一种新型煤矿井下无线通信系统研究

针对应急救援常用的救灾通信电话存在通信链路建立时间长、通话质量差、不能实时在线等问题,提出了一种基于Mesh多跳和跳频扩谱技术的煤矿井下无线通信系统的设计方案。采用骨干路由节点和中继路由节点相互配合构建Mesh多跳的基础结构,同时采用多射频多通道技术来提高多跳子系统的容量、多跳次数及覆盖范围;针对跳频扩谱通信链路中需要解决多频天线技术和异频无线路由技术的问题,采用改进型最小费用路由算法来确保在灾变后煤矿井下不确定性因素增强的情况下,无线传输选择最优路由链路。测试结果表明,该系统能够实时准确地将井下信息传送到地面救援指挥中心,且能够实现地面救援指挥中心与井下救护队员的直接对话和通信指挥,提升了应急救援能力。     

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。     

基于分解思想的导航星座多目标优化

导航星座多目标优化是寻找既能满足设计指标又能使代价最小的理想导航星座。首先,建立了一种由中轨道卫星(MEO)、地球静止轨道卫星(GEO)和倾斜同步轨道卫星(IGSO)组成的混合星座构型模型,并提出一种将星座性能和星座成本作为目标函数的多目标导航星座优化方法,其次,分析了优化目标函数加权几何精度因子WGDOP、可见星数目M和导航星座成本的选择及计算方法,并将基于分解思想的多目标优化算法(MOEA/D)引入导航星座优化中。最后,建立了导航星座多目标优化的数学模型,对基于北斗系统的混合星座进行优化,提出一种新的北斗系统的优化方案。     

具有抗毁性的导航星座网络管理策略分析

针对新一代导航星座网络建设需求,提出了一种具有抗毁性的导航星座网络管理策略。一方面基于快照周期和逻辑位置概念分析了网络的动态拓扑结构,给出了星座网络分群管理模式,特别设计了群管理者以及群首的备份选择机制;另一方面对星座中MEO星层的通信链路进行冗余设计,给出了失效链路的重构方案。最后使用STK建立仿真模型对该网络管理策略的有效性进行了演示与验证。     

基于赋形多波束的CDMA系统容量分析

分析是基于赋形多波束天线波束增益模型,相对传统的二阶锥形口径增益模型,这一模型能够较好地补偿路径损耗差异,保证了覆盖区域的"等通量"覆盖。本文分别分析了星地通信系统前向链路和反向链路的系统容量,在反向链路容量分析中综合考虑了阴影衰落、功率控制误差等因素的影响,并提出了提高系统容量、改善系统性能应采取的措施方法。本文中的容量分析方法可以进一步推广到低轨通信星座系统,对低轨通信星座系统的规划和设计具有重要意义。     

混合扩频技术在低轨卫星测控链路中的仿真

描述了低轨卫星测控链路的城市传播环境,确定了对应的信道模型及其典型仿真值.提出了一种混合直扩/跳频扩频方案,建立了该方案的Systemview动态仿真模型,并在不同干扰样式下对该方案的抗干扰性能进行了仿真与分析.仿真结果表明提出的方案适合低轨卫星测控链路,具有较强的抗连续波干扰能力,对改善低轨卫星测控链路的抗干扰性能具有一定的参考价值.     

星地相干激光通信链路预算分析

从星地相干激光通信链路预算方程出发,分析了通信系统各参量对激光链路的影响,从系统各单元的性能参数分配和优化出发,验证了5Gbps星地相干光通信实验的可行性。分析了相干外差探测中混频效率表达式。仿真结果表明,采用自适应光学能有效地提高相干混频效率。     

天地一体化网络中无人机通信链路选择策略研究

本文在研究无人机通信多种信道模型和特征的基础上,提出了一种基于天地一体化网络的无人机通信链路选择策略。该策略通过分析不同飞行环境下无人机通信链路影响因素选择最佳通信链路,解释了无人机系统中不同通信链路的适用场景,并根据所提出的策略,设计了一种多无人机在近地面观测站的编队飞行方式。仿真研究了基于该策略的多无人机编队飞行时通信链路的误码率性能,以及多普勒频移、传输时延和阴影衰落等影响因素。研究结果表明无人机在长时间多场景飞行过程中,根据所提出的策略切换不同的通信链路能够将误码率保持在满足通信需求的水平。     

