机上互联网的发展与关键技术研究

0引言 2005年,空中客车公司宣布推出全球首个客舱"无线(Wi-Fi)网络系统",借助于"全球星"卫星通信系统,可实现高空上网.2007年,全球首个基于CDMA技术的地空宽带系统也随之问世,借助地面基站信号覆盖高空航线,从而给飞行中的飞机提供无线接入数据带宽,以实现高空上网.经过十几年的发展,美国民航客机实现空地互联...     

空间激光通信进展及在天基网中应用构想

在分析国内外空间激光通信技术研究进展和试验验证的基础上,按照"全球覆盖、重点支持、便于组网、便于管理"的原则,重点对未来激光链路卫星星座构型进行研究,提出了基于已有轨位的4节点GEO(Geostationary Earth Orbit,地球静止轨道)星座、基于已有轨位的6节点GEO星座以及激光/微波卫星共存下空间激光宽带网络发展构想;采用高效资源分配算法和智能化运行管理系统,支持我国数百个航天器、非航天器的在线管理和高速数据传输服务,可以满足我国天基平台和全球骨干节点的高速数据传输需求。通过分析论证,提出构建我国的空间激光宽带网络,需要在超长距离激光通信技术、激光链路自主建立技术、星地激光大气效应研究、空间激光宽带网络协议、卫星星座智能管理技术等关键技术和重点研究方向上集智攻关,取得突破性进展,并对未来发展进行了展望。     

低轨道卫星可用于航空指挥通信

低轨道卫星通信并非很新的通信技术，70年代初出现的卫星通信就是从低轨道卫星开始的，但在过去20多年中一直都没有受到很好的重视，它的发展远不及大功率高轨道卫星。随着高集成化半导体技术、微处理机技术的迅速发展和移动通信及航空指挥通信需求的急剧增长，低轨道卫星通信系统不仅可能成为现实，而且还将成为全球通信的新热点，特别是为航空指挥通信区域间的大面积覆盖，提供了一个最佳的通信方案。通信卫星按其运行轨道来划分，可分为高轨道卫星（HEO）、中轨道卫星（MEO）和低轨道卫星（LEO）3种，在一般情况下，低轨道卫星其运行…     

高频空-地数据链的应用前景

在航空卫星移动服务(AMSS)应用之前,高频(HF)空地通信系统是超视距航空移动通信的唯一手段.无论在越洋、边远陆地和远程航线飞行的飞机都用HF电台与地面通信.高频电波传播主要靠电离层反射,而电离层的特性随着昼夜交替、季节变化和太阳黑子的活动产生扰动,很不稳定.通常认为HF是变参数的信     

中继卫星系统地面云存储架构设计

针对中继卫星系统日益增长的海量数据存储需求,探索将云技术应用于中继卫星地面存储系统中,研究并设计了适用于中继卫星系统的分布式云存储的体系架构.该架构通过分布式存储和存储虚拟化技术,对存储资源进行了整合,将分布在不同地理位置上的存储网络,集合成一个大规模广域云存储系统,可提供整体存储和访问的功能,并实现对数据的高效“存”、“取”、“管”.与传统NAS(Network Attached Storage,网络附加存储)架构分析比较,该架构从系统扩展性、可靠性和服务性等多个方面均更加具有优势,能够适应日益增长的中继卫星系统海量数据存储需求,解决中继卫星系统中大容量数据存储的瓶颈.     

无线航空电子机内通信MIMO信道仿真

无线航空电子机内通信（WAIC）宽带互连可选用多天线无线局域网（WLAN）。在航空电子设备舱,无线电信号在机舱结构和航电设备架之间的反射是造成多径衰落的主要因素,而且在进行多入多出（MIMO）传输时,不同天线接收信号间的相关性一般不可忽略。根据航电设备架和设备布置的几何位置关系及其材质,建立了三维模型,采用接收球反射角误差法模拟信号在航电舱内的传播路径。针对不同航电设备安装密度条件,分别考虑均匀线性和圆形天线的信号接收情况进行仿真,使用聚类对数据预处理,得到多簇多径信道模型,并使用多径衰落和时延分布描述的航电舱WAIC信道特性,统计分析得到MIMO信道传输矩阵,以及接收机天线间相关性对信道性能的影响。仿真分析表明,当航电设备安装密度大于60%时,信道条件可近似采用完全满载时的信道参数。文中的仿真分析方法为航电设备架附近的MIMO无线传输特性分析和设计提供了参考。     

