基于分段TCP的空间站协议转换器设计与实现

介绍空间站与地面之间通信的特点及其对TCP(传输控制协议)传输性能的影响,从充分利用空间通信链路的角度出发,提出了一个适合于空间站通信环境的基于TCP分段思想的SCPS-TP(空间通信协议规范-传输协议)协议转换器。详细分析了协议转换器实现的关键技术,并对实现的协议转换器进行了性能测试。     

基于SCPS协议的天地一体化网络加密设计

分析未来空间科学试验、载人航天工程等对空间通信信息化加密需求,提出天地一体化网络的典型应用模式。针对这种模式提出基于SCPS-SP(空间通信协议规范-安全协议)和IPSec(互联网安全)协议的天地一体化信息加密设计。这种一体化的设计可以有效解决地面网络和空间子网信息的整体加密、完整性验证和认证问题。     

空间信息传输TCP扩展协议研究与性能分析

在TCP协议基础上,着重研究了CCSDS建议的SCPS-TP协议,该协议是TCP协议在空间链路传输环境下的扩展协议,能够在一定程度上解决空间信息传输面临的高误码率、非对称信道、链路容量受限、链路中断等问题。通过搭建空间信息传输网络仿真环境,本文还对2种传输协议进行了协议性能仿真及比较分析,结果表明SCPS-TP协议适用于空间通信环境下的可靠数据传输。     

空间互联网协议体系研究

随着技术的发展,航天测控的概念将发生变革,传统的测控功能将逐步演化为通信与导航。对于新体系架构中的通信部分,空间互联网是一种有效的解决方案。本文按照协议分层的原则,针对空间任务的特点和需求,对可能应用于空间通信环境的各类协议进行了系统比较和基于OPNET(优化网络工程工具)的仿真分析,在此基础上提出了一种空间互联网协议体系建议。     

基于网络编码的空间DTN LTP协议改进

随着空间通信技术与应用的不断发展,空间DTN (Delay Tolerant Network,容延迟网络)中节点之间数据传输的重要性日益明显。针对空间DTN的可靠信息传输需求,首先介绍了空间DTN的特点及信息传输协议体系,并对LTP (Licklider Transmission Protocol,立克里德传输协议) 进行了重点分析。然后针对空间DTN中LTP协议的缺点和不足,研究提出了基于网络编码的空间DTNLTP传输协议改进策略——NC-LTP协议,并通过数学仿真对算法性能进行了分析评估。仿真结果表明,相比于LTP协议,NC-LTP协议在不同信道传输时延、不同丢包率等条件下的适应性方面表现出较大的优势,因此NC-LTP协议更适用于具有高动态特性、高信道误码率、带宽受限的空间DTN环境。     

NASA月球激光通信演示验证试验

为满足日益增长的大数据量、高数据速率传输要求,NASA(National Aeronautics and Space Administration,美国国家航空航天局)正开启采用激光技术进行空间通信的新时代,并于近年相继开展了多项自由空间激光通信技术研究项目。针对该情况,重点介绍LLCD(Lunar Laser Communications Demonstration,月球激光通信演示验证)项目的系统组成和工作状况:该项目由NASA实施,首次采用激光作为载波在绕月飞行器和地面接收机之间进行双向激光通信,通过飞行演示验证了下行速率为622 Mbit/s和上行速率为20 Mbit/s的月地双向空间激光通信,以及端到端DTN(Delay Tolerant Networking,容延迟网络)数据传输,并验证了作为激光通信链路副产品的高精度测距技术,试验成果超出预期。最后展望LLCD后续发展,供我国相关研究工作参考借鉴。     

验证Internet技术用于空间通信

NASA哥达德航天中心 (GSFC)正在进行一项被称作“将任务作为Internet节点来操作 (OMNI)”的计划 ,以验证将Internet通信技术用于空间通信的可行性。其目的是为将来的空间任务提供全球寻址能力、标准网络协议及Internet应用能力。 2 0 0 2年 8月进行的航天飞机飞行对这样的通信结构和操作概念进行了配置和测试 ,该实验被穿插在一项称作“航天飞机上的通信导航论证 (CANDOS)”的任务中进行。该任务使用装在航天飞机舱内的一部小型可编程收发机 ,与NASA地面跟踪站以及NASA中继卫星系统进行通信。这种收发机包括一个运行Lunix操作系…     

