时变耦合复杂网络的混沌同步在保密通信中的应用

在时变耦合复杂动态网络同步的基础上研究复杂网络节点间的保密通信，并以Lorenz方程为复杂网络节点的状态方程为例，验证了复杂网络的同步在保密通信中应用的有效性。     

时变耦合强度的复杂动态作战网络的同步

以耦合强度为时变的动力系统作为复杂动态作战网络的一般模型,提出了时变耦合强度的复杂动态作战网络的自适应同步方案。从理论上证明了自适应同步方案成立的充分条件,并利用计算机仿真验证了理论的正确性。     

基于自由权矩阵的时变时延线性群系统编队控制

研究了基于自由权矩阵方法的时变时延线性群系统编队控制问题。首先,基于一致性理论,设计了具有时变时延的线性群系统编队控制协议。其次,通过变量代换,将时延条件下的线性群系统编队控制问题转化为时延系统的镇定问题。构造Lyapunov-Krasovskii函数,并利用自由权矩阵方法对时延系统的镇定问题进行分析,得到了保守性较小的线性矩阵不等式（LMI）判据,并求解出时延上界和编队控制器增益。最后,通过仿真实验,验证了方法的有效性。     

卫星网络动态资源图多QoS约束路由算法

针对高动态卫星网络拓扑变化导致的网络更新期间可用路径失效，QoS需求难以满足的问题，提出了一种基于软件定义网络（SDN）架构的虚拟节点动态资源图多QoS约束路由算法（DRGVN-QR）。根据节点的切换状态、缓存以及链路的剩余带宽、时延等信息，结合虚拟节点的网络拓扑方式，建立虚拟节点动态资源图模型。根据资源图模型，建立最小路径代价的优化模型，利用蚁群算法（ACO）并发地为每个连接请求找到一段时间范围内的最优路径集合，并对信息素挥发系数的取值问题进行了讨论，以提升路径质量和算法性能。最后，为了适应卫星网络的时变性，设计一种幂数加权公式求出一段时间范围内的最优路径。仿真结果表明：DRGVN-QR算法能够规避路径失效带来的传输中断问题，提高网络QoS，与其他算法相比，该算法降低了平均端到端时延、网络丢包率和时延抖动。     

网络环境下具有扰动的线性时不变系统的变结构控制器设计

针对一类具有扰动的线性时不变网络控制系统中的网络诱导时延问题,设计了具有指数趋近律的滑模变结构控制器,并通过Lyapunov稳定性理论给出了具有扰动及时延的闭环网络控制系统的稳定性定理,最后通过仿真验证了此方法的鲁棒性、有效性。     

控制器故障下的软件定义机载网络数据平面迁移策略

软件定义网络（SDN）为突破机载网络功能僵化所造成的瓶颈提供了新的契机。针对软件定义机载网络控制域内控制节点故障问题,提出一种基于时延和负载均衡的传输节点迁移策略,将故障控制节点所管控数据平面中的传输节点迁移至其他正常控制节点,恢复网络的正常管控。以迁移时延和负载均衡率为目标,建立迁移优化模型,提出基于时延和负载均衡的传输节点迁移算法,指导数据平面中的迁移动作,最终对两个性能目标进行综合权衡。实验结果表明,与距离就近迁移（DCM）策略和分布式逐跳（DHA）策略相比,所提策略在迁移时延和负载均衡率2个方面进行了合适的折中,避免出现迁移时延过大或控制节点负载失衡的情况,有效解决机载网络故障恢复问题。     

航空发动机分布式控制系统动态输出反馈鲁棒H∞容错控制

针对存在网络诱导时延、外部干扰的航空发动机分布式控制系统,提出了执行机构发生部分失效故障时的输出反馈容错控制方法。对航空发动机分布式控制系统中网络诱导时延以及执行器部分失效问题进行量化说明,在此基础上,采用动态输出反馈控制器建立增广闭环系统。针对所建立的增广闭环系统,对H∞性能约束下的增广闭环系统稳定性进行分析,并利用线性矩阵不等式理论设计了输出反馈H∞容错控制器。仿真结果表明,当两个执行机构输出值分别为衰减80%和50%时,控制系统在所设计的控制器作用下均方渐进稳定,且具有H∞性能指标为0.63,同样在正向偏差故障条件下也具有很好的容错能力。      

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.     

