基于采購(gòu)平臺(tái)的時(shí)鐘同步算法研究

周麗麗,王金玉,杜寅甫

(黑龍江省科學(xué)院智能制造研究所，黑龍江 哈爾濱 150090)

1 引言

近十年，隨著人民生活水平的提高，購(gòu)物方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，網(wǎng)上購(gòu)物逐漸興起，電子采購(gòu)是一種基于網(wǎng)絡(luò)的采購(gòu)方式，以復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)為支撐，并且融入了信息安全等方面。但又不脫離傳統(tǒng)采購(gòu)，在供方補(bǔ)給上依然包括供貨商、供方篩選，競(jìng)價(jià)采購(gòu)等方面。其本質(zhì)是原現(xiàn)實(shí)企業(yè)出口管理各個(gè)方面轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒒隹诠芾矸矫娴倪^程?；ヂ?lián)網(wǎng)初期，電子采購(gòu)業(yè)務(wù)就已經(jīng)出現(xiàn)，發(fā)達(dá)國(guó)家的資本巨頭們開始普及計(jì)算機(jī)的使用，將包含產(chǎn)品介紹的文字、圖片以電子信息在因特網(wǎng)上發(fā)布，提供給潛在客戶進(jìn)行瀏覽篩選、購(gòu)物下單及送貨。美國(guó)當(dāng)時(shí)受到技術(shù)發(fā)展的阻礙，對(duì)接方多為一對(duì)一，這樣就很浪費(fèi)效率，造成了無(wú)法大面積推廣，影響范圍也受到極大的削弱。網(wǎng)絡(luò)和信息安全技術(shù)的發(fā)展給電子采購(gòu)帶來(lái)了勃勃生機(jī)，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，可是在我國(guó)其仍是初級(jí)階段，地域的不同，各方面文化的差異讓其普及仍然很艱難。截止目前，采用電子采購(gòu)只在大型國(guó)企和大型政府機(jī)構(gòu)推展開，部分企業(yè)嘗試網(wǎng)上投標(biāo)競(jìng)標(biāo)，沒有形成普遍之勢(shì)。像國(guó)家電網(wǎng)這種起步較早的就有自己的電子招標(biāo)系統(tǒng)，功能目前也趨于完善，在硬件和軟件的投資開銷也比較大。越來(lái)越多的公司，已經(jīng)開始研發(fā)電子招招標(biāo)平臺(tái)，通常以競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)的形式進(jìn)行。雖然成品已有不少，但還是無(wú)法形成規(guī)模。而中小企業(yè)在電子招標(biāo)上還無(wú)法投入過多。很明顯政府在最近幾年推廣電子采購(gòu)和招標(biāo)，相關(guān)法律法規(guī)一直在出臺(tái)與完善，這些都對(duì)行業(yè)發(fā)展具有很正向的影響，起到積極作用。

電子采購(gòu)系統(tǒng)構(gòu)建于CA認(rèn)證體系之上，時(shí)間有效性在電子采購(gòu)活動(dòng)中必須考慮，采用由國(guó)家中心提供的精確時(shí)間[2]，對(duì)交易進(jìn)行的過程中所有操作記錄在案。在交易流程中，隨時(shí)對(duì)投標(biāo)文件加蓋時(shí)間戳以證明其時(shí)間存在真實(shí)性，之后使用時(shí)間戳服務(wù)對(duì)投標(biāo)書文件進(jìn)行簽名證明文件的時(shí)間合法性。由于每筆交易對(duì)雙方都有重要意義，因此需要所有數(shù)據(jù)在保密狀態(tài)的加密通道運(yùn)行，確保數(shù)據(jù)安全。用數(shù)字信封封裝敏感和重要數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定，安全。同時(shí)需采用強(qiáng)制機(jī)制和技術(shù)手段，保障投標(biāo)文件在開標(biāo)時(shí)間之后多個(gè)掌握密鑰的人同時(shí)確認(rèn)的情況下，才能被解密開封。在解開目標(biāo)文件時(shí)，需要顯示目標(biāo)文件是否被篡改，是否被讀取的信息，以保證安全。因此，本項(xiàng)目中對(duì)于時(shí)間戳系統(tǒng)的研究具有重要的意義。

2 時(shí)鐘同步算法研究

對(duì)時(shí)鐘較正后得到的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為

由此可得Kalman濾波算法的迭代方程為

進(jìn)行n次時(shí)鐘同步的Kalman增益矩陣G(n)可表示為

估計(jì)誤差的協(xié)方差為：

通過自回歸迭代運(yùn)算得到誤差值。

在此基礎(chǔ)上進(jìn)行觀測(cè)信息加權(quán)算法的研究，通過信息融合得到估計(jì)值，擴(kuò)展Kalman濾波的思想是把非線性方程轉(zhuǎn)化為近似線性的Kalman濾波，算法的基本理念是修正和預(yù)測(cè)。在k+1 時(shí)的觀測(cè)來(lái)到之前，對(duì)系統(tǒng)觀測(cè)向量和狀態(tài)向量進(jìn)行預(yù)測(cè)；在傳感器觀測(cè)向量來(lái)到之后，計(jì)算處新息以及濾波器的增益，之后用它們對(duì)去修正狀態(tài)。

對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行一階Taylor展開并取得數(shù)學(xué)期望得狀態(tài)預(yù)測(cè)方程為

新息協(xié)方差方程[3-5]為

最后可以得到狀態(tài)協(xié)方差更新方程，在此基礎(chǔ)上，利用協(xié)方差交集算法，CI算法是一個(gè)通用的融合估計(jì)算法，也就是無(wú)法預(yù)測(cè)實(shí)際值和預(yù)估值是否相關(guān)時(shí)，它也可以大概給出一個(gè)近似的估值。

3 仿真研究

在這里我們需要驗(yàn)證基于卡爾曼濾波優(yōu)化的時(shí)鐘偏差模型相關(guān)功能。我們要對(duì)所建模型進(jìn)行仿真處理，最后進(jìn)行結(jié)果分析。但軟件是集成化的，并不對(duì)外開放，這種特性讓我們無(wú)法加入卡爾曼濾波算法，程序也就無(wú)法運(yùn)行實(shí)現(xiàn)[6-7]。應(yīng)對(duì)這一關(guān)鍵點(diǎn)，本文提供了一個(gè)新思路，那就是處理網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，最后再進(jìn)行濾波處理。實(shí)現(xiàn)路徑如下：右鍵點(diǎn)擊所得仿真圖像選擇導(dǎo)出按鍵，然后依照路徑尋到數(shù)據(jù)記錄文件夾“tmp”下的“．txt”文件，復(fù)制txt文件中的所有數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel中，然后經(jīng)過MATLAB處理，運(yùn)行寫好的卡爾曼濾波算法程序并開始仿真。

仿真結(jié)果如下：

圖1 8節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步誤差與修正對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

本文應(yīng)用Kalman 濾波方法對(duì)電子采購(gòu)平臺(tái)的時(shí)間戳系統(tǒng)展開研究，通過狀態(tài)空間模型的高性能濾波技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化建模并實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步精度的提升，通過仿真研究，實(shí)現(xiàn)8節(jié)點(diǎn)樹形和星形系統(tǒng)時(shí)鐘同步誤差的濾波圖形。