基于CCSDS高级在轨系统的遥科学空间通信链路结构研究

本文以空间数据系统咨询委员会（ＣＣＳＤＳ） 最近为高级在轨系统（ＡＯＳ） 制定的一系列标准为蓝本， 提出了一种遥科学空间通信链路结构， 该结构在一定程度上能满足上述遥科学实验的诸项要求， 并且能够为用户提供多种灵活的数据传输业务。

高级在轨系统链路控制器仿真设计与实现

对高级在轨系统(AOS)链路控制器功能和相应的业务数据格式进行了详细的分析和研究,设计和实现了AOS链路控制器的仿真系统,并对仿真结构中各模块之间的数据传输和处理机制提出了解决方案。通过仿真证明了系统具有数据传输率高,支持多用户同时访问,可处理不同类型数据的特点,解决了数据格式转换和实时传输的问题。

基于粒子系统的空间通信链路可视化研究

针对通信链路的可视化引入粒子系统的思想,利用粒子的属性与运动模式较为形象地描述了通信链路中信道吞吐量、信息传输速率、工作频段以及受干扰程度等要素,取得了良好的仿真效果。

基于路由需求的空间信息系统星地链路及星间链路特征分析

有效的路由算法是空间信息系统需要解决的核心技术之一。由于卫星网络的拓扑结构的变化,空间信息系统的路由算法应充分考虑到星间、星地链路连通性特征及卫星网络的拓扑结构演化规律。分析了空间信息系统卫星网络体系结构,研究了星间、星地链路的几何特性,并利用STK仿真软件对星间、星地链路的性能进行仿真,通过分析仿真结果得到了某些星间链路、星地链路的链路连通性特性,进一步分析得到了空间信息系统信息传输网络拓扑结构的演化规律,其可为卫星链路的设计以及后续空间信息系统路由算法的研究提供一定的参考。

基于空间光通信系统链路的最优化束散角研究

模拟了一种基于OOK调制方式的光空间链路模型,设置一些合理的参数,经过公式的计算得出了相对应的性能参数数值,对数值进行分析,研究了通信光束发散角和径向偏角发差的关系,进而分析得出了光束发散角与系统性能的关系,最后可以得出系统性能达到最优时通信光束发散角的最优值。

CCSDS高级在轨系统及在我国航天器中的应用

CCSDS(空间数据系统咨询委员会)1989年发布了"高级在轨系统,网络与数据链路:结构说明"建议书,高级在轨系统(AOS)为空间数据系统信息交换与处理提供了极大的方便,同时向下兼容常规空间数据业务。中国科学院空间科学与应用研究中心自1993年开始进行AOS的应用研究,先后在载人飞船有效载荷数管系统、实践五号卫星、863遥科学通用平台以及计划于2003年发射的探测一号、探测二号卫星上采用了CCSDS AOS数据标准。本文将简要介绍CCSDS、AOS标准以及在实践五号卫星、神舟飞船、遥科学通用平台和探测一号、探测二号卫星工应用AOS的情况与经验。

CCSDS高级在轨系统协议及其应用介绍

首先简要回顾了CCSDS(空间数据系统咨询委员会)AOS(高级在轨系统)建议及其在空间数据系统信息交换和处理方面的优势,然后介绍了继载人航天飞船有效载荷数据管理系统、"实践"五号卫星及双星探测计划之后,中国科学院空间科学与应用研究中心在"嫦娥"卫星、月球车综合电子演示系统、百兆级高速多路复接器及"萤火"一号探测器上开展CCSDS AOS应用研究的新进展。

射频识别系统通信链路仿真与测试

自由空间下射频识别系统天线通常等效为戴维南等效电路模型,缺少对环境因素和标签电路中寄生元件的考虑。基于射频识别系统基本原理和天线散射理论,提出了一种改进的真实环境下的超高频射频识别系统二端口网络链路模型。建立了基于虚拟仪器技术的射频识别系统天线链路仿真和测试系统。通过仿真实验,得出了真实环境下的标签吸收功率和通信误码率,验证了环境因素对射频识别系统性能的影响。

