航空自组网退避算法研究

退避算法是一种用于多用户共享无线网络信息传输冲突的解决策略,是航空自组网研究的重要方面。退避算法能有效减小多用户节点间的碰撞概率,提高节点接入信道的公平性,改善系统性能。本文对航空自组网的MAC层退避算法进行研究,并介绍了航空自组网的MAC层协议,研究了两种常用的退避算法在航空自组网模型下的退避性能。仿真结果表明:当信道忙闲程度一定时,随着请求接入用户数的增多,二进制退避算法和P-坚持算法的平均传输次数递增,但二进制退避算法的性能明显优于P-坚持算法。     

嵌入式高可信架构中基于静态模型的调度研究

为解决嵌入式高可信软件架构中的实时调度问题,分析了现有采用分区机制的安全系统中分区调度的不足,提出了一种基于固定周期分区的静态调度模型,并采用优先级位图算法建立了两级调度机制。为了保障分区中任务的实时性和正确性,对分区中任务采用静态优先级和最早时限优先调度(EDF)动态优先级两种调度策略,分别就其任务调度条件和可调度性进行了理论研究,针对复杂的动态优先级任务提出了一种可调度条件,并通过仿真实验进一步验证了此调度条件的正确性。     

基于OpenFlow的AFDX网络虚拟链路动态优先级接纳控制

为了在航空电子全双工交换式以太网(AFDX)中更加灵活地对虚拟链路(VL)实行接纳控制,将OpenFlow引入AFDX网络中,建立了相应的网络模型、消息模型和流量模型。利用网络演算方法分析了优先级VL在基于OpenFlow的AFDX网络中的端到端延迟上界,结合粒子群优化算法,提出了动态优先级接纳控制算法。理论分析结果表明:与动态非优先级接纳控制方法和传统静态优先级分配方法相比,本算法的消息延迟分别降低了49.2%和26.4%,并且本算法能够更加灵活地对VL实行接纳控制,提高网络资源的利用率。最后通过仿真对理论分析的结果进行了验证。本算法为提高接纳控制方法的性能提供了参考,增强了AFDX网络的通信效率与实时性能。     

基于目标战略优先级与精度自适应的效能函数的机载多传感器管理

传感器管理在数据融合系统中起着重要作用,机载多传感器系统通常面临着资源受限的状况,如传感器最大跟踪数量小于目标数量,无法保证所有传感器拥有相同精度与参照系等。因此,本文提出了一种基于目标战略优先级与精度自适应的效能函数的多传感器管理算法。首先,将空中目标的自身属性部分量化以得到目标战略优先级;再利用目标的跟踪精度、传感器测量精度和期望的跟踪精度之间的关系,定义了精度预提升矩阵和精度缺乏矩阵。再将上述两部分结合构建目标函数,运用整数线性规划的方法进行优化。最后,仿真试验设置了包括三个机载传感器对4个目标的跟踪任务,对比其他文献中的结果,显示出本文算法更为合理、有效。     

基于遗传算法的航空机载软件测试用例优先级技术研究

为了提高航空机载软件回归测试效率、降低回归测试成本,提出应用遗传算法实现测试用例优先级排序的方法。该方法将统一建模语言(UML)活动图转化为控制流图(CFG),对控制流图中各判定节点进行二进制编码生成初始种群,并通过选择、交叉和突变等操作搜索适应度最高的个体进行优先测试。以某型飞机机载环控系统综合控制器软件货舱供气旁路调节阀控制率计算功能为案例,证明该方法能够实现测试用例的优先级排序,可用于基于模型的机载软件自动化测试。     

机载共形阵天线阵列信号处理的关键技术分析

机载共形阵是机载有源相控阵天线发展的下一个目标。共形阵天线的阵元具有不同的方向性,空间分辨率算法必须考虑来波的极化问题。本文研究了空间信号波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计算法的现状,分析了一种适用于共形阵天线空域自适应波束形成的高速滤波算法。     

基于3DT的空时自适应单脉冲参数估计算法

空时自适应处理(STAP)是机载预警雷达抑制杂波和干扰的一项关键技术,而多普勒三通道联合自适应处理(3DT)是适合工程实现的降维(RD)STAP方法。STAP目标检测后还需进一步估计目标的角度参数,因此将自适应单脉冲(AM)技术引入3DT,提出了一种高精度联合估计目标速度与方位空间角的空时自适应单脉冲算法。理论分析与仿真实验结果表明,当目标多普勒频率偏离检测多普勒单元中心频率时,该算法能同时减少目标多普勒跨越损失和空时导引矢量失配损失,进而提高输出信杂噪比(SCNR),改善目标测角精度。     

