低地球轨道卫星网络节能方法

通常卫星的唯一能源来源是太阳能,因此星上网络设备的能源供应问题比地面网络的更加严峻。通过修改和扩展链路容量受限的最小代价多商品流模型来适应卫星网络这一特殊的体系结构,并基于低轨道卫星网络的多重覆盖机制和流量分布模型,改进现有的启发式算法来关闭冗余的卫星节点、星地链路和星间链路。在满足链路利用率和路由跳数增加比例约束的条件下,仿真实验中关闭上述三种参数的比例分别可达59%、61%和72%,卫星网络的总体节能比例可达65%。     

基于处理时延的卫星网络TCP拥塞控制算法

针对低轨卫星网络拓扑结构动态改变引起的往返时延剧烈变化造成传统TCP Vegas直接应用于LEO卫星网络时算法性能下降严重的问题,提出了一种基于处理时延的改进型TCP拥塞控制算法——TCP Vegas_PD。该算法通过屏蔽空间链路传播时延对算法性能的影响,利用星上最大处理时间作为拥塞窗口调整的依据,更加精准地反映了网络状态,提高了卫星资源利用率。仿真结果表明,Vegas_PD算法在系统吞吐率上较Vegas算法有明显提高,并表现出了较好的公平性。     

LEO/MEO双层卫星网络设计及仿真

针对单层卫星网络功能单一、可靠性较低以及三重卫星网络链路冗余度过高、实现复杂的问题,提出了利用LEO/MEO卫星构建双层网络的构想.基于"最坏观察点"与"覆盖带"理论设计了"弱连接"的LEO/MEO双层卫星网络星座,给出了星际链路建立原则.仿真结果表明,所设计的卫星网络具有全天时全球覆盖能力,有利于星际链路的建立.     

多层卫星通信网络结构设计与分析

针对单层卫星网络时延高、网络阻塞概率大等问题,研究了多层卫星网络的系统结构及其特点。结合不同轨道卫星特点,引入分层卫星网络结构,采用Walker和极轨星座覆盖带设计法,设计了多层卫星网络星座。采用"弱连接"模型作为星际链路建立的基本原则,并对星座的覆盖性能和星际链路特性进行了仿真分析,结果表明,多层卫星网络在覆盖特性和星际链路性能上更具优势。     

卫星网络中面向TCP报文传输的资源调度算法

为了增强卫星网络中TCP协议的性能,首先提出了一种卫星链路下的TCP性能模型,该模型可以反映出带宽约束下TCP性能相关参数对有效吞吐率的影响;其次,基于该模型提出了一种动态规划解决方案,通过求解吞吐率代价函数,得到优化的数据传输策略,该方案不仅能够方便地平衡卫星基站对TCP吞吐率或公平性的要求,还可帮助TCP协议适应卫星衰减链路的各项特征变化。仿真试验表明:该算法能够有效地改进卫星传输TCP的性能。     

卫星网络组网关键技术

随着科学技术的发展,卫星网络在通信技术方面发挥的作用越来越重要,卫星网络组网关键技术的研究越来越受到学术界与工业界的重点关注.从卫星网络研究的背景与意义出发,比较了卫星网络包括同步卫星网络与低轨卫星网络的优缺点,详细介绍了几种典型的低轨卫星星座网络,分别从卫星切换、路由、卫星网络虚拟化三个方面分析了卫星网络组网的研究现...     

基于星间链路GNSS自主完好性加权算法

全球卫星导航系统在自主导航工作模式下,传统的地面支持完好性系统无法满足用户的完好性要求。因此提出一种基于星间链路的全球卫星导航系统(GNSS)自主完好性加权算法,通过改进稳健估计理论中的M-估计对星间链路测距加权的计算方法,降低故障卫星星间测距值的影响,以保持星座自主时间同步和精密定轨处理的连续、稳定与精度。仿真结果表明,在一颗及两颗故障卫星情况下,基于星间链路的GNSS自主完好性加权算法,可以有效地消除故障卫星对自主导航精密定轨的影响,星座具有与无故障时相当的自主定轨精度。     

