[发明专利]一种地面仿真系统的校时同步控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种地面仿真系统的校时同步控制器，属于航天器工程技术领域。

背景技术

航天器的地面仿真系统是典型的分布式系统，校时和同步控制是影响系统仿真性能的关键技术。系统仿真过程中必须保证各子系统时间一致性和进程因果时序的正确性，减少仿真交互中的冗余信息，提高系统并行性和耦合性。目前广泛采用和在研的相关技术主要有如下几种：

1、软件校时方法

当前仿真系统多采用计算机晶振时钟作为时钟信号基准，利用软件手段实现各子系统时间校时。软件校时成本较低，便于实现，但因受网络延时和时钟漂移的影响，单一软件校时方法校时精度校低。

2、基于时戳序的线性同步控制方法

现在大部分仿真系统采用基于标量逻辑时钟的线性同步控制方法，算法按照进程标量逻辑时钟判断时戳序，然后按照时戳序非递减的顺序线性提交进行处理。这种同步控制方法虽然保证了交互进程之间因果时序的正确性，但并行性差，交互信息中存在大量冗余控制信息，影响整个仿真系统的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种地面仿真系统的校时同步控制器，该同步控制器针对地面仿真系统各子系统和模块仿真步长不同、并行性和耦合性要求高的特点，采用基于硬件时统模块与校时模块相结合的校时方法，对仿真步长不同的子系统进行校时，保证系统时间的一致性；同时采用基于时戳序的层次进程调度方法，保证系统仿真的同步性和并行性，提高系统的耦合度。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种地面仿真系统的校时同步控制器，包括硬件时统模块、校时模块和同步控制模块，其中：

硬件时统模块：接收系统仿真启动消息，根据预先标定存储的时钟漂移率和仿真启动消息产生仿真步长脉冲信号，将所述仿真步长脉冲信号转换为仿真步长信息，并以UDP协议在网络中广播所述仿真步长信息；同时将包含所述仿真步长信息的数据包发送给校时模块，并从仿真启动消息中读取时钟漂移率，将时钟漂移率和预先存储的同步上限值发送给校时模块；

校时模块：根据从硬件时统模块接收的时钟漂移率和同步上限值计算系统最大读取误差，并根据同步上限值判断是否需要进行时间补偿，同时计算系统同步周期；从硬件时统模块接收包含仿真步长信息的数据包，并记录N次数据包发送和接收时刻，计算系统网络延迟均值；根据系统同步周期和系统网络延迟均值，进行系统校时补偿，以消除各仿真子系统和仿真模块的网络延迟，同时根据最大同步周期选择线性连续函数进行异步长连续校时，以保证各仿真子系统和仿真模块的步长一致，并将消除网络延迟和保证步长一致的数据包中的仿真数据作为校时仿真数据包发送给同步控制模块，同时将数据包中的读写控制标志发送给同步控制模块；

同步控制模块：接收校时模块输出的读写控制标志和校时仿真数据包，根据校时仿真数据包中的系统仿真进程的时间戳信息计算进程相应向量时钟，根据向量时钟和系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程，根据向量时钟的因果时序计算数据包数据在不同层通讯进程之间传递的路径，根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包和向量时钟发送给各仿真子系统和仿真模块；

其中N为正整数。

在上述地面仿真系统的校时同步控制器中，校时模块包括误差分析模块、异步长连续校时模块和网络延迟计算模块，其中：

误差分析模块：根据从硬件时统模块接收的时钟漂移率和同步上限值计算系统最大读取误差，并根据同步上限值判断是否需要进行时间补偿，同时计算系统同步周期，并将最大读取误差和系统同步周期发送给异步长连续校时模块；

网络延迟计算模块：从硬件时统模块接收包含仿真步长信息的数据包，并记录N次数据包发送和接收时刻，计算系统网络延迟均值，并将系统网络延迟均值传输给异步长连续校时模块；

异步长连续校时模块：根据从误差分析模块接收的系统同步周期和从网络延迟计算模块接收的系统网络延迟均值，进行系统校时补偿，以消除各仿真子系统和仿真模块的网络延迟，同时根据最大同步周期选择线性连续函数进行异步长连续校时，以保证各仿真子系统和仿真模块步长一致，并将消除网络延迟和保证步长一致的数据包中的仿真数据作为校时仿真数据包发送给同步控制模块，同时将数据包中的读写控制标志发送给同步控制模块。

在上述地面仿真系统的校时同步控制器中，同步控制模块包括向量时钟计算模块和层次同步控制模块，其中：