实时遥测数据信源压缩技术

遥测是卫星、飞船和运载火箭等航天器系统的关键功能之一。随着航天器功能、性能的提高和系统规模、技术复杂性的增大,对遥测的要求在不断提高;由于航天器功耗、重量、天地通信带宽或中继业务费用等约束限制,传统PCM遥测技术和分包遥测技术难以满足当前要求;在分析遥测数据信息冗余度的基础上,提出一种实时在线遥测信源压缩方案,以高性能数据处理计算机为核心完成信源数据搜集和组帧,然后在时间和空间维度进行压缩编码,最后按照兼容CCSDS分包遥测的标准进行分段处理、信道编码和遥测下行,该方案兼容CCSDS技术标准,信道利用效率高、压缩后的信息冗余度低,应用构建费用低、接口简单和可扩充性好。     

有限遥测速率下卫星遥测数据设计方法研究

针对国内小卫星常用的统一遥测模式,讨论了在遥测速率受限的条件下,分包遥测格式设计应满足的基本条件;定义了分包遥测数据格式设计过程中的包编码损失率,并以此作为包数据格式编码效率的评价函数;分析了分包遥测数据格式设计过程中包长度、包采样周期等参数变化对评价函数的影响,进而给出了分包遥测数据格式设计中的应满足的条件和遵循的原则。     

加权轮询算法在TCP非对称网络中的应用及其性能分析

ＴＣＰ是利用接收端返回的确认信息调整发送端数据发送的传输层协议。在非对称信道存在的网络中,当传输确认信息的信道带宽远小于传输数据的信道带宽,确认信息的传输速率小于数据包的传输速率时,ＴＣＰ数据包的传输受到确认信息返回速率的限制。如何在数据包和确认包共享同一个上行信道的情况下,能够既保证上行信道上数据包传输带宽,又不使下行信道上的数据包传输受到抑制是笔者所关心的问题。文章在上行信道采用了一种加权轮询分组调度算法对其数据包和确认包的发送进行控制来解决这一问题,并通过理论分析对该分组调度算法的性能进行分析,最后用仿真验证了对该算法的分析。     

利用高级在轨系统实现高速同/异步混合复接

空间数据传输系统中,音、视频数据的传输变得越来越重要.由于音、视频传输对等时性和实时性要求高,并且视频数据的速率高,数据量大,传统的做法是为音、视频信息单独开辟一个信道传输,但这样会耗费大量的资源.而将视频、音频和异步数据混合复接传输,可以提高信道利用率.针对这种任务,利用国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）高级在轨系统（AOS）建议,提出了两级复用的方案和虚拟信道调度的算法,以满足视频、音频数据传输的等时性和异步数据传输的灵活性,并设计了演示系统.     

基于FPGA与ARM9平台的弹上遥测采编系统设计

随着大规模集成电路技术的飞速发展以及嵌入式系统在军事领域的应用也日趋广泛,对弹上遥测采编系统提出了新的要求;介绍了一种基于FPGA与ARM9嵌入式平台的弹上遥测采编系统设计;系统前端采用了智能传感器,并且引入了GPS技术;针对分包遥测比传统PCM遥测具有显著的优越,提出了基于分包遥测的遥测数据帧格式;基于FPGA和微处理器两种技术设计的采编系统具有可编程能力和灵活性.     

SCPS/CCSDS协议研究与性能分析

空间数据系统咨询委员会（CCSDS）为遥测、遥控和高级在轨系统（AOS）制定了一系列建议标准。分析了CCSDS空间通信系统体系结构,及空间通信协议标准（SCPS）协议体系,从帧长、队列长度两个方面,提出了一种CCSDS传输协议性能优化方案。仿真结果表明,优化后的空间通信协议大大提高了空间通信系统的性能,具有较高的吞吐率、较小的延时和更好的稳定性。     

