分布交互式仿真中的高性能时钟设计问题研究

时空一致性是分布交互式仿真的关键问题，联网仿真的计算机之间的的时间同步必须达到一定的精度，而计算机的时钟分辨率是制约仿真系统时间同步精度的重要因素。在Windnws2000／NT操作系统下PC机系统时钟的分辨率较低，且时间漂移率较高，因此在使用PC机和Windows2000／NT操作系统的分布交互式仿真系统中，如果使用系统时钟，时间同步精度不可能很高，如果为每台PC机加装高性能外部时钟的话，不但会增加系统成本，而且也不利于系统扩展。该文提出了一种基于PC机性能计数器的高分辨率、低时间漂移时钟的设计方案，解决了分布交互式仿真系统基于PC机自身资源获取高性能时钟的问题。     

基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术研究

以卫星网络为核心的天基信息网络是现代通信网络的主要发展方向,卫星网络的高精度时频同步是天基信息网络正常运行的基础,也是卫星应用研究必不可少的前提条件;针对天基信息网络的时频同步问题,对基于一致性时钟同步方法的天基时频同步网建模与仿真技术进行了研究,通过相邻卫星节点建立的星间测量链路,实现了高精度时钟同步;进行了天基时频同步网建模与仿真系统的需求及功能组成的分析,完成了卫星网络场景仿真以及一致性时钟同步方法的仿真,仿真结果表明,逻辑时钟的时间偏差优于0.1 ns,相对频率偏差优于1e-10,时间间隔误差优于0.1 ns,时钟偏差优于10 ps@1000 s,阿伦方差优于1e-15@1 h。     

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。     

基于CAN总线的共享时钟混合调度算法

CAN总线协议已广泛地应用在分布式嵌入式实时系统中,研究表明共享时钟调度算法能够很好地将基于CAN的微处理器和时间触发网络结构结合起来。针对现有共享时钟调度算法大多采用时间触发不可抢占调度机制的不足,结合时间触发混合调度模型,提出了一种共享时钟混合调度算法,并对算法的消息传输时间、错误检测时间和抖动进行了相应分析。使用Matlab下的Truetime工具搭建仿真平台,仿真结果表明,提出的算法能够减少传输时间,降低抖动,增强实时性。     

局域网环境下的时钟同步与保持

针对局域网环境下系统仿真的时钟同步需求,提出了一种时钟同步与保持方法.首先建立客户端与授时服务器的网络连接,通过多次网络通信,得到客户端与授时服务器时间差的不等式组,通过解不等式组求出时间差的有效范围,这样有效地提高了时钟同步的精度.然后通过两个校准时间参考点对系统的脉冲频率进行校准,使得已同步的时钟得以保持,从而避免了在仿真应用中频繁地进行同步,节省了时间开销.实验结果表明,这种方法的同步误差在50μs左右,且可以在较长时间内保持.     

航天器时间触发系统时钟同步算法的仿真分析

时间触发技术已经逐步应用于航天器导航制导与控制(GNC)系统的信息体系结构设计中,由于时间触发技术使用了经典的Welch-Lynch分布式时钟同步算法[1]因此在工程应用中存在固有的系统级时钟定向漂移问题[2].针对上述问题,提出了一种使用单一精确时钟对全系统进行整体时钟校时的方案,根据分布式系统工作时序的特点,使用同步误差的算法解决了单一节点无法修正整个分布式系统参数的问题,使系统可以在有限偏差范围内不断调整时钟相位,避免了系统级的时间误差累计.使用形式化方法对算法进行了有界性和收敛性证明,并在Matlab/Simulink平台中对基于时间触发体系结构的GNC系统进行了数学建模和仿真,仿真结果表明GNC系统内所有节点的时钟偏差收敛且有界,满足实际使用需求.     

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。     

基于环形海底观测网络的时间同步系统研究

分析研究环形海底观测网络的时间同步系统的基本架构和建模原型。在此基础上,运用OMNeT++仿真软件对该系统的各级网络传输设备的时钟模式方案展开仿真研究和验证。结果表明,岸基站和主接驳盒的传输设备应分别支持端到端透明时钟模式和边界时钟模式,次接驳盒的传输设备可以不安装PTP时钟模块。此方案下系统所需成本较少且满足亚微秒级精度的要求,同时降低了网络负载流量和不对称传输延迟对时间同步性能的影响。     

