基于采购平台的时钟同步算法研究

周丽丽,王金玉,杜寅甫

(黑龙江省科学院智能制造研究所，黑龙江 哈尔滨 150090)

1 引言

近十年，随着人民生活水平的提高，购物方式也发生了转变，网上购物逐渐兴起，电子采购是一种基于网络的采购方式，以复杂的互联网及信息技术为支撑，并且融入了信息安全等方面。但又不脱离传统采购，在供方补给上依然包括供货商、供方筛选，竞价采购等方面。其本质是原现实企业出口管理各个方面转变为信息化出口管理方面的过程。互联网初期，电子采购业务就已经出现，发达国家的资本巨头们开始普及计算机的使用，将包含产品介绍的文字、图片以电子信息在因特网上发布，提供给潜在客户进行浏览筛选、购物下单及送货。美国当时受到技术发展的阻碍，对接方多为一对一，这样就很浪费效率，造成了无法大面积推广，影响范围也受到极大的削弱。网络和信息安全技术的发展给电子采购带来了勃勃生机，并广泛应用于各个行业，可是在我国其仍是初级阶段，地域的不同，各方面文化的差异让其普及仍然很艰难。截止目前，采用电子采购只在大型国企和大型政府机构推展开，部分企业尝试网上投标竞标，没有形成普遍之势。像国家电网这种起步较早的就有自己的电子招标系统，功能目前也趋于完善，在硬件和软件的投资开销也比较大。越来越多的公司，已经开始研发电子招招标平台，通常以竞争性招标的形式进行。虽然成品已有不少，但还是无法形成规模。而中小企业在电子招标上还无法投入过多。很明显政府在最近几年推广电子采购和招标，相关法律法规一直在出台与完善，这些都对行业发展具有很正向的影响，起到积极作用。

电子采购系统构建于CA认证体系之上，时间有效性在电子采购活动中必须考虑，采用由国家中心提供的精确时间[2]，对交易进行的过程中所有操作记录在案。在交易流程中，随时对投标文件加盖时间戳以证明其时间存在真实性，之后使用时间戳服务对投标书文件进行签名证明文件的时间合法性。由于每笔交易对双方都有重要意义，因此需要所有数据在保密状态的加密通道运行，确保数据安全。用数字信封封装敏感和重要数据，保证数据稳定，安全。同时需采用强制机制和技术手段，保障投标文件在开标时间之后多个掌握密钥的人同时确认的情况下，才能被解密开封。在解开目标文件时，需要显示目标文件是否被篡改，是否被读取的信息，以保证安全。因此，本项目中对于时间戳系统的研究具有重要的意义。

2 时钟同步算法研究

对时钟较正后得到的状态转移方程为

由此可得Kalman滤波算法的迭代方程为

进行n次时钟同步的Kalman增益矩阵G(n)可表示为

估计误差的协方差为：

通过自回归迭代运算得到误差值。

在此基础上进行观测信息加权算法的研究，通过信息融合得到估计值，扩展Kalman滤波的思想是把非线性方程转化为近似线性的Kalman滤波，算法的基本理念是修正和预测。在k+1 时的观测来到之前，对系统观测向量和状态向量进行预测；在传感器观测向量来到之后，计算处新息以及滤波器的增益，之后用它们对去修正状态。

对状态转移矩阵进行一阶Taylor展开并取得数学期望得状态预测方程为

新息协方差方程[3-5]为

最后可以得到状态协方差更新方程，在此基础上，利用协方差交集算法，CI算法是一个通用的融合估计算法，也就是无法预测实际值和预估值是否相关时，它也可以大概给出一个近似的估值。

3 仿真研究

在这里我们需要验证基于卡尔曼滤波优化的时钟偏差模型相关功能。我们要对所建模型进行仿真处理，最后进行结果分析。但软件是集成化的，并不对外开放，这种特性让我们无法加入卡尔曼滤波算法，程序也就无法运行实现[6-7]。应对这一关键点，本文提供了一个新思路，那就是处理网仿真数据后将数据导出，最后再进行滤波处理。实现路径如下：右键点击所得仿真图像选择导出按键，然后依照路径寻到数据记录文件夹“tmp”下的“．txt”文件，复制txt文件中的所有数据导入Excel中，然后经过MATLAB处理，运行写好的卡尔曼滤波算法程序并开始仿真。

仿真结果如下：

图1 8节点时钟同步误差与修正对比

4 结束语

本文应用Kalman 滤波方法对电子采购平台的时间戳系统展开研究，通过状态空间模型的高性能滤波技术进行优化建模并实现时钟同步精度的提升，通过仿真研究，实现8节点树形和星形系统时钟同步误差的滤波图形。