基于数据续传的微波/激光混合链路中继星资源调度

针对成像、遥感等卫星采集的大容量数据难以及 时回传的问题,提出了一种基于数据续传和微波/ 激光混合链路的数据中继资源调度算法。分析了混合链路中继卫星系统任务数据续传特点, 以完成优先级 加权任务量最大、续传次数最少为调度原则,建立了混合链路任务续传约束规划模型。以任 务的调度顺序 为优化对象,采用任务整传优先和续传次数最少为调度原则确定任务的天线资源和时隙分配 ,提出一种基 于自适应小窗口蚁群(ASAC,adaptive small-window ant colony)算法的任务续传资源调 度优化算法。仿真实验表明,所建调度模型可实现多颗中继星资 源的有效分配,提出的ASAC算法具有较快的收敛速度和较强的全局优化能 力,算法可最大满足用户星数据及时回传的需求。     

自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法

以数据中继卫星光网络系统资源、任务和约束条件为参量,以任务对资源的选择为优化对象,提出了一种基于自适应遗传算法的数据中继卫星光网络资源调度算法.综合考虑多中继星、多时间窗口、多光学天线以及任务优先级要求,建立调度模型;采用当前任务调度时间的确定和后续任务可见时间窗口的更新的调度操作,对不同资源的任务集合进行调度安排并实现了可见时间窗口的动态更新,获得调度任务的总权值并将其作为参量计算适应度值,最后通过改进的自适应遗传算法对不同调度方案进行寻优.以3颗中继星、12颗用户星,6个光天线,60个任务为条件设置了仿真场景,仿真结果表明该算法在收敛速度、调度效率方面具有优势,适应于多任务、多天线的数据中继卫星光网络系统资源调度.     

基于Simulink仿真的用户星天线控制系统分析

为满足中继卫星系统对天线指向精度的要求,首先描述了天线指向控制概念,对用户星与中继卫星星间链路的建立过程进行了分析,并且设计了星上自主控制方案,在Simulink环境下对所设计的天线指向控制系统进行了数学仿真,最后通过对仿真结果的分析验证了用户星天线控制系统的跟踪性能。     

复杂真实约束条件下的多星测控资源调度

测控资源调度是卫星调度研究领域的关键问题之一,其在多星条件下面临着因约束信息来源不同、结构差异大、表达模糊而难以建立统一的约束模型,以及求调度问题的最优解是NP-hard的且不易得到较优解的问题。为此,首先将多星测控问题表达为组合优化模型,再将复杂的约束信息归纳为一套约束,最后提出了一种双层并行约束匹配算法求解问题。与用户现有算法对比,所提算法的周期测控调度成功率提升了9%左右,且可以处理更多约束信息类型。     

微波与激光混合链路中继卫星动态调度快速启发式算法

针对微波与激光混合链路中继卫星系统实际应用中的动态变化,分析了混合系统动态扰动条件,依据中继卫星资源调度动态调整原则,研究了混合系统动态资源调度策略。以最大化调度任务优先级之和,以及扰动发生后对初始方案扰动变化最小为目标,建立了具有两级优化目标的混合系统动态调度模型。提出了动态插入快速启发式算法并对模型求解算法,算法包括直接插入任务操作、移动插入任务操作和删除插入任务操作。仿真结果表明与完全重调度的算法相比,动态插入算法的方案变化率平均降低了60.10%,且计算速度明显高于重新调度算法,能够有效解决混合链路中继卫星系统动态调度问题。     

激光链路中继卫星系统网络设计及性能分析

随着卫星激光通信技术的发展,激光链路中继卫星系统将成为未来天基信息系统的骨干网。首先设计了一种2颗国土星+2颗境外星的网络架构,然后借助地面程控交换技术分析方法,定义了光网络性能指标,最后仿真了激光链路中继卫星系统的网络性能。仿真结果表明,当每颗用户卫星通信业务量为0.2 Erl、接入损失概率要求不大于0.2、链路利用率不小于0.6的情况下,激光链路中继卫星系统的12条接入链路可以支持50颗用户卫星接入。     

多类扰动下微波与激光混合链路中继卫星动态调度问题研究

针对微波与激光混合链路中继卫星在执行初始调度方案过程中发生的各种动态扰动变化,分析研究各类扰动特点,把不同扰动下的动态问题归结为一类复杂约束下的任务插入问题。建立混合链路中继卫星动态调度问题的约束满足模型。提出基于启发式信息的动态调度算法对模型进行求解,基于初始调度方案的优良特性,极大降低动态调度复杂性。仿真结果验证了模型和算法的可行性,能够有效解决微波与激光混合链路中继卫星动态调度问题,对解决实际问题具有一定理论意义和现实意义。     

多业务MIMO-OFDMA/SDMA系统跨层调度与动态资源分配

对多业务MIMO-OFDMA/SDMA 系统下行链路跨层调度与动态资源分配问题进行了研究.首先,在满足各种约束条件的前提下,以最大化系统吞吐量为目标建立了相应的优化模型;然后,提出了一种基于业务类型和子空间距离的用户分组算法,该算法采用聚类分析的方法在每个子载波上对配置有多根接收天线的用户进行分组,从而降低了调度时所需搜索的用户空间的维数;接着,基于所提出的用户分组算法并结合不同业务的优先级提出了一种新的跨层调度和资源分配算法,该算法充分利用跨层信息为每个子载波调度相应的用户组,并为调度到的用户分配相应的系统资源,从而通过最大化每个子载波的吞吐量近似实现了系统整体吞吐量的最大化.仿真结果表明,与现有的方案相比,所提算法更好地满足了不同业务用户的QoS要求,并获得了更好的吞吐量性能.     

