Window-Based and Rate-Based Transmission Control Mechanisms over Space-Internet Links

Space communications urgently need an effective transmission control mechanism. This paper presents an experimental, comparative analysis of window-based transmission control, rate-based transmission control, and a hybrid of the two over error-prone, congestion-free, high-latency, point-to-point space communication links simulated using the space-to-ground link simulation (SGLS) test-bed. The results revealed that the traffic shaping mechanism of rate-based transmission protocol is more effective than the bursting flow of window-based protocol over simulated space communication links with a high error rate and a long link delay. The window-based transmission mechanisms show performance degradation due to traffic bursts and frequent packet retransmissions caused by their acknowledgment (ACK)-clocked transmission control algorithms. Pure rate-control is always preferable to other mechanisms in the simulated congestion-free, error-prone, point-to-point, geostationary-Earth orbit (GEO)-space communication channels, and its advantages become more pronounced when the channel rates are asymmetric. The performance differences come from their different behavior in controlling data transmission.     

协同数据链的高精度时间同步设计

鉴于Link16中的RTT时间同步精度为百纳秒级别，针对其精度不高和需要GPS进行初始粗同步的缺点，本文分析了双向比对时间同步的各误差项，给出了各项误差消除或减小方法，最终能实现优于10 ns的时间同步精度，并首次提出不需要其它导航源进行初始粗同步的自主RTT算法。最后，在协同数据链动态自组织组网的需求下，对动态时隙分配时的RTT算法进行了分析，计算出对基准频率源的准确度要求，保证了改进算法在动态时隙分配时也能达到10 ns的精度。     

A New Exposed-terminal-free MAC Protocol for Multi-hop Wireless Networks

This article presents a new multichannel medium access control (MAC) protocol to solve the exposed-terminal (ET) problem for efficient channel sharing in multi-hop wireless networks. It uses request-to-send and clear-to-send (RTS/CTS) dialogue on a common channel and flexibly opts for conflict-free traffic channels to carry out the data packet transmission on the basis of a new channel selection scheme. The acknowledgment (ACK) packet for the data packet transmission is sent back to the sender over another common channel thus completely eliminating the exposed-terminal effects. Any adjacent communication pair can take full advantage of multiple traffic channels without collision and the spatial reuse of the same channel is extended to other communication pairs which are even within 2 hops from them. In addition, the hidden-terminal effect is also considerably reduced because most of possible packet collisions on a single channel are avoided due to traffic load balance on multichannels. Finally, a performance comparison is made between the proposed protocol and other typical MAC protocols. Simulation results evidence its obvious superiority to the MAC protocols associated with other channel selection schemes and traditional ACK transmission scheme as well as cooperative asynchronous multichannel MAC (CAM-MAC) protocol in terms of four performance indices: total channel utilization, average channel utilization, average packet delay, and packet dropping rate.     

Digital air/ground communications for air traffic control

The early 1990's communications for air traffic control (ATC) uses analog single channel radios with conventional amplitude modulation (AM) in the very high frequency (VHF) band. To overcome eventual saturation of the current system, a sample “next generation” ATC communications system has been designed to increase capabilities and provide a graceful transition from the current system. The new ATC communication system must address problems with the modulation format and a balance between increased channel capacity and overall cost. The controller/pilot workloads can be reduced in that the information segments allow for either semi-automatic or fully automatic handoff or frequency change. The principal performance factor is the addition of data, fully integrated with voice, while offering an increase in throughput. The architecture is structured to put priority on the uplink voice messages while offering significant information capacity capabilities for external data sources. When digital data and voice communication systems mature in the ATC environment, a natural evolution to more data traffic and less voice will occur. At that time, a simple restructuring of the channel assignments and priorities could offer increased throughput for connection to ground based data sources such as high capacity routers     

导弹最优滑翔弹道的设计及存在的问题

优化飞航导弹末段无动力飞行阶段的滑翔距离,对于提高导弹的战技指标具有很大的意义。通过优化分析可知,保证最大滑翔距离的最优滑翔策略近似等价于导弹以最大升阻比飞行。为了实现这种飞行策略,首先设计了寻优法实现策略,然后比较了另外两种可行的控制方式,经仿真发现都可以实现理论上的数值最优解。为了在导弹真实飞行时保证这一策略的实现,提出了利用神经网络逼近气动数据的自适应方法,作为进一步工作的方向。     

应用协同射流原理的旋翼翼型增升减阻试验研究

协同射流技术作为一种新型主动流动控制技术,是突破旋翼翼型高增升减阻设计的最有潜力的发展方向之一。以 OA312 旋翼翼型作为基准翼型,研制微型涵道风扇组为驱动的旋翼翼型 CFJ 风洞测力模型,开展基于前缘高负压零质量内循环协同射流原理的旋翼翼型高增升减阻低速风洞试验,研究吹气口大小、吸气口大小和上翼面下沉量等基础参数对增升减阻的影响规律,探讨 CFJ 旋翼翼型关键参数最佳取值。结果表明：与OA312 基准翼型相比,小攻角状态时,CFJ 旋翼翼型可显著降低阻力系数,甚至出现“负阻力”现象,实现了零升俯仰力矩基本不变;大攻角状态时,CFJ 旋翼翼型可显著提升最大升力系数和失速迎角,其中,最大升力系数可提升约 67.5%,失速迎角推迟了近 14.8°。     

