CN113722880B - 一种多星并行仿真时间同步控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种多星并行仿真时间同步控制系统及方法

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同步配置模块；

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；

所述的层次同步控制模块，输入是向量时钟计算模块输出的向量时钟，然后根据系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程。根据向量时钟的因果时序计算消息在不同层进程之间传递的路径；根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包输出给各仿真卫星。

所述的同步控制方法，该方法的步骤包括：

第一步，读取仿真启动信息。综合电子分系统接收监控台仿真启动信号后，按照时间配置规则对整个航天器仿真系统的时间进行初始化设置；

第二步，综合电子分系统通过uDP协议广播步长脉冲消息，并与各子系统本身时间步长进行比对。若步长不同，则进行异步长同步控制，统一仿真系统步长；若步长相同，则进入第五步；

第三步，根据各系统步长选取异步长校时函数，读取时钟漂移率和同步上限，并计算系统网络延迟均值；

第四步，根据时间同步上限判断子系统是否需要进行时间同步补偿。若延时误差大于上限估计则进行时间同步补偿；若延时误差小于估计，则进入第二步；

第五步，根据系统时钟漂移率和最大读取误差计算子系统最大同步周期；

第六步，系统根据最大同步周期和系统时钟补偿参数对航天器仿真系统时钟进行线性连续校时，确保系统时间误差在允许范围内。

所述的时间配置模块的时间配置公式为：多星并行仿真系统进行仿真时，仿真卫星数为N，每个卫星仿真任务具有1台软件时钟，因此并行系统中共有N台钟，对于其中的任意1台钟，记作第i台钟，该台时钟的仿真时间表示为2阶模型T_i(t)＝a_i0+a_i1t+a_i2t²，i＝1,2,3,…,n，其中表示时钟i在i时刻的时钟读数，a_i0、a_i1、a_i2分别为时钟i的钟差、钟速、钟漂；时间同步控制是通过控制算法减小两个不同时钟之间的时间差距，其时间同步控制的动态方程可表示为T_i(t)＝Δi(t)，i＝1,2,3,…,n，T_i(t)就为第i台钟的时钟状态，Δi(t)为第i台时钟的内部协同控制协议，并行同步控制算法可将系统中所有时钟Δi(t)控制在最小值。

所述的向量时钟计算方法为：假设具有N台时钟组成的多星并行仿真系统，每个时钟看作并行仿真结构中的节点，仿真节点之间的通信关系不变，且仿真节点之间不存在通信时延，则同步控制方法可表示为 其中，Δ_i(t)为并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数。表示并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0。若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0。当β_ij＝1时，对两个节点进行同步控制。系统时钟状态变量/>存在矩阵B＝0,C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为:/>如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0，当任意两个相邻可通信的时间节点之间的时钟差趋于0，则并行仿真系统通过控制算法实现了时钟同步。

所述的层次同步控制方法为：层次同步控制模块接收向量时钟计算模块输出的向量时钟，根据系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程。同步控制方法可表示为：并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数。β_ij表示并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0。若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0。当β_ij＝1时，对两个节点T_i(t)进行同步控制。

根据向量时钟的因果时序计算消息在不同层进程之间传递的路径；根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包发送给各仿真子系统。设多星并行仿真系统时钟状态变量存在矩阵B＝0,C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为:/>L为系统拉普拉斯矩阵,I_n表示n阶单位阵,/>为Kronecker积。如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)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；

(2)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。

附图说明

图1为本发明系统组成示意图；

图2为本发明时间配置模块结构示意图；

图3为本发明校时模块结构示意图；

图4为本发明同步控制模块结构示意图；

图5为本发明同步控制过程示意图；

图6为本发明实施例中校时模块进行校时过程图；

图7为本发明实施例中校时效果图。

具体实施方式

一种多星并行仿真系统时间同步系统，包括时间配置模块、校时模块和同步控制模块，控制过程包括星内时钟同步控制和星间时钟同步控制。

本发明涉及一种多星并行仿真系统时间同步控制系统和方法，具体涉及一种时间配置方法、校时方法和同步控制方法，适用于不同仿真卫星具有多个不同仿真时钟情况。本发明的方法通过设计并行仿真同步控制系统及方法，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。相比传统的同步控制方法，加入本发明的方法，可以大幅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。

