(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム間のグローバルクロックの確定方法であって、前記システム間が通信可能に接続されており、該確定方法は、
一クロック源を基準クロック源として確定し、前記基準クロック源は前記システムのすべてをカバーするステップ（1）と、
前記基準クロック源は、キャリブレーション信号を生成し、前記キャリブレーション信号を各システムに配信し、前記キャリブレーション信号の送信時間Td(0)を記録するステップ（2）と、
前記キャリブレーション信号が前記各システムに達した後、前記システムは、それぞれのローカルクロックに基づいて、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、前記各システムでそれぞれリターン信号を生成し、それぞれのローカルクロックに基づいて、前記リターン信号の送信時間Tb(n)を記録し、前記リターン信号が受信されたとき、前記リターン信号が前記基準クロック源に到達する到達時間Td(n)が記録されることにより、前記各システムと前記基準クロック源との絶対偏差Delay(n)を確定するステップ（3）と、
前記絶対偏差Delay(n)、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)、又は前記リターン信号の送信時間Tb(n)に基づいて、それぞれのローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n)を確定し、Tc(n)を補正パラメータとして各システムのローカルクロックを補正してグローバルクロックを形成するステップ（4）と、を含み、
前記ステップ（2）において、前記キャリブレーション信号の送信時間Td(0)と前記リターン信号の到達時間Td(n)の受信及び記録は、前記基準クロック源と協働する信号記録部により実行され、
前記ステップ（3）において、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)及び前記リターン信号の送信時間Tb(n)は、各システム内のローカルクロック及び前記ローカルクロックと協働するローカル信号記録部により確定され、
前記基準クロック源と協働する信号記録部の最小時間測定スケールは、基準クロック源のクロック周期の1/2より小さく、前記ローカル信号記録部の最小時間測定スケールは、前記ローカルクロックのクロック周期の1/2より小さく、
前記信号記録部の最小時間測定スケールは1ns以内であることを特徴とするシステム間のグローバルクロックの確定方法。
【請求項２】
前記ステップ（2）において、前記基準クロック源と協働する信号記録部が前記キャリブレーション信号を各システムに配信し、
前記基準クロック源及び前記基準クロック源と協働する信号記録部は、1つのシステムに属し、
前記ステップ（1）において、前記基準クロック源は、クロックコントローラであり、又はクロックコントローラ及びクロックコントローラに制御されるクロック発生器を含み、
前記キャリブレーション信号は、前記クロックコントローラが直接に送信した電気パルスにより形成されたものであり、又は、前記クロック発生器が前記クロックコントローラの駆動により送信したクロック信号であり、
各システムの作動開始が確定された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、各システムの作動開始のクロック零時ta0(n)を記録し、キャリブレーション信号が到達したと判断された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、キャリブレーション信号の到達時間ta1(n)を記録し、この場合に、前記到達時間Ta(n)=ta1(n)- ta0(n)であり、リターン信号が送信されたと判断された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、リターン信号の送信時間tb1(n)を記録し、この場合に、前記送信時間Tb(n)=tb1(n)-ta0(n)であり、
前記ステップ（3）において、前記リターン信号は、前記各システムがそれぞれ送信した応答信号であり、又はそれぞれ返された前記キャリブレーション信号であり、応答信号又は前記キャリブレーション信号の到達時間Td(n)を記録し、前記各システムの絶対偏差Delay(n)を確定し、
（I）前記リターン信号が前記応答信号である場合に、Delay(n)=（Td(n)- Td(0) -Δn）/2であり、Δnは各システムの応答反応時間であり、
（II）前記リターン信号が返された前記キャリブレーション信号である場合に、Delay(n)=（Td(n)- Td(0)）/2であり、
前記（I）において、前記Δnは、システムの所定値であり、又は前記Δnは、各システム内の信号記録部により確定され、前記Δn= Tb(n)- Ta(n)であり、
前記ステップ（4）において、Tc(n)=(Ta(n)- Delay(n)- Td(0))又はTc(n)= (Tb(n)+ Delay(n)- Td(n))であることを特徴とする請求項1に記載のシステム間のグローバルクロックの確定方法。
【請求項３】
前記信号記録部の最小時間測定スケールは100ps以内であることを特徴とする請求項２に記載のシステム間のグローバルクロックの確定方法。
【請求項４】
請求項1〜３に記載のシステム間のグローバルクロックの確定方法を実現する構造であって、
請求項１に記載の、通信可能に接続されているシステム、基準クロック源、ローカルクロック、信号記録部、及びローカル信号記録部を含み、
前記基準クロック源は、前記システムのすべてをカバーし、キャリブレーション信号を生成して各システムに配信し、前記キャリブレーション信号の送信時間Td(0)を記録し、
前記各システムは、それぞれのローカルクロックに基づいて、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、前記各システムでそれぞれリターン信号を生成し、それぞれのローカルクロックに基づいて前記リターン信号の送信時間Tb(n)を記録し、前記リターン信号が前記基準クロック源に到達する到達時間Td(n)を記録し、前記各システムと前記基準クロック源との絶対偏差Delay(n)を確定し、
前記各システムは、前記絶対偏差Delay(n)、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)、又は前記リターン信号の送信時間Tb(n)に基づいて、それぞれのローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n)を確定し、該Tc(n)を補正パラメータとして各システムのローカルクロックを補正してグローバルクロックを形成し、
前記信号記録部は、前記基準クロック源と協働するものであり、前記キャリブレーション信号の送信時間Td(0)と前記リターン信号の到達時間Td(n)の受信及び記録を実行し、
ローカル信号記録部は、前記各システム内のローカルクロック及び前記ローカルクロックと協働するものであり、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)及び前記リターン信号の送信時間Tb(n)を確定し、
前記基準クロック源と協働する信号記録部の最小時間測定スケールは、前記基準クロック源のクロック周期の1/2より小さく、
前記ローカル信号記録部の最小時間測定スケールは、前記ローカルクロックのクロック周期の1/2より小さく、
前記信号記録部は、コントローラと、前記コントローラに通信接続され、前記コントローラにより駆動される時間変換器とを含み、前記時間変換器の時間精度は1ns以内である、
ことを特徴とするシステム間のグローバルクロックの確定構造。
【請求項５】
前記各システム内に、各システムのローカルクロックに通信可能に接続されている信号記録部が設けられており、