机载软件计划阶段评审研究

本文针对机载软件研制流程,分析了机载软件适航审查,包括4个阶段:软件计划阶段评审(SOI#1)、软件开发阶段评审(SOI#2)、软件验证阶段评审(SOI#3)和软件最终审定评审(SOI#4)。本文在对高升力系统软件功能进行分析的基础上,给出了高升力系统软件SOI#1审查的软件生命周期数据、SOI#1评审目标和过程,为软件后续评审奠定了基础。     

一种基于可观测度分析的SINS/GPS自适应-反馈校正滤波新方法

 针对机载捷联惯导系统(SINS)/全球定位系统（GPS）组合导航系统不完全可观测导致滤波器精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于系统状态可观测度分析的自适应反馈校正滤波新方法。该滤波方法改进了系统可观测度的归一化处理方法,将归一化处理后的系统状态可观测度作为反馈因子,对SINS系统进行自适应反馈校正。最后,将该方法应用于机载合成孔径雷达(SAR)运动补偿用SINS/GPS组合导航系统中,飞行试验结果表明该方法在系统不完全可观测的情况下有效地提高了导航精度。     

空间信息网多业务传输优先级算法研究

空间信息网中不同业务对通信速率、存储容量、传输时延及误码率要求差异较大而难以统一,针对如何对不同业务进行优先级确定从而保证QoS需求的问题,提出了一种基于层次分析法的改进TOPSIS算法。在充分考虑空间节点参与业务传输能力的情况下,对不同业务的优先级进行计算并排队,使空间信息网络节点与业务需求达到动态匹配,实现满足不同业务的QoS需求的目标。     

A feedback-retransmission based asynchronous frequency hopping MAC protocol for military aeronautical ad hoc networks

Attacking time-sensitive targets has rigid demands for the timeliness and reliability of information transmission, while typical Media Access Control (MAC) designed for this application works well only in very light-load scenarios; as a consequence, the performances of system throughput and channel utilization are degraded. For this problem, a feedback-retransmission based asynchronous FRequency hopping Media Access (FRMA) control protocol is proposed. Burst communication, asynchronous Frequency Hopping (FH), channel coding, and feedback retransmission are utilized in FRMA. With the mechanism of asynchronous FH, immediate packet transmission and multi-packet reception can be realized, and thus the timeliness is improved. Furthermore, reliability can be achieved via channel coding and feedback retransmission. With theories of queuing theory, Markov model, packets collision model, and discrete Laplace transformation, the formulas of packet success probability, system throughput, average packet end-to-end delay, and delay distribution are obtained. The approximation accuracy of theoretical derivation is verified by experimental results. Within a light-load network, the proposed FRMA has the ability of millisecond delay and 99% reliability as well as outperforms the non-feedback-retransmission based asynchronous frequency hopping media access control protocol.     

一般HSDB网络的消息延时控制

分析了一般高速数据总线ＨＳＤＢ网络中消息延时控制的机理;根据不同优先权的网络吞吐量导出了一般ＨＳＤＢ网络设置４个定时器（１个令牌握有定时器（ＴＨＴ）和３个令牌旋转定时器（ＴＲＴ））的解析表达式,为用户应用ＨＳＤＢ网络设置ＴＨＴ和ＴＲＴ提供了理论参考依据。     

TP-Satellite: A New Transport Protocol for Satellite IP Networks

As a result of the exponential growth of the worldwide Internet, satellite systems are used to support broadband Internet access. Existing TCP protocols perform very well for Internet access on wired networks. However, in the case of satellite channels, due to the effects of high bandwidth asymmetry, long propagation delay, high sporadic bit error rate (BER) and burst errors, TCP performance degrades significantly. In this paper, a new end-to-end transport protocol, TP-Satellite, is proposed for satellite IP networks. TP-Satellite replaces the traditional slow start algorithm with a novel super start algorithm. In order to distinguish congestion events from link errors, a new scheme is introduced, which is based on alternate transmission of different class priority packets. Bandwidth asymmetry problems are addressed by the adoption of a modified negative acknowledgement (M-NACK) strategy, which periodically sends M-NACK packets. Simulation results show that TP-Satellite enhances the throughput performance on the forward path, reduces the bandwidth used in the reverse path, and offers a fair share of network resources.     

