В области интеллектуального транспорта принцип применения высокоточной системы синхронизации времени и частоты в основном основан на следующих аспектах, которые обеспечивают поддержку различных приложений интеллектуального транспорта за счет получения точной привязки по времени, реализации синхронизации между устройствами и обеспечения точной передачи данных:

1. Принцип спутниковой синхронизации:

Многие устройства в интеллектуальных транспортных системах, такие как навигационные системы на транспортных средствах и оборудование для мониторинга дорожного движения на дорогах, могут получать точные временные привязки, принимая спутниковые сигналы (например, сигналы спутниковых навигационных систем GPS и Beidou). Спутники оснащены высокоточными атомными часами, которые могут предоставлять чрезвычайно точную информацию о времени. Оборудование улавливает спутниковые сигналы через спутниковые приемные антенны, анализирует данные о времени с них и использует их в качестве собственной временной привязки. Например, навигационная система транспортного средства использует спутниковое время не только для определения местоположения транспортного средства, но и для точной записи времени вождения, обеспечивая точную временную основу для последующего планирования пути, контроля скорости и т. д.

2. Протокол синхронизации сетевого времени:

В сетевой среде интеллектуального транспорта, такой как коммуникационная сеть транспортного средства со всем (V2X) и интеллектуальная система управления дорожным движением, важную роль играют сетевой протокол времени (NTP) и протокол точного времени (PTP, IEEE 1588). Протокол NTP передает информацию о времени между устройствами через сеть. Устройство, как клиент NTP, получает время от сервера времени и корректирует локальные часы. Протокол PTP более точен. Он добавляет функцию временной метки к сетевым устройствам (таким как коммутаторы и маршрутизаторы) для точного измерения задержки передачи сигналов времени в сети и компенсации этих задержек. Например, в транспортном средстве со всем (V2V) и транспортном средстве с инфраструктурой (V2I) высокоточная синхронизация времени достигается с помощью протокола PTP, гарантируя, что информационное взаимодействие между транспортными средствами (такое как скорость движения, местоположение, намерение вождения и т. д.) осуществляется в точную временную точку, тем самым реализуя такие функции, как адаптивный круиз и предупреждение о столкновении.

3. Технология передачи времени по оптоволокну:

В некоторых сценариях интеллектуального транспорта, требующих чрезвычайно высокой точности синхронизации времени, например, между центром управления железнодорожным транспортом и различными станциями, используется технология передачи времени по оптоволокну. Эта технология основана на низких потерях и стабильных характеристиках передачи оптоволокна и достигает высокоточной синхронизации времени путем передачи сигналов времени по оптоволокну. Конкретный принцип заключается в загрузке местного сигнала времени в оптический сигнал посредством модуляции, передачи его на другой конец через оптоволокно, устройство на другом конце принимает оптический сигнал и демодулирует сигнал времени, а также одновременно измеряет задержку передачи сигнала. Путем вычисления и компенсации задержки передачи достигается синхронизация времени устройств на обоих концах. Например, в системе автоматического вождения метрополитена центр управления и поезд достигают высокоточной синхронизации времени с помощью технологии передачи времени по оптоволокну, чтобы гарантировать, что поезд может двигаться в соответствии с точным временем, обеспечивая безопасность вождения и пунктуальность.

4. Локальный источник часов и калибровка:

Интеллектуальное транспортное оборудование обычно оснащено локальным источником часов, таким как высокоточный кварцевый генератор, для обеспечения стабильного сигнала времени за короткое время. Однако локальный источник часов будет иметь определенное отклонение частоты и дрейф времени, поэтому его необходимо регулярно калибровать с помощью внешнего точного эталона времени. Например, локальный источник часов в системе управления светофорами будет регулярно калибровать локальные часы в соответствии с точным временем, полученным с помощью спутникового хронометража или сетевой синхронизации времени, чтобы гарантировать, что время переключения светофора является точным и поддерживать порядок движения.

5. Синхронизация сигнала беспроводной связи:

В сценариях беспроводной связи интеллектуального транспорта, таких как связь 5G-V2X, сам сигнал беспроводной связи также может использоваться для синхронизации времени. Базовая станция будет встраивать информацию о времени в передаваемый сигнал, а транспортное средство или другое оборудование будет извлекать информацию о времени и корректировать локальные часы, получая эти сигналы. В то же время устройства также могут взаимодействовать и договариваться друг с другом для дальнейшей оптимизации точности синхронизации времени. Например, несколько беспилотных транспортных средств в районе могут калибровать время друг с другом с помощью беспроводной связи между транспортными средствами, чтобы гарантировать, что они находятся в процессе совместного вождения.