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；

时间配置模块包括星内时间同步配置模块和重构判别模块；

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。

时间配置模块接收系统仿真启动消息，根据预先标定存储的时钟漂移率和仿真启动消息产生步长脉冲信号，将所述步长脉冲信号转换为步长脉冲信息，并以uPD协议在网络中广播所述步长脉冲信息；同时校时模块接收步长脉冲信息的数据包，并从仿真启动消息中读取时钟漂移率，计算系统时间误差；同步控制模块根据层次同步控制方法对系统各部分时间进行同步控制。

时间配置模块将多星并行系统时间划分为星内时间同步和星间时间同步。星内时间同步实现单星内各分系统时间同步，星间时间同步实现不同仿真卫星时间同步。

误差分析模块根据从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，并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；

网络延迟计算模块从外部时钟源接收数据包和步长脉冲信息，并记录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；

异步长连续校时模块根据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，并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。

向量时钟计算模块接收校时模块输出的读写控制标志和校时仿真数据包，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传递给层次同步控制模块和各仿真子系统；

层次同步控制模块接收向量时钟计算模块输出的向量时钟，根据系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程。根据向量时钟的因果时序计算消息在不同层进程之间传递的路径；根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包发送给各仿真子系统。

一种多星并行仿真系统时间同步控制方法，该方法的步骤包括：

第一步，读取仿真启动信息。综合电子分系统接收监控台仿真启动信号后，按照时间配置规则对整个航天器仿真系统的时间进行初始化设置；

第二步，综合电子分系统通过uDP协议广播步长脉冲消息，并与各子系统本身时间步长进行比对。若步长不同，则进行异步长同步控制，统一仿真系统步长；若步长相同，则进入第五步；

第三步，根据各系统步长选取异步长校时函数，读取时钟漂移率和同步上限，并计算系统网络延迟均值；

第四步，根据时间同步上限判断子系统是否需要进行时间同步补偿。若延时误差大于上限估计则进行时间同步补偿；若延时误差小于估计，则进入第五步；

第五步，根据系统时钟漂移率和最大读取误差计算子系统最大同步周期；

第六步，系统根据最大同步周期和系统时钟补偿参数对航天器仿真系统时钟进行线性连续校时，确保系统时间误差在允许范围内。

所述的步骤(1)中，时间配置模块的计算公式为：

多星并行仿真系统进行仿真时，仿真卫星数为N,每个卫星仿真任务具有1台软件时钟，因此并行系统中共有N台钟。对于其中的任意1台钟,记作第i台钟,该台时钟的仿真时间表示为2阶模型T_i(t)＝a_i0+a_i1t+a_i2t²，i＝1,2,3,…,n，其中表示时钟i在i时刻的时钟读数,a_i0、a_i1、a_i2分别为时钟i的钟差、钟速、钟漂；

时间同步控制是通过控制算法减小两个不同时钟之间的时间差距,其时间同步控制的动态方程可表示为T_i(t)＝Δi(t)，i＝1,2,3,…,n，T_i(t)就为第i台钟的时钟状态，Δi(t)为第i台时钟的内部协同控制协议，并行同步控制算法可将系统中所有时钟Δi(t)控制在最小值。

所述的步骤(3)中，向量时钟计算方法为：

假设具有N台时钟组成的多星并行仿真系统，每个时钟看作并行仿真结构中的节点，仿真节点之间的通信关系不变，且仿真节点之间不存在通信时延，则同步控制方法可表示为其中，Δ_i(t)为并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数。表示并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0。若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0。当β_ij＝1时，对两个节点进行同步控制。

系统时钟状态变量存在矩阵B＝0,C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为:/>如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0，当任意两个相邻可通信的时间节点之间的时钟差趋于0，则并行仿真系统通过控制算法实现了时钟同步。

