美国下一代空间架构体系发展及运用策略研究

<正>2019年7月，美国航天发展局（SDA）征询下一代空间军事体系，提出构建集战术天基信息支援与攻防于一体的“七层”空间体系，包括空间传输层、跟踪层、监视层、威慑层、导航层、战斗管理层、支持层。本文梳理了美弹性发展脉络，多角度分析下一代空间架构体系的总体设想、发展步骤、技术方案、作战构想及能力特征，深入剖析了美下一代空间架构体系的军事意义和使命任务。     

基于模板数据库的工程CAD拓扑建模方法

应用模板数据库的方法,进行工程CAD管网拓扑建模.通过将工程对象抽象为很多具有各自特征的拓扑结构模板,建立拓扑模板数据库.在模板数据库基础上设计了一种松耦合的3层体系结构的工程CAD管网建模系统.此体系结构包括:用户层、库管理层、数据层.库管理层能够对拓扑模板进行方便快捷的管理、扩展,从而可以高效地建立和维护管网模型的拓扑结构;数据层提供统一的数据接口,使得不同领域之间可以共享拓扑模板数据.系统的层次结构分明,系统模块之间的依赖关系低,并且易于实现.采用本系统能够大大提高管网模型的建模效率和兼容性.     

基于对等网络的自适应安全协作框架研究

提出一种新型的基于对等网络架构的无集中的安全协作框架.灵活有效地支持多种安全服务,如安全管理、安全数据的存储和共享、安全信息发布等;给出了一种适应大规模动态网络环境的支持管理结构自动构造和安全组件自配置的层次和对等方式混合的安全管理方法;基于P2P(Peer-to-Peer)网络的动态特性实现了安全协作框架对于节点变化和安全协作需求的自适应;无集中的结构消除了集中管理的性能和带宽瓶颈,在网络攻击状态下有较强生存能力.      

基于层次分析的信息物理网络多维攻击损毁评估

由于信息物理网络交叉互联、多重连接的特点,易成为网络攻击的对象目标。通过对信息物理网络的网络体系架构和网络应用特点进行相关研究,提出了一种信息物理网络多维攻击损毁评估模型。将信息物理网络分为物理层、规则层、服务层3个维度,基于每个维度分别给出网络攻击损毁评估属性计算方法。通过对网络状态监测,可以得到拓扑稳定性、连通可用性、失效可控性,传输稳定性、丢包可用性、误码可控性,响应稳定性、业务可用性、风险可控性3个维度的攻击损毁评估属性。采用层次分析法得到信息物理网络3个不同维度及网络整体的攻击损毁评估结果,为信息物理网络的安全防护提供支撑与依据。模拟信息物理网络遭受分布式拒绝服务攻击,并采用所提方法进行攻击损毁评估,验证了所提模型的实用性和有效性。      

基于空基伪卫星的双星定位系统增强方案

针对"北斗"双星定位系统不能实现无源定位和精度不能满足用户需求的问题,提出了空基伪卫星增强双星定位系统的方案并研究了其中的关键技术难点——星座布局、空基伪卫星自身定位及系统时间同步问题。研究结果表明,空基伪卫星不仅可以增强双星系统实现三维无源定位,而且具有覆盖范围大、星座布局好等特点,具有广阔的应用前景。     

复杂工程系统综合设计优化环境

建立了系统整合、流程统一、参数优化、协同设计的综合设计优化环境.通过 分析复杂工程系统的特点,建立了具有高可扩展性的多层体系架构.阐述了组成该环境的4 个关键模块:项目组织与管理模块,保证项目进度和质量;以设计结构矩阵为表达形式、以 工作流参考模型为运行机制的过程建模与执行模块,提供跨部门的任务流转;基于组件技术 ,实现人员、数据和工具在网络上紧密集成的设计任务单元模块,为系统设计提供简洁一致 的任务模型;以产品数据管理(PDM,Product Data Management)为信息基础结构的产品数 据模型,提供单一数据源.最后给出了技术实现和运行机制.该环境的原型系统已成功地经 过了气动、结构、控制和总体设计等领域的设计与优化技术测试试验.      

