分组级短码长LT喷泉码的工程应用

针对LT喷泉码在准单向链路、高差错、链路恶劣易中断的信道环境应用时出现的运算量大、译码时延长、编码效率较低等问题,文章提出使用基于数据分块的分组级短码长喷泉码方案。其思想是将短码长LT码方案和分组级LT码方案结合起来,并且在数据子块的度序列生成过程中加入度值检测机制。实验仿真结果表明:与已提出的LT码方案相比,该方案能够有效地降低译码开销、计算代价和译码时延,提高系统的最大传输效率。     

AFDX交换机测试分析系统设计

AFDX网络由端系统、交换机和传输链路组成,交换机是AFDX网络的中枢构件。本文首先研究了AFDX交换机的功能和性能,在此基础上,设计了AFDX交换机测试分析系统,测试软件基于多框架、多视图、单文档,采用面向对象技术实现了交换机配置文件的处理、数据帧的捕获和解析、VL转发特征测试、技术时延测试、流量管制测试等一系列功能。最后进行了测试分析试验,试验展示了该测试分析系统对于AFDX交换机的测试效果。     

IP over CCSDS协议适配的高速并行实现技术

天地一体化组网应用须在空间网和地面网之间部署IP over CCSDS(基于CCSDS空间链路承载IP业务)协议适配网关,以实现在高速CCSDS(空间数据系统咨询委员会)空间链路之上传输IP(互联网协议)数据包。针对此需求,提出一种IP over CCSDS协议适配的高速并行实现方法,并在Linux内核中采用多线程技术实现IP over CCSDS协议适配过程,通过实验进行测试与验证。测试表明,在处理器多核数目的范围内,协议适配处理性能随线程并发数目的增加而增加;当线程数目超过处理器核数时,受限于处理器核数和线程调度开销的影响,协议适配的性能并不能随着线程数目的增多而线性增加。后续,可利用FPGA(现场可编程门阵列)硬件逻辑电路的并行能力在硬件上实现协议适配的高速并行处理,并设计更高速率的同步接口,以从硬件上实现几千兆比特甚至几十千兆比特的高速IP over CCSDS协议适配。     

全球卫星导航星座网络协议体系与运行模式

针对全球卫星导航星座网络建设初期或论证阶段所涉及的网络体系结构、协议体系及相关组网等技术问题,开展了基于导航星座星间链路构建空间信息网络的技术研究,分别提出了由子网、接入网、骨干网等节点及其相互之间星间、星地无线链路构成的分层网络系统结构,设计了兼容遥控、遥测、测量与网络交互支持等业务的基于IP over CCSDS(基于空间数据系统咨询委员会标准的空间链路承载互联网协议业务)的协议体系,给出了全系统基本通信业务运行模式等。与传统高轨卫星通信系统相比,该星座网络具有高覆盖、低时延、随遇接入等优点,可实现星座导航性能与中低轨及地面用户通信性能的全方位提升,相关结果对我国全球卫星导航星座网络技术研究具有一定的参考意义。     

基于QoS的卫星网络端-端通信可靠性分析

针对卫星网络动态环境下的高速信息传输、业务类型差异大等特点，提出一种综合考虑各业务QoS（Quality of Service）指标的可靠性分析方法。在卫星通信网络实际运行周期内，通信系统往往处于逐渐劣化过程中，导致卫星的节点和链路除正常工作和完全失效外，还存在部分失效的工作状态。本文在链路多状态基础上基于最小路集算法（Minimum Path Set Algorithms，MPSA）在不同业务的QoS指标（时延、带宽和丢包率）约束下，得出满足该业务QoS约束的所有可靠路径集，对路径集中路径进行不交化处理得到网络端-端可靠性。研究结果表明，不同业务由于QoS需求的差异导致网络端-端可靠性不同，所提算法与传统算法相比更加符合实际。由于实际卫星网络环境中会采用端-端并行多路径传输（Multi-Path Transmission，MTP），本文在上述研究的基础上，进一步对多路径的端-端可靠性进行了研究，结果表明多路径数据传输可靠性高。     

测量船通信网络自检测方法

针对测量船通信网络由2层帧方式交换升级为3层包交换方式后无法使用上星自环检测方式实现自检测的问题,在分析通信网络自检测模式下的链路特性的基础上,提出基于组播报文实现自检测的构想。设计利用组播洪泛特性实现报文环回的网络拓扑结构以及实现检测与对比报文的硬件设备,阐述检测软件发送、接收、处理报文的流程,实现了网络通断、时延及丢包率的自检测,并通过模拟检测实验证明了设计方案是切实可行的。     

海事BGAN系统数据链路测试及性能分析

概述了海事第4代卫星及BGAN系统的基本情况,针对某特殊用户对BGAN系统提出的要求,在数据Standard IP型和信道Streaming IP型2种通信业务模式下,对通信网络链路的时延、抖动、丢帧等性能进行测试实验,分析测试结果,证实了BGAN系统在远洋船舶中使用的可行性。     