1つのシステム内のローカルクロックと信号記録部を、基準クロック源と基準クロック源と協働する信号記録部とし、
前記基準クロック源と協働する信号記録部と前記システムとの接続は、双方向通信接続であり、
前記基準クロック源と協働する信号記録部と前記基準クロック源との接続、前記基準クロック源と協働する信号記録部と前記システムとの接続、及び前記システム同士の間の接続は、有線接続であることを特徴とする請求項４に記載のシステム間のグローバルクロックの確定構造。
【請求項６】
前記システムの間が順次通信接続されて、少なくとも1本の線形ネットワーク構造が形成されており、前記基準クロック源と協働する信号記録部は、前記各線形ネットワーク構造における1つのシステムに通信接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のシステム間のグローバルクロックの確定構造。
【請求項７】
前記基準クロック源と協働する信号記録部は、前記各線形ネットワーク構造における端点にあるシステムに通信接続されており、
前記システムの間の接続は、双方向通信接続であり、
1本の前記線形ネットワーク構造が設置されていることを特徴とする請求項６に記載のシステム間のグローバルクロックの確定構造。
【請求項８】
前記各システムは、それぞれ前記基準クロック源と協働する信号記録部に直接に通信接続され、スター型ネットワーク構造を形成することを特徴とする請求項４又は５に記載のシステム間のグローバルクロックの確定構造。
【請求項９】
前記時間変換器は、TDC又はTACであり、前記TDC又はTACの時間精度は100ps以内であることを特徴とする請求項４又は５に記載のシステム間のグローバルクロックの確定構造。
【請求項１０】
前記基準クロック源は、クロックコントローラであり、若しくは、クロックコントローラと、クロックコントローラにより制御されるクロック発生器とを含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のシステム間のグローバルクロックの確定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間計測技術分野に属し、基準時間の確定方法に関し、特にグローバルタイムの確定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グローバルクロックは多くの分野に応用されており、互いに独立したシステム同士の間にグローバルクロックの同期を達成させ、各独立したシステムのクロックが一致する時間基準を有する限り、アレイの共同動作を達成でき、各システムが一致する計測条件を有することを保証できるため、システム間グローバルクロックの確定方法を提供する必要がある。
【０００３】
従来のシステム間のグローバルクロックの確定は、複数のシステム間のタイムスタンプ通信によりそれぞれのクロックのタイミング基準を取得し、さらに校正を行うことにより実現される。このような方法は、通信分野において広く使用されており、システム間の時間同期を実現できるが、既存の通信プロトコル(時間基準をパッケージしてタイムスタンプを形成できる)により、低精度、例えばms又はサブms、或いはμs又はサブμsレベルのグローバルクロック同期を達成することに制限され、このような方法による精度は、最終的にクロックの速度、即ち、トグル周波数に依存し、クロック周期より短い同期精度を達成することはできない。例えば、核検出分野、飛行時間の応用分野において、複数の独立したシステムの間に、正確な時間計測のため、完全に一致する時間基準が必要であり、完全に同期されるグローバルタイムは、ns〜psレベルのような非常に高い精度が要求され、システムクロックのクロック周期より短い場合が多く、グローバルクロックの配置においては、システム間の各クロックのパワーオンシーケンスが異なることによる微細な差異を配慮する必要があるため、従来の方法により要求を満たすことができない。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、複数のシステムが一致する時間基準を必要とする時に、簡単なネットワークにより各システムを接続し、システム同士の通信及び信号記録部により各システムのクロックの位相差を確定し、各クロックの位相差により各システムを校正することにより、すべてのシステムにおけるすべてのクロックが完全に一致する時間基準を有するシステム間のグローバルクロックの確定方法及び確定構造を提供することを目的とする。
【０００５】
上記の目的を解決するために、本発明の技術手段は以下の通りである。
【０００６】
システム間のグローバルクロックの確定方法であって、前記システム間が通信可能に接続されており、該確定方法は、
一クロック源を、前記システムのすべてをカバーする基準クロック源として確定するステップ（1）と、
前記基準クロック源は、キャリブレーション信号を生成し、前記キャリブレーション信号を各システムに配信し、前記キャリブレーション信号の送信時間Td(0)を記録するステップ（2）と、
（3）前記キャリブレーション信号が前記各システムに達した後、前記システムは、それぞれのローカルクロックに基づいて、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、前記各システムでそれぞれリターン信号を生成し、それぞれのローカルクロックに基づいて、前記リターン信号の送信時間Tb(n)を記録し、その後、前記リターン信号が受信され、前記リターン信号が前記基準クロック源に到達する到達時間Td(n)が記録されることにより、前記各システムと前記基準クロック源との絶対偏差Delay(n)を確定するステップ（3）と、
前記絶対偏差Delay(n)、前記キャリブレーション信号到達時間Ta(n)、又は前記リターン信号の送信時間Tb(n)に基づいて、それぞれのローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n)を確定し、Tc(n)を補正パラメータとして各システムのローカルクロックを補正してグローバルクロックを形成するステップ（4）と、
を含むことを特徴とするシステム間のグローバルクロックの確定方法。
ここで、Tc(n)=(Ta(n)-Delay(n)-Td(0))又はTc(n)=(Delay(n)+Tb(n)-Td(n))である。
【０００７】
好ましくは、前記キャリブレーション信号送信時間Td(0)と前記リターン信号到達時間Td(n)の受信及び記録は、基準クロック源と協働する信号記録部により実行される。
好ましくは、前記ステップ（2）において、前記基準クロック源と協働する信号記録部が前記キャリブレーション信号を各システムに配信する。
好ましくは、前記基準クロック源及び前記基準クロック源と協働する信号記録部は、1つのシステムに属する。
好ましくは、前記ステップ（1）において、前記基準クロック源は、クロックコントローラであり、又はクロックコントローラ及びクロックコントローラに制御されるクロック発生器を含む。
好ましくは、前記キャリブレーション信号は、前記クロックコントローラが直接に送信した電気パルスにより形成されたものであり、又は、前記クロック発生器が前記クロックコントローラの駆動により送信したクロック信号である。
好ましくは、前記ステップ（3）において、前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)及び前記リターン信号の送信時間Tb(n)は、各システム内のローカルクロック及び前記ローカルクロックと協働するローカル信号記録部により確定される。
