡邊界傳輸時間資訊時鐘,既是從時鐘也是主時鐘,可在訊號類型之間進行轉換並管理多個子網絡。

透明時鐘架構圖

透明時鐘

交換機(Switch)用來量測由其引起數據封包延遲的一項功能。將交換機中傳遞的時間延遲標記並分發到從節點,組織來自多個來源的封包順序。

XTSS 時間偏差校正

GPS 時間源下偏差校正示意圖

GPS 時間源下偏差校正示意圖

當虹科 XTSS 從「GPS 訊號缺失狀態」轉為「GPS 訊號可用狀態」時,可透過 2 種方法校正期間產生的偏差:

  • 實際 GPS 時間與 GPS 模組內部時間之間的偏差小於預設值,採用速率校正,平滑補償誤差。
  • 反之,偏差超過預設值,執行一次時間「跳轉」校正誤差。

對於更改 PTP 主從時鐘的行為,該校正功能同樣適用。

XTSS 高精度時間同步

虹科 BRICK 系列數據擷取平台無需額外依賴即可作為主 / 從時鐘,配合交換機與 PSB 時間同步板卡,即可輕鬆實現多機種的時間同步,例如虹科車載伺服器或者任意支援 PSB 的 PC 主機。

多機種時間同步架構圖

對於不同的感應器而言,使用支援時間同步的轉換器,例如虹科 MDILink 數據轉換分析工具,即可輕鬆實現多感應器的高精度時間同步。

多感應器時間同步架構圖

以虹科 QX550 時間同步板卡作為主時鐘,透過自身的 4 個 10Gb 以太網埠可對最多 4 個從時鐘進行同步,此外透過內部 PPS 同步線纜可以連接最多 3 個 QX550,放大同步範圍。

多域時間同步架構圖

高精度硬件晶振時間同步

多相機擷取可實現 100ns-200ns 誤差

支援多個時間域保證持續穩定時間基准

自動修正 TAI 時間「閏秒」誤差

技術規格

產品名稱 QX500 PSB
產品圖片 QX500 時間同步板卡 PSB 時間同步板卡
PC 介面 PCIe 3.0 x8 OCuLink x4 電纜至 QX500 主站
以太網埠 4x 10GBase-T 1x 1000BASE-T 主 / 從
GPS 訊號源 — U-blox Neo-M8 GPS 模組
外部時間訊號源 — RS-232 / NMEA / PPS 輸入
PPS 分配 QX500 主控制器:3x 內部
QX500 從設備:無
1x 外部(PPS 輸出)
功耗 25 W 5 W
散熱方式 主動式,風扇控制 被動式
尺寸 126.09mm (W) x172.29mm (D) x21.59mm (H) 120.74mm (W) x172.29mm (D) x21.59mm (H)
重量 淨重 320 g 淨重 80 g
工作溫度 -10 °C ~ +60 °C
儲存溫度 -45 °C ~ +85 °C
相對空氣濕度 工作溫度內 90% 無冷凝
認證 CE, RoHS, REACH
查看詳情
規格項目 參數內容
操作溫度 -40°C ~ +85°C
埠配置 單個
每埠數據傳輸率 1 GbE
系統介面類型 PCIe 2.1 x 1
NC 邊帶介面 是
支援巨型封包 是
支援的介面 1000 Base-T
支援標準 (g)PTP 協議 (IEEE 802.1AS)
PTP 協議 (IEEE 1588)
規格項目 參數內容
特點 叢集時間同步
平台時間同步
多域時間轉發 802.1AS
時間轉發 IEEE 1588v2 UDP
平台要求 支援不受 TSC 的 CPU
x86 64位 / AMD64 架構
支援的操作系統 Windows® 10 64位(優化驅動程序)
Linux 64 位內核 4.2.0 或更高版本
支援標準 IEEE 802.1AS-2020
IEEE1588v2
支援的硬件平台 BRICK
DATALynx ATX4

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致力於提供符合專案需求的軟硬體設備,以及全流程的技術支援與專業服務。

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虹科憑藉在汽車電子、工業自動化、數據安全及生命科學領域的多載技術積累,為客戶提供從關鍵組件、精密儀器到系統級平台的端到端解決方案。我們不僅提供產品,更致力於透過專業的技術諮詢與創新優化,協助客戶取得長遠成功。

 

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