一种基于QoS的自适应混合协同传输方法及性能分析

理想的混合协同传输系统中,所有的中继节点都参与译码,将带来计算复杂度的提高、节点资源消耗的增加以及信息传输时延的增大。针对多节点的协同无线传输网络,提出了一种基于服务质量(Quality of Service, QoS)的自适应混合协同传输方法,并进行了性能分析,给出了系统误码率(Symbol Error Rate, SER)及中断概率的闭合表达式。该方法根据目的节点的QoS需求以及中继节点的信噪比(SNR)门限,动态地调整中继节点的传输模式,能够减小系统能耗,延长节点使用寿命。数值及仿真结果表明,基于中继节点信噪比门限的混合协同传输能够以较低的实现复杂度获得与理想的混合协同传输相近的性能,理论的性能分析结果与实际仿真结果相一致。     

不确定航空发动机分布式控制系统自适应滑模控制

针对存在参数摄动、外部干扰的航空发动机不确定性分布式控制系统,在系统具有时变输入时延和干扰上界未知的情况下,设计了具有鲁棒性能的自适应滑模控制器。基于预测控制和矩阵奇异值理论,对初始的发动机离散分布式模型进行等效线性变换,得到不显含时延项的规范形系统模型,便于进行滑模面参数的求解;在给定的H∞指标下,推导了滑模运动在非匹配不确定性作用下渐进稳定的充分条件,给出了线性矩阵不等式(LMI)形式的滑模面参数设计方法;最后,设计对干扰具有估计功能的自适应率,在此基础上提出自适应滑模控制器。仿真结果表明:所设计的控制器能够有效降低外部干扰对系统动态性能的影响,在所考虑的不确定性因素作用下,系统的滑模运动具有理想的H∞性能。当外部干扰强度变化时,控制器的鲁棒性较好,状态收敛时间小于0.8s,且不存在抖振。      

环境激励下基于chirplet变换的线性时变系统参数识别

提出了针对时变系统响应的短时频率线性时变假设,通过将时变响应拟合成多分量线调频信号,根据线调频信号互相关理论推导了随机白噪声激励下时变系统的物理参数识别方法。该识别方法只需基于结构的加速度响应,便能识别结构的时变质量和刚度。由于引入了调频斜率刻画响应信号的短时频率线变特征,该方法相比传统识别方法能更好地追踪快变甚至突变参数,对实际工程中的时变问题具有重要的应用价值。仿真算例中构造了1个3自由度时变结构模型,针对线性时变、周期时变和突变等情况进行了物理参数的识别,误差分析显示识别误差均在5%以内,仿真结果验证了方法的正确性和适用性。     

基于Markov的察打无人机数据链时延建模与补偿研究

为了改善在数据链时延情况下察打无人机的性能,对造成时延的因素及影响进行了分析,在此基础上对数据链时延进行了合理的假设和简化。并对无人机整个控制回路的各个节点的响应方式,提出了一种时间-事件-事件-时间驱动方式,使得无人机数据链的时延序列具有Markov性,同时给出了状态转移矩阵的求取方法。为了改善无人机的响应特性,采用最优控制的方法对时延进行了补偿,并基于某无人机平台验证了补偿方法的有效性。仿真结果表明,该方法的引入使得无人机的动态响应特性有了显著提高。     

空间信息网多业务传输优先级算法研究

空间信息网中不同业务对通信速率、存储容量、传输时延及误码率要求差异较大而难以统一,针对如何对不同业务进行优先级确定从而保证QoS需求的问题,提出了一种基于层次分析法的改进TOPSIS算法。在充分考虑空间节点参与业务传输能力的情况下,对不同业务的优先级进行计算并排队,使空间信息网络节点与业务需求达到动态匹配,实现满足不同业务的QoS需求的目标。     

航空发动机分布式控制系统时延/丢包鲁棒性分析

为了定量描述航空发动机分布式控制系统对于时延/丢包的鲁棒性,开展了分布式控制系统鲁棒性分析研究.针对能够同时刻画时延和丢包控制系统模型,以线性矩阵不等式的形式给出了稳定性判据;使用区域极点配置技术设计控制增益矩阵,并对极点位于不同区域的闭环系统进行了时延/丢包稳定裕度的求解和验证;从时延/丢包鲁棒性及动态性能的角度对闭环极点的配置区域选取进行了探讨.仿真结果证实了该稳定性判据的有效性,进一步分析结果表明:当闭环极点被配置在-4附近时,系统具有最强的时延/丢包鲁棒性.综合考虑控制系统对于时延/丢包鲁棒性和动态性能的要求,可以将闭环极点配置在圆心在-8和-4之间、半径为1的圆盘区域内.      

