基于低轨卫星的天基物联网架构研究

物联网技术的发展在一定程度上取决于当前通信基础设施建设的水平和能力,尤其在一些偏远地区及远海等场景部署地面网络比较困难,并且地面基站覆盖范围小,因此物联网技术的服务能力无法满足人类的需求。为解决地面物联网受地域影响大、覆盖范围有限的弊端,使卫星通信服务于物联网已成为主流趋势。主要对基于低轨卫星通信的天基物联网架构进行研究,包括参考模型、系统架构等方面,实现网络的泛在化及用户终端的广泛接入,为地面提供可靠的通信服务。     

基于北斗卫星系统的物联网网络层体系架构设想

结合物联网的特点,利用蜂窝移动通信网络和中国北斗卫星系统的通信功能,提出了一种新的物联网网络层体系架构.新架构不但扩大了物联网的覆盖范围,而且也提高了整个物联网体系的可靠性和经济性,从而为物联网领域带来更多新的应用.     

基于星间协作的低轨卫星物联网鲁棒预编码设计

随着物联网的广泛应用,地面物联网已经难以满足海量广域分布设备的接入需求,亟需研究低地球轨道(low-earth orbit, LEO)卫星物联网(satellite Internet of Things, SIoT). LEO-SIoT网络为了实现全球无缝覆盖,会使用几十颗甚至上千颗低轨卫星组成一个卫星星座,但这也造成了严重的星间干扰.本文提出一种结合非正交多址接入(non-orthogonal multiple acces, NOMA)和多波束预编码技术的LEO-SIoT网络,可以支持海量设备接入并抑制波束间和卫星间干扰.然而,卫星获取的信道状态信息(channel state information, CSI)具有信道误差,导致传统的预编码方法无法起到抑制干扰的作用.因此,本文首先以低轨卫星物联网的总功耗为目标函数,并以物联网设备所需速率阈值的中断概率为约束建立星间联合鲁棒预编码优化问题;其次,利用二阶泰勒展开、伯恩斯坦不等式(Bernstein-type inequality, BTI)和惩罚函数等数学方法将原问题转化为近似等效的二阶锥规划(second-order cone p...     

低轨小型卫星的发展和应用

本文介绍低轨小卫星的发展和应用前景。低轨小卫星,体积和重量小,轨道低,功能单一,智能化,制造和发射都很容易,投资费用低,受到用户的普遍欢迎,有广阔的发展和应用前景。 小卫星在近几年发展迅速,应用广泛,已经受到世界各国的重视。在许多方面,已经应用小卫星和计划中应用小卫星的例子很多,本文只作简要介绍,目的在于引起人们的重视,发展我国的小卫星事业。     

星载GPS低轨卫星定轨算法仿真研究

在对Kalman滤波在星载GPS低轨卫星定轨的研究中,由于系统和观测方程均为非线性,在线性化过程中引入线性化误差造成滤波发散现象,以及由于截断误差使得定轨精度差的问题,因此将平方根UKF方法应用于天基GPS低轨卫星定轨中,为提高定轨精度、速度及定轨稳定性。利用UT变换良好的期望及方差传递特性,无须对系统方程及观测方程进行线性化,避免了传统的EKF算法由于线性化引入的误差,同时平方根滤波方法有效地克服了协方差阵非正定问题。仿真结果表明,在相同条件下比EKF有效地抑制了滤波发散,且提高了定轨精度。     

基于低轨卫星和窄带物联网的智能冷链运输终端系统

针对目前全球范围冷链运输智能系统功耗高、全球覆盖能力差、效率低等问题,以智能冷藏集装箱为研究对象,介绍了一种基于低轨卫星和窄带物联网（NB-IoT）通信技术的智能冷链运输终端系统,并给出了该智能终端系统的系统方案、硬件设计、软件设计、低功耗设计及测试结果.运输终端系统以STM32作为主控制器,集成了温湿度和位置信息等传感器,兼容低轨卫星和NB-IoT两种通信方式,可以实现全球范围内装有该智能终端的冷藏集装箱位置、状态和安全等信息监测控制.通过实际运行表明,该方案可靠,数据传输稳定,具有一定的推广和应用价值.     

基于MRLS的低轨卫星移动通信随机接入前导检测系统设计

由于现有低轨卫星移动通信发送的信号在随机接入前导检测系统时存在检测延时过长、检测准确率较低的问题,提出基于MRLS的随机接入前导检测系统的设计研究;分别对前导格式器、前导序列器、前导信号持续时间计算器和随机信号发送器进行优化;根据MRLS算法进行差分检测和相关性检测,利用共轭运算计算加入子载波偏移频率参数,完成随机接入前导检测系统;实验结果表明:所设计的检测系统延时时间始终不超过0.002m,最低误检率为10-4％,误检率低于对比系统,检测效果能够更好地适应低轨卫星移动通信系统.     

基于调频信号的5G低轨卫星移动通信系统调制分类器设计

为了提高通信信号识别率与分类精度较低,研究了基于调频信号的5G低轨卫星移动通信系统调制分类器设计.设计调制分类器的软件单元,主要包括:系统通信信号获取单元、系统通信信号处理单元、调频信号特征提取单元以及调制分类器训练单元.利用系统通信信号获取单元采集通信信号,通过系统通信信号处理单元将通信信号转换为调频信号,再此基础上...     

