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。     

CCSDS在遥测系统中的应用

介绍CCSDS标准在某遥测系统中的应用,描述空间链路子网的六种业务类型和业务等级,并给出虚拟信道动态管理机制。根据多年的使用经验,对具有不同特征的用户数据如何选用不同的业务类型和业务等级提出建议。     

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。     

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。     

AOS自适应帧生成算法的性能分析与应用研究

对AOS协议中的自适应帧生成算法进行研究,通过严格地理论分析,给出了该算法的有效信息传送速率计算公式。进一步,将数据帧生成模块与虚拟信道复用模块作为一个整体进行考虑,针对现有的AOS多路复用技术的不足,提出了自适应帧生成算法与虚拟信道调度算法相结合的多路复用新方法。研究结果表明,通过在多路复用中应用自适应帧生成算法,并设置合理的帧生成时间门限值,可以比目前主要使用的、采用高效率帧生成算法与虚拟信道调度算法相结合的多路复用方法获得更好的包时延性能。     

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。     

利用谱熵解决零前缀正交频分复用系统的符号盲同步算法

针对低信噪比多径条件下的ZP OFDM系统符号盲同步问题,提出了基于谱熵的ZP OFDM系统的符号盲同步算法。该算法不需要数据辅助,对接收到的ZP OFDM信号进行双滑动窗的谱熵比运算,通过寻找其峰值点来实现符号同步。给出了算法的具体步骤和性能分析。算法是对接收信号的功率谱进行求熵运算,可以有效克服能量检测法易受信道噪声影响的缺点,并且不需要针对信道调整窗口宽度。仿真结果表明,在低信噪比多径信道条件下,算法仍然具有较好的同步性能。     

数据扰乱技术在遥测中的应用

当PCM遥测信号出现较长时间的全“1”、全“0”状态时,将破坏直接自数据流中提取同步信号的码同步器的工作,从而破坏了系统的正常工作。文章分析了用m序列产生器构成的自同步的数据扰乱和解扰原理。PCM遥测信号经过数据扰乱后在信道传输中将大大改善同步性能,应该在遥测系统中推广应用。     

基于优先级的通信卫星遥测数据调度策略研究

针对卫星遥测数据对传输要求的多样性,以及用户观测遥测数据的周期要求各不相同等特点,提出一种基于优先级的卫星遥测数据调度策略,建立参数优先级、源包优先级、虚拟通道优先级和调度方式优先级四层进行综合调度,有效提高信道的使用效率,最大程度满足用户对于星载实时遥测和延时遥测的观测需求,同时提供了可针对不同速率遥测参数和用户观测特殊需求定制的遥测下传策略,具有更大的灵活性和可操作性。     

卫星遥感多路数据传输合路方案研究

在遥感卫星的数传系统中,采用虚拟信道方式对多路遥感数据进行数传合路,形成标准帧格式信息流以适合空间物理信道传输。针对缓存容量受限的条件,提出了两种数传合路方案:第一种方案是将全部虚拟信道同时数传合路到I帧和Q帧;第二种方案是将其中一半虚拟信道数传合路到I帧,将另外一半虚拟信道数传合路到Q帧。采用仿真技术对两种数传合路方案的缓存容量需求进行了动态分析,结果表明:采用第二种方案时缓存容量需求更低,只须采用地址空间深度为8K的缓存器即可满足数传合路处理需求。第二种数传合路方案已应用到某卫星工程项目的数传系统产品中,通过了地面测试、试验以及在轨飞行验证。文章提出的技术途径可为后续航天器更多种类遥感数据的数传合路设计提供参考。     

航天器动力学数据采集分析系统

针对航天器动力学环境试验测试的特点,自主研制了以VXI总线为基础的128通道航天器动力学数据采集处理系统.文章介绍了系统的构成和特点,在硬件上采用块传输和同步时钟等技术,在软件上应用面向对象技术及功能模块分层管理的思想.该系统突破了高速同步采样、大容量数据实时传输、并行任务实现等关键技术,并具备一定的扩充空间,可以投入型号研制中使用.     