Starlink星座通信建模仿真分析

星链计划是当前唯一正在快速部署的低地球轨道巨型星座,本文分析了低轨卫星通信的优势特点,并对星链计划建设情况、系统架构等内容进行了概述。利用卫星工具包(STK)对第一阶段“壳层1”的1 584颗卫星进行建模仿真,基于星链卫星配备激光通信载荷之后的组网模式,以Dijkstra最短路径算法求解任意两颗星链卫星之间的最短星间通信链路距离,从而得出理论上最短的通信时延。最后根据仿真结果对星链计划的军事应用进行了预测。     

近极轨微纳卫星星座高速数传模型路由算法

基于近极轨微纳卫星星座在高速数据传输模型下的网络特点，给出近极轨微纳卫星星座的高速数据传输的模型，分析适用于该模型的路由算法，推导该路由算法开销的计算方式，说明了算法在高速数传模型下的不足；给出算法的改进策略；利用NS3网络仿真平台建立微纳卫星星座高速数传网络场景，仿真了该场景下采用改进路由算法前后的关键性能指标。研究结果表明：在近极轨微纳卫星星座构建的高速数据传输网络中，改进算法在使得吞吐率和分组到达率有所提升的同时，显著降低了网络系统路由开销，微纳卫星高速数据传输网络的性能得到优化。     

降雨损耗对Q频段地球静止轨道下行链路I/N分布的影响

针对Q频段通信链路受降雨、云雾及大气吸收等天气条件影响较大的传播特性,基于对Q频段地球静止轨道卫星下行链路传播损耗的分析,研究降雨损耗在地球站共址的干扰场景下对I/N分布的影响。提出与降雨分布相结合的Q频段下行链路传播损耗计算方法,建立基于降雨衰减超出门限值的时间百分比p%的I/N函数模型,分析p%对I/N分布的影响,预测年均干扰分布情况。采用该计算方法对ITU实际登记的CHINASAT-G-115.5E卫星网络进行分析,结果表明：p%越低,通信链路受降雨衰减的影响越明显。当p<0.5时,衰减门限值变化较快;在地球站和干扰卫星轨道经度固定的情况下,p%越小,年均1-p%时间内I/N的最小值越小。该方法可应用到研究其他轨道卫星的干扰分布中,为干扰规避提供参考。     

基于SDN的分布式无线网络架构及控制器配置策略

基于单一控制器的SDN架构容易导致无线网络性能受到影响,尤其针对高动态无线网络,将大幅降低其健壮性和鲁棒性。鉴于此,提出了一种分布式软件定义网络架构(Distributed Software Defined Wireless Network,DSDWN),该架构是基于完全分布式和分层式SDN思想提出的,包括主从控制器和事件传播系统,在该架构下提出了控制器系统的配置策略和主控制器的选择策略。仿真验证表明,提出的控制器配置策略在时延方面优于贪婪算法和聚类算法,更适合高动态无线网络环境;基于多目标优化的主控制器选择策略,优化了网络链路连接时长、总时延及节点资源,降低了路由开销。     

基于可执行模型架构的成像侦察卫星系统建模与仿真

成像侦察卫星系统内部关系复杂、任务需求种类较多,利用基于町执行模型架构的系统工程对其进行建模研究,可以有效地实现从模型到仿真的综合集成．通过研究可执行模型架构理论,集成UPDM与成像侦察卫星系统功能模型,对成像侦察卫星系统进行了建模与仿真,验证了可执行模型架构的有效性与实用性．     

导航卫星上行注入任务调度模型及启发式算法

合理安排导航卫星与地面上注站星地链路构建与导航电文上注,对保证星上导航电文的准确性和精确性有着重要意义。对卫星导航系统上行注入过程进行了分析,构建了上行注入任务调度问题的多目标混合整数规划模型,设计了基于规则的启发式求解算法。基于北斗二代和美国的GPS卫星导航系统构建仿真场景,仿真结果验证了模型和算法的正确性、可行性;通过分析仿真结果,得到影响卫星导航系统上行注入任务完成的关键因素。     

基于卷积神经网络的卫星网络协调态势评估方法

为充分发掘利用海量卫星网络数据,提高决策效率,加强空间频轨资源获取与储备的分析手段,尤其是对地球静止轨道资源的协调获取问题,提出基于机器学习算法的卫星网络态势评估策略。通过对卫星网络协调因素进行特征分析,选择卷积神经网络(Convolution Neural Network, CNN)为目标算法模型,并建立算法模型的训练数据集及Label规则,采用分裂信息增益度量方法对数据进行降维处理,建立CNN评估模型,并进行了验证分析。结果表明,CNN模型对卫星网络协调态势评估问题测试的正确率高达80%以上,具有较高的评估效能。随着数据量的增多,CNN评估效果逐步提升,是一种在卫星网络协调态势分析、资源储备的有效评估方法。     