さらに、前記到達時間Ta(n)の確定は、以下のステップを含む。各システムの作動開始が確定された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、各システムの作動開始のクロック零時ta0(n)を記録し、キャリブレーション信号が到達したと判断された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、キャリブレーション信号の到達時間ta1(n)を記録し、この場合に、前記到達時間Ta(n)=ta1(n)- ta0(n)であり、リターン信号が送信されたと判断された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、リターン信号の送信時間tb1(n)を記録し、この場合に、前記送信時間Tb(n)=tb1(n)-ta0(n)である。
好ましくは、前記ステップ（3）において、前記リターン信号は、前記各システムがそれぞれ送信した応答信号であり、又はそれぞれ返された前記キャリブレーション信号である。
好ましくは、（I）前記リターン信号は前記応答信号である場合に、各システムの絶対偏差Delay(n)=（Td(n)- Td(0) -Δn）/2であり、ここで、Δnは各システムの応答反応時間であり、
（II）前記リターン信号は返された前記キャリブレーション信号である場合に、各システムの絶対偏差Delay(n)=（Td(n)- Td(0)）/2であり、リターン信号の送信時間Tb(n)= Ta(n)である。
好ましくは、前記ステップ（I）において、前記Δnは、システムの所定値であり、又は前記Δnは、各システム内の信号記録部により確定され、前記Δn= Tb(n)- Ta(n)である。
前記基準クロック源と協働する信号記録部の最小時間測定スケールは、前記基準クロック源のクロック周期の1/2より小さく、
前記ローカル信号記録部の最小時間測定スケールは、ローカルクロックのクロック周期の1/2より小さい。
好ましくは、前記信号記録部の最小時間測定スケールは1ns以内である。
さらに、前記信号記録部の最小時間測定スケールは100ps以内である。
【０００８】
本発明は、通信可能に接続されているシステム、基準クロック源及び前記基準クロック源と協働する信号記録部を含み、前記信号記録部は、前記基準クロック源と通信可能に接続され、前記各システムは、いずれも前記信号記録部を介して前記基準クロック源と通信して各システムのそれぞれのローカルクロックと前記基準クロック源との零時偏差を確定するシステム間グローバルクロックの確定構造をさらに開示する。
【０００９】
前記基準クロック源と協働する信号記録部と、前記システムとの接続は、双方向通信接続である。
【００１０】
好ましくは、前記基準クロック源と協働する信号記録部と前記基準クロック源との接続、前記基準クロック源と協働する信号記録部と前記システムとの接続、前記システム同士の間の接続は、有線接続である。
【００１１】
好ましくは、前記各システムに、それぞれローカルクロック及び前記ローカルクロックに通信可能に接続されている信号記録部が設置されており、また、好ましくは、1つのシステム内のローカルクロックを基準クロック源とする。
【００１２】
前記システム同士は、順次通信接続され、線形ネットワーク構造を形成し、且つ少なくとも1本の線形ネットワーク構造が設置されており、前記基準クロック源と協働する信号記録部は、前記各線形ネットワーク構造における1つのシステムに通信接続されている。
【００１３】
前記基準クロック源と協働する信号記録部は、前記各線形ネットワーク構造における端点にあるシステムに通信接続されている。
好ましくは、前記システムの間の接続は、双方向通信接続である。
好ましくは、1本の前記線形ネットワークが設置されている。
【００１４】
前記各システムは、それぞれ前記基準クロック源と協働する信号記録部に直接に通信接続され、スター型ネットワーク構造を形成する。
【００１５】
前記基準クロック源と協働する信号記録部の最小時間測定スケールは、前記基準クロック源のクロック周期の1/2より小さい。
前記ローカル信号記録部の最小時間測定スケールは、前記ローカルクロックのクロック周期の1/2より小さい。
好ましくは、前記信号記録部は、コントローラと、前記コントローラに通信接続され、前記コントローラにより駆動される時間変換器とを含み、前記時間変換器の時間精度は1ns以内である。
好ましくは、前記時間変換器は、TDC又はTACであり、前記TDC又はTACの時間精度は100ps以内である。
【００１６】
前記基準クロック源は、クロックコントローラであり、若しくは、クロックコントローラと、クロックコントローラにより制御されるクロック発生器とを含む。
【００１７】
本発明は、前記技術手段により、以下の有益な効果を有する。
【００１８】
1、本発明が開示するシステム間のグローバルクロックの確定方法及び確定構造において、独立して作動する際に、各システムは各自のクロックに依存して働き、複数のシステムが時間基準を統一する必要がある場合に、基準クロック源がキャリブレーション信号を送信するとともに、基準クロック源の信号記録部はタイミングTd(0)を開始する。各システムは、基準クロック源からの距離が異なるため、順次キャリブレーション信号を受信し、各システムがキャリブレーション信号を受信した後、各システム内の信号記録部は該キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、同時に各システムは即時にリターン信号を基準クロック源の信号記録部に送信し（応答し又は直接に回路を経由してキャリブレーション信号を返し）、リターン信号の送信時間Tb(n)を記録する。同様に距離が異なるため、信号記録部は順次各システムからのリターン信号を受信し、順次時間Td(n)を記録し、システムと基準クロック源と間の時間遅延は、Delay(n)=(Td (n)-T d (0))/2又はDelay(n) = (Td (n)-Td (0) -Δn)/2であり、Δnの値は必要に応じて前記ステップにより確定され、また、システムと基準クロック源との配線の長さをL(n)=Delay(n)*Cとして計算することができ、ここで、Cの速度は光速に近い。すべてのシステムが完全に一致する時間基準を有する必要である場合に、基準システムは、得られた対応するDelay(n)のデータを各システムに送信し、各システムは各自のローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n)を、Tc(n)=(Ta(n)- Delay(n)- Td(0)) 又はTc(n) = (Delay(n)+ Tb(n) -Td(n))によって計算し、Tc(n)を補正パラメータとして各システムクロックに補正を行わせる。（1）Tc(n)>0である場合に、本システムクロックの零時が基準クロック源より早いため、本システムのタイミングシステムから該値を引く。（2）Tc(n)<0である場合に、本システムのクロックの零時が基準クロック源より遅いため、本システムタイミングシステムに該値を加える。
【００１９】
2、高精度信号記録部の設置により、時間の同期精度が向上する。基準クロック源に高精度の信号記録部を設置するとともに、システム内のローカルクロックそれぞれに対してもそれと協働する信号記録部を設置し、信号記録部の最小時間測定スケールは基準クロック源のクロック周期の1/2より小さく、時間デジタル変換器（TDC）又は時間アナログ変換器（TAC）であることができ、該時間デジタル変換器（TDC）又は時間アナログ変換器（TAC）は、基準クロック源及び各システム内のローカルクロックに協力して、各システム内のローカルクロックと基準クロック源との零時偏差を確定することにより、各システムと基準クロック源との時間絶対偏差を正確に確定して、グローバルクロックを形成することができる。
【００２０】
3、システム間の時間計測及び通信により、各システム時間の統一化補正を完成することにより、信頼性が高い専用のクロック線の複雑な設計を省略できる。
【００２１】
