仿真系统中的时钟同步算法

研究当前仿真系统中的时钟同步问题和网络时间协议（NTP）。在NTP的基础上通过引入“主从服务器”模式、客户端时间推进和事件注册机制,实现一种适用于分布式仿真系统的、具有较高精度的软件时钟同步算法,给出同步系统的设计和实验方案。根据对实验数据的分析,验证该算法是一种简单有效的高精度时钟同步算法。     

半实物网络测试系统从时钟频率漂移影响分析

针对精确时钟协议(PTP)用于半实物网络仿真测试时难以实现精确系统同步的问题,研究从时钟频率漂移对PTP仿真系统同步性能的影响。建立了半实物网络环境下PTP系统模型和时钟模型,解析性推导出单向传输链路中Slave_n对主时钟的时延误差估计,得出从时钟模型时延误差表达式具有一致的加权结构,且各误差项都将累积并渗透到传输线路中,影响整个网络的同步精度。基于此,设计多种半实物网络仿真场景进行验证、分析和测试。仿真结果表明:单个从时钟频率漂移对系统同步精度影响甚微,但系统内从时钟均存在漂移或主时钟存在时间抖动的情况下,造成的同步误差是单个从时钟频率漂移时的10倍,会对系统同步精度产生严重的影响,研究成果能为半实物网络测试环境时钟部署策略提供重要参考。     

面向TSN的同步网络模型及应用

为建立一套基于CPU+FPGA架构的完善自主化TSN方案,提出面向TSN的同步网络模型SyncNet.以全网高精度时钟同步为基础,结合网络设备的确定性转发机制以及全局流量调度规划软硬件协同保障TSN的确定性传输.基于SyncNet网络模型在可编程网络设备上构建一套TSN原型系统,并对该原型系统进行测试验证,实验结果表明,该网络原型可以有效保障混合流量模式下时间敏感流量的传输时延确定性.     

无线传感器网络中带延时的一致性时间同步

针对无线传感器网络(WSNs)中节点间通信存在传输延迟,影响同步精度的情况,将加权平均应用于相对时钟斜率的计算,提出了一种带延时的一致性时间同步算法.该算法中每个传感器节点通过与邻居节点通信交换时钟信息,根据一致性理论更新时钟参数,从而到达时间同步的目的.研究了在假定传输延时服从正态分布的情况下对一致性时间同步算法的影响,提出的算法降低了延时对同步精度的影响,Matlab仿真验证了该算法的有效性.     

时间触发以太网时钟同步的容错方法分析

为揭示高完整性和标准完整性配置下时钟同步容错方法的有效性,对时间触发以太网(time-triggered Ethernet,TTE)网络标准中时钟同步服务描述进行协议分析,还原时钟同步算法的理论模型。通过分析容错机制对应的失效模式,对TTE网络时钟同步算法在单同步域下对抗失效的有效性进行仿真验证,仿真结果表明了高完整性配置下的TTE网络时钟具备对抗单点随意失效的能力。     

分布式控制系统精确时钟同步技术

为了克服传统的分布式测量和控制系统存在的诸多缺点,提出了传输和同步系统时钟的新方案.该方案采用IEEE 1588精确时钟同步协议以及在控制系统中广泛应用的以太网来实现.实现过程中,由硬件辅助生成时间戳,保证了系统对主从时钟的偏移时间和报文传输的延迟时间的测量、计算和精确控制.测试结果表明,从时钟的同步精度能够满足系统的应用需求,减少了测控系统中的专用时钟线缆的连接数,对类似的时钟同步需求具有很好的推广应用价值.     

电网卫星驯服时钟的网络时间同步服务器设计

在分析网络时间同步协议的基础上,设计了一种ARM＋FPGA的网络时间同步服务器。研究了用卫星驯服时钟的方法解决了网络时间服务器中时钟源精度不高,易受干扰的特点,采用了PI调节器的时钟驯服模型。通过实验测试,该服务器可满足对电力系统二次设备的同步授时。     

混合机制下的SpaceWire传输延时仿真分析

为确保SpaceWire网络中高实时性消息的确定性端到端传输延时,提出将网络消息分为时间触发消息和事件触发消息的设计方法。通过对时间触发消息发送时刻的调度以及对虫洞路由器工作时间轴的规划,实现对网络消息传输的控制,设计开发一套仿真系统;构建3类网络场景,对消息传输延时仿真结果进行分析评价,验证了该系统兼并事件触发网络与时间触发网络的特点;提出一种基于SpaceWire组路由特点的网络重构方案,仿真实验验证了该方案的可行性。     

分布式实时仿真系统高精度时间同步技术研究

在采用PC机和Windows操作系统的局域网上用软硬件相结合的方式实现高精度、高效率的时间同步是提高分布式实时仿真系统置信度、降低系统硬件成本的关键。给出了一种局域网时间对齐（LTS）算法和一种基于PC机自身资源的时钟构造方法。LTS算法在局域网环境下比目前广泛使用的NTP(网络时间协议)算法有更好的时间对齐效果，新时钟在性能上远远优于Windows系统时钟。最后设计了一个完整的时间同步方案，该方案达到了高精度、高效率时间同步和降低硬件成本的目的。     

嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现

IEEE 1588时钟同步协议用于解决分布式网络测控系统中远距离仪器设备之间的同步问题;在分析IEEE 1588时钟同步实现原理的基础上,提出一种嵌入式Linux设备的高精度IEEE 1588时钟同步实现方案;采用专用PHY芯片DP83640在物理层为PTP报文加盖硬件时间戳,设计网络设备驱动与PTP硬件时钟控制驱动,并在用户层利用Linux系统标准API实现IEEE 1588协议软件;实验结果表明,两台设备直接相连时,时钟同步精度可稳定在±100ns以内。