面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法、装置和系统

本发明主要涉及到时钟对齐，尤其是一种面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法、装置和系统。

背景技术：

1、时钟对齐方法广泛用于在分布式系统或者多模式系统中实现时钟同步，旨在确保各个设备或者处理器的时钟信号保持同步，以便它们能够协同工作并且保持一致的时序。时钟对齐方法通常包括一些协议和算法，用于测量和调整各个设备或处理器的时钟信号，以使它们协同工作并且保持同步。

2、传统时钟对齐方法主要面向全数字和半实物两种场景。在全数字仿真场景中，主要使用上位机软件编码的方式实现数字仿真引擎的时钟控制，时钟步调依赖于软件运行状态。具体地，通过采样和插值对不同时钟域的信号进行处理，以实现时钟信号的同步和对齐。通过数字化处理提供更高的精度和稳定性，但受限于数字信号处理的精度和时钟分辨率，可能无法完全消除时钟偏移和相位差，且插值算法的复杂度较高，可能增加系统的计算负担和延迟，对于大规模系统可能需要额外的硬件资源来实现，增加了系统的成本和复杂性。

3、在半实物仿真场景中，时钟对齐算法通过硬件设备或接口模块，将虚拟仿真系统的时钟信号与实际物理系统的时钟信号进行同步，实现数字信号的传输和处理。虽然能够提供高度一致性的仿真体验和较高的精度和稳定性，但需要额外的硬件设备或接口模块进行时钟对齐，增加了系统的复杂性和成本，并可能受到硬件性能和通信延迟的限制。

4、随着工业水平的不断发展，为了获得更真实的仿真环境和提高系统的可靠性和稳定性，一种面向数字和半实物实时仿真系统被提出，该系统同时涉及软件与硬件，软件的时钟需要与硬件的时钟保持严格一致，需要额外的同步控制器或网络协议进行时钟对齐，增加了系统的复杂性和成本，并可能受到通信延迟等因素的影响，且现有技术对时钟同步的精准性和时间间隔的匀称性处理不够，推演过程时间保真度不高。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的技术问题，本发明提出一种面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法、装置和系统。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，包括：

4、生成基准时钟信号；

5、通过检测硬件模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系，基于硬件模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系判断硬件模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，如硬件模型时钟信号与基准时钟信号没有对齐，则调整硬件模型时钟信号，使得硬件模型时钟信号与基准时钟信号对齐；

6、通过检测数字模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系，基于数字模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系判断数字模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，如数字模型时钟信号与基准时钟信号没有对齐，则调整数字模型时钟信号，使得数字模型时钟信号与基准时钟信号对齐。

7、另一方面，本发明提供一种面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐装置，包括：

8、基准时钟信号生成模块，用于生成基准时钟信号；

9、硬件模型时钟信号与基准时钟信号对齐模块，用于通过检测硬件模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系，基于硬件模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系判断硬件模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，如硬件模型时钟信号与基准时钟信号没有对齐，则调整硬件模型时钟信号，使得硬件模型时钟信号与基准时钟信号对齐；

10、数字模型时钟信号与基准时钟信号对齐模块，用于通过检测数字模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系，基于数字模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系判断数字模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，如数字模型时钟信号与基准时钟信号没有对齐，则调整数字模型时钟信号，使得数字模型时钟信号与基准时钟信号对齐。

11、另一方面，本发明提供一种面向数字和半实物实时仿真系统，采用上述面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法实现硬件模型时钟信号、数字模型时钟信号以及基准时钟信号的时钟对齐。

12、相比现有技术，本发明的技术效果：

13、本发明能够应用于面向数字和半实物实时仿真系统中，确保数字仿真和半实物硬件设备虚实精确同步，提高系统整体的精确性和稳定性。

技术特征：

1.面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，其特征在于，使用晶体振荡器的方式生成基准时钟信号，所述晶体振荡器包含晶体谐振器和反馈回路，所述反馈回路中设置有控制器，对晶体谐振器施加电场或机械应力，晶体谐振器会以其固有频率振动并输出信号，一部分输出信号输入反馈回路，反馈回路中的控制器根据输出信号生成施加到晶体谐振器上的电场或机械应力控制信号，增强晶体的振荡，形成闭环振荡，并使晶体振荡器输出预定频率的振荡信号作为基准时钟信号。

3.根据权利要求1或2所述的面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，其特征在于，如硬件模型时钟信号与基准时钟信号没有对齐，则调整硬件模型时钟信号，使得硬件模型时钟信号与基准时钟信号对齐，方法包括：

4.根据权利要求3所述的面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，其特征在于，如数字模型时钟信号与基准时钟信号没有对齐，则调整数字模型时钟信号，使得数字模型时钟信号与基准时钟信号对齐，方法包括：

5.根据权利要求1或2或4所述的面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，其特征在于，检测硬件模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系，基于硬件模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系判断硬件模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，方法包括：

6.根据权利要求5所述的面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，其特征在于，通过检测数字模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系，基于数字模型时钟信号与基准时钟信号的相位关系判断数字模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，方法包括：

7.根据权利要求1或2或4或6所述的面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法，其特征在于，还包括，同时监测硬件模型时钟信号、数字模型时钟信号以及基准时钟信号的相位关系，当监测到的硬件模型时钟信号、数字模型时钟信号以及基准时钟信号彼此间的相位差均趋近于零时，硬件模型时钟信号、数字模型时钟信号以及基准时钟信号均对齐。

8.面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐装置，其特征在于，包括：

9.面向数字和半实物实时仿真系统，其特征在于：采用如权利要求1所述的面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法实现硬件模型时钟信号、数字模型时钟信号以及基准时钟信号的时钟对齐。

10.根据权利要求9所述的面向数字和半实物实时仿真系统，其特征在于：包括数字仿真单元和实时仿真控制设备，所述数字仿真单元包括基础时钟接入单元、硬件模型仿真管理单元、模型时间对齐管理单元和数字模型与硬件模型引擎单元，所述实时仿真控制设备包括硬件时钟产生器单元、模型管理单元和模型启动单元；

技术总结本发明提出一种面向数字和半实物实时仿真的时钟对齐方法、装置和系统，包括生成基准时钟信号；通过检测硬件模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，如没有对齐，则调整硬件模型时钟信号，使得硬件模型时钟信号与基准时钟信号对齐；通过检测数字模型时钟信号是否与基准时钟信号对齐，如没有对齐，则调整数字模型时钟信号，使得数字模型时钟信号与基准时钟信号对齐。本发明能够应用于面向数字和半实物实时仿真系统中，确保数字仿真和半实物硬件设备虚实精确同步，提高系统整体的精确性和稳定性。技术研发人员：王训,李新洪,胡敏,张锐,杨露,苏海霞,李延艳,张治彬,于沫尧受保护的技术使用者：中国人民解放军军事航天部队航天工程大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6