基于HLA的卫星自主导航仿真系统设计

该文根据卫星自主导航技术研究的需要，设计了基于HLA的仿真系统。在分析卫星自主导航技术基本原理的基础上规划设计了系统的仿真场景，根据任务功能需求提出了基于高层体系结构的卫星自主导航仿真系统框架，在对仿真系统中的卫星成员、恒星成员和控制成员等主要联邦成员的行为进行建模后，详细设计了相应的成员类，并对整个仿真系统的时间推进机制和时间管理策略进行了设计和说明。根据上述设计方案构建的仿真系统，可以对卫星自主导航技术进行仿真试验，从而完成其体制演示和关键技术验证。     

卫星网络管理仿真研究

基于卫星网络半实物仿真环境的结构和特征,设计了卫星网络管理仿真系统的体系结构;针对卫星网络管理系统必须兼容现有SNMP设备的需求,设计了半实物仿真系统中卫星网络管理协议与SNMP协议的转换机制;最后给出了卫星网络管理仿真系统的数据流程实现。     

基于分形散粒噪声的天基网络流量生成

为在天基网络中进行应用级开发与研究，需要对背景业务流量进行建模并实时生成。本文提出了一种基于分形散粒噪声的卫星网络聚合背景流量生成算法，该算法根据星间链路的差错特性、星上路由器随机丢弃策略、星间路由往返时延抖动特性、拥塞控制策略，对单个流的速率波动进行建模，进而使用分形散粒噪声过程对天基组网中的聚合业务务流量进行模拟生成。本文在空间综合信息网络仿真环境中使用该算法对SCPS-VJ空间传输控制协议聚合流量进行了模拟生成。仿真结果表明，该算法能够生成符合空间网络
特性的背景流量。     

基于卫星组网的分布式网络管理协议

网络管理协议是网络管理系统核心组成部分.根据卫星组网的特点和管理需求提出了一种分布式卫星组网管理协议--层次化卫星组网管理协议(HSNMP),该协议由层间协议、子网间协议和子网内协议3部分组成.设计了协议的操作原语及其协议数据单元.HSNMP不仅能保证正确、有效地完成卫星组网管理任务,而且具有良好的可扩展性.最后通过卫星组网仿真系统对该协议在不同卫星组网中的有效性进行了仿真验证.     

分布式卫星链路仿真系统的设计与实现

随着卫星网络技术的发展,对于卫星组网协议的研究越来越多。由于卫星设计生产周期长、费用高,设计构建可控制、可重现的仿真实验环境是一种重要的协议研究手段。本文提出了一种面向卫星星座的天基无线网络链路仿真系统的分布式体系结构,对卫星通信中带宽、时延和误码率三个重要参数进行了仿真,解决了分布式链路仿真中的虚拟多链路、链路属性建模等关键技术,并且实现了一套原型系统,对其链路仿真能力进行了验证。     

面向卫星系统仿真的可视化环境

卫星系统仿真在卫星系统分析、设计及评估中起着重要的作用.该文按照数值计算与图形演示相分离的原则,提出并实现了一个面向卫星系统仿真的可视化环境,主控程序(即仿真运算软件)通过基于Socket机制的进程交互接口实现对可视化环境的操控.该环境基于Win32多线程机制设计,各线程之间运用信号事件进行同步,并选用OpenGl作为实体建模与渲染之工具.该环境实现了关于卫星系统运行过程的动态三维场景、二维地图投影两种视图以及相关界面.目前,该环境已成功应用于多卫星系统效能仿真与评估等项目研制中.     

空间绳系机器人在轨捕获视景仿真系统设计

针对空间绳系机器人在轨捕获可视化的问题,把绳系机器人的控制系统引入仿真环境,基于Vega平台开发了路径规划运动方式和实时接收数据运动方式相结合的空间绳系机器人在轨捕获仿真系统;利用Pro/Engineer和Creator建立了场景模型,实现了绳系在空间展开和视觉伺服效果的模拟,并对捕获过程进行了实时仿真;仿真结果表明,该系统能够直观显示控制系统的控制效果,能够成功演示空间绳系机器人对目标卫星的捕获,满足实时性要求。     