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.     

适于低轨卫星IP网络的单核共享树组播算法(英文)

为了解决低轨卫星IP网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,本文提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权核心群合并共享树(w-CCST)算法。CCST 算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法。DAC方法专为周期、规律运动的低轨卫星网络提出,不需要复杂的星上计算。在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而使得组播树的树代价最小,大大提高了网络的带宽利用率和组播传输效率。w-CCST 算法中所提出的加权因子可以调整树代价和端到端传播时延之间的折衷程度,因此,可以通过调整加权因子来适度增大树代价、降低端到端传播时延以支持某些端到端时延要求苛刻的实时组播业务。最后,与低轨卫星 IP 网络中典型算法进行了性能比较,仿真结果说明,CCST 算法的平均树代价比其它算法显著降低,w-CCST 算法的平均端到端传播时延小于 CCST 算法。     

网络中心战中服务质量选路的研究

介绍了网络中心战的概念和网络中心战架构中分布式无主节点网络体系结构,提出了网络中心战的业务需求模型。在综合分析网络资源状况和服务质量度量参数的基础上,结合网络中心战对实时性要求较高的特性,提出了以探测器到火力控制单元的网络时延作为服务质量选路标准。以3节点旅（团）级网络中心战演示实验平台为例,提出了一种计算网络中心战架构中端到端时延和获取路径信息的算法,开发了Server／Client架构计算程序,选取探测器到火力控制单元之间的最小网络时延的链路作为最优路径。解决了网络中心战中路由选择的关键问题,满足了网络中心战对时延的要求,并且可用于多业务点提供业务时最优路由的确定。     

航空自组网STDMA时隙分配算法的设计与实现

航空自组网(AANET)是一种节点高速运动、网络拓扑持续快速变化的新型自组织网络。针对AANET的特点,提出了一种新的时分多址(TDMA)时隙分配方法。首先,根据高动态航空网络环境中媒体访问控制(MAC)协议的特点,推导出可以共用一个时隙进行通信的连接集合的计算方法,并建立了面向连接的空间复用TDMA(STDMA)时隙分配优化数学模型。然后,提出一种分布式STDMA时隙分配算法IDTA。IDTA不需要中心节点收集网络信息,分为2个同步的进程在发送节点和接收节点同时运行,而且能够根据连接的优先级按需分配时隙。最后,在OMNeT++仿真平台上建立计算机仿真模型,仿真结果显示:IDTA比其他分布式STDMA时隙分配算法更加适用于高动态的航空网络环境。     

船岸网络时延测量误差原因分析

简单介绍了测量船船岸通信网络组成,重点介绍了NTP（网络时间协议）和PTP（精密时间协议）这2种网络时间同步协议。针对改建后的船岸网络时延测量误差进行分析和研究,提出基于TWSTFT（卫星双向时间频率传输）技术模型的网络时延测量方法,测量结果误差小于3ms,满足测控任务实时性要求,为提高测控网的测控精度提供有益参考。     

航空发动机分布式控制系统不确定性鲁棒H∞容错控制

为减小不确定性对航空发动机分布式控制系统性能的影响,针对具有参数摄动、不确定时延、执行机构动态故障、外部噪声干扰四种不确定性的航空发动机分布式控制系统,提出了一种基于鲁棒H∞理论的容错控制方法.首先对系统不确定性进行数学描述,将不确定时延视为服从齐次Markov链分布的随机变量,将执行机构故障等效为存在均值和方差约束的随机变量,并在此基础上建立整个闭环系统的增广模型;其次证明了该增广模型保持均方渐进稳定且具备H∞性能的充分条件;最后利用线性矩阵不等式(LMI)理论给出闭环系统鲁棒H∞容错控制器的设计方法.仿真结果表明该方法能够保证控制系统均方渐进稳定,并对以上四种不确定因素具有鲁棒性,同时对于飞行包线其他各点具有较好的动态响应.