[发明专利]一种多星并行仿真时间同步控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种多星并行仿真系统的时间同步控制系统及方法，属于航天器工程技术领域。本发明设计了多星并星时间控制方法，减少了时间同步控制过程中的中心节点同步控制处理所带来的大量计算，具有更高的计算效率、更快的执行速度和更大的冗余度；本发明减少了对通信链路的依赖性，并行仿真过程中可靠性更高。不会出现由于中心节点一旦出现问题从而导致整个仿真系统出现同步失败的结果。

技术领域

本发明涉及一种多星并行仿真系统的时间同步控制系统及方法，属于航天器工程技术领域。

背景技术

随着在轨卫星数量的大量增加，针对多星并行运行的仿真技术研究已成为国内外仿真技术前沿发展的热点。对于多星仿真系统来说，时间同步控制始终是首先要解决的问题。多星并行仿真过程中必须保证各仿真卫星针对同一仿真场景的仿真时间一致，同时尽可能减少仿真交互中的冗余信息，提高系统并行性和耦合性。因此时间同步控制技术是确保并行系统仿真功能正确性的关键所在。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服单星仿真系统时间同步控制的不足，提供一种多星并行仿真系统的时间同步系统及方法，实现了多航天器仿真任务的同步控制，减少仿真交互中的冗余校时信息，提高系统并行性和耦合性。本发明研究一种基于动态差值的多星并行仿真系统时间同步控制系统及方法，针对系统中不同仿真卫星具有多个不同仿真时钟情况，通过设计并行仿真同步系统及方法，调节时钟参数进行系统时间同步控制，使得并行仿真任务中不同卫星时钟达到同步，确保多星并行仿真特别是星座仿真时，仿真运行控制逻辑的正确性。

本发明的技术解决方案：

一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，该系统包括时间配置模块、校时模块和同步控制模块；多星是指待进行时间同步的仿真卫星1、仿真卫星2、...、仿真卫星N，N为仿真卫星的个数；

时间配置模块包括星内时间同步配置模块和星间时间配置模块；

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；

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。

所述的星内时间同步配置模块用于采集仿真卫星内部各分系统时间信息，分系统包括电源分系统、热控分系统、测控分系统、姿控分系统和数管分系统；输入是系统初始化时间，然后将系统初始化时间与各分系统时间打包存储并输出至校时模块，校时模块完成星内各分系统时间同步计算；

所述的星间时间同步配置模块用于采集仿真卫星1、仿真卫星2、...、仿真卫星N的时钟信息，模块输入是系统初始化时间，然后将各仿真卫星时间输出给校时模块，校时模块完成星间各仿真卫星时间同步计算；

所述的误差分析模块，输入是外部时钟源接收的时钟漂移率和同步上限值计算系统最大读取误差，然后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；

所述的异步长连续校时模块，输入是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，然后根据同步算法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；

所述的网络延迟计算模块，输入是外部时钟源接收数据包和步长脉冲信息，然后记录N次数据包发送和接收时刻，根据基于统计的计算方法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；

所述的向量时钟计算模块，输入是校时模块输出的读写控制标志和校时仿真数据包，然后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，并将向量时钟以因果时序输出给层次同步控制模块；