带挤占的星载交换机中队列管理器的FPGA设计

针对星载交换机中信元存储器容量受限的情况,文章设计实现了一种带有队列挤占功能的信元队列管理器电路,详细介绍了其各个模块的设计思想和工作方式。使用Verilog HDL编程实现各个模块的功能,并通过ModelSim功能和时序仿真可知,该电路能够满足队列管理器的功能设计要求,具有较低的实现复杂度。     

基于ARUDP的指挥控制网络数据传输协议

针对目前指挥控制网络采用UDP协议进行大数据传输时存在长时延及高丢包率的问题,提出了一种基于UDP改进的ARUDP(Augmented Reliable UDP)协议。该协议针对UDP传输过程中存在的乱序到达问题,提出了基于乱序重构的管理机制,降低了丢包率;在接收端根据网络相对单向队列时延检测网络状态,并利用改进的A-AIAD控制方法自适应调整数据发送速率,减小了队列排队时延,提高了数据传输效率。仿真实验表明,ARUDP协议发送速率平滑,在保持UDP高效的前提下,提高了传输的可靠性和实时性,降低了网络的丢包率,提高了网络资源利用率。     

SpaceFibre星载数据网络低延时确定性调度算法

针对超高速SpaceFibre星载网络中多源数据传输的确定性和实时性应用需求,提出一种分类细粒度低延时确定性调度算法。该算法基于差异化调度策略的思想,将数据流划分为三类。为实现网络资源的细粒度分配,引入扩展时隙。该算法采用无冲突均匀调度方法,降低了数据包的平均排队延时。为适应有效载荷组网的航天应用场景,该算法兼顾网络拓扑结构生成调度方案。为验证算法有效性,在OPNET仿真平台下利用自定义建模技术搭建网络仿真模型。仿真结果表明:相比优先权调度和无冲突连续调度机制,该算法实现了时间敏感数据流的确定性传输;随着时隙数目的增加,网络的延时性能和抗抖动性能显著提升,吞吐量性能得到保证;该算法具有一定的航天工程实用价值。     

天拓一号星载AIS设计与在轨应用

介绍了星载AIS的技术优势和应用前景;针对由传统地面AIS向星载AIS发展所产生的诸如多网信号冲突、多普勒频移、空间链路衰减大等技术难题,对天拓一号（TT-1）星载AIS的系统进行了设计,包括系统组成、接收机指标和功能、天线和微波开关设计,对星地AIS链路电平进行估算;重点介绍了AIS接收机的空间应用性能测试和环境试验方案;最后介绍了TT-1星载AIS的在轨应用情况,结果表明所设计的AIS接收机可一定程度上缓解星载AIS的技术难题,实现大范围海事目标监测的应用需求。     

SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法

为保证SpaceFibre星载数据网络大量实时数据流的超高速确定性传输,提出一种包含两个子算法的SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法。形式化描述网络服务质量机制,给出调度矩阵相关定义;创建网络服务质量排队模型,定量分析时隙资源分配对网络时延性能的影响;考虑网络兼容性和算法鲁棒性,给出改进二进制序列调度子算法;采用提高初始种群进化程度和增加遗传算子等方法,给出改进混合单亲遗传调度子算法;利用Opnet网络仿真平台建立网络服务质量仿真模型,对比不同算法下网络时延性能。仿真结果表明,该时隙资源分配算法与其他算法相比,网络平均延时降低,网络性能得到显著改善,对构建低延时SpaceFibre网络具有参考意义。     

SpaceWire网络混合路由机制设计

针对星上系统总线多元性导致的星载网络接口和协议不能标准化的发展瓶颈,基于SpaceWire总线协议,通过将静态路由(时间触发)与动态路由(事件触发)机制结合,实现了控制数据和载荷数据共用网络。静态路由完全遵循SpaceWire-D协议,在保证确定性传输的同时,通过启发式调度算法首次实现了多时间窗并行调度,并提出利用最大公约数法设计时间窗,以提高网络吞吐量;动态路由通过对随机事件和载荷数据分配优先级,实现传输路径冲突时对紧急任务的优先处理。在OPENT中搭建网络系统仿真模型,对所提出的路由机制进行了仿真。实验结果表明,静态路由时段网络吞吐量较现有调度算法有明显提高,动态路由实现了紧急事件优先传输。     