光突发交换中基于突发包计算权值的数据信道调度

对光突发交换网络中传统的数据信道调度算法进行了分析。针对其不足之处进行了改进,提出了一种基于突发包计算权值的最小时隙数据信道调度算法。从理论上分析了该算法的优越性,并通过实验仿真对算法的性能进行验证。采用理论估计和现实仿真运算相结合的方法对其分析误差。结果表明该算法在信道利用率、降低突发的丢包率、减小网络的拥塞等方面比传统的数据信道调度算法有了较大的提高。     

一种基于IEEE802.11的无线自组网MAC协议

基于IEEE802.11DCF提出了一种应用于无线自组网的媒质接入控制协议，该协议包括网络适应性退避算法和拥塞反馈两个关键机制。协议的主要思想是根据节点周围实际竞争状况和网络拥塞情况进行包调度。仿真结果表明，提出的机制有效地降低了平均端到端时延和数据丢包率,提高了信道接入公平性。     

小无线网络中基于BLUF的包调度算法

在无线网络的多用户资源分配中,一个重要的问题就是设计高效的调度算法来保证用户的公平性,并充分利用有限资源和保证用户服务质量要求。提出一种基于缓冲区长度效用函数的多用户包调度（BLUF）算法,该算法充分考虑无线信道的时变特性,用缓冲区长度的效用函数来表示调度的服务质量需求的紧急程度,用户当前信道速率与其获得的平均信道速率的比值表示用户公平性和系统效率的权衡程度。仿真结果表明,与存在的比例公平性无线包调度（PFS）算法相比,BLUF算法能够保证实时任务的时延需求的前提下,获得更好的公平性、系统吞吐量等性能。     

基于广义误码率的MANET流媒体传输端到端速率控制理论和方法

针对移动自组织网络(Mobile Ad hoc Networks,MANET)的特点和IEEE802.11的链路层重传机制和分包策略的不足,研究基于广义误码率(Generalized Bit Error Ratio,GBER)和参考无线包重传概率(Packet Retransmission Ratio,PRR)的时延约束方程理论和传输层包长调整方法,并设计基于时延约束的MANET流媒体传输可变包长TCP友好速率控制机制(Variable Packet size TCP-Friendly Rate Control,VPTFRC).与其他方案不同,该机制进一步考虑了无线包重传概率对于包长调整和TCP友好速率控制机制的影响,给出了这一机制的理论模型与相关计算的详细说明,仿真试验的结果验证了该方法在有效吞吐量、传输延时及抖动和TCP友好性方面优于TFRC协议.     

CCSDS发送端包复用处理系统性能分析

针对ccsvs数据包随机到达和包长可变的特点,建立了ccsvs发送端包复用处理系统的性能模型及处理界限;在设定包到达服从泊松过程的基础上,分析了缓存和处理速度与包长的关系,得出了包复用处理系统的溢出门限;通过仿真验证了包到达率和包长对处理系统处理能力的影响及对缓存容量的需求,从而为ccsvs发送端数据处理系统的设计提供了理论依据。     

基于马尔可夫链的IEEE802.15.4网络防丢包信道访问机制研究

为了降低802.15.4MAC层数据帧丢包率,在分析丢包率的原因基础上,提出了一种基于Markov链的信道竞争机制模型。通过对网络发送、退避和信道检测状态的稳态概率进行数学推导,研究了信道碰撞和数据帧的丢包率分析式;最后研究了参数数据包到达速率、节点数量、误码率、后退指数、后退等待次数对碰撞概率和丢包率的影响。实验结果表明,与节点无休眠态的802.15.4网络相比,节点丢包率平均降低了23.7%,模型较好地描述了提出的MAC层信道访问机制,合理的网络参数设置能够优化数据帧丢包率,研究结果对无线传感网的应用提供可靠传输优化参考。     

基于无线信道的视频通信丢包率控制方法研究

根据3G信道高误码率的特点研究并实现了一种基于实时流控制协议RTCP的视频通信系统的丢包率控制算法,通过接收RTCP协议的RR包中的统计信息,来动态的估算3G信道的误码率和控制数据包发送长度,达到控制数据传输过程中的丢包率的目的.实践证明：该方法具有快速检测3G信道误码率、根据信道的误码率来快速调整数据包发送长度的优点.     

