【摘要】：隨著時代的發(fā)展,人類正從太空獲取越來越多的對地、對空探測信息,衛(wèi)星需要承擔的科學探測任務(wù)也正在變得越來越多、越來越復雜,這導致了衛(wèi)星質(zhì)量和體積地不斷增大。除此之外,傳統(tǒng)大衛(wèi)星的載荷模塊以及支持載荷模塊正常工作的其他各子系統(tǒng)相互間緊密結(jié)合,這其中任何一個模塊出現(xiàn)故障都會直接或間接影響其他模塊的正常工作,甚至會導致整個系統(tǒng)失去所有的功能。因此,傳統(tǒng)的大衛(wèi)星技術(shù)越來越難以適應(yīng)新時期的實際應(yīng)用需求。在此背景下,分布式衛(wèi)星系統(tǒng)逐漸引起了世界各國地關(guān)注,并且在近幾年得到了一定程度地發(fā)展,逐漸成為了新時期衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。小衛(wèi)星編隊在運行過程中,其通信系統(tǒng)除了承擔大量載荷數(shù)據(jù)的高速傳輸外,為了確保編隊的安全飛行以及快速處理各種突發(fā)事件,還需要實時、可靠傳輸小衛(wèi)星間的位置、速度等在軌運行信息。因此傳統(tǒng)上基于地面的衛(wèi)星測控通信一體化系統(tǒng)已無法應(yīng)用到分布式衛(wèi)星系統(tǒng)中,如何建立可靠的小衛(wèi)星編隊通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的實時、可靠、高效傳輸,是一項迫切需要解決的核心問題。針對分布式衛(wèi)星系統(tǒng)的工作場景和特殊需求,本文采用分層異構(gòu)自組織網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了高效可靠的小衛(wèi)星編隊通信系統(tǒng),即:通過運控子網(wǎng)與數(shù)傳子網(wǎng)的適度分離與解耦,以運控子網(wǎng)為基礎(chǔ),其承載實時、低速的組網(wǎng)信令(包括精確編隊飛行的運控信息),且全向覆蓋,以支撐用戶的隨機接入與退出,并實現(xiàn)QoS優(yōu)先。在運控子網(wǎng)之上承載數(shù)傳子網(wǎng),其支持非實時、高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),且定向覆蓋,以支撐高效傳輸,并實現(xiàn)能效優(yōu)先。為了滿足各自的功能需求,二者需采用不同的通信協(xié)議,包括:路由、媒體接入控制協(xié)議以及物理層相關(guān)傳輸技術(shù)等。本文中,運控子網(wǎng)采用了無中心的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以能夠提供多條端到端的傳輸路徑,并且能夠提供迂回路由,提高了網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力。而數(shù)傳子網(wǎng)采用了點對多點(PMP)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)載荷數(shù)據(jù)的高速定向傳輸。此外,為了更加準確地衡量網(wǎng)絡(luò)的綜合性能,本文提出了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率這一概念。最后通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型,分別仿真了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的性能,仿真結(jié)果表明采用分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型可以明顯改善系統(tǒng)的性能,其更適用于小衛(wèi)星編隊通信網(wǎng)絡(luò),能夠支持分布式衛(wèi)星系統(tǒng)的正常工作。
[Abstract]:With the development of the times, people are getting more and more information from space, and the scientific exploration tasks that satellites need to undertake are becoming more and more complex, which leads to the increasing quality and volume of satellites. In addition, the load modules of the traditional large satellites and other subsystems supporting the normal operation of the load modules are closely integrated with each other. Any failure of any of these modules will directly or indirectly affect the normal operation of the other modules. It can even cause the entire system to lose all its functionality. Therefore, the traditional large satellite technology is becoming more and more difficult to adapt to the practical needs of the new era. In this context, distributed satellite system has gradually attracted the attention of the world, and in recent years has been developed to a certain extent, gradually becoming one of the trends of satellite technology in the new era. In the process of small satellite formation operation, in addition to the high-speed transmission of a large amount of load data, in order to ensure the safe flight of the formation and to deal with all kinds of emergencies, it is also necessary to transmit the position of small satellites in real time and reliably. Speed and other information on orbit operation. Therefore, the traditional ground-based satellite TT & C communication integration system can not be applied to the distributed satellite system. How to establish a reliable small satellite formation communication network to achieve real-time, reliable and efficient transmission of all kinds of data, Is an urgent need to solve the core problem. Aiming at the working situation and special requirement of distributed satellite system, this paper constructs an efficient and reliable communication system of small satellite formation by using hierarchical and heterogeneous self-organizing network, that is, through the proper separation and decoupling between the operation control subnet and the data transmission subnet. Based on the operational control subnet, it carries real-time, low-speed network signaling (including precise formation flight control information), and covers all directions to support the random access and exit of users, and realize QoS priority. It supports non-real-time, high-speed data services and directional coverage to support efficient transmission and energy efficiency priority. In order to meet their respective functional requirements, they need to adopt different communication protocols, including: routing, media access control protocol and physical layer related transmission technology. In this paper, a centerless wireless mesh network structure is used to provide multiple end-to-end transmission paths and circuitous routing to improve the network survivability. The point to multipoint (PMP) network structure is adopted in the digital subnet to realize the high speed directional transmission of load data. In addition, in order to measure the network performance more accurately, this paper puts forward the concept of network transmission efficiency. Finally, the performance of heterogeneous network and isomorphic network are simulated by constructing the network model. The simulation results show that the layered heterogeneous network model can obviously improve the performance of the system, and it is more suitable for small satellite formation communication network. Can support the normal operation of distributed satellite system.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN927.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王紀兵;吳煒華;;考慮非線性項的衛(wèi)星編隊保持[J];計算機與現(xiàn)代化;2009年07期