星间异步通信链路的误码率测试技术

误码率是星间链路通信系统中的一个重要指标。文章提出了适用于星间双向异步通信链路直传、转发模式的误码率测试方法,通过串口一网口转换方案实现了对多节点的星间通信链路进行数据传输误码率检测。设计了双向异步信道传输误码分析算法并利用软件实现,提供对星间链路多种码型、多种传输帧协议的误码率测试功能,能够给出双向异步信道传输误码的详细参数,分析星间双向异步通信链路的误码成因。     

卫星ATM网络中跨层设计的星上缓存管理优化方案

为提高卫星ATM(异步传递方式)网络星上缓存资源的利用率,针对利用上层协议重传的非实时数据业务,采用跨层设计方法提出了一种缓存管理优化方案—错误信元尾丢弃(ECTD)。它把信道误码引起的错误信元及后续的属于同一协议数据单元的无效信元丢弃。以早分组丢弃为基础,进一步建立了采用ECTD和不采用ECTD的分析有效吞吐量的数学模型。数值分析结果表明,ECTD具有优化缓存管理、提高有效吞吐量的作用,而且信元错误率和协议数据单元的长度越大,ECTD对有效吞吐量的改善就越明显。     

High performance satellite networks

The high performance satellite communications networks of the future will have to be interoperable with terrestrial fiber cables. These satellite networks will evolve from narrowband analogue formats to broadband digital transmission schemes, with protocols, algorithms and transmission architectures that will segment the data into uniform cells and frames, and then transmit these data via larger and more efficient synchronous optional (SONET) and asynchronous transfer mode (ATM) networks that are being developed for the information “superhighway”. These high performance satellite communications and information networks are required for modern applications, such as electronic commerce, digital libraries, medical imaging, distance learning, and the distribution of science data.

In order for satellites to participate in these information superhighway networks, it is essential that they demonstrate their ability to: (1) operate seamlessly with heterogeneous architectures and applications, (2) carry data at SONET rates with the same quality of service as optical fibers, (3) qualify transmission delay as a parameter not a problem, and (4) show that satellites have several performance and economic advantages over fiber cable networks.     

卫星ATM网络中自适应FEC情况下的有效带宽估计

针对采用自适应前向差错控制（AFEC）的卫星异步传递模式（ATM）网络，研究了两种有效带宽估计方法。由于AFEC码率的动态特性使业务实际的传输速率具有不固定性，因此估计有效带宽时要考虑AFEC的影响。首先针对一般卫星时变信道和多码率AFEC情况下的卫星ATM，应用流体近似方法分析了有效带宽的计算，然而该方法要求的条件及计算复杂度均比较高，应用中有局限性。以此方法为基础，提出了采用修正因子的估计方法。数值结果表明采用修正因子的有效带宽估计方法比较简单可靠，适用面较广。     

液压余度舵机同步传动研究

几个舵机驱动同一控制对象,通道间产生力的纷争,本文采用均衡网络来减轻力的纷争,而均衡网络的参数则根据解耦控制理论导出。实际系统的实验证明本文所提出的消除余度通道间力纷争保证同步传动的方案是有效的。文章给出了最优均衡网络的参数设计公式。     

基于全局估计的联邦卡尔曼滤波信息同步方法

组合导航系统一般采用联邦卡尔曼滤波作为基本的状态估计方法。由于各导航子系统的观测周期一般不相同 ,因而存在导航系统的观测时刻与滤波器的滤波时刻不一致的问题。本文提出了一种应用全局估计量与不同步观测量共同进行时间更新 ,以获取同步观测信息的方法 ,并应用仿真运算证明了该方法的有效性     

跨传感器异步迁移学习的室内单目无人机避障

针对强化学习策略由仿真环境向实际迁移困难的问题，以提高无人机采用无深度信息单目视觉时的行人规避能力为目标，提出一种基于异步深度神经网络结构的跨传感器迁移学习方法。首先，在仿真环境中仅使用虚拟单线激光雷达作为传感器，通过基于确定性策略梯度(DDPG)的深度强化学习方法，训练得到一个稳定的初级避障策略。其次，用单目摄像头和激光雷达同步采集现实环境中的视觉和深度数据集并逐帧绑定，使用上述初级避障策略对现实数据集进行自动标注，进而训练得到无需激光雷达数据的单目视觉避障策略，实现从虚拟激光雷达到现实单目视觉的跨传感器迁移学习。最后，引入YOLO v3-tiny网络与Resnet18网络组成异步深度神经网络结构，有效提高了存在行人场景下的避障性能。