AOS协议中自适应帧生成算法的研究

帧生成过程作为CCSDS AOS两级多路复用机制的第一级,其性能直接影响着AOS系统的传输效率和时延特性.本文对AOS协议中帧生成算法进行研究,分析了在包到达率服从泊松分布条件下,高效率帧生成算法的帧生成时间均值.针对高效率帧生成算法中可能出现的在较长时间内没有足够多的包到达,导致帧生成时间过长,从而造成帧生成时延超过业务所允许的最大时延情况,提出了一种自适应帧生成算法.理论分析和仿真结果表明,本算法不但能克服高效率帧生成算法中可能出现的大时延问题,并且比传统的等时帧生成算法具有更高的信息传送速率.     

一种源包和虚拟信道相结合的AOS调度算法

针对目前高级在轨系统(AOS)应用中遥测调度算法大多没有同时支持源包和虚拟信道2级调度的问题,提出一种基于AOS遥测源包调度和虚拟信道调度相结合的算法,实现同时对源包调度和虚拟信道调度层面的支持。针对源包调度,提出一种基于源包刷新率的动态优先级调度算法,以保证实时数据及时下传。针对虚拟信道调度,提出一种采用最重要(VIP)/同步/异步相结合的3级调度,保证信道的合理分配利用。分别采用源包调度策略、虚拟信道调度策略和文章提出的算法策略,对某航天器下行数据的平均时延进行仿真。仿真结果表明:文章提出算法策略的平均时延,低于源包调度策略和虚拟信道调度策略,比单独采用源包调度或者虚拟信道调度的算法具有更高的复用效率和公平性。     

空间数传链路中虚拟信道动态管理的研究

本文对高级在轨系统(AOS)在空间高速数据传输链路中的应用进行了研究。针对其中的一项关键技术——多用户数据的动态管理,提出了虚拟信道动态管理准则,包括:业务种类与业务等级的选取、虚拟信道多路复用方式的选择、缓存容量的计算、多优先级的制定及相应的调度策略。动态管理准则的提出为在遥感卫星下行信道上实现数据传输AOS化提供了理论依据。     

流量预测下智能寻优门限值的AOS帧生成算法

针对AOS空间通信系统的自适应帧生成算法帧生成时间门限值需要人工设置问题,提出一种流量预测下智能寻优门限值的AOS帧生成算法。该算法使用小波神经网络对ON/OFF模型产生的自相似流量进行预测,根据预测流量计算复用效率和平均包时延,使用人工鱼群算法对建立的综合评价函数进行智能寻优,从而得到帧生成算法的最佳门限值。该算法可以随自相似流量的变化自适应地确定门限值,在保证高效的复用效率的基础上,大大降低了系统的时延,从整体上提高了系统性能。     

AOS空间通信系统中自适应帧生成算法

针对泊松流模型已经不再适合日益复杂的研究空间通信系统中帧生成算法的问题，在自相似流量模型下，对AOS空间通信系统中的帧生成算法的性能进行研究。通过严格的理论分析，给出自适应帧生成算法在有限缓存下的缓存溢出概率以及复用效率计算公式。通过将自适应帧生成算法分解为高效率算法与等时算法的叠加，得到平均包时延的计算公式。理论分析与仿真结果校验了计算公式的正确性。得出在有限缓存下，不能依靠无限增大缓存容量达到降低溢出概率，适当选择门限值和控制帧提取时间，可以有效提高该算法性能的结论，为空间通信系统的实际应用提供理论支持。     

一种基于CCSDS AOS的星上数据系统仿真分析

高级在轨系统 (AOS,Advanced Orbiting System)是空间数据系统咨询委员会(CCSDS,Consultative Committee for Space Data Systems)制定的关于空 -空和空 -地的数据管理系统。文中在详细分析 CCSDS AOS协议的基础上 ,应用这一协议设计了一种星上数据处理系统 ,它的功能是把不同类型、不同速率的数据进行封装 ,形成统一的虚拟信道数据单元 (VCDU ,VirtualCode Data Unit)格式 ,然后通过信息处理模块 ,把各条虚拟信道上 VCDU复接成连续的数据流。在信息处理模块中 ,设计了一种 VCDU转换算法 ,根据各信道的数据流的速率来分配相应的时间。仿真表明 ,这种算法能保证各虚拟信道能高效、公平地共用同一条物理信道。     

