【摘要】：近年來,我國航天技術(shù)發(fā)展日新月異,而衛(wèi)星作為空間通信的載體,對其在功能、靈活性及抗風(fēng)險(xiǎn)能力方面的要求也越來越高。相對于傳統(tǒng)大衛(wèi)星,小衛(wèi)星由于其靈活性、綜合成本等方面的優(yōu)勢,在處理應(yīng)急任務(wù)時(shí)優(yōu)勢顯著。而針對單個(gè)小衛(wèi)星的功能專一性,由多顆小衛(wèi)星組成的分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的研究成為近年來衛(wèi)星通信的熱點(diǎn)方向。本文的主要研究目標(biāo)是在分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)重構(gòu)過程中,同時(shí)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,Qo S),合理利用網(wǎng)絡(luò)鏈路資源。以往關(guān)于組網(wǎng)過程中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的路由算法的設(shè)計(jì)有很多,但由于分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性高,以及對處理突發(fā)性任務(wù)的要求高等特點(diǎn),在組網(wǎng)過程中,有可能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兌乖驹O(shè)計(jì)的路由算法性能發(fā)生改變,網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流量也會(huì)受到影響。因此,單獨(dú)考慮拓?fù)湓O(shè)計(jì)和路由算法存在不足,有必要在組網(wǎng)過程中對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法進(jìn)行綜合考慮。本文首先針對當(dāng)前的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及一些典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征參數(shù)進(jìn)行了總結(jié)。在此基礎(chǔ)上,選擇穩(wěn)定性作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化程度的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),并使用歸一化自然連通度對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性進(jìn)行定量評價(jià)。然后,在路由算法方面,分析歸納了現(xiàn)有的幾類多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由選擇算法,并針對路由選擇算法中時(shí)延、帶寬等優(yōu)化目標(biāo)之間存在相反的優(yōu)化趨勢,即,一個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化帶來其他目標(biāo)的惡化,提出了基于Qo S的多目標(biāo)優(yōu)化算法,對路由算法中多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)之間進(jìn)行折中,并仿真了其性能。最后,針對分布式衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵Ψ�(wěn)定性的要求,將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由算法相結(jié)合,提出一種基于拓?fù)浞�(wěn)定性的衛(wèi)星動(dòng)態(tài)組網(wǎng)優(yōu)化方法,該方法包括多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)初始化和基于穩(wěn)定性的多目標(biāo)優(yōu)化算法兩部分。仿真結(jié)果表明,基于拓?fù)浞�(wěn)定性的衛(wèi)星動(dòng)態(tài)組網(wǎng)優(yōu)化方法能夠在保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞�(wěn)定性滿足約束條件的前提下,通過多目標(biāo)優(yōu)化路由算法,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)Qo S優(yōu)化目標(biāo)之間的折中,降低網(wǎng)絡(luò)的平均時(shí)延,并通過靈活的組網(wǎng)策略,合理利用網(wǎng)絡(luò)的鏈路資源。同時(shí),通過網(wǎng)絡(luò)路由算法和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的迭代優(yōu)化,完成動(dòng)態(tài)組網(wǎng)優(yōu)化過程,提高了組網(wǎng)過程的靈活性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN927.2
【圖文】：

量 3 12 4(km) 35786 10355 14傾角 0.0° 55.0° 52.期(h) 24 6 1道數(shù) 1 3 仰角 20° 22° 10a) MLSN 星座的三維結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文其行列按照如下衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)順序排列，即[LEO-12 LEO-53 LE2 LEO-81]，對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行幾何建模，仿真的某時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)，并利用 MATLAB 對其性能進(jìn)行仿真分析。網(wǎng)絡(luò)中衛(wèi)星如下式所示，其中，不可見的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)之間的鏈路記為ijd 可知，衛(wèi)星間的上行鏈路帶寬上限為 155Mbps。根據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行仿真，仿真 1000 次不同業(yè)務(wù)流量下圖 3-2 所示。

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及對應(yīng)鄰接矩陣衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及對應(yīng)鄰接矩陣0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 10 0 0 0 1 00 0 0 0 1 00 0 1 1 0 01 1 0 0 0 01 0 0 0 0 00 0 1 0 0 0 A0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 01 0 0 0 0 00 0 1 0 0 1 A0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 A

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2777723