大规模星群系统无依托通信技术研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangda
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近几年,随着卫星通信技术的高速发展,卫星通信在抢险救灾、国防安全、军事战役等领域发挥了不可替代的作用。作为夺取未来空间信息的关键要素,卫星通信技术成为世界各国着力研究的热门领域。卫星根据轨道高度不同分为地球同步轨道卫星和非地球同步轨道卫星两类。地球同步轨道卫星具有轨位资源匮乏、端到端传输时延大的缺陷,而非地球同步轨道卫星中的低轨卫星与其相比,具备传输时延短、路径损耗小、覆盖范围广的优势,成为近几年卫星通信的研究重点。另外考虑到卫星研制周期、制作成本、信息全覆盖以及地面站建站困难等因素,大规模(低轨)星群系统无依托通信是未来卫星通信的发展趋势。大规模星群系统无依托通信的关键技术是指不依赖地面站设施的星间、星地链路通信技术,包括网络层路由技术和链路层接入技术。但由于大规模星群系统具有节点移动速度快、通信距离远、拓扑结构高度动态等网络特点,直接采用现有的路由和接入协议会出现时延增加、路由开销大等问题,导致网络性能不佳,难以满足大规模星群系统的具体业务需求。因此,研究和设计出适合大规模星群系统无依托通信的路由和接入技术显得尤为迫切。本文立足于遥测数据下发需求,以地面移动自组织网络为参照,采取双层Walker星座为应用网络环境,研究和设计适用于大规模星群系统无依托通信的关键技术。其中,网络层路由技术采取OLSR(Optimized Link State Routing Protocol,优化链路状态路由协议)为基础协议,本文结合子网划分机制、子网抽象机制以及分布式网关选举机制,提出了星间路由协议IS-OLSR(Inter-Satellite based OLSR)。该协议首先通过划分子网的方式实现分层网络结构,从而限制了MPR(Multipoint Relay,多点中继)节点的数量,减少了全网报文消息的洪泛量;另外,子网抽象机制通过将子网内拓扑结构合并,有效缩短了控制报文的长度,达到了降低网络路由开销的目的;最后,为了保证子网间的通信质量,IS-OLSR提出了分布式网关选举策略,综合考虑了信号强度和节点稳定度两个影响因素,通过动态选举网关节点,有效提高了网络的稳定性。在数据链路层,本文将CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,带有冲突避免的载波侦听多路访问)作为接入控制技术的研究基础,提出了星间长距离接入协议LD-CSMA/CA(Long-Distance communication based CSMA/CA)。该协议与CSMA/CA相比,考虑了长传播时延针对随机接入协议可能产生的数据帧碰撞概率大幅增加的情况,并基于典型星间通信环境,动态调整了CSMA/CA协议中时隙时长、超时等待等相关内容,明显改善了接入协议在大规模星群系统中的时延、吞吐量等性能。本文在OPNET仿真软件中对IS-OLSR和LD-CSMA/CA的有效性进行验证。仿真结果表明,在大规模星群系统网络场景中,IS-OLSR协议和LD-CSMA/CA协议能够分别在网络层和链路层提供相较于基础协议更优良的网络性能。
其他文献
交通运输在城市空间利用和土地建设中发挥重要作用,对中心城区而言这种影响尤为明显。有轨电车是阿尔及利亚塞提夫市的一种新型交通方式,对广大市民而言,投入运营未满两年时间。如何评估这一交通方式对城市的影响,对于未来城市交通规划具有重要的理论和现实意义。本文针对有轨电车对阿尔及利亚塞提夫市的影响开展研究。本文尝试通过对既有交通工具的技术特征进行比较,通过调查阿尔及利亚塞提夫市的有轨电车的运行情况情况,并构
近年来,中国铁路在持续提升路网建设规模和建设质量的同时,深入贯彻新发展理念,勇于创新实践,将智能铁路列为重要的发展方向。目前高速铁路普遍采用精度要求高的无砟轨道铺设,由于铁路建造智能化程度不高,过程数据深化应用不够,管理模式以传统建造管理模式为主,在作业过程中存在较大的人工干预等因素造成难以消除的质量安全隐患,因此,需要将无砟轨道铺设与信息技术多领域跨学科结合,实现数据充分集成共享,有效指导施工建