PCM/PPK再入遥测系统性能分析

PCM/PPK再入遥测系统是一种多进制脉冲位置调制系统,具有抵抗码间干扰能力强、能量效率高的特性。在该系统中,码元之间不是相互独立的,基于PCM码的群码特性,分析了在择大检测下PCM/PPK系统的误码性能和误差特性,并与固定门限判决下的误码性能和误差特性进行了比较,结果表明,在小信噪比时择大检测劣于固定门限检测,而在大信噪比时优于固定门限检测。     

多状态空间信息网络拓扑生成优化算法

依据空间信息网络（SIN）高动态性的特点,并考虑卫星工作的多状态特性,兼顾星间通信时延和拓扑抗毁性的要求,研究了多状态下空间信息网络拓扑生成及动态优化的问题。根据卫星星座的周期性,建立了一种卫星网络的拓扑周期表。综合卫星的可视性和连接度等约束条件,以网络平均和最大时延作为通信性能的优化目标,建立拓扑的多目标优化模型。提出一种改进的多目标模拟退火（IMOSA）算法,求解全局时延最优的卫星拓扑,并在考虑多状态情况下对链路进行优化,以满足网络高动态性。最后基于具有66颗低轨（LEO）的铱星星座进行仿真,研究表明：针对多状态条件下的铱星星座,该算法最大化减小了通信时延,得到抗毁性良好的拓扑结构,通信性能较之原有静态拓扑明显得到改善。     

一种变信噪比条件下的恒虚警野值检测方法

野值检测又称异常值检测,是模式识别、机器智能和知识发现等领域经常面临的一个问题。当出现环境失配,数据信噪比（SNR）发生变化时,测试样本和训练样本所含噪声会有不同方差,以往的野值检测方法在虚警控制方面将会失效。针对这一问题,提出一种基于归一化残差（NR）的野值检测方法。该方法首先根据所需虚警概率和噪声方差变化情况确定野值检测门限,其次基于训练样本计算待考查模式的NR值,再比较NR值与检测门限的相对大小,从而判断待考查模式是否为野值。这一方法所依赖的检测门限对所需虚警率和噪声方差变化具有适应能力,因此可以在变信噪比条件下实现恒虚警（CFAR）野值检测。仿真实验验证了所提方法在虚警控制和野值检测方面的优越性能。     

基于均匀性判定规则的统计MIMO雷达多通道融合检测技术

针对统计MIMO雷达各观测通道统计特性不一致的情况,提出了一种多通道融合检测技术。该技术利用均匀性判定规则,选择一组均匀的、"被认为是具有较高信杂噪比"的局部检验统计量来构建全局检验统计量,即新的检测器。给出了新检测器的设计步骤和均匀性判定规则,并利用全概率公式证明了新检测器的虚警概率与每一操作步骤中过门限概率的关系,从而为仿真得出检测门限提供了理论基础。仿真结果表明,在不同通道间信噪比分布类型条件下,新检测器的检测性能具有较强的稳健性,且与不同条件下性能最优的检测器相比,其性能损失很小。     

基于预估-反馈联合处理的射频噪声干扰抑制算法

针对强射频（RF）噪声干扰下脉压雷达目标检测概率较低的问题,提出了一种基于预估-反馈联合处理的射频噪声干扰抑制算法。首先,对回波信号进行盲源分离预处理,并利用分数阶傅里叶变换（FRFT）的特性对目标回波信号进行参数估计以及窄带滤波处理,滤除大部分干扰和噪声的能量;然后,在数据层运用M/N逻辑法进行点迹处理,并结合径向速度方向判决,实现对目标航迹的预估检测;最后,利用数据层对航迹状态的反馈实时修正滤波器参数,从而在信号层更好地滤除干扰能量,并对中断航迹进行剔除,完成射频噪声干扰的抑制。仿真结果表明：与现有射频噪声干扰抑制技术相比,所提算法具有更优的干扰抑制效果。     

基于最小跳数的无线传感器网络跨层设计

传统的严格分层参考模型无法实现对无线传感器网络资源的有效管理和运用,跨层设计是提高网络整体性能的一种有效方法。针对无线传感器网络能量、计算资源、存储资源和带宽资源有限的特点,提出一种基于最小跳数的路由层和MAC层的跨层协议设计方案。MAC层和路由层通过共享sensor节点到sink节点的最小跳数信息,在MAC层建立时间梯度,解决多个节点共享无线信道的问题;并在路由层建立路由表,解决路由选择问题。仿真结果表明,该方案在降低网络能耗的同时,在降低传输延迟,提高数据投递率方面也取得了良好的性能。     

基于传感器关联网络的燃气轮机异常检测方法

通过分析燃气轮机4种典型异常形式的产生机理以及特征表现,得到了不同异常形式与传感器关联网络结构特征之间的映射关系。在此基础上,得到传感器关联网络的异常特征模式,提出了基于传感器关联网络的燃气轮机异常检测策略。通过实例分析,证明了融合多源信息基础上建立的传感器关联网络模型,可以过滤掉节点间关联指标低于阈值037的相关性,有效的实现燃气轮机的稳态异常检测,并可以检测出转速上升过程中,节点间相关性的正常线性变化趋势,存在大于12%的异常凹陷非线性趋势,从而有效的实现燃气轮机的动态异常检测。      

基于国产Linux平台的设备管理软件设计与实现

针对国产Linux操作系统不能提供高精度时间,也不能实时响应外部事件的问题,设计和实现了时统中断设备管理软件.该软件采用内核模块技术管理设备,利用设备的中断信号调度应用程序,并为应用程序提供高精度的统一时间.为提高外部中断事件的响应时间,时统中断设备管理程序采用tasklet机制管理中断,为不同的中断事件建立不同的管理队列,采用较小粒度的旋转锁以提高代码的并发性.时统中断设备管理程序能为应用程序提供μs级精度的精确时间,中断响应时间为10 μs级.经过长时间测试,系统运行稳定可靠,开销小,功能和性能都满足工程需求.     