所述的步骤(4)中，层次同步控制方法为：

层次同步控制模块接收向量时钟计算模块输出的向量时钟，根据系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程。同步控制方法可表示为：并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数。β_ij表示并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0。若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0。当β_ij＝1时，对两个节点T_i(t)进行同步控制。

根据向量时钟的因果时序计算消息在不同层进程之间传递的路径；根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包发送给各仿真子系统。设多星并行仿真系统时钟状态变量存在矩阵B＝0,C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为:/>L为系统拉普拉斯矩阵,I_n表示n阶单位阵，/>为Kronecker积。如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0。

实施例

如图1所示为本发明时间同步系统结构示意图，由图可知时间同步系统及方法包括时间配置模块、校时模块和同步控制模块。

第一步，硬件时统模块接收系统仿真启动消息，根据预先标定存储的时钟漂移率和仿真启动消息产生步长脉冲信号，由仿真卡将所述步长脉冲信号转换为步长脉冲信息，并以uPD协议在网络中广播所述步长脉冲信息；

第二步，同时将包含所述步长脉冲信息的数据包发送给校时模块，并从仿真启动消息中读取时钟漂移率，将时钟漂移率和预先存储的同步上限值发送给校时模块。

所述的时间配置模块，将多星并行系统时间划分为星内时间同步和星间时间同步。星内时间同步实现单星内各分系统时间同步，星间时间同步实现不同仿真卫星时间同步。时间配置模块过程如图2所示，包括如下步骤：

第一步，多星并行仿真系统进行仿真时，仿真卫星数为N，每个卫星仿真任务具有1台软件时钟，因此并行系统中共有N台钟。对于其中的任意1台钟,记作第i台钟,该台时钟的仿真时间表示为2阶模型T_i(t)＝a_i0+a_i1t+a_i2t²，i＝1,2,3,…,n，其中，表示时钟i在i时刻的时钟读数,a_i0、a_i1、a_i2分别为时钟i的钟差、钟速、钟漂；

第二步，时间同步控制是通过控制算法减小两个不同时钟之间的时间差距,其时间同步控制的动态方程可表示为T_i(t)＝Δi(t)，i＝1,2,3,…,n，T_i(t)就为第i台钟的时钟状态，Δi(t)为第i台时钟的内部协同控制协议，并行同步控制算法可将系统中所有时钟Δi(t)控制在最小值；

如图3所示为本发明校时模块结构示意图，由图可知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：

第一步，误差分析模块根据从硬件时统模块接收的时钟漂移率和同步上限值计算系统最大读取误差，并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；

第二步，网络延迟计算模块从硬件时统模块接收数据包和步长脉冲信息，并记录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；

第三步，异步长连续校时模块根据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，进行系统校时补偿，以消除各子系统的网络延迟，同时根据最大同步周期选择线性连续函数进行异步长连续校时，以保证各子系统步长一致，并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。

如图4所示为本发明同步控制模块结构示意图，由图可知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：

第一步，假设具有N台时钟组成的多星并行仿真系统，每个时钟看作并行仿真结构中的节点，仿真节点之间的通信关系不变，且仿真节点之间不存在通信时延，则同步控制方法可表示为其中，Δ_i(t)为并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数。表示并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0。若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0。当β_ij＝1时，对两个节点进行同步控制；

第二步，系统时钟状态变量存在矩阵B＝0,C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为:/>如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0，当任意两个相邻可通信的时间节点之间的时钟差趋于0，则并行仿真系统通过控制算法实现了时钟同步。

第三步，向量时钟计算模块接收校时模块输出的读写控制标志和校时仿真数据包，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传递给层次同步控制模块和各仿真子系统；

第四步，层次同步控制模块接收向量时钟计算模块输出的向量时钟，根据系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程。同步控制方法可表示为：并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数。β_ij表示并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0。若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0。当β_ij＝1时，对两个节点T_i(t)进行同步控制；

