面向深空通信文件傳輸?shù)姆抡嫦到y(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、深空探測(cè)是21世紀(jì)人類高度關(guān)注的空間科學(xué)活動(dòng),隨著深空探測(cè)范圍的不斷擴(kuò)展,如何通過深空通信系統(tǒng)保證探測(cè)器和地球之間聯(lián)系成為越來越具有挑戰(zhàn)性的難題。深空通信傳輸距離極遠(yuǎn),最直接的影響是能量的路徑損耗以及傳輸時(shí)延的增加。巨大的通信傳輸時(shí)延和鏈路易中斷的特點(diǎn)使得傳統(tǒng)反饋重傳方式的通信協(xié)議效率很低,嚴(yán)重影響了通信效率。開發(fā)更為高效的通信方案成為必然。
　　面對(duì)搭建測(cè)試深空通信方案的實(shí)際深空通信網(wǎng)絡(luò)困難,國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)都在努力開發(fā)自己的方

2、案仿真系統(tǒng)。而我國(guó)現(xiàn)在尚未開展真正的深空探測(cè),但是隨著我國(guó)探月二期工程的圓滿成功,三期探月工程和真正的火星探測(cè)星船2013年下半年的發(fā)射,深空通信方案驗(yàn)證成為必然。然而我國(guó)尚無(wú)法進(jìn)行真實(shí)的測(cè)試,只能是理論論證和仿真實(shí)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)和仿真科學(xué)的發(fā)展,世界各大公司已經(jīng)開發(fā)了多個(gè)強(qiáng)大的通信仿真工具。但是這些仿真工具應(yīng)用于深空通信方案仿真時(shí),存在多種弊端:首先,搭建需要仿真的深空通信場(chǎng)景困難;其次,仿真工具,不能很好的把深空環(huán)境的特點(diǎn),不能實(shí)時(shí)

3、的映射到仿真中去;再者,深空通信一個(gè)重要的目的是要把探測(cè)器的探測(cè)數(shù)據(jù)回傳給地面站,但是絕大多數(shù)仿真工具,都是特征數(shù)據(jù)包仿真,無(wú)數(shù)據(jù),這樣就有許多問題無(wú)法進(jìn)行與真實(shí)深空通信進(jìn)行匹配。
　　因此,我們需要開發(fā)一套能夠保證這些深空通信環(huán)境特點(diǎn),實(shí)時(shí)映射到整個(gè)仿真通信過程中,保障仿真系統(tǒng)的真實(shí)性、可信度和可靠性的仿真系統(tǒng)。深空通信系統(tǒng),是一個(gè)非常龐大的系統(tǒng),開發(fā)過程中耗費(fèi)了巨大的人力物力,因此需要在更改仿真任務(wù)時(shí),能夠最大限度的利用原有系

4、統(tǒng)共,即重用性好;同時(shí),作為一個(gè)龐大的,由多個(gè)分系統(tǒng)組成,要使系統(tǒng)具有良好的性能,必須保證各個(gè)分系統(tǒng)之間的相互通信,也即互操作性好。
　　本文從理論論證和實(shí)際開發(fā)兩個(gè)方面,展開工作,最終使用C++開發(fā)實(shí)現(xiàn)了一套面向深空通信文件傳輸?shù)幕?HLA的深空通信仿真系統(tǒng)。第二章中,詳細(xì)的介紹了現(xiàn)階段深空通信系統(tǒng)中導(dǎo)致通信困難的因素,并進(jìn)行了數(shù)量分析。同時(shí),介紹了 HLA發(fā)展的歷程,并簡(jiǎn)要介紹了本仿真系統(tǒng)中是用到的 HLA體系提供的服務(wù)。第

5、三章,對(duì)深空通信系統(tǒng)充分研究的基礎(chǔ)上,通過的功能標(biāo)準(zhǔn)劃分為多個(gè)子系統(tǒng),并完成了深空通信仿真系統(tǒng)各聯(lián)邦成員的設(shè)計(jì)。同時(shí),根據(jù)系統(tǒng)需要為仿真系統(tǒng)增加了深空環(huán)境聯(lián)邦成員和數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員。并詳細(xì)說明了每個(gè)聯(lián)邦成員的實(shí)現(xiàn)。第四章中以延遲 NAK型CFDP協(xié)議性能為仿真目的,使用 C++完成了 CFDP協(xié)議的實(shí)現(xiàn),并在本文所開發(fā)的仿真系統(tǒng)中進(jìn)行了仿真。同時(shí)從協(xié)議和仿真系統(tǒng)兩個(gè)角度進(jìn)行對(duì)仿真系統(tǒng)結(jié)果分析,充分證明了所設(shè)計(jì)開發(fā)的通信仿真系統(tǒng)的可用性和