空间信息系统星座分析与仿真设计

本文对目前的星座覆盖性能及星座拓扑结构设计方法进行了简要分析,设计了一种适合我国实际且易于工程实现的双层轨道星座系统,并实现了拓扑结构的仿真可视化显示.     

基于拓扑结构分析的中国教育网研究

本研究通过编写网络爬虫获取中国教育网之间的页面连接数据，运用复杂网络分析方法，对国内教育网的拓扑结构进行研究，分析教育网的主要拓扑特征，发现目前网络体系中存有的问题。首先采集教育网中各站点首页页面的超级链接数据，设计算法生成相应的巨型拓扑网络模型，对拓扑网络中的节点度、路径特征、聚类系数、模块度等指标进行了计算和统计；通过对统计结果的比较和分析，发现我国教育网是典型的无标度网络，并具有“小世界”特征，网络中的页面链接分布极不均匀；研究揭示了我国教育网中存在的网络安全问题，如潜在不稳定性及资源获取路径较长等，并对相关问题提出优化对策与建议。     

基于拓扑结构的蠕虫防御策略仿真分析

提出了基于拓扑结构控制的蠕虫防御策略,并通过构建仿真模型对其进行了仿真验证分析.首先对蠕虫传播所依赖的拓扑结构的主要形式进行了分析,提出了相应的生成算法,并对算法的有效性进行了验证;随后提出了三种拓扑结构控制策略仿真模型;最后分别对这三种策略在不同拓扑结构下的蠕虫传播控制性能进行了仿真实验.实验结果证明:通过适当地控制拓扑结构,可以有效地遏制拓扑相关蠕虫传播.     

基于单星可靠度的星座可用性建模仿真

星座是由多颗卫星组成的复杂大系统,各组成单元相互影响、相互制约,共同决定了星座系统的成本和性能。而当前航空航天领域的设计原则已从性能绝对主导的模式逐步转向追求性能、运行费用、可靠性、可维护性等多方面综合平衡。在当前情况下,如何在满足性能要求的前提下最小化系统成本已经成为亟待解决的问题。针对地面备份卫星的补网模式,在分析星座可用性的基础上,通过对单星可靠度和补网卫星发射周期对星座系统可用性的关系进行建模,最后仿真分析得出单星可靠度的变化对星座可用性的影响。     

低轨道卫星星座网络路由研究

拓扑时变性、承载业务分布不均衡以及星上资源有限,使得设计新的低轨道卫星星座网络路由算法迫在眉睫.如何设计简单、高效的低轨道卫星星座路由成为当前卫星网络研究的热点问题.深入剖析了LEO卫星网络的特点,从几何模型、切换以及星上处理能力三个视角出发,分类综述了LEO卫星路由算法,阐述了各类路由的典型算法,讨论了每种算法的优点和适用环境,剖析了其中存在的问题,并对它们进行了综合对比.最后指出了LEO卫星路由算法进一步的研究方向.     

基于IP城域网的MPLS VPN拓扑结构分析

传统DDN专网属于星型拓扑结构，缺点是逻辑拓扑难于调整、网络可扩展性和可维护性较差。为了解决这些问题．在ISP的城域网中，利用MPLS技术组建VPN，通过LDP邻居测试、路由跟踪测试等方法和理论分枷，证明了MPLS VPN的逻辑拓扑结构为全网状，解决了传统覆盖型VPN拓扑结构不易调整的问题。     

基于STK的BDS星座仿真和性能分析

利用卫星仿真工具包(STK)设计和建立了北斗卫星导航系统(BDS)的全球星座;在此基础上,选取南北半球不同经纬度的11个城市作为观测点,分别获得了BDS和全球定位系统(GPS)的可见星数和几何精度衰减因子(GDOP)的值,并按照5°×5°的空间分辨率,仿真了全球范围内BDS和GPS的可见星数和GDOP值;仿真结果表明,全球星座的BDS具有与GPS同样优良的导航性能,其在亚太地区的性能甚至更优于GPS,完全可以为用户提供高性能的满足所需导航性能(RNP)的导航服务。     

基于IP城域网的MPLS VPN拓扑结构分析

传统DDN专网属于星型拓扑结构,缺点是逻辑拓扑难于调整、网络可扩展性和可维护性较差。为了解决这些问题,在ISP的城域网中,利用MPLS技术组建VPN,通过LDP邻居测试、路由跟踪测试等方法和理论分析,证明了MPLS VPN的逻辑拓扑结构为全网状,解决了传统覆盖型VPN拓扑结构不易调整的问题。     

基于拓扑结构的地图匹配算法研究

随着GPS定位技术的日益推广,GPS技术被大量应用于各种导航系统中。但由于GPS系统存在一定的定位误差,那么如何向用户提供实时、准确的车辆位置信息成了导航系统的重点和难点。通过利用软件纠偏的方法对车辆的定位数据与电子地图数据进行配准纠正,即地图匹配,来减小电子地图的道路信息和GPS定位信息间的显示误差。该方法已应用于实际的工程应用,并取得了良好的效果。     

基于MapX的高速公路动态拓扑结构的构建

最优路径分析是地理信息系统(GIS,Geographic Information System)网络分析的基础,而道路网络拓扑结构的构建又是最优路径分析的关键.结合高速公路网和MapX组件的特点,将MapX控件与Visual C++ 6.0开发平台相结合,采用数据结构中的邻接表来表示高速公路网络的拓扑结构.仿真结果表明,对高速公路电子地图中任意选定的某条道路或某些区域,系统都能形成所选区域中道路之间的拓扑关系,并将提取出的相关道路的路网信息自动存储到数据库中,从而为后续的道路交通仿真及事故救援时进行最优路径搜索提供必要的信息.     