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。     

基于Proteus的车载温度时钟系统设计与仿真

利用Proteus虚拟系统仿真技术（VSM）开展单片机应用系统的设计仿真有助于快速掌握单片机原理、接口技术以及多种外围器件的使用,积累开发经验。基于ProteuS给出车载温度时钟显示器的设计,利用软件提供的数字温度传感器、实时时钟／日历芯片仿真模型．实现温度、时间、日期的读取显示及时间、日期设置等功能,给出仿真测试结果。     

基于ＶＣ＋＋的通信原理实验仿真软件设计

本文提出并完成了基于ＶＣ＋＋的通信原理实验计算机仿真设计。文中结合计算机仿真的基本原理,描述了通信系统仿真模型的建立和实现,分析了仿真结果。     

银河高性能分布仿真系统的设计和实现

面向新一代的分布交互仿真应用,设计并实现了一个基于ＨＬＡ／ＲＴＩ的系统－银河高性能分布仿真系统,该系统的高性能,先进性和创造性表现在,基于ＨＬＡ／ＲＴＩ的分布交互仿真软,硬件平台,基于数据过滤／组播的数据分发管理策略,物理和逻辑相结合的多种时间管理方法,基于ＭＰＰ机传输技术的多机系统强实时互连机制,多agent虚拟环境的多媒体表现技术,它可适用于强实时高性能单／多系统仿真,弱实时多系统综合仿真。     

用自适应控制改善天文望远镜低速性能的仿真研究

笔者针对一架中型射电望远镜,建立了一个由微型计算机和模拟计算电路组成的混合仿真系统,通过实时仿真实验,研究了应用数字自适应控制技术改善地平装架天文望远镜低速性能的实际方法。结果表明:(1)采用适当的数字自适应控制器,能够基本消除望远镜系统的低速死区,使系统的速度精度提高约四倍;(2)用八位单板计算机来实现模型参考自适应控制器是现实可行的。     

分时计算机随机服务系统的模拟

模拟技术可用于构造系统模型以预测系统在给定环境下的性能。本文基于排队系统的系统模拟之原理，提出了一个分时和前－后台优先级调度方式相结合的计算机随机服务系统的系统模型，产研制了模拟软件。     

基于Matlab的船用螺旋桨计算机实时仿真及GUI设计

基于船用螺旋桨仿真系统的应用实际,讨论了Matlab/Simulink计算机仿真软件在系统仿真中的应用;详细阐述了系统仿真模型的建立以及实时仿真的实现.针对该系统介绍了利用Matlab内嵌GUI设计工具,进行仿真系统图形用户界面GUI的设计和实现方法.在实际应用中证明了利用MATLAB所设计的计算机仿真系统,实现方便,性能可靠且操作灵活,有较好的实用性.     

非线性时变随机系统状态及参数的实时联合估计

在文[1]中,我们给出了一种用于一类非线性时变随机系统的带次优渐消因子的扩展卡尔曼滤波器,可以估计出快速变化的系统状态.本文推广了文[1]的结果,使其可处理一般的非线性测量.同时,给出了一种状态及参数的联合估计方法.所做大量仿真研究表明,本文方法具有良好的实时性及动态跟踪性.     

基于MapX的河道输水动态模拟系统的研究与实现

通过对可视化技术的研究,以水力模型为基础,采用Visual Basic、MapX和SQL Server相结合的可视化开发环境研发了河道水流演进动态模拟系统,实现了模拟河道水流在不同边界条件下的演进过程,提供了任一时刻、任一断面的水位和流量,进而通过时间序列,在计算机屏幕上以图示的形式反映各断面水位和流量的演化过程.     

带一个拖车的移动机器人小车的一种路径跟踪控制方法

本文的研究主要是针对开放研究实验室资助课题“两轮驱动小车在笛卡尔空间的控制”进行的，本文利用时间变换的方法建立了一个拖车的移动机器人的运动学模型，并且利用坐标变换和状态反馈对所建立的非线性模型进行了精确线性化，提出了一种控制算法，在仿真中验证了这种算法的可行性。     

计算机在石油化学工业发展中的应用

本文对国内外石油化学工业中计算机情况作一综合性介绍，在工程设计中，着重介绍了工艺计算，二维绘图和三维模型设计以及工程项目管理中的计算机应用。工厂中的计算机应用，着重介绍了ＤＣＳ，控制和流程模拟。管理方面着重介绍了生产信息管理和实时监督与控制。结合目前计算机技术的发展水平，提出了今后应的四个重要方面。     

多级队列调度的计算机的系统仿真

本文基于排队系统的仿真原理和下次事件时间推进法，提出了分时和多级队列调度相结合的计算机的系统仿真模型，并开发了仿真软件，可用于预测计算机的性能参数。