天基信息网络能力适变方法探讨

面对天基信息网络独具的网络拓扑周期性动态变化、星载网络设备难以按需替换、空间环境安全威胁复杂多样等特点,文章在对天基信息网络安全问题及其应对策略进行简要分析的基础上,提出了面向网络协议架构的多层次天基信息网络能力适变方法,并采用图论的分析手段,从网络拓扑能力的角度,对天基信息网络节点间自适应链路通道增加的能力适变方法进行基本的抗毁效能评估,为构建抗毁弹性的天基信息网络提供有益参考。     

一种天基信息支援测控保障能力快速评估方法

天基信息支援的高实效性对测控保障能力提出了严格要求,针对测控保障能力的快速评估问题,提出了一种基于层次分析法的快速评估方法。首先,依据时序和事件逻辑匹配一致性原则,将整个评估流程拆解为天基信息支援对测控需求确定、评估数据收集、制定评估指标和标准、分析评估数据、提供评估反馈和建议5个步骤,并基于拆解步骤项,确定了评估实施流程,设计了评估层级结构模型,提出了评估方法。然后,依据独立性原则确定了评估指标和标准,采用综合赋值法确定了指标权值,得到归一化评估结果,并确定不同标准对应的决策建议。最后,通过实例验证表明,方法能够快速完成测控保障能力评估,并提供对应的合理处置决策建议,可为天基信息支援的辅助决策快速提供有效依据。     

大规模天基组网演化建模及效能评估方法

针对未来天基体系所呈现出的大规模、网云化和智能化等发展趋势,文章围绕大规模天基体系架构,对大规模天基组网演化建模开展研究,并对大规模天基体系综合效能评估方法进行分析,提出了一种天基体系效能评估总体思路架构,主要包含三个部分：大规模天基体系高动态演化特性分析,网络化指标体系构建方法设计以及天基体系效能评估方法设计。从模拟验证平台构建支撑演化以及效能评估分析的角度进行了探索,为我国大规模天基体系的设计和研究提供参考。     

轨道机动作战中的待机轨道研究

从空间作战的作战样式出发,研究了轨道机动作战中的待机轨道,主要对轨道机动作战中的天基作战平台的机动能量———时间消耗进行了计算分析,并对处于不同待机轨道上的天基作战平台的机动作战能力及其他系统对其的保障能力进行了分析研究,同时考虑了其它的各种限制因素,对于轨道机动作战中的天基作战平台的待机轨道研究有一定借鉴意义。     

基于直觉模糊推理的天基海洋监视系统贡献度评估研究

针对传统天基海洋监视系统贡献度评估方法存在权重计算主观性强,难以应对作战不确定性等问题,提出一种基于直觉模糊推理的评估方法。首先讨论了系统贡献度概念,采用覆盖品质因数、覆盖范围、目标发现概率、定位精度、分辨能力、传输与处理能力,以及抗干扰能力指标评估海洋目标监视系统贡献度。其次设计了评估指标的隶属度函数与非隶属度函数,用不同模糊化策略对各输入变量进行多级量化。再次,建立直觉模糊推理规则,设计了max-min推理合成算法,将重心法作为解模糊算法,考虑隶属度与非隶属度大小对直觉指数的影响并进行修正,检验了所建规则的合理性。用典型目标监视实例对评估方法的有效性进行验证,结果表明直觉模糊推理评估法能有效处理系统贡献度评估中的模糊或不确定的问题。研究为航天武器系统贡献度评估提供了新的解决方法。     

天基边缘计算系统设计及关键技术

卫星具有覆盖范围广、抗灾害性强等特点,随着卫星研制与发射成本的不断降低,推动卫星与地面移动通信网络、物联网(IoT)、云计算中心深度融合,构建天地一体化网络和应用架构,已成为航天发展的重要方向。随着地面多用户、大数据量的接入,亟须开展卫星在轨数据处理技术相关研究,提升卫星的在轨服务能力和质量。本文提出了对卫星计算资源进行整合,构建天基边缘计算系统,并提出了天基边缘计算的3种资源管理策略和4种平台部署协同模式。此外,对天基边缘计算的优势和还需解决的关键技术进行了分析,并搭建了天基边缘计算原型系统,对不同计算卸载策略性能进行了分析。     

国外天基信息网络概念和体系结构研究

介绍国外天基网络信息概念和体系结构研究领域的一些研究成果,主要从军用天基信息网络的体系结构、民用天基信息网络体系结构以及未来空间通信和导航体系结构三个方面介绍国外天基信息网络体系结构的研究现状和未来发展。分析国外天基信息网络系统关键技术,及其对我国未来发展天基信息网络系统的重要意义。     