基于SSL的数据安全传输系统的设计与实现

安全套接层协议SSL(Secure Socket Layer)是用来保障数据安全传输的协议,目前已经成为工业标准.首先简要介绍了SSL协议,设计并实现了基于SSL的数据安全传输系统,它由两部分组成:SSL客户方安全通信代理CSP(Client Secure Proxy)和服务器方安全通信网关SSG(Server Secure Gateway),二者可以在Internet上建立一个安全通道,从而能够保障敏感数据的安全传输.讨论了系统的整体结构,并详细分析了实现中的若干关键技术,主要包括握手协议的实现、密钥的协商、记录层数据的分段与填充、会话重用等.      

飞控系统虚拟设计环境

开展面向设计的飞控系统虚拟原型机开发环境研究,提出了飞控系统虚拟设计环境的3层次结构:第1层为运行管理层,以数据库为基础,其核心为PDM(产品数据管理)软件.第2层为虚拟技术层,提供余度飞控计算机、舵回路、传感器等的虚拟原型的生成.第3层为仿真支持层,支持人在回路的仿真验证.分析了实现每层功能的关键技术,并基于该虚拟设计环境,完成了虚拟四余度飞控计算机的设计和验证,使该开发环境具有面向主要结构参数、性能参数、价格参数的虚拟余度飞控计算机系统生成功能.     

智能交通系统中的公共交通信息管理体系

介绍了我国智能交通系统ITS(Intelligent Transport Systems) 研究开发所涉及的内容,详细阐述了公共交通信息管理体系的主要内容及其动态管理.公共交通信息管理系统的研究开发,可以加强道路、车辆、驾驶员以及管理人员的联系,使得管理人员对公共交通情况了如指掌,有效地解决道路交通拥塞现象,有利于调度车辆和管理交通,从而实现公共交通的智能化管理,以确保提高道路运输效率和行车安全,具有良好的应用前景.     

天基网络体系及自适应资源动态管理

随着天基网络应用范围的不断扩大和承担任务重要性的持续提升，天基网络及通信卫星星座建设将在未来网络通信中发挥越来越重要的作用。天基资源管理技术对于天基网络业务负载的实时性和高效性保证具有重要的意义。文章就天基网络的现状和业务特点进行分析，针对天基信息网络的资源管理系统功能和特点，对资源动态管理技术，包括实现场景、功能重构和资源分配进行研究，针对实时的资源分配，基于首价密封（First price sealed bid，FPSB）拍卖博弈提出了一种自适应分布式资源分配方法，并进行了相应的分配方案设计。最后通过对天基网络场景的仿真，证明了该方法在提高天基网络资源利用率和系统运行效率上的优势。     

天基信息港的多源信息融合任务调度研究

在天基信息港上实现多源信息融合,可以将数据的传输与处理集中在星上,减少了数据处理中心接收和分发数据的传输时间,提高了信息获取的时效性。考虑到任务高时效性的需求及天基信息港的资源受限,文章提出了天基信息港的多源信息融合任务调度问题,通过分析多源信息融合任务流程、天基信息港的资源特征,以最小化任务完成时间为优化目标,建立了天基信息港的多源信息融合任务调度模型,并设计了一种多机循环插入（Multi-machine Circular Insertion,MCI）算法对模型求解。仿真结果表明,该算法相比于列表调度算法能够平均减少10.8%的任务完成时间,算法运行时间大约为遗传算法的1/20,表明该算法能够满足天基信息港任务调度的高时效性要求。     

星基ADS-B系统及关键技术发展综述

广播式自动相关监视(ADS-B)系统是国际民航组织在空管全球化的背景下提出的新一代监视技术。相较陆基系统,星基ADS-B系统能够实现全球空域覆盖,可增强现有空管系统能力,促进国家低空空域开放与通航产业发展。概述了星基ADS-B的由来、概念及运行原理;介绍了星基ADS-B系统国内外发展概况与发展历程;针对微弱信号解调、多波束接收、解交织、防欺骗、星座设计、路由转发算法及监视性能评估等星基ADS-B关键技术梳理了国内外相关研究现状,介绍了北京航空航天大学联合团队在星基ADS-B上的研究工作与发射试验星情况;结合未来星基空管技术发展与应用需求对星基ADS-B系统发展趋势进行总结与展望。      