为适应国家新型城市化发展,实现城市交通系统的优化,导向运输列车应运而生。作为一种新型的交通工具,导向运输列车结合了城市轨道交通与路面交通的优势,具备建设周期短、客运量大、低地板、节能环保、成本低等优点,未来将在城市交通领域发挥极大的作用。导向运输列车依靠车载各类传感器识别路面虚线实现循迹行驶,目前列车采用两套设备分别用于定位和循迹,导致成本较高;另外目前国内外对导向运输列车的循迹研究对横向偏移跟踪
轻钢门式刚架结构已经广泛应用于工业与民用建筑中,在遭遇强风荷载作用时结构容易遭到破坏,导致高额的经济损失。目前的抗风研究主要集中在50年重现期风荷载下的结构弹性抗风设计,而未关注罕遇强风下(重现期远大于50年)结构的弹塑性极限抗风性能,采用常见的增量动力分析方法,确定极限抗风承载力效率太低,计算时间过长。针对该问题,本文结合风荷载分布的随机性和不完全相关性的特点,提出了基于静力安定理论的刚性结构极
几个世纪以来,交通运输是国民经济的晴雨表。在大型国际贸易和经济项目的框架内,运输综合体在世纪之交继续显示其基本作用和高度重要性。在社会改革和经济转型过程中,运输的重要性尤其得到强调。“一带一路”(One Belt One Road,OBOR)是一条陆路基础设施走廊,位于连接中国、中亚、西亚、中东和欧洲的古老商队路线上,其最终目标是通过基础设施建设,扩大贸易和文化交流,将参与该项目的所有国家和地区整
可持续发展已成为人类社会发展的重要议程,但碳排放导致的全球变暖正阻碍着社会的可持续发展进程,中国作为最大的发展中国家积极履行节能减排责任,并在十四五规划中也提出了2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和的愿景,节能减排的压力日益剧增。随着城镇化进程的不断发展,一方面民用建筑运行能耗已占全社会能耗的20%,能耗量巨大,另一方面建筑领域的减排成本较低,减排潜力较大,已成为节能减排的重要领域,因此如何
目前,在工程结构抗风设计中,仅考虑了风荷载作用下结构的弹性响应。在遭遇罕遇强风时,结构通常会进入弹塑性阶段甚至倒塌。但是目前结构的抗风设计未考虑罕遇强风下弹塑性变形对结构安全的影响。由于风荷载为随机荷载,需从概率的角度评估结构风致弹塑性变形,若直接对结构进行多样本风荷载下的非线性动力弹塑性分析,则耗时严重,因此提出风致弹塑性响应的概率分布简化计算方法具有重要意义,然而目前相关研究工作较为匮乏。历史
电动汽车因其环保、稳定、智能化在近年来呈崛起之势,但其能量补充方式和效率略显差强人意。插线充电存在着低效、触电风险等不利因素,因此将无线充电技术应用于电动汽车上成为了补齐短板的一种可能。本文以电动汽车场景下的中大功率无线充电系统为研究对象,建立多物理场耦合仿真模型,对其工作状态下的电磁分布特点与电磁屏蔽技术进行了研究,并且利用正交优化的方法实现了对此系统兼顾传输效率与屏蔽效果的优化设计。本文首先综
“对抗样本”是近几年出现在深度学习领域的新兴词汇,它指的是在数据集中通过故意添加细微的干扰所形成的输入样本,导致目标模型以高置信度给出一个错误的输出。研究对抗样本攻击方法对于认知深度神经网络缺陷具有重要理论和应用价值,并吸引了学术界的广泛关注。由于现有的大多数对抗攻击方法都是通过修改二维图像空间的部分像素实现攻击,其不能有效抵抗现实世界物体的3D物理特性(如旋转、平移和光照变化等),从而造成攻击失
由于高温超导带材的各向异性,其易受到垂直于带材表面磁场的影响。由于超导绕组端部磁场最大,因此对超导变压器进行端部磁场优化,降低带材表面垂直场,有利于提升超导绕组的电磁性能。国内对于采用二代超导带材超导变压器端部磁场的优化研究较少,本文对超导变压器的优化设计具有一定的借鉴意义。依托于实验室6.6 MVA高速列车用超导牵引变压器项目,等比例缩小研制了一台容量为5 kVA的超导变压器,为项目提供支撑。本