基于Walker星座的导航卫星自主导航的GDOP最小值分析

卫星自主定轨时选择测量卫星的几何构型对于定轨精度有着重要的影响.目前地面接收机与导航卫星的几何构型对定位精度的影响主要由GDOP（几何衰减因子）来衡量,GDOP值的下限限制了在一定的测量精度下用户定位的精度范围.通过构建Walker构型的导航星座将地面接收机GDOP取最小值时的边界确定,推广应用到自主导航环境下,利用均匀采样和遗传算法分别独立得到GDOP的最小值,同时用仿真数据验证了这个值的正确性.     

基于网格拓扑优化的连续碰撞检测算法

传统连续碰撞检测算法处理变形三角网格模型时需要大量冗余元素测试。为此,提出一种基于网格拓扑优化的连续碰撞检测优化算法。为减少冗余元素测试,在底层剔除使用2个步骤,采用网格拓扑进行优化,使相邻三角面片不必执行所有的15对元素测试,并使用额外包围盒进一步剔除不相交基元。实验结果表明,该算法可以减少大量的不必要元素测试,提高剔除效率及连续碰撞检测的整体性能,相比额外包围盒算法元素测试个数约减少了5/6,相比三角形表示算法和孤儿集算法元素测试个数约减少了一半。     

基于MSC Dytran的潜艇结构撞击强度分析

提出潜艇碰撞问题,对其碰撞特征进行分析,并针对某型潜艇舯部典型结构的撞击极限强度特性进行数值计算,结果表明由于准静压载荷的附连耦合作用,随着静水压力的增加,潜艇舯部耐压壳体结构的防撞能力大幅下降,而耐压壳体内部的平台和舱壁结构能有效提高壳体结构的横向失稳临界应力,改善潜艇结构的径向耐撞能力.     

低轨星座网络拓扑的抗毁性研究进展

近年来随着人类太空探索的快速发展,大量低轨星座相继部署,以星链为代表的星座已掀起了各国的研究热潮。该综述旨在结合低轨星座网络拓扑特点,对抗毁性评估指标和优化模型进行总结剖析。以星链为例,阐述了新型低轨星座的建设现状,对常见的卫星网络拓扑构型进行了分类与优劣对比,分别从节点和链路两个角度梳理了近年来的建模方法。比较评价了典型的抗毁性评估测度与方法,总结了卫星网络拓扑优化算法的研究现状及存在问题,从应用层面提出展望。     

Walker星座中一种新的最短路径路由算法

利用卫星运行的规律性和星际链路连接的规则性,提出了Walker星座中的缩水最短路径路由算法.算法根据最少跳数下最短路径的路由选择原则,将路由选择分为方向估计与方向选择两个阶段,方向估计阶段给出使得路径跳数最少的节点的两种选择方向,方向选择阶段基于方向估计的成果划定路径搜索的节点空间,最终得到使得路径距离最短的第一选择方向.通过分析与仿真,在算法的运算量与有效性方面将缩水最短路径路由算法与Dijkstra算法进行比较,结果显示,在有效性几乎一致的情况下,缩水最短路径路由算法减小了搜索空间,从而使算法的运算量有了大幅下降.     

接近多颗Walker星座卫星的轨道选择和优化

由于Walker星座的结构特性,通过航天器轨道设计可实现航天器对多颗非共轨Walker星座卫星的近距离接近.在距离约束条件下,从理论上分析了航天器平台近距离接近Walker星座卫星时两者之间的时空关系,重点分析了角度关系,特别是分析了航天器接近星座卫星过程中的方位角变化规律.通过轨道相位的调整,对航天器平台轨道进行了优化;以此为基础对航天器轨道进行了选择和优化设计,结果表明:在百公里级的距离内,航天器在接近Walker星座卫星过程中能找到满足较高角度控制率要求的时间区间.最后给出仿真算例.     

基于抽样理论的改进型星座覆盖分析方法

针对传统网格点方法在分析星座对目标区域的覆盖性能时,存在着计算效率不高的问题,利用抽样理论中借助样本统计量对总体参数进行估计的思想,对传统网格点方法加以了改进;通过分析星座对目标区域内所有网格点的覆盖情况与网格点经纬度之间的关系,确立了对所有网格点构成的总体采用先分层后随机的抽样方式,并分析了层的划分和样本量在各层的分配;根据不同指标的统计特征,给出了不同星座覆盖性能指标的估计方法和不同精度条件下总样本量的计算过程,并建立了改进网格点法的实施流程;最后利用改进方法计算了仿真时段内北斗卫星导航系统对某一地面区域的平均PDOP值,通过与传统网格点方法的仿真结果进行比较并对仿真数据进行分析,证明了该改进方法在保证计算精度的同时,有效地提升了计算效率。     

基于KRTG的动态拓扑结构的粒子群算法研究

标准的粒子群优化算法作为一种随机全局搜索算法,因其在种群中传播速度过快,易陷入局部最优解。基于KRTG的动态拓扑结构的粒子群算法（KRTGPSO）,从粒子间的拓扑结构出发,动态地调整种群的拓扑结构,增加种群的多样性,使算法收敛于全局最优解。通过测试函数以及与其他算法的比较,并通过实验表明,该算法在收敛速度与数据精度上收到了满意的效果。