本發(fā)明主要涉及到時(shí)鐘對(duì)齊，尤其是一種面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、時(shí)鐘對(duì)齊方法廣泛用于在分布式系統(tǒng)或者多模式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，旨在確保各個(gè)設(shè)備或者處理器的時(shí)鐘信號(hào)保持同步，以便它們能夠協(xié)同工作并且保持一致的時(shí)序。時(shí)鐘對(duì)齊方法通常包括一些協(xié)議和算法，用于測(cè)量和調(diào)整各個(gè)設(shè)備或處理器的時(shí)鐘信號(hào)，以使它們協(xié)同工作并且保持同步。

2、傳統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)齊方法主要面向全數(shù)字和半實(shí)物兩種場(chǎng)景。在全數(shù)字仿真場(chǎng)景中，主要使用上位機(jī)軟件編碼的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真引擎的時(shí)鐘控制，時(shí)鐘步調(diào)依賴于軟件運(yùn)行狀態(tài)。具體地，通過(guò)采樣和插值對(duì)不同時(shí)鐘域的信號(hào)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的同步和對(duì)齊。通過(guò)數(shù)字化處理提供更高的精度和穩(wěn)定性，但受限于數(shù)字信號(hào)處理的精度和時(shí)鐘分辨率，可能無(wú)法完全消除時(shí)鐘偏移和相位差，且插值算法的復(fù)雜度較高，可能增加系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)擔(dān)和延遲，對(duì)于大規(guī)模系統(tǒng)可能需要額外的硬件資源來(lái)實(shí)現(xiàn)，增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。

3、在半實(shí)物仿真場(chǎng)景中，時(shí)鐘對(duì)齊算法通過(guò)硬件設(shè)備或接口模塊，將虛擬仿真系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)與實(shí)際物理系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳輸和處理。雖然能夠提供高度一致性的仿真體驗(yàn)和較高的精度和穩(wěn)定性，但需要額外的硬件設(shè)備或接口模塊進(jìn)行時(shí)鐘對(duì)齊，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，并可能受到硬件性能和通信延遲的限制。

4、隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，為了獲得更真實(shí)的仿真環(huán)境和提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，一種面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)被提出，該系統(tǒng)同時(shí)涉及軟件與硬件，軟件的時(shí)鐘需要與硬件的時(shí)鐘保持嚴(yán)格一致，需要額外的同步控制器或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行時(shí)鐘對(duì)齊，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，并可能受到通信延遲等因素的影響，且現(xiàn)有技術(shù)對(duì)時(shí)鐘同步的精準(zhǔn)性和時(shí)間間隔的勻稱性處理不夠，推演過(guò)程時(shí)間保真度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法、裝置和系統(tǒng)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供一種面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，包括：

4、生成基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；

5、通過(guò)檢測(cè)硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系，基于硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系判斷硬件模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，如硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整硬件模型時(shí)鐘信號(hào)，使得硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊；

6、通過(guò)檢測(cè)數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系，基于數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系判斷數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，如數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)，使得數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊。

7、另一方面，本發(fā)明提供一種面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊裝置，包括：

8、基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)生成模塊，用于生成基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；

9、硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊模塊，用于通過(guò)檢測(cè)硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系，基于硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系判斷硬件模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，如硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整硬件模型時(shí)鐘信號(hào)，使得硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊；

10、數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊模塊，用于通過(guò)檢測(cè)數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系，基于數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系判斷數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，如數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)，使得數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊。

11、另一方面，本發(fā)明提供一種面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，采用上述面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法實(shí)現(xiàn)硬件模型時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘對(duì)齊。

12、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)效果：

13、本發(fā)明能夠應(yīng)用于面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中，確保數(shù)字仿真和半實(shí)物硬件設(shè)備虛實(shí)精確同步，提高系統(tǒng)整體的精確性和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，其特征在于，使用晶體振蕩器的方式生成基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，所述晶體振蕩器包含晶體諧振器和反饋回路，所述反饋回路中設(shè)置有控制器，對(duì)晶體諧振器施加電場(chǎng)或機(jī)械應(yīng)力，晶體諧振器會(huì)以其固有頻率振動(dòng)并輸出信號(hào)，一部分輸出信號(hào)輸入反饋回路，反饋回路中的控制器根據(jù)輸出信號(hào)生成施加到晶體諧振器上的電場(chǎng)或機(jī)械應(yīng)力控制信號(hào)，增強(qiáng)晶體的振蕩，形成閉環(huán)振蕩，并使晶體振蕩器輸出預(yù)定頻率的振蕩信號(hào)作為基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，其特征在于，如硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整硬件模型時(shí)鐘信號(hào)，使得硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，方法包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，其特征在于，如數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)，使得數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，其特征在于，檢測(cè)硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系，基于硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系判斷硬件模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，其特征在于，通過(guò)檢測(cè)數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系，基于數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系判斷數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法，其特征在于，還包括，同時(shí)監(jiān)測(cè)硬件模型時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的相位關(guān)系，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的硬件模型時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)彼此間的相位差均趨近于零時(shí)，硬件模型時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)均對(duì)齊。

8.面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊裝置，其特征在于，包括：

9.面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于：采用如權(quán)利要求1所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法實(shí)現(xiàn)硬件模型時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)以及基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘對(duì)齊。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)字仿真單元和實(shí)時(shí)仿真控制設(shè)備，所述數(shù)字仿真單元包括基礎(chǔ)時(shí)鐘接入單元、硬件模型仿真管理單元、模型時(shí)間對(duì)齊管理單元和數(shù)字模型與硬件模型引擎單元，所述實(shí)時(shí)仿真控制設(shè)備包括硬件時(shí)鐘產(chǎn)生器單元、模型管理單元和模型啟動(dòng)單元；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真的時(shí)鐘對(duì)齊方法、裝置和系統(tǒng)，包括生成基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；通過(guò)檢測(cè)硬件模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，如沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整硬件模型時(shí)鐘信號(hào)，使得硬件模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊；通過(guò)檢測(cè)數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)是否與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊，如沒(méi)有對(duì)齊，則調(diào)整數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)，使得數(shù)字模型時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)齊。本發(fā)明能夠應(yīng)用于面向數(shù)字和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中，確保數(shù)字仿真和半實(shí)物硬件設(shè)備虛實(shí)精確同步，提高系統(tǒng)整體的精確性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王訓(xùn),李新洪,胡敏,張銳,楊露,蘇海霞,李延艷,張治彬,于沫堯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍軍事航天部隊(duì)航天工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6