第五步，根据向量时钟的因果时序计算消息在不同层进程之间传递的路径；根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包发送给各仿真子系统。设多星并行仿真系统时钟状态变量存在矩阵B＝0,C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为:L为系统拉普拉斯矩阵,I_n表示n阶单位阵,/>为Kronecker积。如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0；

第六步，当任意两个相邻可通信的时间节点之间的时钟差趋于0，则并行仿真系统通过控制算法实现了时钟同步；

如图5所示为本发明时间同步过程示意图，时间同步流程具体步骤如下：

第一步，读取仿真启动信息。综合电子分系统接收监控台仿真启动信号后，按照时间配置规则对整个航天器仿真系统的时间进行初始化设置；

第二步，综合电子分系统通过uDP协议广播步长脉冲消息l，并与各子系统本身时间步长l'进行比对。若步长不同，则进行异步长同步控制，统一仿真系统步长；若步长相同，则进入步骤5；

第三步，根据各系统步长选取异步长校时函数，读取时钟漂移率和同步上限，并计算系统网络延迟均值；

第四步，根据时间同步上限判断子系统是否需要进行时间同步补偿。若延时误差大于上限估计则进行时间同步补偿；若延时误差小于估计，则进入步骤2；

第五步，根据系统时钟漂移率和最大读取误差计算子系统最大同步周期；

第六步，系统根据最大同步周期和系统时钟补偿参数对航天器仿真系统时钟进行线性连续校时，确保系统时间误差在允许范围内。

校时过程实施例：某导航星座多星并行仿真系统为例，对并行仿真系统的时间同步控制过程进行了分析。仿真星座由6颗仿真星组成，仿真过程中6颗星采用并行仿真，并利用并行仿真时间同步控制算法进行控制。即N＝6台时钟组成的并行仿真系统，每个节点代表1个仿真时钟，节点之间连接的边表示节点间的通信约束，如果节点之间有边存在,则需要根据同步控制算法进行时钟同步。在该多星并行仿真系统中，仿真过程中共6台时钟参与同步控制,每个时钟只能观测到其邻居节点的信息，而观测不到系统所有时钟的观测信息。因此该并行仿真系统的时间同步简化为局部时钟信息的系统中的时间同步问题，只有相邻的节点时钟之间可以传递其时钟数据，其他时钟之间是不连通的。

第一步，根据仿真同步控制流程，首先获取多星并行仿真系统6个仿真卫星的时钟数据，系统时钟矩阵为：

第二步，根据获得系统的时间情况，在已知多星并行仿真系统每个仿真节点的初始钟差和钟速情形下，按照同步控制算法进行控制。时钟同步的精度与仿真的步长有关系,仿真步长越小则精度越高；

第三步，本仿真系统中仿真步长Tep＝0.1s，系统仿真时间为30s。根据同步控制算法，系统最终能够实现时钟的协同控制。仿真系统的时钟状态序列如图6所示；

第四步，仿真开始时，各仿真卫星时钟T1、T2、T3、T4、T5、T6之间存在时间差，经过同步控制算法调度，各节点时间差值逐渐减小，最后趋于0，实现时间同步；

第五步，仿真卫星1和仿真卫星2之间的钟差随时间变化而变化，经过同步控制调度后，同步精度达到纳秒级，如图7所示，最终实现时间同步；

所述异步长连续校时模块，根据最大同步周期选择线性连续函数进行异步长连续校时。

Claims (9)

1.一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：该系统包括时间配置模块、校时模块和同步控制模块；

时间配置模块包括星内时间同步配置模块和星间时间同步配置模块；

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；输入是初始化时间，然后将初始化时间与各分系统时间根据时间配置公式打包存储并输出至误差分析模块，误差分析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各个仿真卫星的时钟信息，输入是初始化时间，然后将各仿真卫星时间根据时间配置公式计算输出给误差分析模块，误差分析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向量时钟计算模块，同时将数据包中的读写控制标志发送给层次同步控制模块；

所述的层次同步控制模块，输入是向量时钟计算模块输出的向量时钟，然后根据系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程，根据向量时钟的因果时序计算消息在不同层进程之间传递的路径；根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包输出给各仿真卫星。