基于5G的通导融合位置认证系统性能分析

随着无人化智能移动装备在工业、交通等安全敏感领域的普及应用,民用导航定位系统中的定位安全问题日益突出。位置认证是对终端的物理位置声明进行认证的过程,是导航定位安全技术的重要组成部分。基于第五代(5G)移动通信网络的通导融合位置认证系统具有覆盖范围广、认证精度高、用户容量大、建设运维成本低等多重优势。本文首先介绍了多基站位置认证系统的检测判决原理,提出了漏检平均距离的定义作为位置认证系统精度的量化评价指标。在此基础上,通过数值仿真分析了信号带宽、基站同步误差、信噪比对位置认证系统精度的影响,并利用5G信道模型评估了典型场景下的位置认证系统的性能。结果表明,在具备3个以上的视距基站时,基于5G的通导融合位置认证系统可以实现米级的位置认证精度。     

基于5G的通导融合位置认证系统性能分析

随着无人化智能移动装备在工业、交通等安全敏感领域的普及应用，民用导航定位系统中的定位安全问题日益突出。位置认证是对终端的物理位置声明进行认证的过程，是导航定位安全技术的重要组成部分。基于第五代(5G)移动通信网络的通导融合位置认证系统具有覆盖范围广、认证精度高、用户容量大、建设运维成本低等多重优势。本文首先介绍了多基站位置认证系统的检测判决原理，提出了漏检平均距离的定义作为位置认证系统精度的量化评价指标。在此基础上，通过数值仿真分析了信号带宽、基站同步误差、信噪比对位置认证系统精度的影响，并利用5G信道模型评估了典型场景下的位置认证系统的性能。结果表明，在具备3个以上的视距基站时，基于5G的通导融合位置认证系统可以实现米级的位置认证精度。     

基于声发射的铝蜂窝板超高速撞击损伤模式识别方法

为通过声发射技术识别铝合金蜂窝板超高速撞击(HVI)的损伤状态,提出一种基于神经网络的损伤模式识别方法。通过超高速撞击实验获取声发射信号,结合精确源定位技术、时频分析技术、小波分析技术及模态声发射技术,提出了10个与损伤相关的特征参数,通过非参数检验分析其与损伤的关系,设计了一种基于贝叶斯正则化BP神经网络的超高速撞击损伤模式识别方法。建立最优网络模型,通过不同参数组合识别能力分析,优选出2种特征参数组合,通过非同源样本对其损伤模式识别能力进行验证。结果表明:传播距离与损伤模式无关,却是识别损伤模式的重要参数;125~250kHz频域的自动加窗小波能量比会降低损伤模式的识别能力;采用贝叶斯正则化的BP神经网络可以较好地识别蜂窝板超高速撞击损伤模式,参数组合为传播距离、上升时间、持续时间、截止频率、4个自动加窗小波能量比及小波能量熵,共9个参数,对任意选取非同源样本识别错分率仅为9.38%。     

GAW-1翼型前后缘变弯度气动性能研究

传统增升装置主要用于提高飞机起降气动性能。利用计算流体力学(CFD)的方法,引入了通用飞机翼型的前后缘变弯装置的概念,数值模拟了GAW-1翼型在爬升状态时,前缘变弯装置、后缘襟翼/副翼偏转以及前后缘装置综合偏转对翼型气动特性的影响。研究表明,前缘变弯装置可以有效地改善翼型的失速特性,失速迎角提高了3°左右,最大升力系数提高了4.56%;同时提高升阻比50%~120%;但在设计升力系数下,升力系数和阻力系数都略微减小。另一方面,后缘变弯装置可以改变最大升阻比所对应的迎角,以及在小迎角时,提高升力系数6%左右。翼型综合偏转可以在小迎角时增加升力系数,在大迎角时增加升阻比。     

研究转子内流动的大尺寸轴流压气机实验装置和动态测量技术

本文在评述国外同类技术的基础上,介绍近年研制成的,以研究转子内流动为主要对象的低速大尺寸轴流压气机实验装置和动态测量技术,包括实验台、旋转四坐标全电动探针位移机构、并行多通道高速数据采集器、高频压力探针及一整套高频压力探针、热丝和激光多普勒动态测量技术,列举了典型的转子内和转子进、出口复杂流场测量结果。      

Z源三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制策略

对Z源三相四桥臂逆变器的稳态工作原理进行了深入分析,并提出一种改进的三维空间矢量脉宽调制策略,通过合理地选择直通桥臂,将直通状态插入到传统零矢量状态中,保证不影响有效开关状态和输出电压。同时,分析了直通占空比和调制比的耦合关系,得出直通占空比的最大取值,进而提出相应的最大恒定升压控制策略。在MATLAB/Simulink中搭建Z源三相四桥臂逆变器仿真模型,并在平衡及不平衡负载工况下进行仿真。仿真结果表明:Z源三相四桥臂逆变器在所提三维空间矢量脉宽调制策略下,不仅可以实现升压控制,而且相较传统Z源三相三桥臂逆变器,在不平衡负载条件下也能取得良好的控制效果。     