下一代数据中继卫星系统发展思考

通过系统阐述中继卫星系统的发展过程,给出了主要国家和组织的中继卫星系统技术体制和现状.再结合卫星、载人航天器和深空探索的未来发展趋势,分析了下一代中继卫星系统的发展需求.在此基础上,从体系结构、卫星平台、链路调制体制、网络协议等方面,探讨并给出了下一代中继卫星系统的发展趋势和技术途径.为满足未来近地、深空航天任务,以及临近、低空快速移动用户的不同要求,节约系统成本,下一代中继卫星系统将向专业化和与其他系统融合的方向发展:星间链路将增加激光链路,数据速率可达到10 Gbit/s以上;多址业务成为主用,同时支持用户数能力将极大提高;对于链路调制体制,在采用CR(Cognitive Radio,认知无线电)和SDR(Software Defined Radio,软件定义无线电)技术的基础上,可实现实时自适应调整和根据需求加载配置;数据传输将采用网络化方式,天地间构成一体化DTN(Delay Tolerant Network,容延迟网络).     

通信导航一体化技术研究进展

近年来,大众对泛在位置服务的需求不断增长,卫星导航在室内等场景下覆盖能力不足,已无法满足人们的需求。由于通信信号覆盖范围广、用户数量大、信号频带宽,将通信信号用于定位可成为卫星导航的有效补充。在此背景下,随着通信和定位技术的快速发展,通信和导航的耦合程度不断加深,产生了通信导航一体化技术(CPIT),并成为了国内外的研究热点。通信系统中毫米波、多入多出(MIMO)、波束成形等技术为CPIT的发展带来了新的契机。首先介绍了CPIT的演进过程;然后就CPIT中的关键技术进行了总结并分析了其研究现状;最后对CPIT的发展进行了展望。     

多航天器交会下天地通信工作模式探讨

针对中国空间站工程航天器交会对接任务中,地面与多航天器同时进行天地话音和图像通信的潜在需求,分析TDRSS（TrackingandDataRelaySatelliteSystem,跟踪与数据中继卫星系统）、USB（UnifiedSBand,统一S频段）测控通信系统及天地通信中心系统支持多目标同时通信的技术原理,提出天地通信系统在双目标、三目标同时跟踪时的工作模式,介绍天地通信系统仿真验证体系,并重点阐述天地通信中心如何采用环回和回放数据文件的仿真方法验证系统对多目标的支持,由此表明天地通信系统具备同时与多航天器进行通信的能力。探讨的结果对工程和实际应用具有参考和借鉴价值。     

低仰角宽带测控通信系统多径效应分析与建议

无人机宽带测控通信链路在低仰角下的性能是近年来的研究热点与难点。首先给出低仰角情况下的宽带多径信道模型,在此基础上深入研究了地面反射路径的幅度衰减、载波相位偏移和数据码元时延,及其叠加在直射路径上对数据接收的影响;其次建立了仿真模型,分析在不同作用距离、飞行高度以及工作频率情况下接收电平幅度衰减变化趋势,并与外场实测数据进行比对验证,结果表明,给出的宽带多径信道模型基本上能够反映出外场实测数据的变化趋势,在实际飞行任务中具有较强的现实指导意义;最后从实际工程系统角度出发给出了相应的设计建议。     

网络可生存性及其度量方法

介绍了网络可生存性的概念,对传统有线和无线网络、军事网络和Ad Hoc网络的可生存性问题进行了阐述和比较分析;探讨了网络可生存性的分类和度量方法,并给出了一种度量AdHoc网络可生存性的方法。     

Dynamics of air transport networks: A review from a complex systems perspective

Air transport systems are highly dynamic at temporal scales from minutes to years. This dynamic behavior not only characterizes the evolution of the system but also affect the system's functioning. Understanding the evolutionary mechanisms is thus fundamental in order to better design optimal air transport networks that benefits companies, passengers and the environment. In this review, we briefly present and discuss the state-of-the-art on time-evolving air transport net-works. We distinguish the structural analysis of sequences of network snapshots, ideal for long-term network evolution (e.g. annual evolution), and temporal paths, preferred for short-term dynamics (e.g. hourly evolution). We emphasize that most previous research focused on the first modeling approach (i.e. long-term) whereas only a few studies look at high-resolution temporal paths. We conclude the review highlighting that much research remains to be done, both to apply already available methods and to develop new measures for temporal paths on air transport networks. In particular, we identify that the study of delays, network resilience and optimization of resources (aircraft and crew) are critical topics.     

