【摘要】：隨著時(shí)代的發(fā)展,人類正從太空獲取越來(lái)越多的對(duì)地、對(duì)空探測(cè)信息,衛(wèi)星需要承擔(dān)的科學(xué)探測(cè)任務(wù)也正在變得越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜,這導(dǎo)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(gè)模塊出現(xiàn)故障都會(huì)直接或間接影響其他模塊的正常工作,甚至?xí)䦟?dǎo)致整個(gè)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(lái)越難以適應(yīng)新時(shí)期的實(shí)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(guó)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(shí)期衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。小衛(wèi)星編隊(duì)在運(yùn)行過(guò)程中,其通信系統(tǒng)除了承擔(dān)大量載荷數(shù)據(jù)的高速傳輸外,為了確保編隊(duì)的安全飛行以及快速處理各種突發(fā)事件,還需要實(shí)時(shí)、可靠傳輸小衛(wèi)星間的位置、速度等在軌運(yùn)行信息。因此傳統(tǒng)上基于地面的衛(wèi)星測(cè)控通信一體化系統(tǒng)已無(wú)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(duì)通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、可靠、高效傳輸,是一項(xiàng)迫切需要解決的核心問(wèn)題。針對(duì)分布式衛(wèi)星系統(tǒng)的工作場(chǎng)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(duì)通信系統(tǒng),即:通過(guò)運(yùn)控子網(wǎng)與數(shù)傳子網(wǎng)的適度分離與解耦,以運(yùn)控子網(wǎng)為基礎(chǔ),其承載實(shí)時(shí)、低速的組網(wǎng)信令(包括精確編隊(duì)飛行的運(yùn)控信息),且全向覆蓋,以支撐用戶的隨機(jī)接入與退出,并實(shí)現(xiàn)QoS優(yōu)先。在運(yùn)控子網(wǎng)之上承載數(shù)傳子網(wǎng),其支持非實(shí)時(shí)、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(shí)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(yùn)控子網(wǎng)采用了無(wú)中心的無(wú)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(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(PMP)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)載荷數(shù)據(jù)的高速定向傳輸。此外,為了更加準(zhǔn)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(guò)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(duì)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(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN927.2

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本文編號(hào)：2132741