LEO 卫星网络路径选择策略研究

路由算法在选择路径时,主要考虑传输延迟和跳数这两个因素,分别选取最短延迟路径(Least Delay Path, LDP)或最少跳数路径( Least Hops Path, LHP)。在卫星网络中,基于LHP选径策略实现更加简单,但其应用在LEO卫星网络中合理性的研究成果不多。本文对极轨道LEO卫星网络中,LDP和LHP之间关系进行详细的理论分析,验证了LHP选径策略的合理性。并在此基础上,提出一种基于横向传输优先级（Horizontal Transmitting Priority, HTP）的LHP最短路径选择策略,利用横向链路长短特性简化路径决策流程。通过仿真,该方法能够快速寻找到最短LHP路径,为LEO卫星网络路由算法提供一定的研究基础。     

基于切比雪夫神经网络的软件定义卫星网络智能路由策略

针对现有的软件定义卫星网络中流表占用的三态内容寻址存储器空间不断增加,复杂的流表项查找、匹配过程导致路由转发效率降低,无法满足多样化应用需求的问题,提出基于神经网络的软件定义卫星网络智能路由架构。控制器通过训练神经网络获取数据流的传输模式,并用训练后的神经网络代替流表,在此基础上提出基于Chebyshev神经网络的智能路由策略,交换机根据数据流的业务类型预测其转发路径,以满足卫星网络应用的服务质量要求。仿真结果表明:所提路由策略显著减少了占用的三态内容寻址存储器存储空间,提高了路由效率。     

支持QoS的无线Mesh网络机会路由优化算法

针对空中骨干Mesh网络资源有限、计算能力相对不足的特点以及传统简单机会路由(Simple Opportunistic Adaptive Routing,SOAR)路由算法未充分考虑负载均衡与不同业务服务质量(Quality of Service,Qo S)保障需求差异性的问题,提出一种支持业务区分的改进型SOAR路由算法。该算法在考虑链路拥塞控制和负载均衡的基础上,定义综合预期传输次数来描述链路的综合状态,有效降低网络拥塞概率;同时根据传输业务类型的不同,设计一种基于层次分析法的路由选择策略,实现路径选择与业务类型的动态匹配。仿真结果表明,在重负载条件下,改进型SOAR路由算法相比传统SOAR路由算法其时延、吞吐量和吞吐率性能明显提升。当网络中存在不同类型业务时,改进型SOAR路由算法能够根据业务Qo S保障需求的差异性自适应选择最佳传输路径。     

适用于战术通信的路由度量策略改进分析

提出了将基于ETT度量的路由策略应用于多种带宽并存的战术通信网络中,克服了传统的采用基于跳数、距离等度量方式的路由选择策略的局限性。并使用OPNET对采用基于ETT度量的路由协议与传统的基于最小跳数度量的路由协议进行仿真,并对仿真结果进行分析比较,得出两种策略在特定网络仿真场景下性能的优劣差异。     

基于相遇时间感知的延时容忍网络路由

延时容忍网络(Delay-tolerant Networks,DTNs)是稀疏的移动自组织网络,其无法建立源节点至目的节点整条路径。目前多数工作是在分析转发算法,而基于短相遇接触时间(Contact Duration Time,CDT)事实下的转发算法的研究工作甚少。为此,提出基于相遇接触时间的时延容忍网络路由(Contact Duration-Aware Routing,CDAR)。利用CDT、相遇间隔时间以及消息的时效计算一跳和两跳传递概率,再依据当前接触的和过去接触的节点中选择转发节点,从而构建低成本路由。实验数据表明,与同类的PROPHET路由相比,提出的CDAR路由的消息传递率提高了10%、平均时延缩短了12%和路由成本下降了23%。     

一种基于节点资源利用率的无标度网络路由策略

本文研究了节点负载处理能力异质条件下的无标度网络交通动力学过程,提出了一种基于节点资源利用率的全局动态路由策略。该策略利用网络中节点资源利用率构建了一种全局代价函数,选择使该代价函数最小的路径来传输负载。实验结果表明该路由策略在略微增加平均路径长度的情况下成倍地提高了网络负载传输能力,与有效路由策略的比较进一步验证了该策略的有效性。     

一种适用于缓存受限的机会网络路由改进算法

许多机会网络路由机制在节点缓存有限的情况下并不能得到足够可靠的性能保证,这是由于节点缓存不足导致大量消息不得不丢弃。此外,多数的路由机制中消息的复制及传递带有一定的盲目性,而使网络中无效消息大量扩散,对路由机制性能产生较大的影响。针对这一问题,文章提出了一种基于节点出现概率的路由改进算法(MROP),利用节点运动的历史经验知识估计消息到达目的节点所需平均跳数,并以此作为该消息跳数寿命。MROP算法是一种可叠加在多种路由机制之上的独立于原有路由算法的路由性能增强方法通过ONE仿真实验结果表明,MROP算法可以在牺牲一定传输时延的情况下,大幅提高消息投递率、减小网络负载和节约节点缓存消耗,得到较优的路由性能。     

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%。     

基于多QoS约束的启发式路由选择算法设计与实现

针对时延、路由跳数以及网络资源利率3种约束，结合软件路由器项目，对路由选择算法的网络模型进行了描述和定义，并提出了基于多QoS约束的启发式路由选择算法（H_MCP）。通过在软件路由器上实现和测试，表明该算法具有可行性和启发性。     

运用动态规划的智能卫星集群星间通信路由算法

通过建立智能卫星集群网络模型,把智能卫星集群星间通信路由问题转换为时延最短路径问题,进而提出一种求解此问题的智能卫星集群星间通信路由算法.该路由算法采用动态规划策略分阶段规划智能卫星集群两个成员之间的星间通信路由,在每个规划阶段,负责发送数据的智能卫星自主调用一种星间通信路由静态规划算法,以求出其在当前时刻的后继卫星来...     