深空通信中CFDP协议应用优化分析

在对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)的CFDP(CCSDS文件传输协议)工作过程和延时性能进行分析的基础上,提出深空通信环境下,适用于工程实际的协议传输效率优化目标。针对提高传输性能进行参数优化分析,并给出了获取最优化的PDU(协议数据单元)长度的方法。仿真分析了传输文件数据量、距离、误码率、带宽等任务和环境因素对CFDP协议实际使用效果和最优PDU长度选取的影响。仿真结果表明,根据具体的任务和环境条件使用分析优化后的PDU长度参数,可以使CFDP协议达到更高的实际传输效率。     

域间路由协议IDIP的仿真建模

OPNET是目前业界公认的最优秀的通信网络、设施、协议的建模及仿真工具，在通信协议的设计优化和评估中得广泛的应用。本文以航空电信网(ATN)中的域间路由协议IDRP为例，介绍了路由协议的建模方法，详细地描述了OPNET中进程模型建模的过程，以及IDRP模块中BIS-BIS连接子进程IDRP_CON的有限状态机实现。本文介绍的OPNET进程模型的一般开发方法对于其他路由协议进程模型的开发也有借鉴意义．     

模型开发在型号软件研制中的应用研究

针对模型开发技术的技术特征,通过对模型开发方法中的模型建模、模型模拟、模型仿真及模型覆盖分析等技术的研究,结合型号软件工程实践,对模型开发在型号软件研制中的应用在体系、过程及文档方面面临的问题进行了分析,从与现有体系规范及研制过程的符合性集成、模型软件测试鉴定以及与其他软件研制方法融合等方面,提出了与型号软件研制要求相符合的基于模型的开发过程方法,并介绍了方法的应用情况和前景。     

IP over CCSDS协议适配的高速并行实现技术

天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。     

涡扇发动机稳态转速控制器部件级建模仿真

以某型涡扇发动机稳态转速控制器为研究对象,分别对其温度放大与修正装置、转速给定装置、转速测量装置等功能部件的工作过程进行分析研究,并利用AMESim软件进行建模仿真,完成了稳态转速控制器的整体建模,依据试验大纲对模型的准确性进行了验证。仿真结果表明,输出的性能参数满足大纲要求,仿真方法可为实际修理过程决策提供理论依据和技术支撑。     

基于SVR的控制系统辨识建模研究

针对非线性控制系统辨识建模较为困难的问题,利用回归型支持向量机(SVR)设计了一例控制系统的辨识建模系统.仿真试验结果表明.SVR具有很高的建模精度和较强的泛化能力,从而验证了该方法的有效性和先进性.     

欧空局OPSNET通信网新进展

为了支持我国航天测控通信网的IP(互联网协议)化以及未来发展,对欧空局的航天任务操作通信网OPSNET(操作支持通信网)的新进展进行了研究。首先回顾了OPSNET网络发展历程中的里程碑事件(完成网络IP化,调整网络拓扑结构,通过载荷分担模式超越网络链路的带宽极限),之后介绍了该网络面临的高数据速率挑战及多个备选解决方案,详细介绍了最终选用的基于MPLS(多协议标签交换)技术的网络设计。OPSNET网络向MPLS迁移的方案经实验室环境验证后分步实施,经多个层面的验证及实际运行证明,采用MPLS技术后,以较低的成本实现了很好的网络性能。未来OPSNET将以此为基础部署更多的MPLS链路,并可能增加加密业务。OPSNET通信网的新进展值得我们关注和借鉴。     