基于System-On-Chip技术的超高速遥测系统

阐述了基于片上系统(System-on-Chip)技术的超高速CCSDS空间数据系统咨询委员会，Consultative Committee on Space Data Systems遥测系统的实现。着重讨论了采用高速现场可编程器件(FPGA)实现的遥测数据处理系统，包括容错帧同步、帧同步保护、解扰和RS解码、SoC。     

一种报文大小可变的TFRC改进算法

基于Internet的实时多媒体数据传输是一种报文发送速率固定,报文大小变化的应用。该文分析了这类应用对TFRC的影响,通过对TFRC协议的扩展,提出了一种支持报文大小可变应用的改进TFRC拥塞控制算法。这种算法在接收方采用了对报文数量进行加权的方法来计算丢失事件率以支持报文大小变化的应用。同时在网络仿真器ns2中实现了这种改进算法。仿真实验表明：这种改进算法能够支持报文大小变化,报文发送速率固定的应用,并且具有TCP友好性,与TCP相比具有较平缓的流量抖动。     

基于动态贝叶斯网络的健壮报头压缩算法

空间飞行系统采用IP协议承载,相比传统的无线通信方式具有更高的数据速率和应用灵活性。为了解决低带宽、高误码率等问题,需要采用高效可靠的报头压缩算法来提高有效载荷效率。但是,由于无线环境的复杂多变,以及空间飞行系统的高速机动性,无线信道传输质量会发生动态的变化,一般的压缩算法无法很好地适应这种时变特性。为此,提出一种基于动态贝叶斯网络的健壮报头压缩算法DB-ROHC。DB-ROHC根据解压端离散的历史丢包观测序列,动态调整关键压缩参数,达到压缩率和健壮性的较好均衡。仿真结果表明,与传统的健壮压缩算法相比,该算法在复杂无线链路中健壮性更优和有效带宽更大。     

馈线终端单元FTU的101规约安全性测试

IEC60870-5-101规约主要用于电力SCADA数据监控采集系统主站和子站之间传输报文,由于该报文主要采用“帧校验和”的方式,其安全性较低,存在中间人攻击的安全隐患。为了验证该101规约的通信存在问题,构建了馈线终端FTU与主站的通信系统,在云服务器上采集FTU移动物联卡的遥测信息,利用中间人攻击方式,采用 ARP 欺骗截获通信数据分组,解析数据分组中的遥测信息,尝试数据篡改并成功使监控端数据得不到及时更新,最后提出了一种基于Hash签名的101规约安全机制。     

基于FPGA的混合遥测数据复接技术的研究

在进行多路传输的PCM遥测系统中,为了节省信道资源,降低调制解调设备的复杂度,遥测数据复接系统得到了广泛应用。混合信号处理首先需要进行数字化再交给FPGA并且与之交互。基于FPGA的数字复接系统具有模块化设计,通过建立一个组帧模型完成多路复用。最后在Quartus Ⅱ集成环境下进行了系统的综合、布局布线及时序仿真。仿真结果验证了输入与输出的逻辑关系,并且下载到开发板中进行了板级验证,其功能稳定可靠。     

CCSDS高级在轨系统协议吞吐量性能分析

简要介绍了CCSDS高级在轨系统（AOS）协议的信源特点，分析了影响AOS协议包业务吞吐量性能的因素，给出传输集中数据时的包业务吞吐量计算公式，讨论了吞吐量-包长、吞吐量-帧长关系曲线，并针对传输集中数据情况下以吞吐量为指标实现优化AOS协议配置给出了指导性建议，为CCSDS AOS协议的应用提供了参考。