4、システムの拡張性が広がり、システム間が線形ネットワーク構造となるように設置される場合に、システムにおいてシステムを任意に追加することができ、追加されるシステムは、一回だけの計測により、システムと一致する時間基準を達成することを保証できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】システム間のグローバルクロックの確定方法の一実施例の作業フロー図である。
【図２】システム内のクロック源とクロック記録部との接続関係の模式図である。
【図３】システム間のグローバルクロックを確定する構造の第1実施例の構造模式図である。
【図４】システム間のグローバルクロックを確定する構造の第2実施例の構造模式図である。
【図５】システム間のグローバルクロックを確定する構造の第3実施例の構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明をさらに説明する。
【００２４】
本発明は、システム間のグローバルクロックの確定方法を開示しており、前記システム間が通信可能に接続されており、図1に示すように、以下のステップを含む。
ステップ（1）:クロック源の基準クロック源を確定し、該基準クロック源は、ネットワークを介してすべてのシステムをカバーする。まず、一クロック源を基準クロック源として確定し、前記基準クロック源によってキャリブレーション信号を生成する。
各システム内にローカルクロックが設置されているため、まず唯一のクロック源を基準として確定する必要があり、基準クロック源は任意に選択されてもよく、ネットワークを介してすべてのシステムに伝送される（即ち、すべてのシステムをカバーする）ことができればよい。基準クロック源は各システムのローカルクロックから選択してもよく、別途に外部にクロック源を基準として設置してもよい。好ましくは、前記基準クロック源は、各システムのローカルクロックから確定され、構造上、クロックコントローラのみであってもよいが、クロックコントローラ及びクロックコントローラにより制御されるクロック発生器を含んでもよく、必要に応じて設置されればよい。
ステップ（2）:前記基準クロック源は、キャリブレーション信号を生成し、前記キャリブレーション信号を各システムに配信し、前記キャリブレーション信号の送信時間Td(0)を記録する。 
上述した通り、キャリブレーション信号は基準クロック源により生成されるため、キャリブレーション信号は、クロックコントローラが直接に送信した電気パルスにより形成されたものであってもよいが、前記クロック発生器が前記クロックコントローラの駆動により送信したクロック信号であってもよい。キャリブレーション信号を生成した後、それを各システムに送信する必要がある。本実施例において、基準クロック源と協働する信号記録部により該キャリブレーション信号を各システムに配信し、ここで、信号記録部は、コントローラ及びそれに制御される時間変換器を含む。
基準クロック源及び基準クロック源と協働する信号記録部は1つのシステムに属し、基準クロック源と協働する信号記録部は、キャリブレーション信号の送信時間Td(0)受信して記録する。
ステップ（3）:キャリブレーション信号はネットワークを介して各システムに到達した後、システムは、それぞれのローカルクロックに基づいて、キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、各システムでそれぞれリターン信号を生成し、それぞれのローカルクロックに基づいて、リターン信号の送信時間Tb(n)を記録する。それから、リターン信号を受信し、前記リターン信号が基準クロック源に到達する到達時間Td(n)を記録することにより、前記各システムの絶対偏差Delay(n)を確定する。
キャリブレーション信号の送信時間Td(0)及びリターン信号の到達時間Td(n)は、同一のタイミング素子により記録されることができ、それにより、タイミング部と同一の時間精度を保証できる。図1に示す実施例において、いずれも基準クロック源と協働する信号記録部により受信して記録し、具体的には、時間変換器がコントローラの駆動によりTd(0)とTd(n)の値を記録する。 
ステップ（3）において、精度を配慮しない場合に、キャリブレーション信号が各システムに至る到達時間Ta(n)及びリターン信号の送信時間Tb(n)は、システムで直接それぞれのローカルクロックに基づいて確定されて記録されてもよく、各システム内のローカルクロック及び前記ローカルクロックと協働するローカル信号記録部により確定されてもよい。各システム内のローカル信号記録部の構造は前記基準クロック源と協働する信号記録部の構造と同じであり、ローカルクロックとの接続が双方向通信で有線接続である。各システムの作動開始が確定された時に、ローカル信号記録部は各ローカルクロックに基づいて、各システムの作動開始のクロック零時ta0(n)を記録し、キャリブレーション信号が到達したと判断された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、キャリブレーション信号（パルス又はクロック信号）の到達時間ta1(n)を記録し、この場合に、前記到達時間Ta（n）=ta1(n)- ta0(n)であり、リターン信号が送信されたと判断された時に、ローカル信号記録部は、各ローカルクロックに基づいて、リターン信号の送信時間tb1(n)を記録し、この場合に、前記的送信時間Tb(n)=tb1(n)-ta0(n)である。
【００２５】
各システムでそれぞれ生成されるリターン信号の形式として複数の種類が挙げられるが、以下、リターン信号が前記各システムで送信される応答信号、又はそれぞれ返された前記キャリブレーション信号である場合を例として前記ステップを説明する。なお、リターン信号は他の形式である場合にも、本発明に開示される方法によりシステム間のグローバルクロックの形成を達成することができる。
【００２６】
キャリブレーション信号が前記各システムに到達した後、各システムは、直接回路を介してリターン信号リンクに接続され、キャリブレーション信号を返してもよく、コントローラ（例えば、FPGAのような非同期応答可能なコントローラ）がキャリブレーション信号を受信して、すぐに（コントローラに依存しないマスタークロック条件で）応答信号を送信してもよい。そして、前記基準クロック源に到達した到達時間Td(n)を記録して前記各システムの絶対偏差Delay(n)を確定する。
【００２７】
（I）リターン信号が前記応答信号である場合に、Delay(n)= (Td (n)-Td (0) -Δn)/2であり、ここで、Δnは各システムの応答反応時間である。ステップ（I）において、時間精度の問題を配慮しない場合に、Δnは所定値であり、事前に実験と計算により確定され、各システムに記憶されておき、また、Δnは、各システム内のローカルクロック及びローカル信号記録部によって確定され、Δn= Tb(n)- Ta(n)であってもよい。
（II）リターン信号が返された前記キャリブレーション信号である場合に、Delay(n)= (Td (n)-Td (0))/2である。
【００２８】
ステップ（4）:前記絶対偏差Delay(n)及び前記キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)、又は前記絶対偏差Delay(n)及び前記リターン信号の送信時間Tb(n)に基づいて、前記各システムのクロックを調整して、グローバルクロックを形成する。各ローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n) =(Ta(n)- Delay(n) -Td (0))又はTc(n) = (Delay(n)+ Tb(n) -Td(n))をそれぞれ確定し、Tc(n)を補正パラメータとして各システムのローカルクロックを補正してグローバルクロックを形成する。
【００２９】