径向式可变几何旋流器开度特性计算方法

介绍了径向式可变几何旋流器开度特性计算方法,随着航空发动机推重比(p/w)的不断提高,涡轮前温度在逐年提高,目前先进发动机涡轮前温度高达1800K。燃烧室工作油气比(F/A)将由0.02增至0.03,为了保证发动机燃烧室在较宽的工作油气比范围内具有最佳性能,采用径向式可变几何旋流器是有效技术途径之一,本文从数学关系上建立了该种旋流器开度特性的计算方法并给出算例。可供可变几何燃烧室设计参考。      

水冲压发动机的热力性能分析

针对水冲压发动机这一新型动力系统,详细分析了其工作过程,并建立了相应的热力计算模型。结合质量守恒方程、化学平衡方程和能量守恒方程建立了发动机热力计算理论,预估了发动机的性能,初步设定了燃烧室的工作压力,并分析了比冲、推力以及特征速度等性能参数随进水量的定性变化规律。综合考虑发动机性能及燃烧反应的启动温度,得出一次进水水燃比限定在0.5~1.9之间,总水燃比的上限为5.1,而水燃比为3.5时对应着最高比冲。     

非对称衰落信道下无人机中继传输方案及性能分析

 无人机(UAV)作为中继传输平台受到了国内外研究人员的广泛关注。本文研究了非对称衰落信道下的无人机中继传输系统,提出了输出信噪比最大化准则下的波束形成(BF)优化方案,并推导出系统中断概率、遍历容量和平均误符号率等无线通信系统主要性能指标的理论表达式。通过计算机仿真验证了本文提出的中继传输方案及性能分析的正确性,并定量分析了天线数量、信道参数以及功率分配对系统性能的影响,为无人机中继传输系统的设计及性能评估提供了参考和依据。     

航空通信中基于PN码的信道估计算法研究

航空移动通信系统（空空信道）中,大的多径时延和多普勒频移会造成非常严重的符号间干扰,高速宽带下尤为突出,使得传统的频域信道估计算法不得不通过提高运算长度和复杂度来实现性能,而航空通信对实时性的要求使其难以工程实现。本文针对空空信道时延长而衰落小的条件,提出一种基于PN码的时域信道估计算法,连续发送N段m序列作为训练序列...     

重载航空负载模拟器非线性最优前馈补偿控制

重载航空负载模拟器是用来模拟"C919"、"运-20"等重载飞机舵面工作载荷的地面仿真平台。设计了一种重载航空负载模拟器,采用非对称缸作为执行机构以在小体积下完成大载荷加载。为了消除多余力对重载航空负载模拟器加载精度的影响,分析了非对称缸正反向运动和大载荷变化下伺服阀流量增益的非线性变化对前馈补偿函数的影响,并设计了非线性参数估计控制器。同时分析了加速度等动态参数变化和静态参数的误差对多余力消除的影响,设计了参数最优控制器。仿真和试验结果均表明,相比于传统前馈补偿控制器,所设计的非线性最优前馈补偿控制器下的加载精度和多余力抑制能力提高了50%以上。     

分布式数字相控阵通道一致性校准方法

基于分布式数字相控阵通道一致性校准需求,提出了一种新的有效解决方法。首先基于时域相干的时延估计算法纠正通道间时延差,而后利用基于最小二乘拟合的频域均衡算法实现通道间幅相一致性校准。利用MATLAB平台进行仿真分析,结果表明,利用此方法校正后,失配通道与参考通道在通带内的幅度差值在0.015d B内,相位差值在0.1°内,有效地实现了通道间一致性校准作用。该方法已成功应用于实际工程项目中。     

爆震频率对脉冲爆震发动机引射性能影响的实验

采用汽油为燃料,空气为氧化剂,对多循环脉冲爆震发动机(PDE)加圆直形引射器的增推性能进行了实验研究.实验采用力传感器法对爆震发动机加引射器前后不同爆震频率以及不同引射器长度下的平均推力进行了测量.结果表明:脉冲爆震发动机非稳态引射器可以提高系统的平均推力,当爆震频率为2Hz时平均推力增益最大,可达64.4%.在一定频率下,对直径一定的圆直管引射器存在着一个最佳长径比4.8,此时对应推力增益性能最好.      

旋转导弹单通道控制方法研究

通过分析旋转导弹的控制原理 ,从弹体舵面产生的周期等效控制力与导引头输出的误差信号之间的方位误差和幅值线性度两个方面 ,提出了一个最优的线性化信号与主控信号的频率比。建立了刚体弹道仿真软件 ,以某型防空导弹为背景进行了一系列的仿真计算。仿真结果表明 ,这一最佳频率比大大提高了导弹的制导精度 ,减小了脱靶量。