基于CCSDS Proximity-1协议的动态变帧长策略研究

为提高邻近航天器之间的通信效率,研究了Proximity-1协议与传统链路层协议的最大区别——"通信互动"功能。对航天器之间通信过程中的动态变帧长策略进行了分析,给出了不同信道环境下的最佳帧长取值,并通过实时选择最佳帧长实现了动态变帧长策略方案。利用仿真手段验证了动态变帧长策略对通信效率的改善性能。仿真结果表明,吞吐量效率最多可提高80%,证明文章提出的动态变帧长策略能在很大程度上提高通信效率。     

ACARS原理分析

本文着重分析了 ACARS 工作原理,论证了调制体制的优越性,对微机控制下链信息发射的软件流程进行了模拟设计。     

一种在紧缩场进行捕获跟踪试验的方法

为满足不断增长的天基中继业务需求,航天器星间链路常使用大口径高增益天线,且配置自动捕获和跟踪设备,以完成对目标航天器的自动跟踪.随着天线口径的增大,对场地空间要求不断增大,地面验证试验变得愈加困难.针对越来越难以实现的捕获跟踪外场试验,提出一种在紧缩场进行捕获跟踪试验的方案,方案详细分析了在紧缩场进行试验的可行性.通过设置跟踪通道校相因子,很好地分离了角误差信号,获得良好的S曲线以及非常小的交叉耦合,从而验证了在紧缩场进行捕获跟踪试验是可行的.相对于传统的远场测试方法,该方法具有不受气候影响、费用低等优点.     

基于ASBU的遥控驾驶航空器系统解读

为更好地理解和发展遥控驾驶航空器系统,以国际民航组织推出的"航行系统组块升级"为框架,从"运行概念"、"实施规划"、"技术支持"3个方面对RPAS进行阐述,进而指出"指挥和控制链路功能"和"感知和避让功能"的可靠性和效率对于实现RPAS的重要性,最后提出确保以上功能实现的关键技术,为实现遥控驾驶航空器与载人大飞机融合运行提供参考借鉴.     

导航星座星间星地一体化数据交互技术研究

导航星座时分轮询建链体制星间链路与非时分固定建链体制传统星地链路，数据交互机制区别显著，不利于导航星座与地面联合数据交互的高效实现。提出利用与星间链路信号体制一致的星地链路，将星间链路范围扩展至地面，以少量的地面站资源和统一的网络规划，实现星间、星地链路数据传输处理机制统一化以及网络资源调度管理一体化的方法，可支持全球导航系统星-星-地数据的高效精准交互。制定了地面节点设计部署方案和星-星-地一体化资源调度方案；指出一体化网络拓扑规划的核心是境内卫星的建链目标分配，并给出境内卫星建链目标的优化排序方法和排序优先级策略；以最短路径路由方式为代表，定义了按照时间前向搜索传输路径的路由规划方法。通信性能仿真结果表明，相比于使用传统固定建链体制的星地链路，该方式下进行导航星座与地面数据交互的前向接入数据容量和传输时延等性能有明显提升。     

全球疫情下的中国内地航空网络对外连通性

新冠肺炎疫情给世界航空网络的连通性造成重大影响，网络的通达程度明显降低。为了研究中国内地的航空网络对外连通性在疫情影响下的变化，提出对外连通效率这一评价指标，并根据国内外疫情爆发不同阶段的特点采用不同的链路删除规则进行分析。研究结果表明：在疫情爆发前期，因许多国家对中国内地旅客采取入境限制措施，中国内地的航空网络对外连通效率与疫情前相比下降率最大达到39.8%，同等情形下，禁止入境措施对中国内地的对外连通性影响比停飞直航大将近一个数量级，而这两种限制措施造成的影响在不同国家间的横向差异性也巨大。此外，一些与中国内地不存在直航的国家如果采取限制入境措施，也会对中国内地的对外连通性产生很大影响。在疫情爆发中后期，全球的航线连接缩减并未对中国内地的航空对外连通性产生明显影响，中国国际航线间的连通替代关系大大提升了航空网络在此类极端情形下的鲁棒性。     

深空星间链路信道建模及硬件模拟器研制

针对深空通信信道距离长、信噪比低、链路损耗巨大等特点，提出了太阳闪烁与多径效应影响下的深空星间链路信道理论模型。在此基础上，构建了一个基于硬件现场可编程门阵列和控制计算机的深空星间链路信道模拟器，有效模拟了深空星间通信的多径衰落、传播路径损耗和信道延迟，规避了投入高、风险高、耗时长的实地通信实验。实测结果表明，该深空星间链路模拟器输出的载噪比及误比特率波形与理论结果吻合，可用于实验室条件下对深空星间链路的实时模拟复现。     

柔性空间机械臂的自适应H∞容错抑振混合控制

针对关节执行器存在部分失效(PLCE)故障的漂浮基柔性空间机械臂系统，提出一种自适应H∞容错抑振混合控制算法。结合拉格朗日法与弹性振动理论推导出了系统的动力学微分方程，并截取反映柔性臂杆主振型的前两阶模态作振动分析。根据奇异摄动原理对系统进行降维，并将其分解为一个刻画刚性臂杆轨迹跟踪的慢变子系统与一个刻画柔性臂杆模态振动的快变子系统；由此设计了由慢变子系统的自适应H∞容错控制器及快变子系统的线性最优减振控制器组成混合控制器。与传统容错控制器相比，所设计的自适应H∞容错控制器具有无需获取故障先验知识的优点。对比仿真结果表明：慢变子系统的容错控制器对于PLCE型关节执行器故障具备较强的鲁棒性，快变子系统的线性最优减振控制器能够将柔性臂杆的振动模态调节至较低水平，从而校验了理论分析的正确性与混合控制策略的有效性。     

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。     

机载情报侦察数据链中的空地链路建模与仿真

针对机载情报侦察链中空地通信链路的特点,建立了统一的信道模型。模型包括大尺度衰落模型和基于三径信道模型的小尺度衰落模型。在给出了信道衰落模型的具体仿真方法后,分析了飞机飞行距离、工作频率及径向飞行速度等参数对信道特性产生的影响,为进行链路预算和解决多径干扰提供理论上的依据和参考。结果表明：不管信息传输速率多大,由于多径的影响在飞机飞行过程中频率选择性衰落都是不可避免的,但信息传输速率越高,衰落越严重;多普勒频移并不直接影响信道特性,但多径信道下的多普勒频移通过引起多普勒扩展而使信道具有了时变性。