一种用于SpaceWire网络的混合路由机制设计*

针对星上系统总线多元性导致的星载网络接口和协议不能标准化的发展瓶颈,本文基于SpaceWire总线协议,通过将静态路由(时间触发)与动态路由(事件触发)机制结合,实现了控制数据和载荷数据共用网络。静态路由完全遵循SpaceWire-D协议,在保证确定性传输的同时,通过启发式调度算法首次实现了多时间窗并行调度,并提出利用最大公约数法设计时间窗,以提高网络吞吐量；动态路由通过对随机事件和载荷数据分配优先级,实现传输路径冲突时对紧急任务的优先处理。最后在OPENT中搭建网络系统仿真模型,对所提出的路由机制进行了仿真。实验结果表明,静态路由时段网络吞吐量较现有调度算法有明显提高,动态路由实现了紧急事件优先传输。     

星载高速无线数据网络协议的设计

星载无线数据网络可以解除航天器内错综复杂的线缆网的束缚,是航天器轻小型化的重要技术储备。旨在替代航天器内现有的点对点三线制的低电压差分信号线缆,提出了一种基于脉冲超宽带(IRUWB)技术的星载高速无线数据网络的设计方案,并重点介绍了高速无线网络协议的设计和实现。网络协议设计参考了美国军用数据总线标准MIL-STD-1553B协议,采用时分制指令响应机制,按物理层、链路层、网络层和应用层进行了详细说明,以适应星载高速率无线数据传输的要求,具有灵活性高、可靠性高、扩展性高的特点。网络协议的IP核经过地面演示系统进行验证,实验测得应用层数据传输的误码率小于10-9。     

基于1553B协议的星载高速无线数据网络协议的设计*

星载无线数据网络可以解除航天器内错综复杂的线缆网的束缚,是航天器轻小型化的重要技术储备。旨在替代航天器内现有的点对点三线制的LVDS线缆,提出了一种基于脉冲超宽带(IR-UWB)技术的星载高速无线数据网络的设计方案,并重点介绍了高速无线网络协议的设计和实现。网络协议设计参考了美国军用数据总线标准MIL-STD-1553B 协议,采用时分制指令响应机制,分别对其物理层、链路层、网络层和应用层进行设计,以适应星载高速率无线数据传输的要求,具有灵活性高、可靠性高、扩展性高的特点。网络协议的IP核经过地面演示系统进行验证,实验测得应用层数据传输的误码率小于10_-10。     

一种基于TCP-ARED的网络动态拥塞控制策略

技术的发展推动着传统网络向智能网络转变,智能网络中类型繁多的流量业务所产生的巨大、多样的数据流量易导致网络拥塞等问题,这给网络拥塞控制体系提出了更高的要求。主动队列管理机制是拥塞控制体系中不可或缺的一环,随机早期检测（random early detection,RED）算法及其改进算法都是主动队列管理机制中缓解网络拥塞的常见方法,但都存在无法适应网络动态变化所带来的队列长度不稳定的问题。针对该问题,提出一种新型主动队列管理算法SP-ARED(square power-ARED),SP-ARED算法通过优化丢弃概率函数以及引入新的阈值上限,来更好地缓解网络拥塞。NS2的仿真结果表明,在复杂、动态的网络环境下,除时延以外,SP-ARED算法在平均队列长度稳定性、吞吐量、丢包率和时延抖动方面的表现都有了提高。     

北斗系统星载原子钟周期性波动的频谱分析校正方法

在建立卫星导航系统星座自主守时时间基准时,必须消除星载原子钟钟差数据中包含的周期性波动,以免将其引入系统时间。针对这一问题,基于国际卫星导航服务组织(International GNSS Service, IGS)提供的北斗系统星载原子钟钟差产品,提出了一种基于频谱分析的星载原子钟周期性波动校正方法。通过比较校正前后钟差数据的频率稳定度性能差异,确认该方法能够消除由环境因素引起的钟差数据周期性波动。北斗系统各类卫星星载原子钟的性能在校正后都得到了提升。地球同步轨道卫星星载原子钟的万秒频率稳定度提升50%左右,中轨道地球卫星星载原子钟的万秒频率稳定度提升23%左右,倾斜地球同步轨道卫星星载原子钟的万秒频率稳定度提升15%左右。经过校正,北斗二号和北斗三号系统中的星载原子钟普遍达到了地面站铯钟的频率稳定度性能,为完全基于星载原子钟的星座自主守时提供了基础。     