キャリブレーション信号が送信されるから各システムに到達するまで、Td (0)+Delay(n)= Ta(n) -Tc(n)であり、そのためTc(n)= Ta(n)-Td (0)-Delay(n)= {Ta(n)-（(Td (n)+Td (0))/2-Δn/2}であり、ここで、リターン信号がキャリブレーション信号である場合に、Δn=0である。リターン信号が送信されるから基準クロック源に到達するまで、Td (n)- Delay(n)= Tb(n) -Tc(n)であり、そのためTc(n)= Tb(n)- Td (n)+ Delay(n)= {Ta(n)-（(Td (n)+Td (0))/2-Δn/2}であり、ここで、リターン信号がキャリブレーション信号である場合に、Δn=0である。
【００３０】
Tc(n)を確定した後、それを補正パラメータとして各システムのローカルクロックを補正する。
【００３１】
（1）Tc(n)>0である場合に、本システムクロックの零時が基準クロック源より早いため、本システムのタイミングシステムから該値を引く。
（2）Tc(n)<0である場合に、本システムクロックの零時が基準クロック源より遅いため、本システムのタイミングシステムに該値を加える。それにより、すべてのシステムが完全に一致する時間基準を有することを保証できる。
【００３２】
前記方法において、基準システム（即ち、ローカルクロックの基準クロック源のシステム）はキャリブレーション信号を送信しDelay(n)を確定する一方、他のシステムはTa(n)及びTb(n)を確定する。各システムにいずれもローカルクロックと信号記録部が設置されているため、他のシステムによりキャリブレーション信号を送信しDelay(n)を計算し、基準システムによりTa(n)とTb(n)を測定してもよい。また、基準システムと他のシステムはいずれも信号処理機能を有するため、測定されたDelay(n)を互いに送信してもよいが、測定されたTa(n)とTb(n)を互いに送信してもよい。いずれの一方がネットワークを介してDelay(n)とTa(n)、Tb (n)を取得すれば、補正パラメータTc(n)を確定でき、Tc(n)を各システムに送信して補正を行わせ、又はシステム全体の総処理部にアップロードしてグローバル補正を行わせることができる。
【００３３】
本発明の方法によれば、各システムは各自のローカルクロックを有し、独立して作動する際に、各自のクロックに依存して作動でき、システム間が時間基準を統一する必要がある場合に、前記システム間のグローバルクロックの確定方法を採用すれば、システム間のグローバルクロックの統一を便利で迅速に実現でき、必要に応じて各分野に適用できる。
【００３４】
本発明がさらに開示するシステム間のグローバルクロックの確定方法は、時間の同期精度を向上させることができ、時間精度に対する要求が高い場合に適用できる。
【００３５】
通信可能に接続されているシステム同士間のグローバルクロックの確定方法は、以下のステップを備える。
【００３６】
ステップ（1）:一クロック源を基準クロック源として確定し、該基準クロック源はネットワークを介してすべてのシステムをカバーする。まず、一クロック源を基準クロック源として確定し、前記基準クロック源によりキャリブレーション信号を生成する。
各システム内にローカルクロックが設置されているため、まず一つのクロック源を基準として確定する必要があり、基準クロック源は任意に選択されてもよく、該基準クロック源がネットワークを介してすべてのシステムに伝送される（即ち、すべてのシステムをカバーする）ことができればよい。基準クロック源は各システムのローカルクロックから選択してもよく、別途に外部にクロック源を基準として設置してもよい。本実施例において、前記基準クロック源は、クロックコントローラのみであってもよいが、クロックコントローラ及びクロックコントローラにより制御されるクロック発生器を含んでもよく、必要に応じて設置されればよい。
【００３７】
ステップ（2）:前記基準クロック源は、キャリブレーション信号を生成し、前記キャリブレーション信号は、クロック源から直接に、又は基準クロック源と協働する信号記録部を介して各システムに配信され、基準クロック源と協働する信号記録部は、前記キャリブレーション信号の送信時間Td(0)を記録する。 
上述した通り、キャリブレーション信号は、基準クロック源により生成されるため、クロックコントローラが直接に送信した電気パルスにより形成されたものであってもよいが、前記クロック発生器が前記クロックコントローラの駆動により送信したクロック信号であってもよい。キャリブレーション信号を生成した後、それを各システムに送信する必要がある。本実施例において、基準クロック源と協働する信号記録部により該キャリブレーション信号を各システムに配信し、信号記録部の最小時間測定スケールは、基準クロック源のクロック周期の1/2より小さ。信号記録部は、コントローラ及びそれにより駆動される時間変換器を含む。基準クロック源及び基準クロック源と協働する信号記録部は1つのシステムに属することができ、それにより、システム配線を配置しやすい。基準クロック源と協働する信号記録部は、キャリブレーション信号を各システムに配信し、信号記録部は、キャリブレーション信号の送信時間Td(0)を記録する。
【００３８】
ステップ（3）:キャリブレーション信号はネットワークを介して各システムに到達した後、システムは、それぞれのローカルクロック及びローカル信号記録部に基づいて、キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、同時に各システムでされぞれリターン信号を生成し、それぞれのローカルクロック及びローカル信号記録部に基づいてリターン信号の送信時間Tb(n)を記録し、基準クロック源と協働して信号記録部はリターン信号を受信してリターン信号が基準クロック源に到達する到達時間Td(n)を記録して、前記各システムの絶対偏差Delay(n)を確定する。
キャリブレーション信号の送信時間Td(0)及びリターン信号の到達時間Td(n)は、ともに基準クロック源と協働する高精度信号記録部により受信されて記録され、具体的には、時間変換器がコントローラの駆動によりTd(0)とTd(n)の値を記録する。基準クロック源と協働する信号記録部の最小時間測定スケールは、基準クロック源のクロック周期の1/2より小さいため、信号記録部は、1クロック周期の長さより短い時間を正確に計測でき、同期精度に対する要求が高いグローバルクロックにおいて、グローバルクロック周波数は、一般的に50MHz以上であり、クロック周期は20ns以内であり、さらに、周波数は200MHz以上になり、クロック周期は2ns以内である。しかし、グローバルクロックの配線における遅延も正確に測定する必要があり、このような遅延は、配線の長さによって異なり、システムグローバルクロックと同じ位相を維持することはない。この遅延を正確に測定するために、グローバルクロックに依存することではなく、高精度のクロック測定装置を必要とし、最小測定スケールが基準クロックのクロック周期の1/2より小さい信号測定装置により、配線遅延又は位相偏差等のより高い精度が要求される時間測定を実現することができる。
【００３９】
好ましい実施態様において、信号記録部は、コントローラと、該コントローラにより駆動される時間変換器とを含み、該時間変換器の最小時間測定スケールを1ns以内とすることにより、キャリブレーション信号の送信時間Td(0)及びリターン信号的のリターン時間Td(n)を正確に記録することができ、psレベルの時間精度が要求される場合にも適用される。
【００４０】
さらに、該時間変換器はTDC（時間デジタル変換器）又はTAC(時間アナログ変換器)であってもよく、 TDC又はTACの時間精度は100ps以内である。TDCの場合において、TDCはコントローラの制御によりTDCのカウント値（記録された時間値）を読み込み、TDCは非同期タイミングである、つまり、クロック信号がリアルタイムでトリガされる（一般的に電気パルスのジャンプエッジトリガーである）ため、通信オーバーヘッドがない。また、TDCは完全にマスタークロック周波数に依存するとは限らず、回路遅延キャッチアップ回路によりタイミングを行い、タイミング精度は10psに達する。そのため、時間精度が100ps以内である信号記録部を信号の送信時間とリターン時間の記録に使用することにより、時間の同期精度がpsレベルである要求を満たすことができ、例えば、走査イメージングシステム等の時間精度に対する要求が高い分野に適用される。