机载波分多路复用光网络研究与设计

波分多路复用(WDM)光波交换是机载全光网络的研究方向。本文说明了机载WDM光网络技术的研究现状,阐述了WDM光交换网络能够满足机载骨干网络的发展要求的观点。分析了机载WDM网络的拓扑结构、体系架构和网络组成,给出了机载WDM环形光网络的设计方法,对机载WDM技术的深入研究提供了可借鉴的思路。     

航路网络生成及优化

空中交通流运行的安全性和成本取决于航路网络结构。基于节点度实现航路网络枢纽节点和干线节点分层,利用全局耦合生成主干网络,运用距离连接概率实现干线节点社区化,采用连接概率生成社区网络;采用DBSCAN聚类算法,基于角度和距离实现航路网络优化;以中国大陆空域为例,实现了主干航路网络和局部干线航路网络的生成及优化,验证了方法的可行性。在与相关研究对比,基于节点度的枢纽节点选取更加客观合理,所构建的分层航路网络结构符合机场点的分布特性,采用DBSCAN聚类算法优化效率明显提高。     

基于FTP协议网络流量模拟的设计与实现

针对网络实验室中难以实现与真实网络环境一致、需要进行网络流量模拟的问题,提出了一种基于FTP协议的网络流量模拟方案。基于FTP协议特点和网络流量模拟需求,详细分析了网络流量模拟系统的架构、运行拓扑结构,设计了FTP流量的生成算法。通过实验证明,实现的模拟系统可以对模拟流量的发送速度和时长进行设定,而且可以随时进行更改,满足了虚拟网络流量的要求,为网络安全试验提供了模拟的网络测试环境。     

网络安全技术

目的为了适应当前信息化对网络与信息安全更高的要求;方法提出构建网络安全基础架构,实施网络安全策略;结果让其具备侦测和阻止破坏性软件攻击和入侵者访问的能力;结论确保了用户和主机访问控制的安全。     

空间网络技术发展分析与建议

针对空间数据传输与交互支持问题,介绍了CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)、IOAG/IOP(Interagency Operations Advisory Group/InterOperability Plenary,机构间操作指导组/机构间互操作大会),以及IETF/IRTF (Internet Engineering Task Force/Internet Research Task Force,互联网工程任务组/互联网研究任务组)在空间网络体系架构方面的研究进展,分析了IETF和CCSDS针对空间网络环境所发布的最新网络层协议和传输层协议.研究结果表明,IP(Internet Protocol,互联网协议)和DTN(Delay Tolerant Networking,容延迟网络)是空间网络协议体系的2个发展方向,而空间网络技术则呈现出3个清晰的发展趋势,现阶段需要重点关注路由、服务质量保证和数据流传输这3个方面的技术问题.     

网络控制中的信息安全问题

在对网络控制系统及其特点进行分析的基础上,提出了网络控制中的信息安全问题,并对网络控制中的信息安全对策进行了研究和探讨,为网络控制的安全实施提供了有力的保障。     

一种RapidIO交换网络配置方法的设计与实现

RapidIO技术主要面向高性能的嵌入式系统互连通信,具有比以太网、PCIE更高的传输效率,能够为嵌入式系统提供一种可靠、有效的互连通信。介绍了RapidIO网络的组成以及交换的基本原理及RapidIO交换网络的配置方法,并且通过实例分析,实现了RapidIO交换网络的配置。     

基于小波神经网络辨识的PID神经MRAC研究

提出了一种基于小波神经网络辨识的PID神经网络模型参考自适应控制方法。该方法采用小波神经网络作为辨识器,PID神经网络作为控制器在线调节。由于小波变换具有良好的时频局部特性,神经网络具有强大的非线性映射能力,自学习、自适应等优势,采用规范正交的小波函数作为神经网络的基函数构成小波神经网络,该网络兼有小波函数的紧支性、波动性以及神经网络的非线性映射能力,自学习、自适应能力等优点,仿真结果表明用该方法构成的控制系统收敛速度快,逼近精度高,鲁棒性好,优于一般的BP网络控制。