通信总线作为航天综合电子系统的“神经”和“骨架”,其工作效率直接关系到航天业务执行能力和系统稳定性。随着航天应用需求的迅速发展与分布式系统的广泛应用,低传输速率、低带宽、低容错能力与无法确定的传输延迟成为通信总线空前面临的技术挑战和棘手问题。由于航天航空领域对实时性、确定性与安全性的严苛通信要求,传统总线往往难以胜任,时间触发以太网应运而生。作为新一代航天综合电子系统的新兴通信总线,时间触发以太网在标准以太网的基础上增加时间触发机制,采用高精度时钟同步技术,确保航天综合电子系统数据传输过程中的通信实时性与时间确定性。综上分析,高精度时钟同步机制成为时间触发以太网技术的研究热点。本文以时间触发以太网为基础,围绕高精度时钟同步机制及其时钟补偿技术展开研究,具体工作内容如下:(1)系统阐述时间触发以太网技术的发展现状、体系架构、通信机制及其容错方案。深入研究时间触发以太网SAE AS6802时钟同步协议,在充分理解其同步流程的基础上实现协议主要算法。(2)针对时间触发以太网SAE AS6802时钟同步协议,采用层次化网络建模技术分别对时间触发以太网的网络仿真场景、节点模型与进程模型进行整体建模,在此基础上,搭建仿真平台来实现网络时间同步算法,采用网络演算方发法进一步验证时钟同步精度和网络性能。研究结果表明:在网络中同时存在时钟相位与频率误差的前提下,SAE AS6802时钟同步协议能有效消除相位偏差并抑制部分频率偏差,整体时钟同步精度达到100ns级,时钟同步效果较好,然后,时钟同步协议无法对晶振频率进行完全补偿,由此导致时钟频率偏移问题。(3)针对时间触发以太网SAE AS6802时钟同步协议无法解决时钟频率偏差问题,提出基于晶振频率数字补偿技术的高精度时钟同步优化方案。建立时间触发以太网的节点本地时钟模型,设计基于查找表的时钟频率补偿模块,根据晶振“温度-ppm”特性曲线周期性地对晶振频率进行数字补偿。搭建硬件仿真平台,采用Modelsim软件对优化后的时间触发以太网节点进行硬件建模、功能仿真和性能评估,采用DC软件分析网络节点的硬件开销。研究结果表明,在相同的误差参数下,基于晶振频率数字补偿技术方案以较小的硬件开销为代价,将时钟同步精度提升至10ns级,极大地提高了时间触发以太网的时间同步精度。