2 吳煒華;侯明善;劉永剛;;衛(wèi)星編隊保持的初始化條件及仿真分析[J];計算機仿真;2009年10期

3 張楊;侯明善;劉永剛;;衛(wèi)星編隊長期保持與控制比較研究[J];計算機仿真;2009年11期

4 陳明劍;周鳳歧;;基于星載GPS衛(wèi)星編隊可視化仿真系統(tǒng)[J];計算機仿真;2010年05期

5 黨常平;蔡遠文;史建偉;解維奇;邢曉辰;;衛(wèi)星編隊構(gòu)形重構(gòu)方案[J];兵工自動化;2013年07期

6 劉穎;廖桂生;張濤麟;;分布式衛(wèi)星編隊的誤差校正方法及運動目標檢測性能分析[J];電子與信息學報;2007年10期

7 胡敏;曾國強;楊慶;湯亞鋒;姚紅;;基于處理器在回路的衛(wèi)星編隊仿真驗證系統(tǒng)[J];系統(tǒng)仿真學報;2010年11期

8 肖玉婷;朱立東;;一種衛(wèi)星編隊構(gòu)型設(shè)計方法[J];計算機仿真;2014年02期

9 張健;戴金海;;衛(wèi)星編隊構(gòu)形重構(gòu)的螺旋控制策略[J];系統(tǒng)仿真學報;2007年08期

10 張健;戴金海;;自主運行衛(wèi)星編隊構(gòu)形重構(gòu)控制策略仿真分析[J];系統(tǒng)仿真學報;2007年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王少軒;曾巒;熊偉;;基于衛(wèi)星編隊的空間目標光學測量建模[A];2009系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2009年

2 吳志剛;譚述君;鐘萬勰;;衛(wèi)星編隊重構(gòu)的均衡耗能最優(yōu)控制方法[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

3 雪丹;曹喜濱;;橢圓參考軌道衛(wèi)星編隊的相對導航研究[A];全國第十二屆空間及運動體控制技術(shù)學術(shù)會議論文集[C];2006年

4 陳宏宇;吳會英;趙靈峰;陳凡勝;;基于時差測量的衛(wèi)星編隊簡易導航系統(tǒng)研究[A];中國宇航學會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第七屆學術(shù)年會論文集[C];2010年