基于跨层信道感知的SPMA 协议自适应阈值算法

基于统计优先级的多址接入协议（SPMA, Statistical Priority-based Multiple Access protocol）应用于机     

TCP-ATCA： Improved Transmission Control Algorithm in Satellite Network

An adaptive transmission control algorithm based on TCP （TCP-ATCA） is proposed to reduce the effects of long propagation delay and high link error rate of the satellite network on the performances. The flow control and the error recovery are differentiated by combined dynamic random early detection-explicit congestion notification （DRED-ECN） algorithm, and, moreover, the pertaining congestion control methods are used in TCP-ATCA to improve the throughput. By introducing the entire recovery algorithm, the unnecessary congestion window decrease is reduced, and the throughput and fairness are improved. Simulation results show that, compared with TCP-Reno, TCP-ATCA provides a better throughput performance when the link capacity is higher （ ≥600 packet/s）, and roughly the same when it is lower. At the same time, TCP-ATCA also increases fairness and reduces transmission delay.     

A New Exposed-terminal-free MAC Protocol for Multi-hop Wireless Networks

This article presents a new multichannel medium access control (MAC) protocol to solve the exposed-terminal (ET) problem for efficient channel sharing in multi-hop wireless networks. It uses request-to-send and clear-to-send (RTS/CTS) dialogue on a common channel and flexibly opts for conflict-free traffic channels to carry out the data packet transmission on the basis of a new channel selection scheme. The acknowledgment (ACK) packet for the data packet transmission is sent back to the sender over another common channel thus completely eliminating the exposed-terminal effects. Any adjacent communication pair can take full advantage of multiple traffic channels without collision and the spatial reuse of the same channel is extended to other communication pairs which are even within 2 hops from them. In addition, the hidden-terminal effect is also considerably reduced because most of possible packet collisions on a single channel are avoided due to traffic load balance on multichannels. Finally, a performance comparison is made between the proposed protocol and other typical MAC protocols. Simulation results evidence its obvious superiority to the MAC protocols associated with other channel selection schemes and traditional ACK transmission scheme as well as cooperative asynchronous multichannel MAC (CAM-MAC) protocol in terms of four performance indices: total channel utilization, average channel utilization, average packet delay, and packet dropping rate.     

机载网络时间触发通信调度设计优化与评价方法

机载网络是航空电子系统实现信息传输与功能综合的关键组成,引入时间触发（TT）机制并安排合理通信调度可以有效保证机载网络实时可靠通信,但需要首先面对多种调度设计方法的选择问题。在总结了时间触发通信过程与特征的基础上,以时间触发以太网为分析对象,给出了基于可满足性模理论（SMT）、混合整数规划（MIP）和启发式算法等不同约束引导下的调度模型,并形成了基于强化学习（RL）的调度方法;从调度设计的求解能力与性能保障角度出发,建立了包括求解时间、可求解规模、传输延迟和调度模式的评价指标。以工业规模网络为研究案例对不同调度方法进行了验证分析,在评价指标的引导下对比分析了各种方法的适用场景,其中SMT方法可支持小规模案例,MIP方法具有明显的TT消息传输和调度求解运算优势,以遗传算法为典型的启发式方法和RL方法可实现大规模案例调度,虽然其TT延迟略高于MIP方法,但速率约束消息延迟优化程度分别达到7.97%和12.35%。在此基础上,进一步探讨了未来航电系统机载网络时间触发通信调度设计优化技术的发展趋势。     

AOS自适应帧长传输算法研究

以自适应帧长传输的高级在轨系统(AOS)为对象,从提高系统吞吐量出发,对包信道复用、虚拟信道(VC)复用及帧同步技术进行研究并提出相关的算法。包信道和VC复用算法可有效解决传统固定长度帧的生成与传输问题,降低复用时延,提高复用效率;帧同步算法则解决已有算法受帧长度标识误码影响较严重的问题,提升帧同步性能和数据处理可靠性。在分析、推导并仿真各算法性能公式和参数的基础上,对系统吞吐量性能进行仿真比较。结果表明,新算法能够很好地适应AOS自适应帧长系统,保证系统高吞吐量性能。     

适于长传播时延无线网络的快速预约按需发送MAC协议

为解决无线网络中长传播时延所带来的信道资源利用率低的问题,提出一种基于快速预约按需发送(FRODT)的媒质接入控制(MAC)协议.该协议利用中心控制节点(CCN),在两个信道上安排各节点的分组预约和发送,保证了各节点可以在一帧中无碰撞地发送一个或多个业务分组,并且各节点通过一次握手预约即可完成整个通信会晤的业务分组发送...     

CAN现场总线实时性研究

介绍在CAN现场总线控制网络中保证优先级较低站点数据传输实时性的有效方法.通过动态改变各站点优先级,保证各站点有均等机会获得总线控制权,实现数据实时传输.本文提出"取模增加"法动态改变站点优先级,使优先级较低的站点可以动态地提高优先级,有效降低网络传输延时,提高站点数据传输的实时性.