面向天地一体化卫星网络的高性能仿真技术

天地一体化网络规模庞大且协议多样,必须构建相应的仿真平台进行严格的评估和验证。针对主流卫星链路仿真逼真度与吞吐量不足的缺点,分别采用动态差分补偿和随机数算法实现卫星链路延时、数据分组丢失率的高逼真仿真;采用高通量路由仿真技术,提升天基骨干网间链路的吞吐量。构建了涵盖6颗天基骨干节点、66颗天基接入节点的天地一体化网络仿真场景,并对卫星链路延时、数据分组丢失率及卫星网络的吞吐量进行测试,相对于传统方法,仿真的卫星链路不仅具有高逼真性,而且具有高通量优势。     

多元网络管理协议MNMP与SNMP和CMIP协议兼容性的研究

随着航天技术的迅速发展，卫星网络的研究已成为热点．在网络管理领域．现有的网络管理协议．例如SNMP、CMIP等不适合对这种特殊网络进行管理．本文对一种新型的网络管理协议－多元化网络管理协议（MNMP）原型进行了必要的补充，对MNMP与SNMP、CMIP的兼容方法进行了详细定义．使基于MNMP协议的网络管理能够兼容SNMP、CMIP设备．为卫星网络管理的研究奠定了基础．     

STK在空间作战系统仿真中的应用

卫星工具包(STK)是广泛应用于航天工程全过程的先进卫星系统分析软件.文中首先提出空间作战系统的概念,在建立空间作战系统模型的基础上,利用STK软件的通信连接功能和三维演示功能,对作战系统的轨道设计、任务规划、作战控制等方面的仿真演示进行了设计和实现.在仿真过程中采用了基于多个端El的分布式仿真,通过仿真结果,验证了空间作战系统任务规划后拦截方案的可行性,并为以后武器系统的相关仿真实验提供了更多的借鉴与参考.     

分布式近地空间环境仿真

从近地空间环境对人类生存等的重要性方面阐述建立分布式近地空间环境仿真平台的必要性。为使其具有更好的可扩展性、可重用性以及互操作性,该文提出基于HLA的近地空间环境仿真平台联邦的基本框架,针对空间环境可能面对的主要对象,设计联邦中的主要成员。该方案可以实现联邦中各成员间的分布式集成,已应用于航天以及空间环境领域的实时仿真中。     

Design and Implementation of the Federation Load Simulator

The importance and necessity of emulating the federation load during simulating was analyzed firstly. Then, the special federation load emulation tool, federation load simulator （ FLS ）, was designed and implemented, by which all of the vital essential characteristics of a simulation could be tested, e. g. the amount of federates, the joint/resigned speed of federate, the amount of object instances, the registered/deleted speed of instance in one single program, etc.. The applications proved that FLS could provide a convenient, effective and adjustable simulation load testing environment during the procedure of run-time infrastructure（RTI） and interrelated tool federates researching, developing and performance testing. Furthermore, the FLS utilized all kinds of resources with high efficiency.     

一个应用于卫星网网络管理的星簇生成算法

提出了一种适用于层次性管理结构的基于图的星簇生成算法，并定义了相应的管理信息库内容．该算法将令牌机制与权值相结合，提高了网络管理的灵活性，并充分考虑了星间存在的单向链路和空间星簇生成的自主性，为卫星网络的网络管理提出了一个新方法．     

空间信息网络环境下一种基于双层卫星网络的认证路由协议

以空间信息网络环境为背景,介绍了空间信息网络的概念,分析了卫星网络路由的研究现状和卫星网络拓扑结构路由需求.在卫星网络安全路由需求的基础上研究了卫星网络路由协议,提出了一种基于双层卫星网络的认证路由协议,并对该认证路由协议的安全性进行了证明.结果表明,该认证路由协议对卫星网络路由消息的安全性有了很大提高.     