5 胡敏;曾國強;姚紅;;分布式衛(wèi)星編隊維持控制仿真系統(tǒng)研究[A];2009系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2009年

6 張志強;張波;李署堅;;基于側(cè)音測距方法的小衛(wèi)星編隊距離算法分析[A];第六屆全國信號和智能信息處理與應(yīng)用學術(shù)會議論文集[C];2012年

7 吳志剛;彭海軍;譚述君;;周期最優(yōu)和周期H_∞控制方法在航天器控制中的應(yīng)用[A];第二屆全國動力學與控制青年學者研討會論文摘要集[C];2008年

8 朱維坤;翟文江;;全球陸地測繪衛(wèi)星編隊構(gòu)形研究[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年

9 馮孝輝;李京生;鄧忠民;;攝動影響下衛(wèi)星編隊隊形控制方法研究[A];北京力學會第14屆學術(shù)年會論文集[C];2008年

10 尹軍用;高云峰;;Halo軌道上衛(wèi)星編隊構(gòu)形研究[A];中國宇航學會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第三屆學術(shù)會議論文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前6條

1 龐之浩;“法網(wǎng)恢恢”：衛(wèi)星編隊監(jiān)測地球[N];大眾科技報;2006年

2 中國航天科工集團公司一院 貝超 李琳 王晶;微小衛(wèi)星編隊星間測量與協(xié)同控制研究[N];中國航天報;2013年

3 游雪晴;衛(wèi)星排排坐[N];科技日報;2003年

4 特約記者 張利文 記者 張曉祺;我國“一箭雙星”成功發(fā)射實踐九號A/B衛(wèi)星[N];解放軍報;2012年

5 邊際;以色列研發(fā)新型微衛(wèi)星方案[N];中國航空報;2012年

6 記者 孔巖;NASA發(fā)射衛(wèi)星研究氣溶膠對氣候的作用[N];中國氣象報;2011年

相關(guān)博士學位論文 前6條

1 陸宏偉;基于衛(wèi)星編隊遙感圖像的對地定位算法研究[D];國防科學技術(shù)大學;2004年

2 樓良盛;基于衛(wèi)星編隊InSAR數(shù)據(jù)處理技術(shù)[D];解放軍信息工程大學;2007年

3 徐愛民;分布式衛(wèi)星干涉儀軌道設(shè)計[D];解放軍信息工程大學;2009年

4 楊雪榕;衛(wèi)星跟飛編隊控制問題研究[D];國防科學技術(shù)大學;2010年

5 郝繼剛;分布式衛(wèi)星編隊構(gòu)形控制研究[D];國防科學技術(shù)大學;2006年

6 張健;分布式衛(wèi)星自主構(gòu)形重構(gòu)技術(shù)研究[D];國防科學技術(shù)大學;2006年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 張曉磊;基于構(gòu)型信息的小衛(wèi)星編隊自主導航技術(shù)研究[D];中國科學院研究生院(空間科學與應(yīng)用研究中心);2015年

2 張萬寶;考慮執(zhí)行器飽和的衛(wèi)星編隊飛行控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 肖玉婷;衛(wèi)星編隊分布式MIMO系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學;2014年

4 祁祺;基于衛(wèi)星編隊協(xié)作的空間天線陣列合成算法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

5 黃庠奇;基于低軌衛(wèi)星編隊協(xié)作的星地MIMO天線陣優(yōu)化[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

6 史鳳振;小衛(wèi)星編隊組網(wǎng)機制研究[D];西安電子科技大學;2014年

7 彭海軍;周期時變控制系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)值方法及其在衛(wèi)星編隊保持中的應(yīng)用[D];大連理工大學;2008年

8 梁樹甜;小衛(wèi)星編隊的隊形捕獲和保持控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

9 陶久亮;衛(wèi)星編隊星間相對測量技術(shù)研究[D];上海交通大學;2012年

10 王煥強;臨界軌道傾角衛(wèi)星編隊構(gòu)型研究[D];沈陽航空航天大學;2012年

，

本文編號：2132741