天基信息引导下反导武器系统拦截窗口分析

基于分析天基信息对反导武器系统的引导方式和引导精度,提出了能够评估拦截效能的反导武器系统拦截窗口的计算方法;建立了不同预警方式下的预警信息发出时刻和天基信息引导下的武器系统雷达发现目标时间的计算模型。通过仿真表明天基预警信息能够为反导武器系统提供充足的作战准备时间,在天基引导信息引导下,武器系统跟踪制导雷达能够更准确快速地跟踪制导雷达发现目标,改善引导信息的精度,增大拦截时间窗口和空间窗口并提高拦截弹拦截更远射程目标的能力。     

基于能力分析的天基资源虚拟化方法的设计与实现

随着小卫星技术以及卫星组网技术的飞速发展,天基资源的规模呈爆发式增长,依赖多种类卫星节点提供的卫星能力,完成多星协同的复杂空间任务,向普通大众用户提供可用的、即时的卫星信息服务,成为未来发展的趋势。针对多类异构卫星,提出一种面向用户的应用层天基资源能力虚拟化方法。分析了即时观测信息服务的用户需求及天基资源的属性特征,综合时间、空间、能源、存储等约束条件,将天基资源按照时空逻辑,分层抽象虚拟化成面向用户的服务能力,建立了适用于大规模异构卫星、统一标准的应用层天基资源虚拟化方法,并设计了计算模型。选取具有代表性的卫星平台、载荷等,针对在轨实时虚拟化的需求,设计并实现了在轨虚拟化算法。试验证明,算法时效性可以满足星上实时计算要求。     

天基信息网络低轨非对称路由协议研究

天基信息网络中的低轨道(LEO)卫星因拓扑变化快、轨道周期短,存在较多的信息网络相关节点间的非对称链路。文章从路由表优化和特殊链路处理方案等方面进行研究,提出了一种基于分时的低轨卫星网络路由算法。以星间链路传输时延作为计算代价度量来判断路由选择的优劣,从链路检测、路由计算和数据转发等三部分对路由协议进行描述,并制定了低轨链路处理方案,可以有效地发现网络中的非对称链路,及时进行相应处理。最后,仿真对比分析结果表明,文章所提出的协议方案在非对称链路存在的情况下性能更为优越。     

天基空间监视交会计算和可观测时段预报的误差分析

将卫星和目标的轨道预报误差引入天基空间目标监视的任务规划中,研究了交会计算和可观测时段预报的误差分析方法。在协方差转换基本方法和交会信息计算公式的基础上,推导了从RSW轨道坐标系到RAE参数（距离、方位角、俯仰角）的协方差转换方法。对LEO和GEO目标观测分别引入相对速度和角距变化率,给出了可观测时段误差的分析方法。算例表明本文的计算结果与Monte-Carlo仿真结果相对误差不大于4%,典型轨道误差下LEO和GEO目标的可观测时段误差分别为0.2秒和3秒量级。该方法对任务规划和姿态及相机导引具有指导意义,还可用于分析成功观测对轨道预报精度的需求。     

天基激光对GEO卫星的毁伤效能分析与启示

为分析天基高能激光对地球同步轨道（geosynchronous orbit, GEO）卫星的威胁，为高价值GEO卫星的防护设计提供参考，根据机动战术激光武器的技术发展情况，采用理论分析和数值计算的方法对天基高能激光的毁伤效能进行了评估。结果表明，10 kW级天基战术激光武器对卫星造成硬毁伤的距离可达50 km以上，卫星的易损部件依次为星表热控材料、太阳电池阵、碳纤维复合材料结构件和光学敏感器。根据分析结果得出的启示有:1）天基激光武器对GEO卫星的威胁是现实的；2）卫星激光防护应围绕薄弱环节开展以获取最佳效费比；3）应从单机、分系统、系统层面综合采取措施以提高系统鲁棒性；4）应采取主被动防护相结合的方式提高综合防护效能。     

低轨天基信息定向分发区域分割编码控制方法

为提高低轨指向性信息分发链路的频谱利用效率,从天基分发平台与地面用户的相对位置关系入手,建立了分发指向、编码增益与信道传输容量的量化关系。在此基础上,提出一种低轨天基信息定向分发区域分割编码控制方法,该方法针对不同信息分发区域,采用最小均方误差(MMSE)作为区域分割准则选择编码方式,既提升了信道传输效率也便于工程实现。最后,本文通过仿真分析了方法的效能和性能影响因素,并与现有自适应编码方法进行了对比,验证了本方法的有效性和可靠性。     

