基于稳定性的分布式星群组网优化方法研究

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1、硕士学位论文基于稳定性的分布式星群组网优化方法研究RESEARCHONOPTIMIZATIONMETHODSOFDISTRIBUTEDCONSTELLATIONNETWORKSBASEDONSTABILITY亓俊卿哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN927.23学校代码：10213国际图书分类号：621.396.41密级：公开工学硕士学位论文基于稳定性的分布式星群组网优化方法研究硕士研究生：亓俊卿导师：李卓明副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN927.23U.D.C:621.396.41DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONOPTIMIZATIONMETHODSOFDISTRIBUTEDCONSTELLATIONNETWORKSBASEDONSTABILITYCandidate：QiJunqingSupervisor：Asso.Prof.LiZhuomingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineering

3、Speciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicandInformationEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要由于卫星通信具有通信距离远、覆盖范围广、传输时延短等特点，研究卫星通信技术具有重要的意义。近年来，由多颗卫星、地面站、低空飞行器

4、等节点组成的分布式星群网络成为了卫星通信领域的一个热点研究方向。如何实现稳定性组网和动态重构对分布式星群网络具有重要的意义，也是本文的主要研究问题。然而，之前的组网研究分别单独集中于拓扑和路由两个方面。由于星群具有分布式结构、大规模、动态移动等特点，在组网过程中分别单独的考虑拓扑和路由具有缺陷，结合拓扑和路由进行组网优化和重构具有必要性和可行性。本文首先提出了归一化自然连通度的抗毁性评估方法，然后又研究了路由算法中的多目标优化问题。在此基础上，提出了一种基于稳定性的分布式星群组网优化方法。在给定网络时延、带宽和稳定性等约束条

5、件下，此方法能够实现分布式星群的动态组网，并满足稳定性和服务质量的要求。该方法包括基于最短路径和最小生成树算法的初始网络构造算法，基于业务的局部优化算法和基于稳定性的全局优化算法。另外，本文研究了网络节点和链路的损毁问题，以频度作为链路重要性指标，基于网络动态重构思想，提出了一种网络损毁修复策略。基于稳定性的分布式星群组网优化方法，能够满足不同的网络设计需求，在给出稳定性约束的条件下，降低网络时延，提升链路利用率。另外，网络修复算法能够显著地提升损毁网络的稳定性，极大地降低损毁网络的平均时延。本文提出的两种方法计算复杂度低，

6、能够快速有效的解决分布式星群的动态组网和重构问题。关键词：分布式星群；网络优化；抗毁性评估；多目标路由选择；网络修复-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheresearchonsatellitecommunicationownsgreatsignificanceowningtoitscharacteristicsofshortcommunicationdistance,broadcoverageareaandshorttransmissiondelay,etc..Inrecentyears,distribu

7、tedconstellationnetworksconstitutemultiplesatellites,groundstationsandlow-altitudeaircraftshavebecomeahotresearchdirectioninsatellitecommunicationfield.Howtoachievestablenetworkinganddynamicreconstructionhasextremesignificancefordistributedconstellationnetworksandt

8、hereforebecomesthemainresearchissueinthispaper.However,previousstudiesmainlyfocusedontopologyandroutingseparately.Sinceconstellationhascharacteri