星间链路数量受限的导航卫星网络链路分配问题

对星间链路数量非常有限、需要同时满足星间测距和星间通信需求的导航卫星网络的链路分配问题进行了研究。首先,分析了导航卫星网络的特点,并设计了一种基于有限状态自动机(FSA)的拓扑处理机制。然后,将星间测距需求作为一个约束,以星间通信的延时性能为优化目标,将导航卫星网络的链路分配问题建模为一个多目标优化问题。最后,针对建立的多目标优化问题,分别提出一种基于首次改善(FI)的本地搜索算法和基于模拟退火(SA)的启发式优化算法以对链路分配问题进行求解,并提出一种基于分支交换策略的新链路分配生成方法。仿真结果表明,通过FI算法和SA算法获得的优化链路分配的网络延时性能均得到了改进,且SA算法的性能要优于FI算法;同时,FSA的状态持续时间的减小有利于获得网络延时性能好的链路分配。     

无线传感器网络时间同步协议动态切换机制

针对当前无线传感器网络时间同步协议通用性差的问题,提出了基于主动编程思想的时间同步协议动态切换机制,设计了能够动态适配的时间同步协议切换框架,重点讨论了节点间相互通信、时间戳标记、协议切换、本地时间与全局时间的转换等4个关键问题,并且在TinyOS（Tiny Operating System,微操作系统）平台上对新机制进行了仿真验证,比较了新机制同2种主流时间同步协议之间的性能差异.仿真结果表明：新机制能实现时间同步协议的动态配置,提高协同效率,节省切换开销,具有良好的应用前景.     

基于网络编码的空间DTN中CGR改进算法

随着空间通信技术的发展,卫星节点的增多,以及容延迟容中断通信需求的不断提高,空间DTN (DelayTolerant Network,容延迟网络)环境中各通信节点间的路由技术日益重要,相继出现了多种适用于DTN的路由技术.基于空间DTN的结构与特点,对CGR(Contact Graph Routing,接触图路由)算法以及基于编码的路由算法进行了分析比较,然后针对空间DTN中CGR算法的缺点和不足,研究提出了基于NC(Network Coding,网络编码)的空间DTN中的CGR改进算法(NC-CGR),并通过仿真实验平台对算法性能进行了分析评估.仿真结果表明,相比于CGR算法,NC-CGR算法在链路传输时延、传输包裹数目、中继缓存大小、链路丢包率等不同条件下的适应性方面均表现出较大优势,更适用于具有复杂拓扑、带宽受限、高动态特性的空间DTN环境.     

非合作无源探测中的假设检验弱目标检测方法

在非合作无源探测系统中,弱目标回波不仅会受到强直达波、强多径的干扰,还会受到强目标的掩盖干扰,因此很难对其进行有效检测。为了解决这一问题,提出了一种基于多择复合假设检验的弱目标检测方法。首先将接收信号投影到多径干扰的正交补子空间内,以消除强直达波和强多径干扰,然后将目标检测看作一个多择复合假设检验问题,建立了与之相应的基本框架模型,利用最大后验估计方法对目标时延、多普勒频移及信号幅度等参数进行估计,构造检验统计量,设置相应的门限,根据假设检验结果,逐个消除强目标干扰从而达到检测弱目标的目的。仿真结果表明,本方法可以有效抑制强直达波、强多径及强目标干扰,有效检测出弱目标,且虚警率低。     

TP-Satellite: A New Transport Protocol for Satellite IP Networks

As a result of the exponential growth of the worldwide Internet, satellite systems are used to support broadband Internet access. Existing TCP protocols perform very well for Internet access on wired networks. However, in the case of satellite channels, due to the effects of high bandwidth asymmetry, long propagation delay, high sporadic bit error rate (BER) and burst errors, TCP performance degrades significantly. In this paper, a new end-to-end transport protocol, TP-Satellite, is proposed for satellite IP networks. TP-Satellite replaces the traditional slow start algorithm with a novel super start algorithm. In order to distinguish congestion events from link errors, a new scheme is introduced, which is based on alternate transmission of different class priority packets. Bandwidth asymmetry problems are addressed by the adoption of a modified negative acknowledgement (M-NACK) strategy, which periodically sends M-NACK packets. Simulation results show that TP-Satellite enhances the throughput performance on the forward path, reduces the bandwidth used in the reverse path, and offers a fair share of network resources.