CCSDS统一空间数据链路协议应用分析

针对TM、TC、AOS、Proximity-1四种空间数据链路协议的应用局限性，对CCSDS（国际空间数据系统咨询委员会）提出的统一空间数据链路协议（Unified Space Data Link Protocol， USLP）规范进行分析，介绍了USLP传输帧主导头和数据域中各个字段的设计驱动，以及与其他空间数据链路协议的差异。对于服务数据单元信道复用传输需求，梳理了物理信道、主信道、虚拟信道、多路复用访问信道的服务类型，明确了数据传输服务、信道复用、信道标识、服务数据单元之间的关联关系。以遥测遥控数据空间链路传输为例，分析了USLP的适用性和推荐设置。     

一种AOS遥测源包多路调度算法

高级在轨系统（AOS）体制的核心是调度策略,文章针对我国航天器遥测数据及信道特点,提出了一种高效的AOS遥测源包调度算法,该算法基于优先级调度,对各种数据可以设计不同的优先级,在调度时满足了低速数据的传送要求以及突发数据等高实时性的要求,尤其是信道空闲时算法在优先调度高优先级源包的同时,也兼顾了低优先级源包的下传需求。...     

AOS虚拟信道复用技术研究与仿真

为有效传输空间数据系统不同业务类型的大容量、高速率数据,AOS中各虚拟信道以时分复用的方式共享同一物理信道,通过对数据类型的分析,设计了一种边界可移动的VIP/同步/异步混合复用方式,并确定了同步虚拟信道和异步虚拟信道的调度策略。从各虚拟信道的吞吐量、剩余量、缓存需求和延时性能角度进行仿真,结果表明该复用技术兼顾了不同业务数据的特征,比全同步复用方式具有更高的复用效率,比全异步复用方式具有更好的公平性,可保证信道合理高效利用。
     

CPU-GPU协同高性能卫星数传预处理方法

空间数据系统咨询委员会(CCSDS)协议的分层特征对数传预处理的完全并行提出挑战，虚拟信道、应用过程的多路复用为并行处理提供契机。本文面向高性能数传预处理需求，在分析处理性能瓶颈的基础上，提出一种层间流程中央处理器(CPU)控制、层内瓶颈步骤GPU加速的协同处理新方法。以高级在轨系统(AOS)帧循环冗余校验(CRC)、工程参数提取与物理量转换算法为研究对象，对图形处理器(GPU)线程分配、CPU-GPU协同任务划分进行设计。实验结果表明:方法可实现CRC校验11.449 6 GB.s^-1、工程参数提取与物理量转换0.902 4 GB.s^-1的处理速率，性能较传统CPU架构提升显著。     

基于最大后验概率的SAR图像自适应超分辨率盲重建

提出了一种SAR图像自适应超分
辨率(SR)盲重建算法。首先给出了一种图像退化过程中 模糊核函数的选择策略;然后基于最大后验概率提出了新的SAR图像配准与SR盲重建的框架 ;再次,针对每一幅低分辨率图像引入了重要性权值并随之给出了迭代算法的总体框架,使 得算法具有自适应性。试验表明,算法在SAR图像SR重建上取得了良好的效果,并且具 有较好的收敛性。
     

一种新的无人机监控图像实时目标识别算法

提出一种新的无人机监控图像实时目标识别算法。首先将获取的无人机监控图像应用自适应阈值分割将其转换为二值图像。对二值图像进行形态学处理,定位潜在目标出现的位置。最后对潜在目标区域再次应用局部自适应阈值分割获取目标,同时给出每个目标的图像坐标位置。飞行试验表明该算法保证实时性的情况下,有较高的识别正确率。     

