AOS自适应帧生成算法的性能分析与应用研究

对AOS协议中的自适应帧生成算法进行研究,通过严格地理论分析,给出了该算法的有效信息传送速率计算公式。进一步,将数据帧生成模块与虚拟信道复用模块作为一个整体进行考虑,针对现有的AOS多路复用技术的不足,提出了自适应帧生成算法与虚拟信道调度算法相结合的多路复用新方法。研究结果表明,通过在多路复用中应用自适应帧生成算法,并设置合理的帧生成时间门限值,可以比目前主要使用的、采用高效率帧生成算法与虚拟信道调度算法相结合的多路复用方法获得更好的包时延性能。     

流量预测下智能寻优门限值的AOS帧生成算法

针对AOS空间通信系统的自适应帧生成算法帧生成时间门限值需要人工设置问题,提出一种流量预测下智能寻优门限值的AOS帧生成算法.该算法使用小波神经网络对ON/OFF模型产生的自相似流量进行预测,根据预测流量计算复用效率和平均包时延,使用人工鱼群算法对建立的综合评价函数进行智能寻优,从而得到帧生成算法的最佳门限值.该算法可...     

AOS协议中自适应帧生成算法的研究

帧生成过程作为CCSDS AOS两级多路复用机制的第一级,其性能直接影响着AOS系统的传输效率和时延特性.本文对AOS协议中帧生成算法进行研究,分析了在包到达率服从泊松分布条件下,高效率帧生成算法的帧生成时间均值.针对高效率帧生成算法中可能出现的在较长时间内没有足够多的包到达,导致帧生成时间过长,从而造成帧生成时延超过业务所允许的最大时延情况,提出了一种自适应帧生成算法.理论分析和仿真结果表明,本算法不但能克服高效率帧生成算法中可能出现的大时延问题,并且比传统的等时帧生成算法具有更高的信息传送速率.     

GEO混合推力机动目标跟踪IMM算法

针对交互多模型(IMM)算法求解地球静止轨道(GEO)卫星混合推力机动目标跟踪问题时模型匹配难、模型转移概率近似平均和响应速度慢的问题，从交互模型集构建和模型转移概率自适应设计两个方面出发提出一种改进IMM算法。该方法通过考虑无机动、脉冲机动和有限推力机动三种模式，构建了覆盖目标机动状态的交互模型集，提高了模型与机动目标实际运行状态的匹配度；采用一种基于加速度估计自适应修正的模型交互概率修正方法，提升了算法对目标机动状态的响应速度和跟踪精度。仿真结果表明，所提算法是解决混合推力模式下的GEO机动目标跟踪问题的有效手段，在收敛速度和收敛精度等方面与传统方法相比有较大提高。     

深空通信中LDPC码的一种译码算法

LDPC码由于具有逼近仙农极限的性能和硬件可实现的编译码复杂度,在深空通信中具有重要的应用前景。文章在简要介绍CCSDS（空间通信系统咨询委员会）中LDPC码编码规范的基础之上,采用多维EXIT图对其译码门限和收敛速度进行了研究,最后重点研究了译码算法,通过改进归一化最小和算法提出了一种自适应归一化最小和算法,该算法保留了归一化最小和算法的所有优点,改善了不同信噪比条件下的译码性能,并解决了归一化因子的选择难题,适合在资源受限的深空通信中应用。
     

自适应融合IMM的自主无线电载波跟踪算法

针对深空自主无线电接收技术中信噪比(SNR)未知的载波跟踪问题,提出了一种自适应融合的交互式多模型(IMM)算法,可以根据实际环境的信噪比自适应地调节IMM估计器的噪声方差,以实现对未知SNR信号的正常跟踪,并保证频率跟踪精度几乎不受初始噪声方差的影响。在分析系统收敛性的基础上,该算法采用模型概率自适应调整策略,根据系统收敛判断条件自适应地调整IMM模型集中各模型的概率,保证了系统的收敛性,提高了跟踪精度,与广泛使用的Sage-Husa自适应滤波算法相比,收敛时间缩短了一倍左右。     

一种超高自由度的稳健调零实现算法研究

针对在卫星导航自适应调零天线研究领域中信号失配导致自适应计算性能下降和性能恶化的问题,提出了一种超高自由度的稳健调零算法。首先在SFAP框架下提出SYSTOLIC阵列在矢量不确定集约束下的实现方法,给出分析滤波器组与综合滤波器组的处理架构,分析了空时滤波器模型,通过理论分析得出矢量不确定集加载量的取值范围,实现空频宽带处理器SYSTOLIC阵列的最优权值求解过程。算法有效改善了空频自适应调零算法的输出信干噪比,仿真结果证明该算法对通道失配不敏感且收敛性能良好。     

自适应帧同步器及其参数设计

本文对帧同步捕获性能进行了定量分析,给出了帧同步一次通过捕获概率。在此基础上,导出了误差门限与信道误码、校核帧数α和保护帧数β与误差门限等之间的关系,进而提出了一种新型的自适应帧同步器的实施方案。自适应帧同步器可以较好地解决同步精度与速度之间的矛盾,并可以在不同的工作环境中保持最佳工作状态,因此是一种较为理想的帧同步器。     