空间信息传输协议测试平台研究

未来空间任务的复杂性不断提高,开发一个低成本的地面综合测试平台环境,通过模拟和仿真以确认、优化和验证空间信息传输的协议体系结构、先进技术和应用服务具有十分重要意义。文章描述了空间信息传输协议测试平台的应用对象和研究目标,提出了总体技术框架和功能组成,以未来月球任务为研究对象,分析了测试平台实验场景及测试方法步骤。     

基于网络编码的空间DTN中CGR改进算法

随着空间通信技术的发展,卫星节点的增多,以及容延迟容中断通信需求的不断提高,空间DTN (DelayTolerant Network,容延迟网络)环境中各通信节点间的路由技术日益重要,相继出现了多种适用于DTN的路由技术.基于空间DTN的结构与特点,对CGR(Contact Graph Routing,接触图路由)算法以及基于编码的路由算法进行了分析比较,然后针对空间DTN中CGR算法的缺点和不足,研究提出了基于NC(Network Coding,网络编码)的空间DTN中的CGR改进算法(NC-CGR),并通过仿真实验平台对算法性能进行了分析评估.仿真结果表明,相比于CGR算法,NC-CGR算法在链路传输时延、传输包裹数目、中继缓存大小、链路丢包率等不同条件下的适应性方面均表现出较大优势,更适用于具有复杂拓扑、带宽受限、高动态特性的空间DTN环境.     

基于Modelica语言的飞机飞控系统虚拟样机构建、验证及工程应用

飞机飞行控制系统是典型的包含控制、电学、液压、机械等多领域的复杂系统。该文针对飞机飞行控制系统提出并实现了一套基于Modelica语言的多领域模型构建、仿真分析、代码生成的流程方法。针对某型飞机飞行控制系统基于Modelica语言进行了多领域模型统一实现,并通过试验/试飞数据对模型进行了仿真分析与验证。再通过功能模型接口(Functional Mockup Interface,简称FMI)技术将所构建的系统模型生成模型实时代码,并在工程模拟器中得到了工程验证。提出的针对系统设计建模、仿真分析、代码生成与半物理应用一体化的方法流程贴合研发过程,符合设计人员使用习惯,并充分发挥了模型在设计过程中的价值。仿真示例的分析结果以及工程模拟器试验均验证了本流程方法的有效性。     

CCSDS SLE系统原型方案研究

基于测控系统数据在SLE(空间链路扩展)服务提供方与使用方的传输包括2个流向——前向遥控指令和返向遥测数据——这一特点,从总体方案、软件体系结构和传输协议等3个方面对SLE系统提出设计方案。通过对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)SLE系统的研究和CCSDS SLE传输协议原型软件的实施验证,利于将此协议应用于今后的工作中,便于实现与国外航天机构的相互合作。     

星载AOS数据链路层的模块化设计与实现

对AOS(高级在轨系统)数据链路层协议进行分析,提出一种模块化的设计方案,采用包装模块、虚拟信道模块和主信道模块分别处理不同特点的数据业务。该方案可利用成熟CPU(中央处理器)结合专用功能芯片实现,其中专用功能芯片可转化为ASIC(专用集成电路)产品。基于DSP(数字信号处理)控制器和FPGA(现场可编程门阵列)设计了原型设备对方案进行验证。结果表明:数据链路层模块化设计方案可行且有效,能够充分利用物理信道资源,经过测试下传数据中空闲帧比例低于0.6%。最后对功能模块的ASIC转化方案进行了讨论。     

基于传统遥控体制的分包遥控方案设计

针对我国现有大部分航天任务基于传统的PCM(脉冲编码调制)遥控体制,与CCSDS(空间数据系统咨询委员会)发布的上行遥控协议族标准不相符的情况,通过对分包遥控协议族和传统遥控体制的研究和分析,提出一种基于传统遥控体制下的分包遥控协议实现方案。将该方案与传统PCM遥控方案进行了对比和分析,结果表明,该方案不需要修改传统遥控体制的硬件体制,改动成本低;并且具备标准分包遥控分层、灵活、扩展性良好等优点,能够满足新一代航天器数据上行传输的需求。