基于OPNET的低轨卫星网络仿真平台

为研究适用于低轨卫星网络的协议与算法,在OPNET中搭建仿真平台,包括卫星网络拓扑的设计、节点模型、进程模型以及链路模型的建立。该平台能模拟低轨卫星网络路由表的建立和数据包选路等过程。依据卫星网络运动的规律性,采用拓扑快照方式的静态路由策略,对低轨卫星网络进行路由仿真,验证了平台的有效性。     

可见性矩阵驱动的星座网络模拟系统研究

自研星座网络模拟系统逐渐成为研究星间组网的必要方式,针对传统星座网络模拟系统和星座设计软件耦合度高,导致星座运动数据解析繁琐、拓扑和链路更新时耗较高的问题,提出了可见性矩阵驱动的星座网络模拟系统,研究了面向通信端口的星座动态拓扑模拟方案和基于数据库存储的链路配置方案。实现结果表明,可见性矩阵驱动的星座网络模拟系统具备高效的星座拓扑更改和星间链路更新的能力,为上层组网算法验证等工作提供时效性强的模拟环境。     

基于节点修复的低轨卫星网络动态抗毁性模型

基于复杂网络理论,建立基于多智能体的低轨卫星网络动态抗毁性模型.完成低轨卫星网络的分布式拓扑结构的构建,将每个网络节点看成是一个具有自修复能力的agent,并在不完全信息条件下,采用一般性攻击策略研究信关站的分布、攻击强度、攻击力度、信息指数、自修复能力对低轨卫星网络抗毁性的影响.仿真结果表明:系统存在恢复时滞,对随机打击具有较强的鲁棒性,对蓄意打击脆弱性降低、稳定性提高,自修复性能弱化了网络的无标度特性;信息指数比攻击强度及攻击力度对网络抗毁性的影响更大;信关站分布对空间段网络抗毁性的影响较小,对地面段网络抗毁性影响较大,表明星际链路使得低轨卫星星座对地面网的依赖性大为降低.     

一种基于容器的低轨卫星网络协议测试床

近年来,以SpaceX为代表的商业航天公司提出了多个超大规模低轨卫星星座组网计划.卫星路由器是构建卫星互联网的关键基础设施.考虑到卫星路由器高昂的研制和发射成本,在卫星发射之前预先在地面上做好卫星星座的组网仿真和半实物接入验证具有重要意义.相比传统地面网络的仿真验证,卫星星座组网仿真面临高动态拓扑、超大组网规模、真实流量承载仿真以及半实物接入验证等需求和挑战.目前已知的地面网络通用仿真工具(如QualNet、NS2/NS3、OPNET、Mininet)均无法同时满足上述仿真要求,实现对超大规模动态卫星网络节点的真实协议栈验证.我们针对以上需求,吸收离散事件模拟和虚拟化仿真的思想,以容器为载体,设计并实现了一种低轨卫星网络协议测试床.在控制平面,系统基于卫星星座的数学建模,在内部时钟节拍驱动下生成链路通断的离散事件,精确描述星座拓扑的规律变化.在数据平面,系统使用Docker容器实现卫星和地面终端,使用Linux虚拟网络设备实现星间和星地链路,并基于隧道协议实现系统的分布式部署和半实物仿真,使其具备优秀的横向扩容能力,从而解决超大组网规模下的单机仿真性能瓶颈.为了充分挖掘多核处理器的计算...     

基于IBEA的低轨区域覆盖星座优化设计

将一款收敛性能优越的多目标优化算法IBEA应用到低轨区域覆盖星座优化设计中,并利用STK对优化出的星座方案进行了仿真验证。结果表明IBEA对于求解低轨区域覆盖星座的优化设计问题是有效的,它可以优化出覆盖性能良好的星座方案。     

基于信息安全的网络中心战通信网拓扑设计

针对网络中心战网络中多种通信方式并存,两节点间可能存在多条直连链路的情况,为了实时安全通信问题提出了一种信息安全性的多链图网络拓扑描述方法.拓扑结构引入与传输介质、信息安全、通信性能相关的多个参数指标,能很好的表示出通信网络的链路复杂性.此外,还给出了基于网络通信安全级的拓扑控制算法,在保持网络连通性不变的前提下,按照安全满意度的优劣,删除不满足的规定满意度阈值的链路,优化节点间直连链路集合,得到针对任一安全级的优化子网拓扑.仿真结果显示算法对链路的优化性能良好,链路的平均优化率高于50％,为设计提供了参考.     