CCSDS标准Reed-Solomon码编码参数的研究

Reed-Solomon码是具有很强纠错能力的线性分组码,广泛应用于各种通信系统中。对CCSDS标准Reed-Solomon码的主要特点进行了研究,通过使用自反码生成多项式和对偶基表示法使编码器中的常数乘法器个数减少一半,并且降低编码器的实现复杂度,而代价是译码器复杂度大大增加。在分析了近年出现的低复杂度比特并行有限域乘法算法以及FPGA技术发展之影响的基础上,考虑到降低译码器的复杂度可以达到空间通信系统整体性能的优化之目的,并且有利于今后空间通信系统与地面通信系统的融合,给出了修订空间数据系统咨询委员会（CCSDS）标准关于Reed-Solomon码编码参数的建议,提出在CCSDS标准的数据传输系统中可以允许使用多项式基表示域元素。     

自适应序列概率比检验型PCM帧同步器的分析

本文用一简单的自适应算法来决定序列概率比检验(SPRT)型 PCM 帧同步器的工作参数。由计算机仿真得到了在很大的误码率范围内的性能数据。数据表明:序列概率比检验型在锁定态到搜索态转换性质上,比通用型同步器有重要的改进。     

嫦娥四号动力下降段图像可视化传输方案

针对嫦娥四号降落相机在动力下降段的图像可视化传输需求和深空通信下行数传信道带宽受限的矛盾,文章提出了一种动力下降段速率自适应的可视化图像传输方案,对如何保证降落相机图像下传的实时性、完整性、速率自适应性等关键问题进行了讨论,并对方案中涉及的抽帧回放算法、帧格式识别方法、合路调度算法等关键技术进行了详细说明。同时,文中给出了该方案在嫦娥四号在轨的验证情况,结果表明,在数传通信速率受限的情况下该方案实现了降落相机图像的存储管理和可视化下传,具有实时性高、速率自适应、图像下传完整等特点,可以为其他航天器数据管理系统设计提供参考。     

一种改进的GPS信号捕获策略的性能分析

针对一种克服位翻转设计的GPS信号捕获策略缺乏理论评估,以及判决门限计算公式失配的问题,对该策略下的接收机捕获性能做了理论分析及定量评估,给出了虚警概率和检测概率的解析表达式,以及修正的判决门限计算公式。从理论上证明了这种策略在存在数据位翻转时的有效性,并指出当利用传统判决门限计算公式对该策略进行设计时,预期性能与实际捕获性能间存在较大偏差,而给出的修正计算公式可以得到与真实值吻合的分析结果。该结论对接收机研制有指导意义和实用价值。     

一种面向节能的星载实时任务动态调度算法研究

星载嵌入式操作系统性能和任务能耗之间的平衡非常重要,采用合理的处理器和电压分配策略是一个重要手段。提出一系列基于计算概率的建模方法,用来解决星载实时嵌入式系统中对于具有数据依赖的非周期性任务的处理器和电压分配相关问题,并且能够确保所有的任务都能在时间约束下执行。首先设计一个处理器调度算法,将任务的有向无环图(DAG)映射到一组可变电压处理器上,然后使用动态编程算法为每个任务分配合适的电压。通过带有重启的局部搜索策略从候选解集中获取最优解,以解决局部最优陷阱问题。通过实验说明,所提出的算法与其他算法相比,在所有时间约束下具有更好的能效。     

一种适用于深空通信的有限随机性喷泉码算法

基于数字喷泉的编译码技术无码率、不需要反馈的特点可适应深空环境下的文件传输。但传统的喷泉随机编码算法需要10^4量级以上的码长以保证可恢复概率,且原有的译码算法是一种次优方案,无法满足功率和存储空间严格受限的深空通信系统。提出了一种限制编码过程中部分随机性的相关列补偿编码算法,采用渐增高斯消去算法优化译码性能。仿真结果表明所提出的联合优化编译码方案能使码长不大于10^3的喷泉码在冗余度小于0.20的情况下,获得10^-4的译码失败率,较好地解决了传统数字喷泉码在空间通信系统中的适用问题。     

兆瓦级探月火箭空间核电源系统设计与性能研究

针对目前空间核电源在深空探测领域功率不足的问题，结合热离子热电转换空间核电源和碱金属热电转换空间核电源的发电方式，提出一种新型空间核电源。计算堆芯有效增殖因子、功率峰值因子、冷却剂空泡系数和停堆深度等安全性参数，并通过分析接收极功函数和碱金属热电转换系统电流密度等性能参数。之后，对比耦合发电系统与原热离子热电转换空间核电源和碱金属热电转换空间核电源的效率，发现新型耦合发电系统发电效率分别较另两种发电系统提高约6％和约10％。最后建立动态模型进行分析，确保核电源可以稳定运行，为大功率核电源设计提供理论依据。     

四维超混沌射频隐身跳频通信设计方法

为提高飞行器通信系统的抗截获性能,提出了一种基于四维超混沌系统的射频隐身跳频通信设计方法。该方法构建了四维超混沌系统,扩展了系统解空间,有效增加了系统复杂度,并通过引入周期性扰动措施,解决了有限精度带来的短周期现象。在四维超混沌系统的基础上,利用超混沌系统生成的双通道超混沌序列,实现了跳频通信系统的频率序列和周期序列联合不确定设计方法。仿真结果表明：四维超混沌系统与传统混沌系统相比,其复杂度最优,在相同有限精度条件下,超混沌系统的周期性明显减弱。另外,基于四维超混沌设计的跳频系统,其截获概率优于常规跳频系统,具有较好的射频隐身性能。     

多变量线性系统的特征模型及控制方法

对多输入 -多输出高阶线性定常系统从理论上详细推导出了其特征模型 ,并给出了基于特征模型的自适应模糊广义预测控制方案。所建立的特征模型为智能控制器设计和一些高阶对象的低阶控制器设计提供了理论依据 ,特别是为大型空间挠性航天器的控制提供了一种有效的途径。通过对一个航天器控制的仿真研究验证了所给方法的有效性