回声状态网络的可见光通信系统空间相关性研究

可见光通信系统的空间相关性会对系统信道容量以及系统性能产生巨大的影响,为此对回声状态网络下的可见光通信系统空间相关性进行研究。基于回声状态网络设计通信信道模型,分别计算直射链路以及非直射链路的信道直流增益效果,在通信函数的基础上建立可见光通信模型,并设置回声状态网络连接矩阵;分析可见光通信系统空间相关性,获取接收机热噪声的系数比;在发射与接收端口建立矩阵结构,依据接收角的集中增益系数,更新信号接收集中增益比;计算空间相关容量误差,以此获取相关系数。实验结果显示,2*2信道容量下,三种频率的空间相关性分别在链路距离为80 m、100 m和150 m时归零,2*4信道容量的最大链路距离则为140 m、190 m、230 m,信道容量和中心点频率均对空间相关性具有正向影响。

一种有限缓存下的高级在轨多路复用等时帧生成模型

在高级在轨系统的成帧过程中,缓存容量和复用效率直接影响VCA子层和整个系统的吞吐性能.不同于之前的无限缓存长等待时间模型,本文基于泊松分布,建立了MPDU复用的统计概率模型,提出一种基于有限缓存的等时帧生成模型,并推导出了表征缓存容量、成帧等待时间和效率关系的递推公式.将理论公式递推数据与仿真数据进行比较,仿真结果表明递推公式能较好地刻画真实的成帧过程.

空间AOS链路网络自动流量控制设计与实现

在空间天地一体化网络通信系统中,针对高级在轨系统(AOS)链路网络传输效率低、丢包等问题,提出了一种基于随机早期检测(RED)算法改进的流量控制算法,实现AOS链路可靠的自动流量控制;该算法基于AOS链路网关内部缓存队列对流量控制终端速率进行动态调整,控制网关缓存队列长度始终处于合理的范围内,实现AOS链路与网络链路速率的自动匹配,提高AOS链路的可靠性和传输效率。采用OPNET软件建模对流量控制算法进行了仿真,结果表明:该算法能够实现高效的自动流量控制,在空间网络环境下,算法运行稳定后,AOS链路丢包率为0、传输效率可达99%以上;在我国空间站AOS网关中实现并应用了该算法,对其在轨数据进行了实测分析,实测结果与仿真结果一致,在轨取得了良好的流量控制效果。

CCSDS高级在轨系统协议吞吐量性能分析

简要介绍了CCSDS高级在轨系统(AOS)协议的信源特点,分析了影响AOS协议包业务吞吐量性能的因素,给出传输集中数据时的包业务吞吐量计算公式,讨论了吞吐量-包长、吞吐量-帧长关系曲线,并针对传输集中数据情况下以吞吐量为指标实现优化AOS协议配置给出了指导性建议,为CCSDS AOS协议的应用提供了参考。

空间数据系统参考体系架构的通信视角

空间数据系统主要由空间段系统、地面段系统、通信链路等部分组成,航天器内部设备之间、航天器之间、航天器与地面系统之间通过通信链路实现互联,并通过地面网络进行扩展,实现空间数据采集、传输、存储、处理和利用,支持空间任务的实现。参考体系架构是一种基于模型的工程方法,该方法采用一组概念和规则,对系统的组成结构、语义行为及各要素之间的关系做出规定,用于在系统设计过程中对系统进行抽象描述。空间数据系统是由多个部分组成的复杂系统,难以从单一视角、采用单一架构对其进行全面描述。

高级在轨系统在高分辨率遥感卫星中的应用

高级在轨系统AOS是空间数据系统咨询委员会CCSDS制定的关于星-星和星-地的数据管理系统。结合AOS系统协议和高分辨率遥感卫星在轨获取的各类载荷数据实际特点,设计了一种适应于高分辨率遥感卫星的空间数据处理系统。该系统把多种载荷产生的不同数据速率、不同字节大小、不同级别传输要求、不同延时要求的数据进行封装,形成统一的虚拟信道数据单元VCDU格式;并把各条虚拟信道上VCDU复接成连续的数据流经星地物理信道传输。仿真试验证明,该系统方案有效地解决了高分辨率遥感卫星多种载荷数据的组织、管理和传输问题,为后续的测绘和遥感处理奠定了可靠的数据基础。