基于循环神经网络的通信卫星故障检测

随着现代航天事业的飞速发展,通信卫星的结构日益复杂,其故障也逐渐增多,通信卫星的故障检测已成为当前航天领域关注的重点问题。目前,各大航天机构对故障的检测仍以简单的上下限阈值检测为主,只能检测出少部分特定的故障。早期利用传统机器学习算法进行检测的研究也仅能检测出数量特征上的故障。针对传统的机器学习算法难以有效学习遥测数据趋势变化的问题,文中提出了基于长短时记忆(Long Short-term Memory,LSTM)网络的阈值化方法。通过LSTM预测模型来学习卫星遥测数据的趋势变化,同时以最大化相关系数与F1分数的方式为多维遥测数据的故障判定确定合适的阈值,此方式能够有效地通过卫星遥测数据的趋势变化来判断故障。实验数据采用某航天机构提供的时长为2年的24维通信卫星遥测数据,其核心模型LSTM网络在NVIDIA Corporation GP102[TITAN Xp]上训练,最终整体模型的准确率为99.34%,查准率为81.93%,查全率为94.62%。同时,与传统机器学习算法以及基于LSTM的非阈值方法进行对比,该模型的精度明显更高。实验结果表明,LSTM网络能够高效地学习到卫星遥测数据的趋势变化特征;同时,采用合适的方法选定阈值,能够有效地检测出通信卫星发生的故障,在很大程度上成功地解决航天领域中通信卫星的故障检测难题。     

基于Windows平台的数据包实时传输模拟

采用基于Windows平台的网络驱动程序接口规范技术,设计并实现一个基于协议过滤的高精度网络模拟器。该模拟器可实时模拟广域网传输链路的各种网络传输条件,包括网络带宽、数据包的丢包、传输延迟及传输错序等。性能测试结果表明,该网络模拟器达到了高精度、低负荷的设计要求。其实现有助于研究多媒体网络应用服务质量、进行网络协议分析以及验证各种网络流量控制算法。     

基于闪存的星载存储数据管理研究

由于闪存介质在航空航天数据存储中的优势,逐渐成为DRAM、SDRAM之后的下一代卫星存储解决方案。但由于闪存的存储特性,目前缺乏对数据存储的有效管理,星载闪存文件系统面临诸多有待研究的问题。通过分析星载环境下卫星存储特征,给出星载环境下的数据管理需求,并实验模拟发现在 IOPS（每秒进行读写的次数）、元数据、吞吐量、随机寻址四种性能指标上,F2FS优于BTRFS、exFAT、NILFS这三种类闪存文件系统;结合具体测试,分析了闪存内部并行对于文件系统的影响。论证得到F2FS较适合对基于闪存的星载存储进行数据管理,并结合数据管理需求提出了适用于星载环境下的几点改进方案,为星载环境下闪存文件系统设计和实现提供了研究基础。     

Open Signaling for ATM Networks: A Vexed Question of Performance

Based on a clear separation between switching hardware and control software, the concept of open signaling creates an open programmable networking environment in which network entities can be realized as high level software objects with well-defined interfaces. This underlying architecture facilitates the creation of multiple mechanisms of network control, supporting applications for connection management. The feasibility of a connection management framework however depends mainly on the performance of CORBA because of binding overheads associated with remote invocations. It has been proposed that an implementation with reasonable performance may require certain criteria to be integrated into the design, including caching of network states, aggregation of access to the switch server object, and parallel processing of a single call request. This paper considers the effectiveness of these design criteria and the associated performance issues of a connection management system for ATM networks.     

虚拟试验中临近空间大气环境仿真技术研究

临近空间作为空天过渡区域,对火箭等各种飞行器的安全和准确入轨有重大影响。为了完善临近空间的虚拟试验验证平台,提出一种基于美国TIMED卫星的SABER探测数据和参考大气模式的虚拟试验环境资源构建方法。该方法使用Matlab读取和预处理SABER探测数据,利用SABER探测数据的压强和密度参数计算大气风场,通过三维离散点插值算法构造符合分辨率要求的大气环境模型,根据SEDRIS规范格式化大气环境数据,生成临近空间虚拟环境资源。测试结果表明,该方法生成的临近空间虚拟大气环境资源能够为虚拟试验验证平台提供相应的环境支撑。     

移动IP环境下的平滑切换缓存管理优化

为克服移动节点在移动切换过程中丢包并使服务质量达到无缝切换的效果，IETF提出了平滑切换的解决方案．但此方案在实际应用中易造成整个网络吞吐率的下降．本文在通过仿真实验验证IETF缓存管理机制对TCP网络的性能造成影响的基础上，提出了一种基于RTT的拥塞窗口控制方案，仿真实验结果显示该方案能很好地解决平滑切换过程所造成的网络性能下降问题，具有其合理性与实用性．