面向資源優(yōu)化配置的集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硌芯?/H1>

發(fā)布時(shí)間：2017-08-05 16:33

  本文關(guān)鍵詞：面向資源優(yōu)化配置的集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硌芯?/strong>

  更多相關(guān)文章： 集群航天器 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/b> 能耗 最短路徑 時(shí)隙

【摘要】：集群航天器是一個(gè)極具創(chuàng)新性和革命性的新概念空間分布式系統(tǒng),各個(gè)功能單一的模塊航天器通過星間無線通信鏈路相互連接,構(gòu)成一個(gè)空間自組織網(wǎng)絡(luò),相當(dāng)于一顆功能完整的大衛(wèi)星,執(zhí)行探測(cè)、通信等復(fù)雜的空間任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是集群航天器系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)之一,本文的集群航天器系統(tǒng)是以Cubesat為代表的超小型衛(wèi)星進(jìn)行組網(wǎng),Cubesat多為2U或3U的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu),太陽帆的電池陣面積有限,集群航天器的能量消耗受到限制。因此,對(duì)于集群航天器網(wǎng)絡(luò)而言,急需解決的就是能量受限的問題:在能量有限的條件下,構(gòu)建一個(gè)高效、穩(wěn)定、可靠的集群航天器的空間自組織通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖灾鞴芾砼c動(dòng)態(tài)優(yōu)化,有效均衡和降低網(wǎng)絡(luò)能耗,延長(zhǎng)集群航天器網(wǎng)絡(luò)在軌工作時(shí)間。衛(wèi)星的在軌高速運(yùn)動(dòng)期間、星間鏈路的頻繁切換和成員衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的加入和退出,充分體現(xiàn)了集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂泻芨叩膭?dòng)態(tài)性和周期性。本文建立了以主衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)和從衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)為主體的一體化通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),從星間相對(duì)運(yùn)動(dòng)、星間鏈路的建立條件和節(jié)點(diǎn)能耗模型三個(gè)方面對(duì)集群航天器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)合圖論相關(guān)理論建立了集群航天器網(wǎng)絡(luò)模型。結(jié)合Ad hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù),從網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的角度出發(fā),提出星簇網(wǎng)絡(luò)管理思想。分析經(jīng)典的LEACH分簇算法并進(jìn)行優(yōu)化,在改進(jìn)的算法N-LEACH中,根據(jù)節(jié)點(diǎn)能耗情況設(shè)定主衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制。這種動(dòng)態(tài)更換主衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓虏呗?避免了主衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)能耗過高而過早失效,有效實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)能耗的均衡性。在網(wǎng)絡(luò)最短傳輸路徑能耗最低的研究背景下,分析目前最具有代表性的三種最短路徑算法,Floyd-warshall算法,Dijkstra算法和Bellman-Ford算法。研究網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩嗵窂絺鬏敽蛦翁窂絺鬏數(shù)膬煞N數(shù)據(jù)傳輸方式,應(yīng)用經(jīng)典的最短路徑算法Dijkstra,仿真結(jié)果證明,在降低網(wǎng)絡(luò)能耗方面,多跳路徑傳輸優(yōu)于單跳路徑傳輸方式,然后分析路徑跳數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)能耗的影響并確定最優(yōu)跳數(shù)opth�；诩汉教炱骶W(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性,確定星間鏈路發(fā)生切換的所有時(shí)刻,將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)性周期T劃分為n個(gè)時(shí)隙,每個(gè)時(shí)刻t都對(duì)應(yīng)著一個(gè)靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?則相應(yīng)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞刃榘凑諘r(shí)間展開的一系列靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇煺占�。以降低算法的�?fù)雜度為目的,結(jié)合衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)的鄰居集合理論,優(yōu)化Dijkstra算法。結(jié)果充分說明根據(jù)星間鏈路切換時(shí)刻劃分時(shí)隙的方法能夠有效改善網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量和通信實(shí)時(shí)性。
【關(guān)鍵詞】：集群航天器 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong> 能耗 最短路徑 時(shí)隙
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V57;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓拍?/span>12-13
• 1.3 集群航天器網(wǎng)絡(luò)研究概況13-19
• 1.3.1 集群航天器網(wǎng)絡(luò)13-15
• 1.3.2 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)建模方法研究15-16
• 1.3.3 網(wǎng)絡(luò)能量均衡技術(shù)16-17
• 1.3.4 最短路徑理論與應(yīng)用研究17-19
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)安排19-21
• 第2章 集群航天器網(wǎng)絡(luò)特性分析與建模21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 集群航天器網(wǎng)絡(luò)特征21-28
• 2.2.1 集群航天器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)21-23
• 2.2.2 集群航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型23-25
• 2.2.3 星間鏈路25-27
• 2.2.4 能耗模型27-28
• 2.3 集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?/span>28-31
• 2.3.1 圖論的基本概念28-29
• 2.3.2 集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?/span>29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 集群航天器網(wǎng)絡(luò)能量均衡技術(shù)32-43
• 3.1 引言32
• 3.2 集群航天器網(wǎng)絡(luò)能量均衡性分析32-34
• 3.3 LEACH算法的分析34-37
• 3.3.1 LEACH算法描述34-35
• 3.3.2 LEACH算法原理35-37
• 3.4 LEACH算法的改進(jìn)37-39
• 3.4.1 基于能量限制的閾值設(shè)定37
• 3.4.2 最優(yōu)簇首節(jié)點(diǎn)數(shù)37-39
• 3.5 仿真分析39-41
• 3.6 本章小結(jié)41-43
• 第4章 集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠嗵鴤鬏斅窂?/span>43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥疃搪窂剿惴ǚ治?/span>43-46
• 4.3 集群航天器網(wǎng)絡(luò)的多跳路徑傳輸策略46-51
• 4.3.1 單跳傳輸路徑網(wǎng)絡(luò)能耗分析47-50
• 4.3.2 多跳傳輸路徑網(wǎng)絡(luò)能耗分析50-51
• 4.4 仿真分析51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 集群航天器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖疃搪窂剿惴?/span>55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 集群航天器動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>55-58
• 5.2.1 集群航天器動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋?/span>56-57
• 5.2.2 數(shù)學(xué)模型57-58
• 5.3 基于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的N-Dijkstra算法58-62
• 5.3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)隙的劃分58-60
• 5.3.2 Dijkstra算法的優(yōu)化60-62
• 5.3.3 N-Dijkstra算法設(shè)計(jì)思想62
• 5.4 仿真分析62-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李素葉;陳曙;;基于最優(yōu)簇首分布的傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2010年11期

2 林來興;;立方體星的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用前景[J];航天器工程;2013年03期

，

本文編號(hào)：625878

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