考虑控制链路延时的风电场经MMC-HVDC并网系统稳定性分析及提升策略

柔直换流站的双闭环控制结构易引发链路延时导致系统失稳,基于小信号稳定性分析,提出基于改进粒子群(PSO)算法控制器参数优化的稳定性提升策略。首先,建立考虑链路延时的d-q旋转坐标系下68阶详细状态空间模型,并利用时域仿真模型进行验证。其次,基于特征根分析控制链路延时对系统稳定性的影响,获取风电场侧换流站双闭环控制器链路延时作用影响系统稳定性的特性,通过参与因子法筛选出影响系统稳定性的控制器参数。最后,以阻尼比和特征根到虚轴的距离为优化目标,提出基于改进PSO算法的稳定性提升策略。结果表明所建立考虑控制链路延时稳定性分析模型和稳定性提升策略的有效性,且在系统控制链路延时较长情况下,稳定性提升效果较为显著。

利用高级在轨系统实现高速同/异步混合复接

空间数据传输系统中,音、视频数据的传输变得越来越重要。由于音、视频传输对等时性和实时性要求高,并且视频数据的速率高,数据量大,传统的做法是为音、视频信息单独开辟一个信道传输,但这样会耗费大量的资源。而将视频、音频和异步数据混合复接传输,可以提高信道利用率。针对这种任务,利用国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)高级在轨系统(AOS)建议,提出了两级复用的方案和虚拟信道调度的算法,以满足视频、音频数据传输的等时性和异步数据传输的灵活性,并设计了演示系统。

空间数传链路中虚拟信道动态管理的研究

本文对高级在轨系统(AOS)在空间高速数据传输链路中的应用进行了研究。针对其中的一项关键技术——多用户数据的动态管理,提出了虚拟信道动态管理准则,包括:业务种类与业务等级的选取、虚拟信道多路复用方式的选择、缓存容量的计算、多优先级的制定及相应的调度策略。动态管理准则的提出为在遥感卫星下行信道上实现数据传输AOS化提供了理论依据。

CCSDS AOS及TC空间链路协议吞吐率性能分析

回顾了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的2种空间链路协议,即高级在轨系统空间数据链路协议(CCSDSAOS)及遥控空间数据链路协议(CCSDS TC)。在使用包业务传输集中数据时,分析了CCSDS TC的吞吐率与IP数据包包长的关系,研究了CCSDS AOS的吞吐率与IP数据包包长、传输帧帧长的关系。推导出了使用包业务传输集中数据时的空间链路误码率,空间链路协议的同步帧帧长与空间链路协议的误帧率、误包率、吞吐率的关系公式。在OPNET平台上,通过空地星间链路的仿真实验验证了此吞吐率的关系公式。并在典型空间通信场景下给出了空间链路协议的优化参数配置,为空间数据链路协议的应用提供了参考。

一种基于空域的MIMO系统链路自适应策略研究

提出基于空域上联合SM和TD的LA策略。该策略通过检测后的符号SNR来自适应搜寻满足服务质量要求的最优空间分组方案,天线组内部使用空时分组编码(STBC),组间进行复用。仿真结果表明,同基于时域的LA策略相比,该策略能充分利用SM与TD在时域及空域的性能折中,具有更优的吞吐量性能,且复杂度较低。

AOS(高级在轨系统)协议跟踪研

以CCSDS 732.0-B-3为基础介绍AOS协议数据单元、提供的业务、实现过程和管理参数等内容,描述AOS协议在选用SDLS(空间数据链路安全)协议时的AOS传输帧结构、业务、协议实现过程中与SDLS协议的接口实现及特点以及新增管理参数。