基于动态规划的多链路出口路径选择算法

针对多链路接入问题,选取链路成本及影响网络性能的路由跳数作为多链路出口路径选择的优化对象,通过建立多目标优化模型,将多链路出口路径选择转化为动态规划问题,提出一个基于动态规划的多链路出口路径选择优化算法。模拟结果表明,该算法能有效提高网络性能,降低网络链路成本。     

低轨卫星信道隐马尔可夫仿真模型研究

相对于一般的通信系统而言,低轨卫星通信系统具有信号动态范围大,多普勒频移大且变化速度快,信道起伏剧烈等特点.首先分析了低轨卫星信道时变特征,提出了基于自由空间衰减与Corraza模型的全阶段静态信道模型,并采用Clarke仿真模型及莱斯正弦和法对其误码率性能进行了仿真分析.在此基础上研究了基于隐马尔可夫模型的低轨卫星动态信道模型,仿真结果表明采用隐马尔可夫仿真模型比传统的波形级仿真运算量大大减小,且在性能方面接近.同时具有非常好的灵活性与扩展性.     

军事通信网络拓扑结构抗毁性仿真

在经典无尺度网络模型（BA模型）基础上,构建邻接网络的环形立交结构,提出了基于冗余链路的军事通信网络拓扑结构优化方案,并研究了其拓扑结构的优化算法。利用MATLAB软件对优化方案进行仿真研究。仿真结果表明,本文提出的优化方案对军事通信网络自身性质并无显著影响,但能较好地提高网络的抗毁性。     

基于链路特性的卫星网络拓扑更新周期研究*

针对卫星网络拓扑更新时隙划分问题,提出了一种基于链路特性的卫星网络拓扑更新周期估算方法。首先对卫星网络拓扑更新周期进行建模,分别建立了卫星覆盖时间模型、链路长度特性模型和卫星网络拓扑更新周期估算模型;然后通过对不同星座卫星的仿真验证了此方法的有效性。该方法综合覆盖时间、时延抖动和链路长度特性三个因素对网络拓扑更新周期进行估算,提供了从链路特性到网络拓扑再到路由计算的研究视角,并通过网络拓扑这个桥梁将链路特性和路由计算连接起来,使其成为有机整体,对卫星网络的有效设计有一定的指导意义。     

基于OFDM的雷达通信一体化共波形设计

为了减小通信信息对一体化波形模糊函数的影响,以连续波信号为基础,提出了一种基于扩频的多OFDM符号调制的雷达通信一体化信号模型,并分别从波形以及雷达模糊函数的角度对其进行分析。通过对通信信息预扩频后采用OFDM调制的方法,可显著改善一体化信号的模糊函数性能,降低距离维旁瓣。理论分析表明,一体化信号的距离旁瓣由所用伪随机编码序列的自相关、互相关特性及调制的通信信息共同决定,为波形的性能改进提供了指导方向。仿真结果表明扩频因子、子载波数目、数据长度的不同取值对雷达通信一体化信号的距离维模糊函数的旁瓣的影响,为优化一体化信号的性能提供依据。设计的雷达通信一体化信号模型可有效改善对通信信息和多普勒频移的敏感性,满足雷达探测波形要求。     

基于高动态运动模型的多普勒频移仿真

为更好地实现高动态链路中的载波捕获跟踪,以高动态载体在临近空间中的各种简单运动模型为依据,对载体相对于临近空间接收平台的多普勒频移变化趋势进行描述和仿真,在此基础上分析多普勒频移对载波同步产生的影响。理论分析和仿真结果表明,基于高动态载体运动模型的多普勒频移变化曲线能够正确描述高动态运动方式下的多普勒频移变化趋势。