小衛(wèi)星編隊(duì)組網(wǎng)機(jī)制研究.pdf

1、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)?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

2、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。

3、r>　　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，

4、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