【００４１】
到達時間Ta(n)及び送信時間Tb(n)も各システム内のローカルクロック及び前記ローカルクロックと協働する高時間精度のローカル信号記録部により確定される。各システム内のローカル信号記録部の構造が前記基準クロック源と協働する信号記録部の構造と同じであり、同様に、前記ローカル信号記録部の最小時間測定スケールは前記ローカルクロックのクロック周期の1/2より小さく、両者は同じレベルの最小時間測定を有する。各システムの作動開始が確定された時に、ローカル信号記録部は各システムの作動開始のクロック零時ta0(n)を記録し、キャリブレーション信号が到達したと確定された時に、ローカル信号記録部はローカルクロックに基づいてキャリブレーション信号（パルス又はクロック信号）の到達時間ta1(n)を記録し、この場合に、前記到達時間Ta(n)=ta1(n)- ta0(n)である。リターン信号が送信されたと判断された時に、ローカル信号記録部は、ローカルクロックに基づいてリターン信号（パルス又はクロック信号又は応答信号）の送信時間tb1(n)を記録し、この場合に、前記送信時間Tb(n)=tb1(n)-ta0(n)であり、それにより、Ta(n)、Tb(n)及び前述Td(0)、Td(n)が同じレベルの精度を有することを確保できる。
【００４２】
各システムでそれぞれ生成されるリターン信号の形式として複数の種類が挙げられるが、以下、リターン信号が前記各システムで送信される応答信号、又はそれぞれ返された前記キャリブレーション信号である場合を例として前記ステップを説明する。なお、リターン信号は他の形式である場合にも、本発明に開示される方法によりシステム間のグローバルクロックの形成を達成することができる。キャリブレーション信号が前記各システムに到達した後、各システムは、直接回路を介してリターン信号リンクに接続され、キャリブレーション信号を返してもよく、コントローラ（例えば、FPGAのような非同期応答可能なコントローラ）がキャリブレーション信号を受信して、すぐに（コントローラに依存しないマスタークロック条件で）応答信号を送信してもよい。そして、前記基準クロック源に到達する到達時間Td(n)を記録して前記各システムの絶対偏差Delay(n)を確定する。
【００４３】
（I）リターン信号が前記応答信号である場合に、Delay(n)= (Td(n)-Td (0) -Δn)/2、であり、ここで、Δnは各システムの応答反応時間である。時間精度の問題を配慮する場合に、Δnは各システム内の信号記録部により確定され、Δn= Tb(n)- Ta(n)である。
（II）リターン信号が返された前記キャリブレーション信号である場合に、Delay(n)= (Td (n)-Td (0))/2である。
【００４４】
ステップ（4）:前記絶対偏差Delay(n)及び前記リターン信号到達時間Ta(n)に基づいて、前記各システムのクロックを調整して、グローバルクロックを形成する。各ローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n) =(Ta(n)- Delay(n) -Td (0))又はTc(n) = (Delay(n)+ Tb(n) -Td(n))をそれぞれ確定し、Tc(n)を補正パラメータとして各システムのローカルクロックを補正してグローバルクロックを形成する。
【００４５】
キャリブレーション信号が送信されるから各システムに到達するまで、Td (0)+Delay(n)= Ta(n) -Tc(n)であり、そのためTc(n)= Ta(n)-Td (0)-Delay(n)= {Ta(n)-（(Td (n)+Td (0))/2-Δn/2}、であり、ここで、リターン信号がキャリブレーション信号である場合に、Δn=0である。リターン信号が送信されるから基準クロック源に到達するまで、Td (n)- Delay(n)= Tb(n) -Tc(n) であり、そのためTc(n)= Tb(n)- Td (n)+ Delay(n)= {Ta(n)-（(Td (n)+Td (0))/2-Δn/2}であり、ここで、リターン信号がキャリブレーション信号である場合に、Δn=0である。
【００４６】
Tc(n)を確定した後、それを補正パラメータとして各システムのローカルクロックを補正する。
【００４７】
（1）Tc(n)>0である場合に、本システムクロックの零時が基準クロック源より早いため、本システムのタイミングシステムから該値を引く。
（2）Tc(n)<0である場合に、本システムクロックの零時が基準クロック源より遅いため、本システムのタイミングシステムに該値を加える。それにより、すべてのシステムが完全に一致する時間基準を有することを保証できる。
【００４８】
前記実施例において、高精度の時間タイミング部により本方法で確定される時間を確定し、システム間のグローバルクロックの同期問題を解決するだけではなく、さらに、時間の同期精度を向上させ、核検出分野、飛行時間の応用分野等の時間同期の精度に対する要求が高い分野に適用される。
【００４９】
前記方法に対応して、本発明は、システム間のグローバルクロックの確定構造をさらに開示している。該構造は、少なくとも2つのシステム、基準クロック源及び前記基準クロック源と協働する信号記録部を含み、前記システム間は通信可能に接続されており、信号記録部は基準クロック源に通信可能に接続され、各システムは、いずれも前記信号記録部を介して前記基準クロック源に通信して各システムのそれぞれのローカルクロックと前記基準クロック源との零時偏差を確定する。
【００５０】
図2に示すように、基準クロック源及び前記基準クロック源と協働する信号記録部は、1つのシステムに属してもよいが、基準クロック源及び信号記録部を外部に設置してもよい。以下、基準クロック源及び信号記録部が1つのシステムに属する場合を例として本発明の構造の作動原理を説明する。
【００５１】
複数のシステム間が既存の（又は簡単に新たに構築される）通信ネットワークにより接続されることができる。各システムが起動して作動を開始すると、各システム内のローカルクロックは作動を開始し、パワーオン時間及び各システムローカルクロックの起動の差異により、各システムのローカルクロックは同一の時点に開始しない。本発明のシステム間のグローバルクロックの確定構造は、信号記録部、基準クロック源及び各システム内のローカルクロックに基づいて、互いにタイミングし、各システムのクロックの相対差を取得し、該差により各クロックを一致する時間基準に統一させることにより、グローバルクロックの配置を完成する。具体的には、任意のシステム内に設置されているローカルクロック及びローカルクロックに通信可能に接続されている信号記録部を選択し、該システムのローカルクロックを基準クロック源、信号記録部をタイミング素子をとし、該基準クロック源がネットワークにおける他のシステムにキャリブレーション信号を送信し、自らの信号記録部によりキャリブレーション信号の送信時間Td(0)を記録し、他のシステムは、キャリブレーション信号を受信した後、キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、リターン信号を生成する。リターン信号が基準クロック源に到達した後、基準クロック源と協働する信号記録部は、リターン信号の到達時間Td(n)を記録し、Td(n)とTd(0)を計測することにより、他のシステムの基準システムからの距離、即ち固定的な時間差Delay(n)を取得し、基準システムは、計測された時間差Delay(n)を通信ネットワークにより他のすべてのシステムに送信する。同時に、他の各システムは、各自が計測したTa(n)と受信したDelay(n)に基づいて、各自のクロック零時と基準システムのクロック零時との差、即ち、時間基準の差を算出でき、各システムは、該値により各自のクロックシステムを補正し、例えば、各自のクロックシステムに対応する遅延を設置することにより、全体のシステムが完全に一致する時間基準にあるようにする。前記各差の計算は、他のプロセッサにより確定されてもよい。
