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分布式航天测控网内时间同步技术研究

作　者: 王晓岩
导　师: 拱长青
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 分布式航天测控网网络时间协议时间同步同步源发现
分类号: TP29-AD
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 52次
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内容摘要

航天测控网络是航天工程的重要组成部分,是对航天器进行跟踪、测量和控制的专用网络。从我国航天发展的长远要求来看,我国航天测控网的网络覆盖能力不足,数据传输技术和时间同步技术需要改进。本课题扩展现行航天测控网络的集中式、封闭式的体系结构,通过设置一些低成本小型航天测控站,利用Internet网络来组成一个全球范围的、分布式的航天测控网,以此来扩大航天测控网的覆盖度。然而在Internet网络中,互联网标准时间同步协议NTP(Network Time Protocol)的时间同步精度仅为几十毫秒,与现代航天测控系统中的同步精度相差较大,因此需要对其进行改进。本文所做的主要工作是提高该分布式航天测控网在Internet网络中的时间同步精度。文中首先介绍了航天测控系统的时间同步技术的研究现状,深入研究了NTP的工作原理、工作模式、工作过程和相关算法。其次,设计了此分布式航天测控网中时间同步系统的体系结构,使该系统不但具备了较强的网络环境适应能力,甚至在极端的情况下也能够实现高精度、高稳定性的时间同步。第三,在常规NTP时间同步的基础之上,设计了同步源发现算法,使网络参数配置动态化,能够自适应网络环境的变化,从而使系统能够自主选择最优的时间服务器来进行时间同步。第四,在Linux操作系统下对该算法进行了程序实现,对相关数据进行统计和分析的结果表明,同步源发现算法不但能够将系统的时间同步精度提高到几毫秒,而且能够将此同步精度长期保持稳定。最后,对本文现阶段所取得的成果和存在的不足进行了总结。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-12
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 本文主要研究内容  10-12
第2章航天测控系统时间同步技术研究现状  12-15
  2.1 时间统一系统  12-14
    2.1.1 时间计量系统  12-13
    2.1.2 航天测控网中的时统  13-14
  2.2 国内外研究现状  14
  2.3 小结  14-15
第3章 NTP技术研究  15-36
  3.1 协议简介  16-17
  3.2 NTP的历史  17-19
  3.3 NTP现状  19-21
  3.4 网络体系结构  21-22
  3.5 同步基本原理  22-23
  3.6 工作模式  23-24
  3.7 报文格式及其意义  24-28
  3.8 时间同步算法  28-35
    3.8.1 时钟滤波算法  29-31
    3.8.2 时钟选择算法  31-34
    3.8.3 合并算法  34-35
    3.8.4 时钟调节算法  35
  3.9 小结  35-36
第4章时间同步系统的总体设计方案  36-47
  4.1 时间同步网络需求  36
  4.2 方案的提出  36-40
    4.2.1 一级时间服务器设计  36-39
    4.2.2 二级时间服务器设计  39-40
    4.2.3 第三层同步系统设计  40
  4.3 网络体系结构  40-41
  4.4 基本实现模型  41-42
  4.5 系统特点  42-43
  4.6 误差分析  43-45
  4.7 小结  45-47
第5章同步源发现算法设计  47-52
  5.1 时间服务器的选择  47-49
  5.2 同步候选列表的生成  49
  5.3 生成本地同步列表  49-50
  5.4 同步源的发现  50-51
  5.5 小结  51-52
第6章算法的实现与性能分析  52-60
  6.1 算法的实现  52-57
    6.1.1 操作系统的选取  52
    6.1.2 协议的安装  52-53
    6.1.3 程序实现  53-57
  6.2 测试结果分析  57-58
  6.3 小结  58-60
结论  60-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文  64-65

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