基于天地一体化信息网的飞行器接入算法研究

摘要

天地一体化信息网是一项战略性基础设施项目，它是由各类航天器、临近空间飞行器、地面站等设备通过星间和星地链路组成的大型综合系统，在全球遥感、观测和信息传输等方面，具有巨大的社会、经济和军事价值。天地一体化信息网中包含着不同种类、不同功能的终端设备，它们具有不同的通信需求，如何保障它们接入时的服务质量(QoS，Qualit)of Service)，是接入算法设计时需要解决的问题。在满足一般终端接入性能的基础上，本文重点考虑了以临近空间飞行器为代表的高动态飞行器与天地一体化网络之间的接入算法设计，符合其快速接入、高可靠性的通信需求。
　　 本文首先分析了天地一体化信息网的发展现状，指出其有别于现有的通信网络，并说明了网络的组织结构和特点。其次详细介绍了现有的接入控制算法和卫星切换技术，结合空间通信环境自身的特点进行分析，指出了它们各自的优缺点和应用环境。接着本文针对天地一体化网络中空间链路长传播时延、高误码率和信道性能时变的特点，在参考了天地一体化信息网络接入体系结构的基础上，根据接入终端优先级的不同，设计了一种随机与预留方式相结合的接入算法，有效减少了高优先级用户接入卫星网络的接入时延。算法中采用了多请求的机制并结合了链路检测的手段，有利于降低误码对通信的影响。
　　 论文最后通过STK软件和OPNET软件对所设计的接入算法进行联合建模，仿真了空间链路长传播时延和高误码率的通信环境下，飞行器与低轨卫星之间的接入性能。仿真结果表明，在天地一体化网络中采用所设计的接入算法在接入时延方面具有优越性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 天地一体化信息网发展现状

1.2.1 天地一体化信息网组织结构

1.2.2 天地一体化信息网的特点

1.2.3 天地一体化信息网关键技术

1.3 国内外研究现状

1.4 本文工作和结构安排

第二章 接入技术概述

2.1 卫星通信中的接入算法

2.1.1 随机竞争接入协议

2.1.2 固定分配接入协议

2.2 多层卫星网络的接入控制策略

2.2.1 最长覆盖时间优先算法

2.2.2 最短路径优先算法

第三章 天地一体化信息网络的接入算法设计

3.1 网络接入体系结构设计

3.2 随机与预留方式相结合的接入算法设计

3.2.1 算法主要思想

3.2.2 多请求算法和重传机制

3.2.3 算法详细描述

3.2.4 算法的特点

第四章 天地一体化信息网络的接入算法仿真

4.1 仿真工具介绍

4.1.1 STK介绍

4.1.2 OPNET介绍

4.2 仿真平台、仿真场景与网络模型

4.2.1 仿真平台

4.2.2 算法仿真场景

4.2.3 仿真网络模型

4.3 接入算法建模仿真

4.3.1 节点模型

4.3.2 进程模型

4.3.3 仿真结果与分析

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

在读期间研究成果