【００５２】
本実施例において、前記リターン信号は、元のキャリブレーション信号であってもよいが、システムが送信した応答信号であってもよい。システムがキャリブレーション信号を返す場合に、時間の消耗問題を配慮する必要がないため、Delay(n)= (Td (n)-Td (0))/2である。システムは、応答信号を返す場合に、応答に時間がかかるため、Delay(n)= (Td(n)-Td (0) -Δn)/2である。該構造を時間精度に対する要求が高くない分野に応用する時に、信号記録部は、常用されるタイミング素子であれば、システム間のグローバルクロックの確定を効果的に達成することができ、到達時間Ta(n)及び送信時間Tb(n)は、各システム内のローカルクロックにより独立して確定されることができ、Δnは各システムの所定値で実験と計算により確定され各システムに記憶されておくようにしてもよい。
【００５３】
本発明に示す結果を時間精度に対する要求が高い場合に応用する時に、信号記録部の最小時間測定スケールは、基準クロック源のクロック周期の1/2より小さく、各システム内に信号記録部をそれぞれ設置する必要があり、各システム内の信号記録部と基準クロック源と協働する信号記録部は構造が同じであり、最小時間測定スケールも同じである。信号記録部はコントローラ及びそれにより駆動される高精度の時間変換器を含み、且つ各信号記録部はそれぞれシステム内のローカルクロックに通信可能に接続されている。それにより、信号記録部は、1クロック周期の長さより短い時間を正確に計測することができ、同期精度に対する要求が高いグローバルクロックにおいて、グローバルクロック周波数は、一般的に50MHz以上であり、クロック周期は20ns以内であり、さらに、周波数は200MHz以上になり、クロック周期は2ns以内である。しかし、グローバルクロックの配線における遅延も正確に測定する必要があり、このような遅延は、配線の長さによって異なり、システムグローバルクロックと同じ位相を維持することはない。この遅延を正確に測定するために、グローバルクロックに依存しなく、高精度のクロック測定装置を必要とし、最小測定スケールが基準クロックのクロック周期の1/2より小さい信号測定装置により、配線遅延又は位相偏差等のより高い精度が要求される時間測定を実現することができる。
【００５４】
好ましい実施態様において、時間変換器の最小時間測定スケールは、1ns以内であり、さらに、本実施例の時間変換器はTDC（時間デジタル変換器）又はTAC(時間アナログ変換器)であり、TDC又はTACの時間精度は100ps以内である。TDCの場合において、TDCはコントローラの制御により時間値の記録及び読み込み（即ち、Td(0)とTd(n)の値の記録及び取出し）を行い、TDCは非同期にタイミングできる、つまり、クロック信号がリアルタイムでトリガされる（一般的に電気パルスのジャンプエッジトリガーである）ため、通信オーバーヘッドがない。また、TDCは完全にマスタークロック周波数に依存するとは限らず、回路遅延キャッチアップ回路によりタイミングを行い、基準クロック源（ローカルクロック）のクロック周期より短い時間の長さを計測し、タイミング精度は10psに達する。そのため、このような精度の時間変換部により各システム及び基準クロック源のクロック零時の計測を効果的に実現でき、時間の同期精度がpsレベルである要求を満たすことができ、時間精度に対する要求が高い分野に適用される。
【００５５】
このように設置した後、キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)及びリターン信号の送信時間Tb(n)は、各システム内のローカルクロック及び前記ローカルクロックと協働する高時間精度のローカル信号記録部により確定され、各システムの作動開始が確定された時に、ローカル信号記録部は各システムの作動開始のクロック零時ta0(n)を記録し、キャリブレーション信号が到達したと確定された時に、ローカル信号記録部は、キャリブレーション信号の到達時間ta1(n)を記録し、この場合に、前記到達時間Ta(n)=ta1(n)- ta0(n)である。リターン信号が送信されたと判断された時に、ローカル信号記録部は、リターン信号の送信時間tb1(n)を記録し、この場合に、前記送信時間Tb(n)=tb1(n)-ta0(n)であり、それにより、Ta(n)、Tb(n)及び前記Td(0)、Td(n) が同じレベルの精度を有することを確保できる。
【００５６】
リターン信号が応答信号である場合に、Δn= Tb(n)- Ta(n)である。このように確定されるΔn値は、Td(0)、Td(n)と同じレベルの精度を有し、それにより、最終にクロック零時の精度を確保できる。
【００５７】
前記基準クロック源と協働する信号記録部と各システムとの間は、1本の回線によりキャリブレーション信号（応答信号）の往復を実現してもよいが、双方向通信接続により信号の往復を実現してもよい。1本の回線により信号の往復を実現する場合に、すべてのシステムはいずれも通信可能に接続されるため、キャリブレーション信号が幅広く送信され、信号記録部及び他のシステムのいずれにも受信される。そのため、他のシステムが、該信号が基準クロック源の信号として誤認しないように、他のシステムのコントローラが信号を受信した後、すぐに信号（信号は基準クロック源のキャリブレーション信号と異なることが好ましい）を送信する必要がある。両者は双方向通信接続である場合に、キャリブレーション信号の送信と受信が区別されるため、このような問題を配慮する必要がなく、信号の送信と受信が容易となる。
【００５８】
また、本発明の構造において、その信号測定が回路信号（電気パルスのジャンプ）に基づいて異なるシステムの時間遅延と偏差を取得し、信号が固定媒体を介して伝送されるとき、その遅延および偏差はより正確に確定できる。グローバルクロックの精度がpsレベルである要求を達成するために、クロック源と信号記録部との接続、信号記録部とシステムとの接続、各システム間の接続はいずれも有線接続とされる。
【００５９】
以上の説明から分かるように、本発明のシステム間のグローバルクロックの確定構造によれば、各システムは、最終的に信号記録部を介してクロック源に通信接続されることのみを満足すれば、システム間のグローバルクロックの設置を達成することができ、時間精度が高い信号記録部により各システムと基準クロック源とのクロック零時の確定を実現し、時間精度に対する要求が高い場合に特に適用される。
【００６０】
以下、実施例を参照しながら本発明のシステム間のグローバルクロックの確定構造を説明する。
【００６１】
第1実施例において、図3に示すように、システム間のグローバルクロックの確定構造は、少なくとも2つのシステム、基準クロック源及び前記基準クロック源と協働する信号記録部を含み、該信号記録部は基準クロック源に通信可能に接続され、システム同士の間は順次通信接続されて線形ネットワーク構造を形成する。線形ネットワークは複数本設置されてもよく、前記基準クロック源と協働する信号記録部と各線形ネットワークの1つのシステムとの接続は、双方向通信接続である。図3に示す実施例において、好ましくは、1本の線形ネットワークが設置され、該線形ネットワークにおけるシステムの間は双方向通信接続であり、且つ基準クロック源と協働する信号記録部と、該線形ネットワークにおける先頭に位置するシステムとの接続は双方向通信接続であり、基準クロック源と信号記録部との接続、信号記録部と先頭に位置するシステムとの接続、及び各システム間の接続は、いずれも有線接続である。
【００６２】