星载闪电监测系统数据总线探讨

介绍了星载闪电监测系统组成及多种星载数据总线,并对几种常用的总线进行了对比分析,阐述了星载数据总线的选择原则,最后初步选择了适合星载闪电监测系统的数据总线。     

电离层不规则体对P波段星载SAR成像的影响

电离层不规则体导致星载合成孔径雷达（SAR）信号产生幅度及相位闪烁,严重影响低波段星载SAR的图像分辨性能。推导了具有普遍性的幂律谱对应的双频双点互相关函数。基于此研究了电离层对星载P波段SAR分辨性能的影响及其规律。研究表明,电离层不规则体导致星载P波段SAR两维分辨率恶化,图像峰值增益损失严重。电离层不规则体强度,谱指数,外尺度等参数的增大都会导致星载SAR图像分辨率及峰值增益进一步下降。基于相位屏技术的数值仿真结果验证了本文研究。     

标签集中式发布订阅机制性能分析

针对目前现有的发布订阅规范(DDS)主要描述终端节点信息处理行为的实际，提出使用标签集中式机制完成发布订阅信息网络交互工作。理论分析了标签集中式发布订阅机制的数学模型，对往返时延等参数进行了理论计算。并仿真此机制下无线窄带网络中发布订阅信息交互机制对网络性能及参与者数量对发布订阅系统性能的影响。通过理论计算和仿真分析证明此机制在较小规模网络中有良好的性能。     

群组通信中发言权控制机制的改进

在基于分组域的群组通信中,如何解决发言权控制问题是十分关键的,发言权控制机制的优劣直接影响到群组通信的规模、通信效率以及群组通信业务的推广。在已有的三种发言权控制机制中,TBCP/DQ具有较好的时效性和使用效果,但当群组中用户数量急剧增加时,控制服务器之间会交互大量的控制信令,容易造成网络拥塞,如果再考虑丢包和差错等因素,其实用性将更加受限。文章提出一种可迁移分布式队列发言权控制机制以进一步优化和提高发言权控制效率,仿真结果表明该机制在用户规模较大的情形下,具有更好的优越性。     

网络环境下视频报文重要性的研究

文章旨在研究网络环境下视频报文的重要性,分析了H264/AVC标准编码形成的视频流在无线信道上传输时,不同丢包率条件下,包含不同报文(包含I、P、B条带的NAL单元)的数据包丢失时对视频质量造成的损伤。视频流按照RFC3984协议经过RTP打包,网络环境使用NS-3仿真器进行模拟,使用基于结构相似性(SSIM)标准质量评价。仿真发现,在相同丢包率条件下,包含不同类型条带的数据包重要性为I、P、B条带依次升高;随着丢包率的增加,不同数据包丢失造成的视频质量下降速度为B、P、I条带的数据包视频质量下降速度依次降低。此结论较之现有的研究更加符合实际情况,为视频传输的不等差错保护以及网络带宽资源分配等问题的研究提供了较为准确、符合实际的依据。     

基于球齿轮传动的星载天线定位机构星间通信运动学研究

建立了基于球齿轮齿盘啮合传动的星载天线定位机构(PMSG)在星间通信过程中的运动学模型,研究了其运动学特性.分别建立PMSG自身运动学模型和卫星运动学模型,在此基础上建立星载PMSG的运动学模型.结合星间通信特点,以两颗中轨卫星为例对PMSG的运动学特性进行了仿真研究.仿真结果验证了文中建立的理论模型,得到了PMSG指...     

基于TCP Veno算法的异构网络边界代理改进机制研究

针对在异构网络环境下无线网络的特点使TCP性能下降的问题,借鉴TCP Veno算法原理,提出基于网络状况评估的拥塞控制的性能增强代理改进工作机制,动态评估当前网络的状况,调整预应答发送窗口的阈值,提高性能增强代理在较大差异网络下的传输控制效能．基于NS-2的网络仿真测试对算法进行了验证,结果显示改进后的工作机制在丢包率较大的异构网络中性能有明显提升．     

基于编队结构特征的海面舰船目标关联方法

为综合利用星载光学成像、星载电子侦察数据对海面舰船编队进行监测,提出了一种基于舰船编队结构特征的二次匹配目标关联算法,通过构造加权二分图进行最优匹配求解。仿真结果表明,该方法在目标定位精度差别较大、目标存在漏检测等情况下相比传统关联算法的匹配正确率有较大提高,证明了算法的有效性。     

基于网络编码的无线网络可靠性研究

网络编码是通信网络中信息传输技术的一个重大突破,其核心思想就是利用路由器的智能化功能,允许网络中间节点对传输信息进行编码,从而提高网络传输效率。文章详细分析了确定性网络编码和随机网络编码对无线网络可靠性的影响,并以丢包率为参考指标,对确定性网络编码方式进行了仿真,仿真结果表明网络编码可以较大提高无线网络的可靠性。