网络时间协议在航天测控网中的改进与应用

为了解决航天测控网目前覆盖率低的问题,提出了一种具有易实现、低成本和高覆盖率等特点的新型航天测控网.同时,主要实现了利用网络时间协议对系统中的不同设备进行时钟同步.详细讨论了该系统的时钟同步体系结构,以及组成网络时间协议的数据过滤和选择等重要的工程化算法,并对网络时间协议进行了改进,提高了同步精度.该系统对于非航天普通测控网的建设也有较大参考价值.     

基于光纤以太网的高精度分布式授时技术

White Rabbit(WR)时钟同步技术是综合了同步以太网、精密定时协议(IEEE1588v2)和数字相位测量技术而发展的分布式同步授时技术,能够实现数千米范围内多节点亚纳秒精度的时钟分发。该技术兼容标准以太网协议,不占用额外网络带宽,与数据链路直接集成,结构简单成本低。介绍了White Rabbit技术的基本技术原理及初步应用方法,并给出了各种拓扑结构下的测试结果。采用White Rabbit能很好地解决各种长距离多节点高精度授时需求,能够作为地基增强导航系统的关键支撑技术。     

ARINC659总线多余度容错系统同步技术

介绍了ARINC659总线结构、窗口活动、同步方式,分析了初始同步和重同步过程中时钟漂移和异步度产生的原因。以ARINC659背板总线为核心,设计了满足高安全性和高可靠性需求的四余度综合化、模块化的飞机机载计算机系统,分析了系统架构、总线桥接方式、工作原理。针对余度管理的同步核心功能,设计了系统应用级的任务同步算法和总线通信级的消息同步算法。该同步技术已经应用于型号研制中。     

FPGA设计中的亚稳态问题及其预防方法研究

由于在复杂FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）设计中存在跨时钟域,通常会产生亚稳态现象.为有效地预防和解决该问题,分析FPGA设计中亚稳态的产生机理及其对数字信号处理系统的影响.根据不同的信号同步类型,针对单比特电平信号、脉冲信号和边沿信号,分别给出基于触发器级联的跨时钟域信号同步方法;针对并行信号,提出基于异步FIFO （First In First Out,先进先出队列）和握手协议的跨时钟域同步方法;并通过仿真手段分析信号同步方法的有效性及其适用范围.结果表明：这些方法能够正确有效地完成跨时钟域信号同步,预防可能出现的亚稳态问题,从而提高复杂FPGA设计的可靠性和稳定性.     

基于TTE端系统的时钟同步设计与实现

随着航空电子体系架构的日益更新,航空机载总线技术得到了飞速发展.时间触发以太网作为新一代的航空总线适合在分布式综合模块化电子系统中应用.时钟同步机制是该网络的核心技术,通过该技术建立的高精度全局同步时钟是保障TTE的数据通信强实时性和确定性的先决条件.本文在分析研究TTE时钟同步算法的基础上,提出了符合SAE AS6802协议标准的TTE端系统的时钟同步机制的设计方案,并在FPGA硬件上得以实现.     

AB PLC在天然气SCADA系统中的冗余设计

基于网络控制的PLC冗余系统,通过设备实现冗余所需的自动事件同步和无扰动切换,不会丢失信息,无需切换时间.避免由于单个CPU故障造成系统瘫痪,系统故障率接近于零,保证系统的可靠性、稳定性和实时性.提出在天然气SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统中,采用Rockwell公司的ControlLogix PLC冗余系统,利用以太网和ControlNet控制网构建了系统的硬件组网冗余方案,实现数据的采集和对现场设备的自动控制,在实际的应用中取得了良好的效果.     

双向比对高精度物理时间同步方法

提出一种面向未来卫星在轨应用的闭环物理高精度时间同步方法。比较了所提方法与其他时间同步方法的区别与优势，建立了远程系统时间同步基本模型与误差传递模型，基于双向测距和时间传递技术分析了高精度钟差获取原理，给出了时钟调整环路的时域频域参数依赖关系。完成了高精度时间同步地面试验系统构建，测试了开环非调钟状态下钟差测量精度误差、闭环调钟状态下时间同步准确度误差以及长时运行情况下的时间同步监测结果。测试结果表明，该方法能够实现优于1 ns量级的时间同步，为高精度时间同步技术研究提供了新的途径。     

VMIC实时网络在导弹半实物仿真中的应用

实时通信技术和同步算法是半实物仿真系统的关键技术。本文针对某型导弹半实物仿真系统强实时性的设计需求,选择VMIC反射内存卡来搭建仿真系统通信网络平台。采用基于VMIC虚拟共享内存软件中间件的设计方法,提出服务器、客户机和监听机3种工作模式,完成了整个实时网络通信程序的开发,解决了实时通信和时钟同步问题。平台仿真结果表明,该半实物仿真系统具有很好的实时性,仿真周期内没有出现数据错帧和丢帧现象,保证了系统数据通信的同步,对导弹武器系统研制具有重要的应用价值。     

多源冗余容错导航计算系统的设计与实现

常规无人机在余度配置传感器的信号处理、余度管理、故障检测与隔离等环节占用飞控计算机过多运算资源,增加了飞控计算机的整体负荷,致使全系统可靠性降低;与此同时,传统的传感器余度配置方案和导航计算机余度设计在工程中存在方案不完备和实时性较差等局限性。鉴于此,提出一种多源冗余容错导航计算系统的解决方案,给出系统的软硬件设计方法,并基于非相似余度技术设计多源冗余传感器硬件和软件滤波算法,采用双CPU+FPGA的架构设计多源冗余容错导航计算机硬件平台以及模块化软件架构,实现了系统的软硬件的开发。经过实际测试和试验,验证了系统具有通信速率快、可靠性高和稳定性好等特点,满足了高可靠性飞控系统对新型组合惯导的需求。     

FPGA设计中跨时钟域信号同步方法

随着FPGA系统设计的复杂化,系统内部的各个功能模块往往需要工作在不同频率的异步时钟域中,因此系统内核心功能模块与外设的通信设计无法避免地会涉及到跨时钟域的数据与信号的传递问题。尽管跨时钟域的同步问题并不属于FPGA系统设计领域的新问题,但是随着多时钟域系统的常见化和复杂化,使得跨时钟域同步这一要求具备了新的重要意义。在对跨时钟域设计中容易出现的亚稳态现象及其造成的影响进行简要概述与分析的基础上,为了减小亚稳态发生的概率和降低系统对亚稳态错误的敏感程度,提出了四种跨时钟域同步的解决方案,较为详细地阐述了设计方案,对设计进行了评估与分析,并给出了优化设计。