線形ネットワークによりすべての端末が直列接続され、線形ネットワークの1つのノード（図3に示す実施例は、線形ネットワークの一端であり、各システムから基準クロック源への距離が異なることをできるだけ確保する。）に唯一の基準クロック源とともに、1つの高精度の信号記録部が設置されている。まず、基準クロック源がキャリブレーション信号を送信すると同時に、基準クロック源の信号記録部がタイミングTd(0)を開始する。各システムは基準クロック源からの距離が異なるため、順次キャリブレーション信号を受信し、各システムがキャリブレーション信号を受信した後、各システム内の信号記録部は、該キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、同時に各システムは、すぐに応答し、又は直接回路を経由してキャリブレーション信号を基準クロック源の信号記録部に返し、リターン信号の送信時間Tb(n)を記録する。同様に、距離が異なるため、信号記録部は、順次各システムからの応答信号を受信し、順次時間Td(n)を記録する。システムと基準クロック源の時間遅延は、Delay(n)=(Td (n)-T d (0))/2又はDelay(n) = (Td (n)-Td (0) -Δn)/2であり、ここで、Δnの値は、用途に応じて前記ステップにより確定される。また、システムと基準クロック源との配線の長さをL(n)=Delay(n)*Cとして計算し、ここで、Cは、光速に近い。すべてのシステムが完全に一致する時間基準を有する必要である場合に、基準システムは、得られた対応するDelay(n)のデータを各システムに送信し、各システムは各自のローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n) を、Tc(n)=(Ta(n)- Delay(n)- Td(0)) 又はTc(n) = (Delay(n)+ Tb(n) -Td(n))で計算し、Tc(n)を補正パラメータとして各システムクロックに補正を行わせる。
【００６３】
（1）Tc(n)>0である場合に、本システムクロックの零時が基準クロック源より早いため、本システムのタイミングシステムから該値を引く。
（2）Tc(n)<0である場合に、本システムのクロックの零時が基準クロック源より遅いため、本システムタイミングシステムに該値を加える。
【００６４】
複数本の線形ネットワークが設置されている時に、複数のシステムから基準クロック源までの距離が同じであることがある。この場合、基準クロック源と協働する信号記録部が応答信号を受信する回数がシステムn値より少ない（少なくとも2つの信号が重なっていることを示すが、この確率は非常に低い。これは、信号記録部は間隔が10psを超える2つの信号を識別することができるからである。）場合に、システムをバッチで測定し、1つずつ取得することができる。
【００６５】
前記基準クロック源と他のシステムとの間の計測は、いずれか2つのシステムで行われることができる。図4に示すように、第2実施例において、システムAのローカルクロックを基準クロック源としてシステムBと計測を行い、システムAとシステムBとのクロック偏差を取得し、そして、システムBを基準としてシステムCと計測を行い、システムBとシステムCとのクロック偏差を取得し、前記ステップ1によりシステムA、Bのクロック偏差を確定することにより、クロックシステムAとクロックシステムCとの偏差を算出でき、このようにして、ネットワークにおけるすべてのクロックシステムの偏差を算出する。
【００６６】
第3実施例において、図5に示すように、本発明のシステム間のグローバルクロックの確定構造は、少なくとも1つの基準クロック源、少なくとも2つのシステム及び前記基準クロック源と協働する信号記録部を含み、システム間は通信可能に接続され、信号記録部は基準クロック源に通信可能に接続され、各システムは、それぞれ該信号記録部に双方向通信接続されることにより、信号記録部を介して基準クロック源に通信する。本実施例において、基準クロック源と各システムとの間に、依然としてスター型ネットワークにより接続されているが、基準クロック源と各システムとの間に、基準クロック源と協働する信号記録部が追加され、各システムのローカルクロックに、時間精度の必要に応じて各ローカルクロックに通信可能に接続されるローカル信号記録部が追加されることができる。ローカル信号記録部が追加されている場合に、各システムのローカルクロックは、それぞれ各ローカル信号記録部に双方向通信接続され、本実施例において、好ましくは、基準クロック源と信号記録部との接続、信号記録部と各システムとの接続は、有線接続であり、ローカルクロックと各ローカル信号記録部との接続も有線接続である。
【００６７】
グローバルクロックを取得する時に、まず、すべてのシステムをパワーオンにし、各自のクロックが動作を開始し、そして、各クロックシステムの偏差を計測し始め、いずれか1つのシステムのローカルクロックを基準クロック源とし、基準クロック源は、他のシステムにキャリブレーション信号（該キャリブレーション信号は、簡単な電気パルス又はクロック信号である）を送信し、同時に、基準クロック源の信号記録部は、タイミングTd(0)を開始する。各システムは、基準クロック源からの距離が異なるため、順次キャリブレーション信号を受信し、各システムがキャリブレーション信号を受信した後、各システム内の信号記録部は、該キャリブレーション信号の到達時間Ta(n)を記録し、同時に各システムは、即時に応答し又は直接回路を経由してキャリブレーション信号を基準クロック源の信号記録部に返し、信号記録部はリターン信号の送信時間Tb(n)を記録する。同様に、距離が異なるため、信号記録部は順次各システムからのリターン信号を受信し、順次時間Td(n)を記録し、システムと基準クロック源との時間遅延は、Delay(n)=(Td (n)-T d (0))/2又はDelay(n) = (Td (n)-Td (0) -Δn)/2であり、Δnの値は必要に応じて前記ステップにより確定される。また、システムと基準クロック源との配線の長さをL(n)=Delay(n)*Cとして計算することができ、ここで、Cは光速に近い速度である。すべてのシステムが完全に一致する時間基準を有する必要である場合に、基準システムは、得られた対応するDelay(n)のデータを各システムに送信し、各システムは各自のローカルクロックと基準クロック源との零時偏差Tc(n)を、Tc(n)=(Ta(n)- Delay(n)- Td(0)) 又はTc(n) = (Delay(n)+ Tb(n) -Td(n))で計算し、Tc(n)を補正パラメータとして各システムクロックに補正を行わせる。
【００６８】
（1）Tc(n)>0である場合に、本システムクロックの零時が基準クロック源より早いため、本システムのタイミングシステムから該値を引く。
（2）Tc(n)<0である場合に、本システムのクロックの零時が基準クロック源より遅いため、本システムタイミングシステムに該値を加える。
【００６９】
上述した通り、スター型ネットワークを採用する時に、複数のシステムから基準クロック源までの距離が同じであることがある。この場合、信号記録部が応答信号を受信する回数がシステム値より少ない（少なくとも2つの信号が重なっていることを示すが、この確率は非常に低い。これは、信号記録部は間隔が10psを超える2つの信号を識別することができるからである。）場合に、システムをバッチで測定し、1つずつ取得することができる。
【００７０】
上記の実施例は、当業者が本発明を理解し使用することができるように例示されたものである。当業者であれば、これらの実施例について様々な変更をすることができ、且つ、創造的な労働を必要とせず、ここで説明した原理を他の実施例に応用することができる。よって、本発明は前記実施例に限られず、本発明の趣旨から逸脱しない限り、本発明の開示及び示唆に基づいて行う改善や変更は、本発明の保護範囲に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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