卫星中断容忍网络路由算法研究

针对卫星网络易中断、长时延等问题,提出一种适合卫星DTN网络的路由算法——SDTNR算法。该算法在节点缓存中设置了3个存放不同服务等级报文的队列,队列根据报文响应比排序,响应比小的报文优先发送。SDTNR算法根据卫星运行规律,建立节点选择表并实时更新该表,根据表中信息选择满足条件的节点作为下一跳节点,以此保证通信的可靠性。仿真结果表明,SDTNR与EPR、PR、FC 3种算法相比,SDTNR更好地提高了报文的投递率、降低了网络开销和平均时延。     

动态路径分裂的虚拟网络重构算法

为了解决现有故障虚拟网络重构算法存在的故障虚拟链路恢复率较低、负载不均的问题,提出一种动态路径分裂的虚拟网络重构算法。该算法定义了重构排序函数以确定故障虚拟网络的重构顺序;同时,将动态路径分裂方法引入故障虚拟链路的恢复,以提高故障虚拟链路的恢复率;最后,结合就近原则与负载均衡进行故障虚拟节点的恢复,进一步优化映射的结果。仿真结果表明,所提算法提高了虚拟网络的请求接受率与成功运行率。     

局部空域覆盖的回归轨道预警星座设计方法

针对低轨预警卫星星座设计问题,提出一种局部空域覆盖的回归轨道预警星座设计方法。根据可能来袭弹道确定需覆盖的空域,利用目标与卫星的可见性条件,求出能有效覆盖的卫星位置集合,以时间覆盖缝隙最小化为目标建立星座的优化模型,并给出基于最优轨道的求解算法。实例分析发现,对实例中空域的无时缝覆盖只需要8颗卫星。     

多阶段任务系统可靠性分析的二元决策图模型

为了实现计算机自动生成多阶段任务系统的二元决策图可靠性模型,提出了二元决策图可靠性建模的通用方法。定义了嵌套的二元决策图数据结构BDD_Element,给出了二元决策图模型的描述和存储方法,提出了与门、或门和k/n表决门向二元决策图模型的自动转化算法。给出了建立多阶段任务系统二元决策图可靠性模型的2个步骤:基于逻辑门转化算法,将部件逻辑关系结构函数转化为阶段二元决策图模型;基于二元决策图布尔操作规则整合阶段二元决策图模型。卫星姿态调整任务的可靠性分析表明:该方法可以有效应用于多阶段任务系统的可靠性分析。     

多波束卫星网络的物理层安全性能指标研究

安全性是卫星通信网络充分发挥其优势的必要保证。将物理层安全传输技术引入多波束卫星通信网络,可望有效提高卫星通信系统的抗截获和抗侦测能力。分析了卫星通信的物理层安全应用需求,设计了一套波束成形和功率控制相结合的多波束卫星下行链路物理层安全传输策略,建立了信道模型和信号模型,构建了一套多波束卫星网络下行链路的物理层安全性能评价指标,并对指标进行了定性和定量的分析。     

CODE新光压模型对北斗混合导航星座精密轨道确定的影响分析

基于国防科技大学自主研制的卫星定轨软件工具包NUDTTK，分析了CODE新光压模型EECOM对北斗二代混合导航星座精密轨道确定的影响。研究表明：对GEO卫星而言，EECOM模型能够明显改善定轨精度，相比于传统的ECOM-9和ECOM-5模型，卫星激光测距检核精度分别提高17.4%和35.1%。对IGSO和MEO卫星而言，采用ECOM-5模型的定轨精度要优于EECOM和ECOM-9模型，新光压模型EECOM并不能有效改善IGSO和MEO卫星的定轨精度。与IGS数据分析中心WHU、GFZ和CODE的轨道产品互比对结果（3D RMS）显示：目前，国防科技大学北斗精密轨道产品中，GEO卫星的定轨精度为1~4 m，IGSO卫星的定轨精度为25~30 cm，MEO卫星的定轨精度为10~20 cm。