小卫星编队组网机制研究

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1、小卫星编队组网机制研究作者姓名史凤振导师姓名、职称赵力强教授一级学科信息与通信工程二级学科通信与信息系统申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月107011201120179 学校代码学号分类号TN927密级公开西安电子科技大学硕士学位论文小卫星编队组网机制研究作者姓名：史凤振一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：赵力强教授提交日期：2014年11月TheResearchofNetworkingMechanismsforMicro-satellitesFormationAthesissubmittedtoXIDIAN

2、UNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinInformationandCommunicationEngineeringByShiFengzhenSupervisor:Prof.LiqiangZhaoNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含

3、为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保

4、密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要随着时代的发展，人类正从太空获取越来越多的对地、对空探测信息，卫星需要承担的科学探测任务也正在变得越来越多、越来越复杂，这导致了卫星质量和体积地不断增大。除此之外，传统大卫星的载荷模块以及支持载荷模块正常工作的其他各子系统相互间紧密结合，这其中任何一个模块出现故障都会直接或间接影响其他模块的正常工作，甚至会导致整个系统失去所有的功能。因此，传统的大卫星技术越来越难以适应新时期的实际应用需求。在此背景下，分布式卫星系统逐渐引起了世界各国地关注，并且在近几年得到了一定程度地发展，逐渐成为了新时期卫星技术的

5、发展趋势之一。小卫星编队在运行过程中，其通信系统除了承担大量载荷数据的高速传输外，为了确保编队的安全飞行以及快速处理各种突发事件，还需要实时、可靠传输小卫星间的位置、速度等在轨运行信息。因此传统上基于地面的卫星测控通信一体化系统已无法应用到分布式卫星系统中，如何建立可靠的小卫星编队通信网络，实现各类数据的实时、可靠、高效传输，是一项迫切需要解决的核心问题。针对分布式卫星系统的工作场景和特殊需求，本文采用分层异构自组织网络构建了高效可靠的小卫星编队通信系统，即：通过运控子网与数传子网的适度分离与解耦，以运控子网为基础，其承载实时、低速的组网信令（包括精确编队飞行的运控信息），且

6、全向覆盖，以支撑用户的随机接入与退出，并实现QoS优先。在运控子网之上承载数传子网，其支持非实时、高速的数据业务，且定向覆盖，以支撑高效传输，并实现能效优先。为了满足各自的功能需求，二者需采用不同的通信协议，包括：路由、媒体接入控制协议以及物理层相关传输技术等。本文中，运控子网采用了无中心的无线Mesh网络结构，以能够提供多条端到端的传输路径，并且能够提供迂回路由，提高了网络的抗毁能力。而数传子网采用了点对多点（PMP）网络结构，以实现载荷数据的高速定向传输。此外，为了更加准确地衡量网络的综合性能，本文提出了网络传输效率这一概念。最后通过构建网络模型，分别仿真了异构网络与同构

7、网络的性能，仿真结果表明采用分层异构网络模型可以明显改善系统的性能，其更适用于小卫星编队通信网络，能够支持分布式卫星系统的正常工作。关键词：分布式卫星系统，小卫星，分层异构网络论文类型：基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofsociety,wehavebeenobtainingmoreandmoredetectioninformationfromspace.Scientificmissionsthatsatellitesyst