用于卫星入轨段测控的箭载天基测控中继系统

为满足卫星入轨段关键遥测参数下传和遥控指令上传的需求,设计了一种用于卫星入轨段测控的中继系统,方案主要基于火箭现成天基测控终端和卫星现成测控设备。介绍了中继系统的组成、工作原理和工作流程,研究了天基测控相控阵天线波束指向算法,设计了一种卫星遥测、遥控信号中继功能的地面测试系统。该箭载中继系统在快舟一号甲火箭上完成了两次飞行试验验证,两次飞行试验中继转发的卫星遥测数据完整,箭载卫星通信终端接收用户卫星遥测数据的载噪比大于20dB;地面测控中心接收天基遥测返向信号比特信噪比相对接收门限有3dB以上的余量。试验表明,该箭载天基测控中继系统通信链路余量充足,工作可靠,相比通过地面测控资源保障或卫星自身使用天基测控可节省一半以上成本。     

支持自愈恢复的MPLS流量工程路由机制

提出基于策略和流量特征的约束路由算法,算法根据网络资源和流量分布特征,为不同流预先分配带宽,优化网络资源的使用.将显式路由计算和故障恢复机制相结合,设计和实现基于MPLS(Multi Protocol Label Switch)的故障恢复系统,提高MPLS网络的生存性.      

基于DW-MEE的不停航施工情境下机场安全风险预警

为开展不停航施工情境下机场安全风险预警,集成了动态权和物元可拓分析法（DW-MEE）,构建风险预警模型。通过历史事故分析、文献及规章制度分析、专家访谈的方式初步构建不停航施工情境下机场安全风险预警指标体系,采用德尔菲法筛选出33个指标。将不停航施工情境下机场综合安全风险警情和单指标警情分成无警、轻警、中警、重警4个等级。构建基于动态权和物元可拓分析法的动态预警模型。结果表明：10个样本机场,1个机场处于红色重警状态,3个机场处于黄色轻警状态,6个机场处于绿色无警状态。飞行员的情境意识、业务技能水平、机场不停航施工安全监管能力3个指标对综合警情影响最敏感,施工对地勤工作的影响、不停航施工应急预案的科学性、供电设备的维护保养情况3个指标对综合警情影响最不敏感。     

型号研制的矩阵管理与两师系统

讨论了卫星型号研制中组织机构体制的深化改革问题;介绍了多型号通常采用的矩阵管理体制;论述了两师系统在矩阵管理中的作用;提出了加强两师系统的措施。     

美国的信息管理体系及可靠性、维修性信息管理

对美国国防部系统信息管理的组织体系和文件体系，以及作为科技信息重要组成部分的可靠性、维修性信息管理作了介绍和研究．研究表明，一个全面而有效地进行信息管理的体系应当包括对信息要求的控制、信息采办程序、武器装备寿命期各阶段的科技信息和技术数据的管理、信息和数据标准化、代码化及其记录格式标准化的管理，以及信息资源的管理．为此，应制定有关上述信息管理内容的文件．     

基于策略和流分类的MPLS显式路由算法

提出一种基于策略和流分类的多协议标记交换(MPLS,Multi-Protocol Label Switch)流量工程显式路由算法,算法分离线计算和在线计算2个步骤实施.离线计算基于多商品流问题,计算使网络总体资源耗费最低,并且能够满足流的带宽需求的每链路每流带宽分配值.在线计算根据这种带宽分配结果,实时计算最短路径作为单个流的显式路由.离线计算和在线计算相结合可使网络流按照其固有的流量分布特征合理地映射到网络物理拓扑中,在一定程度上避免了因路由计算不合理而导致的网络性能退化和资源使用不均衡等问题.算法综合考虑网络流量、资源、管理策略等要素,能够较好地平衡网络资源的使用,提高网络资源利用率,有效实施MPLS流量工程.