基于支持向量回归与多核集成的红外成像导引头抗干扰性能评估方法

面对着日益复杂的对抗环境,红外成像导引头的抗干扰性能需要不断提高。如何全面、客观、准确地对红外成像导引头的抗干扰性能进行评估,是一项急需解决的难题。针对传统基于支持向量机的评估方法中单核学习能力的不足,提出了一种基于支持向量回归与多核集成的评估方法,该方法在抗干扰评估指标体系下得到了综合的抗干扰性能值,为红外成像导引头抗干扰性能评估提供了新的思路。该方法能够训练多个支持向量回归机并融合多个核函数的优势,充分利用了特征的多样性,进一步降低了回归误差。实验结果表明:该算法能够实现高效可靠的红外成像导引头抗干扰性能评估。     

Research Progress in Laser Active Debris Removal of CAST

Based on the introduction to theresearch status and trend of international space-based laser debris re-moval technology, the existing problems of space-based laser debris removal technology are systematically analyzed.In view of the existing problems, the work and research progress of the Beijing Institute of Spacecraft EnvironmentEngineering in this field are introduced from several aspects, such as dynamic behavior of laser-driven debris, orbittransfer model, ground simulation system, space-based removal system scheme and target selection strategy. The mainresearch methods include laser-driven micro-impulse measurement experiment, surface triangulation three-dimension-al reconstruction calculation method based on laser-material interaction theory, simulation calculation based on orbitaldynamics, etc. It also looks forward to the future research direction in the field of this technology.     

我国天基综合信息网构想

阐述了天基综合信息网的定义、组成和特征;介绍了美国和欧洲天基综合信息网的研究情况;提出了我国天基综合信息网的体系架构,其中包含通信卫星、导航卫星、遥感卫星、载人飞船等航天器和临近空间各种飞行器,以及地面系统。分析了该网络的特点和可用的网络协议结构;探讨了该网络的组网结构、网络协议、服务质量(QoS)路由、网络管理、网络安全防护、激光通信和星载处理交换等多项关键技术。依据国情,提出了我国天基综合信息网构想。此构想采用双层(地球静止轨道和低地球轨道)通信卫星星座和导航卫星星座,实现全球全时覆盖空间层航天器、临近空间层飞行器和地面层各种用户终端,通过星间链路、星地链路和地面线路组成一个空天地一体化的全球信息网络。在国外不设地球站的情况下,该网络可实现:国内测控站测控我国全球运行的卫星;国内遥感站实时接收我国全球遥感卫星发送的信息;国内关口站管理我国授权的全球用户站之间的互通信息。最后,提出了开展我国天基综合信息网的可行性研究建议。     

天基成像跟踪关键技术研究

介绍了天基成像跟踪的工作原理,对成像跟踪关键技术进行了研究.提出利用激光成像目标反演技术进行目标识别跟踪,并分析了星上可见光红外扫描探测技术.最后提出天基平台复合轴跟踪系统可以采用两种设计方法,并介绍了特殊环境下的视轴稳定技术,为天基成像跟踪平台的设计提供参考.     

低轨巨型星座网络容量评估与分析

低轨卫星网络可以提供广覆盖、低时延、大容量的通信服务和随遇接入的网络服务,可有效弥补地面通信网络和高轨卫星网络的不足。近年来“星链”“一网”等星座项目推动了低轨巨型星座的飞速发展。卫星网络容量是网络性能评价的重要指标,传统方法计算复杂度高、耗时长,且计算开销随网络节点数迅速增加,在巨型星座网络评估中产生巨大计算开销。面向低轨巨型星座网络容量评估问题,提出了一种基于最大流的网络容量评估方法,与传统方法相比计算复杂度和计算耗时大大降低。以“星链”星座为例,分析了星座构型、星间链路拓扑连接方式、链路容量及用户需求量对巨型星座网络容量的影响。仿真分析结果对未来低轨巨型星座网络建设具有指导意义。     

面向火箭构型论证的运载能力快速分析方法

针对不同构型与任务条件下的运载能力快速计算问题，提出了基于高斯函数和组合神经网络的速度损失计算方法，并基于此对运载能力进行了快速分析。首先，基于状态量解析解计算分析，采用高斯函数对核心的重力速度损失项进行拟合计算；同时，为提高多构型与多任务样本的采样密度、简化数据建模过程并增强方法适应性，采用径向基网络(RBF)与深度神经网络(DNN)的组合形式进行状态量的提取与回归分析；然后将任务约束转化为需要速度增量，通过数值迭代得到运载能力。仿真结果表明，此运载能力分析方法精度偏差约为0.35%，计算耗时小于2 s，可为运载火箭总体参数快速论证与任务规划研究提供理论支撑。