宽带卫星通信产业与技术发展研究

□□Ka频段宽带卫星通信是当前卫星通信最为重要而且热门的一个发展方向.随着欧美等国家对卫星互联网业务广泛投入并进行了成功的运营,近年来国际宽带卫星系统技术进入了新的发展期,欧美发达国家已陆续开展研制和建造新一代大容量宽带卫星系统,亚洲部分国家也已建造自主的宽带多媒体卫星系统并开展了运营.面对我国民用市场的巨大发展潜力以及国际商用宽带卫星市场的迫切需求,发展我国宽带通信卫星系统是应对这一需求的必然途径,适合我国国情和当前现实,且具有广阔的应用前景.     

GEO移动通信卫星多波束天线指向测量与精度分析

讨论了地球静止轨道移动通信卫星多波束天线指向测量问题。基于比幅单脉冲原理,给出了天线指向测量的最大似然估计方法,并分析了该方法的测量精度和测量误差分布,指出测量误差的构成包括系统定标误差和估计误差,误差分布服从正态分布。仿真结果表明,当信噪比高于20dB时,测量精度随信噪比增大的改善变缓,此时精度主要取决于定标误差。当通道不确定性高于1dB（σ）时,测量精度受通道稳定性影响显著。     

基于分布式深度学习的多星计算卸载策略

在边缘计算增强的低轨卫星网络场景下,低轨卫星集群协同处理地面任务能有效降低用户响应时延。对卫星集群的联合卸载决策和资源分配优化问题进行研究,将其描述为一个混合整数规划问题,并采用了一种基于分布式深度学习算法的卫星边缘计算卸载算法（deep learning based offloading algorithm,DLOA）。该算法使用多个并行DNN用于生成卸载决策并采用经验回放存储新生成的卸载决策,当采用隐藏层结构不同的DNN,收敛速度比同构DNN提升18%,收敛值与最优值的比值基本为1,可以认为已收敛至最优。此外,探讨了DNN的数量对所使用的算法的影响,仿真结果表明采用少量DNN就可以获得近优的收敛效果。通过对不同任务规模下采用不同算法的任务完成率进行研究,结果表明DLOA算法可通过采用异构DNN和优化资源分配方案显著提升完成率,其较单星运算方案任务完成率提升1倍,较二进制粒子群算法方案提升20%。     

一种基于计算资源度的星间路由协议

随着发射技术的提升和星载任务需求的扩大,低轨互联网星座逐渐成为航天产业的研究热点。在网络层进行算力资源感知有助于构建最短计算时延路径,有效利用边缘或路径上的节点资源进行任务调度。由于传统组网协议没有考虑邻居节点算力资源情况,难以做到资源感知、星间协同组网完成卸载任务。为解决上述问题,提出了将低轨卫星组网建模为移动自组织网络(MANET),并在主动式协议优化链路状态路由协议(OLSR)中引入节点计算资源度来感知周边组网节点、CPU、内存和负载等计算能力情况,并且根据该指标修改OLSR中的多点中继(multi point relay, MPR)选择算法与路由表更新算法。通过仿真验证了在星间协同计算中,文章提出的路由协议在任务计算时延上降低了15%～30%,并通过与地面云计算的比较验证了星间协同计算的优势。     

空间智能信息网络发展构想

随着以深度学习、集群智能等为代表的人工智能技术的突破，计算机类人分析和学习能力显著增强，人工智能技术的引入将会大幅提高空间任务执行的自主性。同时，空间信息网络基于安全环境设计，系统的无线暴露特性使得其随时会面临严峻的安全威胁。文章在研究分析空间智能信息网络国内外发展现状的基础上，对空间智能信息网络的网络架构和协议体系进行了初步设计，并对未来空间智能信息网络可能发展的关键技术进行了梳理。研究结果表明，智能认知和弹性生存是未来空间信息网络的两种基本属性。对网络架构、协议体系以及关键技术的梳理和总结，有助于形成新的智能发展观、信息安全观和能力安全观，为构建具备智能化 弹性化的空间信息网络提供理论准备和技术支撑。     

移动通信卫星星载数字处理嚣件需求分析与方案设计

针对移动通信卫星转发器的特点和FPGA实现带来的单粒子效应,提出采用专用集成电路(ASIC)的实现方案,分析影响ASIC系统顶层设计的关键因素,并对其设计资源和规模进行评估,利用一个卫星实例对实现方案进行了设计和比对.     

国外网络电磁空间攻防技术发展

目前,美国、俄罗斯、德国、韩国等国均成立了网络电磁空间作战部队,保证己方网络电磁空间安全,同时具备杀伤别国网络电磁空间的能力,网电作战研究已经展开。尤其是最近,韩国和朝鲜之间的网络战,引发各国的强烈关注。在分析网络电磁空间概念与内涵的基础上,阐述了网络电磁空间与其他空间的关系,并分析了国外网络电磁空间技术的发展,为相关技术的研究提供参考。     

一种新型的空间分散计算模拟验证系统

人类生产力发展已经进入算力时期，计算能力将成为这个时期的新型生产力。未来大量分散化的算力、存储等资源分布在空间信息网络中，需要对其进行整合拉通，为业务提供便捷的按需使用。首先从下一代空间科学任务出发，阐述了未来空间分散计算实施的意义和价值，同时从空间信息网络和地面信息网络两个维度对国内外典型的分散计算项目和框架进行了系统调研。在此基础上，从云环境构建、云-边中间件以及边环境构建3个方面详细阐述了空间分散计算模拟验证系统的构建思路与方法，并进行了试验验证。验证结果表明，该系统能够实现虚拟化计算单元的动态部署与更新，且能够实现高效的舰船目标检测。相比于单星检测而言，系统通过多星联合的方式能够将检测效率提升45倍。