基于GEO/LEO两层星座的卫星组网结构分析

提出了一种基于GEO/LEO两层星座的卫星组网结构,在两层星座中建立了立体交叉的层内、层间星际链路,实现了GEO/LEO两层卫星星座的优势互补,具有组网灵活、管理简单等特点.通过快照周期定义了星座中各卫星的逻辑位置,并基于逻辑位置提出了对LEO卫星的分群和分组管理:包括LEO卫星的逻辑分群,群内LEO卫星的分组,以及分组内组长LEO卫星的选取和备份机制.在该卫星组网结构中,各星座协同运行,数据传输方式多样,能提高卫星网络的性能.     

单星定向原理及GPS仿真试验

介绍了一种新的卫星定向方法,该方法仅利用一颗地球静止轨道卫星完成定向;介绍了利用GPS卫星进行单星定向原理验证试验的方法、条件和结果。试验结果表明,对于3m长基线,单星定向精度可达0.05°。从而说明利用一颗地球静止轨道卫星进行定向,在原理上是正确可行的。     

利用星间伪距观测进行编队星座相对状态测量

以三星编队星座为例 ,讨论利用高精度的星间伪距观测进行星间相对位置、姿态和时间参数确定的一些问题 ,包括 :坐标系、独立参数的选取和观测方程的建立 ,星座状态的转换 ,天线的安装和指向等 ,并针对一个对地观测的星座进行了仿真和分析     

星地距离变化对星地双向时间比对的影响及改正

星地时间同步是卫星导航系统的关键技术,星地双向时间比对能有效提高星地时间同步的精度。在分析了星地距离变化对星地双向时间比对可引起百纳秒量级误差后,提出了前后历元观测数据差分改正方法,通过数学仿真验证该方法能达到纳秒量级精度。     

基于干涉仪测向的电子侦察卫星单星定位精度分析

针对信息化战场面临的复杂电磁环境,研究基于二维干涉仪测向方法的电子侦察卫星单星定位体制。分析了电子侦察卫星单星定位原理及定位算法,提出了电子侦察卫星单星测向定位精度GDOP算法,通过仿真定量计算卫星测角误差、卫星姿态误差和卫星位置误差对卫星定位精度的影响程度。结果表明电子侦察卫星测角精度、姿态控制精度和位置测量精度越高,单星定位精度越高。     

“北斗”卫星导航系统的概述与应用

"北斗"卫星导航系统是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统,对于国防和经济建设有着非常重要的作用,自2012年12月27日正式提供导航服务以来,在国防和经济建设中发挥着重要的作用。本文就"北斗"的组成、功能、特点、应用及发展前景进行简述,旨在让读者了解"北斗"卫星导航系统基本知识。     

基于MDO方法的卫星集成设计系统分析与实现

为解决多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析、多学科优化过程与卫星总体设计流程集成的问题,采用变复杂度建模技术,并借鉴产品数据管理思想,设计并实现了面向总体设计的卫星集成设计软件系统。阐述了软件的设计思想、系统组成和功能特点,并给出了月球探测卫星概念设计问题的具体应用实例,结果表明软件在解决多学科设计优化方法应用于卫星集成设计问题时的可行性。     

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。     

卫星数传调度模型研究

卫星数传调度问题是一个具有多时间窗口、多资源约束的优化问题。针对该问题,建立了卫星数传需求模型、任务模型和调度模型。在建模过程中,采用了框架模型形式,把问题中的主要约束封闭于每个数传任务中,这在降低调度模型复杂度的同时,也降低了调度算法设计难度。还提出了调度算法设计思想,并设计了一基于灵活度的调度算法。仿真表明,所建立的模型及算法对解决卫星数传调度问题是可行的。     

适用于北斗混合星座的相对定位随机模型建模策略

为提高模糊度解算成功率和基线解精度,提出适用于北斗的相对定位随机模型建模策略,即混合随机建模策略。采用最小二乘方差分量估计方法对北斗单差观测量方差进行估计。对处于不同高度的三轨道卫星观测量方差分别建模:对地球静止轨道卫星观测量方差采用载噪比模型建模,对倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星观测量方差均采用仰角模型建模。根据不同模型实时组建观测量的随机模型。试验结果表明:相比于采用传统简化模型和单一的仰角或载噪比模型,混合随机模型能更加真实地反映不同卫星观测量的随机噪声特性,模糊度解算成功率和相对定位精度均有提高,总体性能最优,因而能更好地适用于北斗系统。