基于负载测量机制的低轨卫星接入协议

低轨卫星通信网络存在用户呼叫不均匀及信道碰撞检测能力较弱等问题,为确保业务质量,提出一种基于负载测量机制的低轨卫星接入协议。分析呼叫服务等待概率、呼叫数量和测量参数对网络性能的影响。仿真实验结果验证了协议的适用性,该接入协议能有效简化特定业务的描述。     

降低商业低轨卫星星座用元器件成本的方法研究

文章分析了现阶段商业低轨通信卫星星座用元器件保障模式,导致的卫星研制成本居高不下的挑战,提出在保证卫星可靠性的前提下,从差异化元器件等级选型、优化集中采购模式和元器件差异化质保等3个方面论述降低商业卫星星座用元器件成本的方法,以达到指导型号元器件选型、评价与验证、质量保证等,以建立起满足商业航天应用需求的元器件低成本长期稳定供应体系,支撑商业航天型号工程顺利实施,为国内商业低轨卫星星座用元器件供应模式提供借鉴参考.     

自适应低轨卫星MAC协议性能分析

针对低轨卫星通信信道碰撞检测能力弱,时延较长和大业务量的特点,提出一种具有接入控制机制的自适应APRMA MAC协议。通过对信道负载和业务优先级判断来确定不同业务的接入概率函数,并且接入概率在每个时隙中通过更新来动态适应系统资源的变化。该MAC协议确保多个终端合理共享有限的无线资源同时,系统能达到高容量。通过仿真对语音业务丢包概率、数据包平均时延和数据业务吞吐量三个衡量协议性能指标与传统协议进行分析对比,证明了APRMA MAC协议显著改善系统性能。     

物联网技术与应用综述

物联网涉及众多领域,首先介绍了物联网的体系结构;其次归纳了物联网涉及的关键技术;然后总结了物联网的应用;最后给出了物联网面临的挑战,为未来物联网的研究指出方向。     

LEO卫星网络中TCP协议性能研究

在低地球轨道卫星网络中,星地切换会造成数据包丢失,导致应用于地面有线网络中的TCP协议产生盲目快速重传,从而削弱TCP协议性能。针对该问题,在异构网络边界处加入性能增强代理模型,通过阈值调节发送速率,屏蔽切换对源端的影响。理论分析和仿真实验表明,在不同误码率情况下,该方法的平均吞吐量优于常规TCP,可避免短时间内由连续切换和误码造成的TCP性能下降。     

基于物联网的数字社区构建方案

根据数字社区的实际应用需求,结合物联网的技术特点,提出一种基于物联网技术的数字社区构建方案。该方案对物联网技术框架进行改进,讨论组网机制,给出具体的实现方案,并设计制作网络关键节点。根据实际应用需求设计一种异频异构的网络架构,并进行典型应用的参数测试,测试结果表明,该方案在数字社区中的实际应用是切实可行的。     

浅析物联网在通信行业中的应用

“物联网”作为标志着新技术和经济革命的一种新兴产业而受到各国政府、学术界和工业界的广泛重视。本文介绍了物联网的相关概念、特征,描述了物联网技术架构,并简单分析了物联网在通信行业应用的发展阶段和发展现状。     

物联网安全与隐私保护研究

随着物联网概念的提出,各国政府专家、企业和技术人员都开始着手研究和建设物联网的工作。物联网安全和隐私问题必然会影响其建设与发展。为了解除物联网发展过程中的障碍,同时为物联网的安全与隐私保护提供相关措施,分析了物联网体系架构所面临的安全威胁,并从感知层、传输层和应用层分别对安全威胁进行详细的研究和总结,最后针对物联网面临的各类安全威胁给出了对应的安全措施。     

物联网人体心电监护系统软件研究

基于物联网技术和小波变换,提出心电监护系统软件和用于计算机自行分析心电波形的一系列检测算法,介绍无线传感器网络在心电监护技术方面的应用。该系统软件功能包括对服务器和个人数码助理(PDA)心电数据的收发、存储、波形显示和通信管理。实验结果表明,该系统软件能使计算机和PDA实时显示被测者的心电波,所提算法经Matlab仿真测试的结果与MIT-BIH数据库标注的结果比较,误检率仅为0.89%。     

3层体系结构卫星网络的性能分析

现有基于分层体系结构的卫星网络存在覆盖盲区,难以为特定地区或高纬度地区提供服务,针对该问题设计一种LEO/HEO/GEO 3层卫星网络体系结构。分析3层卫星网络的对地覆盖性能,并用卫星工具箱进行仿真。结果表明,该网络可实现对我国和南纬75?～北纬90?间区域的24 h完全覆盖。     

物联网在产业中应用的探讨

本文首先阐述了物联网的概念以及现在的发展状况,同时介绍了物联网在产业中的应用和未来可能的发展趋势,最后介绍了物联网在网络信息化产业中的应用.     

基于用户分群的低轨卫星系统切换管理策略

低轨（LEO）卫星系统具有通信距离远、覆盖范围广等诸多优势,在应急通信、灾害预警等领域发挥着重要作用,尤其能有效弥补地面基站无法服务偏远山区、海洋等盲区的缺陷。然而,LEO卫星高速移动会导致用户终端频繁切换,同时在用户聚集场景下,用户群组并发切换将导致LEO卫星系统发生网络拥塞问题。为此,提出一种基于用户分群的多波束LEO卫星系统切换管理策略。建立多波束覆盖模型,基于该模型设计群组切换管理机制,在成员选择的过程中考虑切换触发时刻和最佳波束小区2个因素,将具有相似切换行为的用户分为一组,以此降低系统的信令开销。在此基础上,从分群处理、群组切换、资源释放3个方面设计完整的切换流程以及切换信令交互机制,并基于OPNET软件搭建LEO卫星系统仿真平台。测试结果表明,该策略能够简化切换管理过程中的重复操作,降低系统信令开销和平均切换时延,提高切换成功率,且用户聚集数目越多,其性能相对传统用户独立切换方案的提升效果越明显。