北斗系统地固系自主定轨算法

为避免传统惯性系自主定轨算法中的多次坐标转换，针对地固系分布式自主定轨算法原理及其中的关键技术开展研究。给出在地固系中进行自主星历生成的总体框图，推导了地固系自主定轨算法的基本方程，提出一种新的以地固系位置速度为状态量的状态转移矩阵解析计算方法并分析其计算量，证明了地固系自主定轨算法可以进一步降低定轨算法复杂度，且无需上注地球定向参数进行坐标转换。使用仿真数据和真实在轨测量数据的测试结果表明，提出的地固系分布式自主定轨算法与传统算法定轨精度相当，说明了所提算法的可行性，验证了星载自主定轨原型软件的有效性。     

一种实用的目标跟踪算法

针对很多高精度目标跟踪算法不能满足实时性要求的问题,提出使用Harris角点检测方法提取目标的少量特征;使用高精度的光流法对提取的部分特征点进行匹配;使用重心算法计算分散特征点的中心作为目标的脱靶量。该算法在保持精度的同时,提高了速度。设计的系统已经应用到实际工程中,对目标旋转、光照变换、变形等具有较高的鲁棒性,并且能够在20ms内完成目标位置的计算,满足实时目标跟踪的要求。     

自适应卡尔曼滤波在平台射前自标定中的应用

研究了自适应卡尔曼滤波技术在平台射前自标定数据处理中的应用 ,标定采用四位置标定方法 ,对角度传感器输出建立常速度模型。在噪声统计未知或时变的情况下 ,每个位置采用自适应卡尔曼滤波解算出平台各轴的漂移角速率 ,并在此基础上辨识出漂移参数。仿真表明 ,自适应卡尔曼滤波能较好地满足标定精度要求     

拦截弹自适应最优滑模制导和控制一体化设计

针对传统制导和控制分开设计在拦截高速机动目标时的缺陷,设计了一种自适应最优滑模制导和控制一体化算法。首先基于零化视线角速率的思想,建立了制导和控制一体化模型;然后选取视线角速率为滑模面,结合HOSM鲁棒精确微分器参数,提出了一种最优滑模一体化制导和控制算法;最后设计了一种不确定性上界的自适应估计算法。仿真结果表明,与传统的制导和控制分开设计相比,所设计的一体化方法使得拦截弹具有更小的脱靶量,且姿态变化更加平稳。     

嫦娥四号动力下降段图像可视化传输方案

针对嫦娥四号降落相机在动力下降段的图像可视化传输需求和深空通信下行数传信道带宽受限的矛盾，文章提出了一种动力下降段速率自适应的可视化图像传输方案，对如何保证降落相机图像下传的实时性、完整性、速率自适应性等关键问题进行了讨论，并对方案中涉及的抽帧回放算法、帧格式识别方法、合路调度算法等关键技术进行了详细说明。同时，文中给出了该方案在嫦娥四号在轨的验证情况，结果表明，在数传通信速率受限的情况下该方案实现了降落相机图像的存储管理和可视化下传，具有实时性高、速率自适应、图像下传完整等特点，可以为其他航天器数据管理系统设计提供参考。     

基于最佳倒易晶胞的斜采样遥感图像复原方法

遥感图像的退化受多种因素的影响。本文研究了斜采样方式下混叠、模糊、噪声对图像有效分辨率的影响,在贝叶斯框架下提出了一种基于最佳倒易晶胞的斜采样遥感图像复原方法。该方法基于高斯图像先验假设,首先根据斜采样图像获取系统参数对倒易晶胞的形状进行限制,获取混叠与噪声最小的频域覆盖,然后在Bayesian\|MAP(最大后验概率,Maximum a Posterior Probability )框架下建立耦合模型,通过迭代复原方法得到混叠、模糊、噪声最小化的图像。实验结果说明,本算法考虑了引起图像混叠的图像成像模型特性, 获得了较好的复原结果, 增强了图像分辨率。