2.根据权利要求1所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：

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。

3.根据权利要求2所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：

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。

4.根据权利要求1所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：

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。

5.根据权利要求1所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：

所述的时间配置模块的时间配置公式为：多星并行仿真系统进行仿真时，仿真卫星数为N，每个卫星仿真任务具有1台软件时钟，并行系统中共有N台钟，对于其中的任意1台钟，记作第i台钟，该台时钟的仿真时间表示为2阶模型T_i(t)＝a_i0+a_i1t+a_i2t²，i＝1,2,3,…,n，其中表示时钟i在i时刻的时钟读数，a_i0、a_i1、a_i2分别为时钟i的钟差、钟速、钟漂；时间同步控制是通过控制算法减小两个不同时钟之间的时间差距，其时间同步控制的动态方程表示为T_i(t)＝Δi(t)，i＝1,2,3,…,n，T_i(t)就为第i台钟的时钟状态，Δi(t)为第i台时钟的内部协同控制协议，并行同步控制算法可将系统中所有时钟Δi(t)控制在最小值。

6.根据权利要求5所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：

所述的向量时钟计算方法为：假设具有N台时钟组成的多星并行仿真系统，每个时钟看作并行仿真结构中的节点，仿真节点之间的通信关系不变，且仿真节点之间不存在通信时延，则同步控制方法表示为其中，Δ_i(t)为并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数，并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0，若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0，当β_ij＝1时，对两个节点进行同步控制，系统时钟状态变量/>存在矩阵B＝0，C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为：/>如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0，当任意两个相邻可通信的时间节点之间的时钟差趋于0，则并行仿真系统通过控制算法实现了时钟同步。

7.根据权利要求6所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：

所述的层次同步控制方法为：层次同步控制模块接收向量时钟计算模块输出的向量时钟，根据系统设定的阈值对仿真进程进行分层，设定每层的通讯进程，同步控制方法表示为：并行仿真系统中的时钟同步控制协议，T_i(t)为第i台仿真时钟的时钟数，β_ij表示并行仿真系统仿真节点组成的邻接矩阵元素且β_ij≥0，若两个仿真节点之间存在通信，则β_ij＝1，否则β_ij＝0，当β_ij＝1时，对两个节点T_i(t)进行同步控制。

8.根据权利要求1所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，其特征在于：

根据向量时钟的因果时序计算消息在不同层进程之间传递的路径，根据计算的路径进行仿真数据交换，产生同步控制处理后的同步控制数据包，并将同步控制数据包发送给各仿真子系统，设多星并行仿真系统时钟状态变量存在矩阵B＝0,C＝1，使并行仿真系统时钟同步控制的闭环动态方程为：/>L为系统拉普拉斯矩阵，I_n表示n阶单位阵，/>为Kronecker积，如果对于任意的i,j∈I＝1,2,…,n满足lim_t→∞(T_j(t)-T_i(t))＝0。

9.一种多星并行仿真系统时间同步控制方法，其特征在于应用于如权利要求1～8任一项所述的一种多星并行仿真系统时间同步控制系统，该方法的步骤包括：

第一步，读取仿真启动信息，综合电子分系统接收监控台仿真启动信号后，按照时间配置算法对整个航天器仿真系统的时间进行初始化设置；

第二步，综合电子分系统通过uDP协议广播步长脉冲消息，并与各子系统本身时间步长进行比对，若步长不同，则进行异步长同步控制，统一仿真系统步长；若步长相同，则进入第五步；

第三步，根据各系统步长选取异步长校时函数，读取时钟漂移率和同步上限，并计算系统网络延迟均值；

第四步，根据时间同步上限判断子系统是否需要进行时间同步补偿，若延时误差大于上限估计则进行时间同步补偿；若延时误差小于估计，则进入第二步；

第五步，根据系统时钟漂移率和最大读取误差计算子系统最大同步周期；

第六步，系统根据最大同步周期和系统时钟补偿参数对航天器仿真系统时钟进行线性连续校时，确保系统时间误差在允许范围内。