LTE-Advanced异构中继网络研究

文中提出一种LTE-Advanced异构中继网络架构,并设计合理的中继接入/退出机制,确保用户通过中继传输获得通信质量的改善;提出了中继传输用户的切换机制,有效避免切换过程中用户数据在回程链路上重复转发的问题,大大减少了中继切换过程中的网络延时;最后,结合Full Buffer业务模型对该中继系统用Opnet进行仿真分析,证明在加入中继并合理设置中继接入控制阈值后有助于充分发挥中继系统的作用,使系统性能得到极大改善。     

中继卫星SMA系统前向链路多波束形成技术

提出了一种新的中继卫星前向SMA(S频段多址)系统前向链路中多波束形成方法,即在地面采用数字移相代替中继星星上模拟移相完成波束形成;指出了需要解决的关键技术问题和解决方法,通过"星(用户星)-星(中继星)-地"无线联试,验证了地面数字移相的正确性,对简化中继星上设备、实现前向链路同时多目标能力具有积极意义.     

基于改进小生境遗传算法的微波/光混合链路中继卫星资源调度方法

针对微波/光混合链路中继卫星系统多资源约束下的多目标综合调度问题,分析了微波与激光混合链路的主要特点和影响因素,建立了混合链路资源调度多目标约束规划模型;将小生境技术引入遗传算法,并设计了基于精英保留的选择机制和自适应的交叉、变异算子,提出了一种改进的小生境遗传算法对模型进行求解。所提算法可有效避免遗传算法局部优化能力差及容易陷入局部最优等缺陷,同时能够防止最优解的丢失,解决了混合链路多资源约束下的多目标综合调度问题。仿真结果表明,相对与传统的遗传算法,本文算法在保持种群多样性和求解全局最优解方面具有优势,有效解决微波/激光混合链路中继卫星系统的多目标综合调度问题。     

车联网异构网络资源管理优化研究

无线资源管理优化是异构网络研究的重要组成部分。有限的带宽和成倍增长的网络用户,使异构无线网络的资源管理优化成为了迫切需要解决的问题。文章对接入异构网络的业务种类和异构网络资源管理进行了研究,并针对业务种类的不同提出了基于业务优先级的集中式联合无线资源管理算法。结果表明,该算法能够在保障无线资源利用率的前提下,优先使安全型业务接入网络,极大地降低安全型业务的接入阻塞率。     

多站多星任务调度模型及求解

针对遥感卫星数据接收任务的特征,提出了多站多星任务调度的主要约束条件和优化目标函数,建立了基于约束满足优化问题的多站多星任务调度模型,采用贪婪算法和约束传播相结合的方法对多站多星任务调度进行了求解.该优化调度模型及求解算法已成功运用于遥感卫星数据接收站的日常运行工作中.     

基于模拟退火的卫星地面站任务规划方法

卫星地面站系统任务规划问题是一个基于约束的组合优化问题,是优化卫星任务规划的前提,是影响卫星任务规划结果的重要环节。鉴于此,问题中考虑了可视时间窗口、任务权重以及地面站天线转换时间的约束,以最大化完成任务的优先级之和为目标,建立了调度模型。提出了一种有效求解该问题的结合自适应搜索的模拟退火算法,给出了示例,并对算法进行了仿真验证。     

基于改进小生境遗传算法的微波/光混合链路中继卫星资源调度方法

针对微波/光混合链路中继卫星系统多资源约束 下的多目标综合调度问题,分析了微波与激光混 合链路的主要特点和影响因素,建立了混合链路资源调度多目标约束规划模型;将小生境技 术引入遗传 算法,并设计了基于精英保留的选择机制和自适应的交叉、变异算子,提出了一种改进的小 生境遗传算 法对模型进行求解。所提算法可有效避免遗传算法局部优化能力差及容易陷入局部最优等缺 陷,同时能够 防止最优解的丢失,解决了混合链路多资源约束下的多目标综合调度问题。仿真结果表明 ,相对与传统 的遗传算法,本文算法在保持种群多样性和求解全局最优解方面具有优势,有效解决微波/ 激光混合链路中继卫星系统的多目标综合调度问题。     

基于比例速率约束的OFDMA-DF中继系统上行链路资源分配算法

针对正交频分多址接入解码转发(OFDMA-DF)中继上行链路通信系统,提出了一种基于比例速率公平约束的资源分配算法.新算法主要分为两个步骤:首先在假定平均功率分配下,按照速率约束比越小的用户越优先选择子载波和中继这一准则进行载波分配和中继选择;然后在此基础上进行子载波上的优化功率分配,并给出了功率分配结果.分析结果显示,新算法在获得较高系统容量的同时能很好地保证用户之间的公平性.     

LTE-A系统中继网络中接入点选择算法的研究

LTE-A系统中引入中继技术后,用户可以根据不同的接入点选择算法选择接入基站或中继。传统的接入点选择算法只是直接对比接入链路和直接链路的链路质量,选择质量较好的一条链路接入,并没有考虑到选择接入中继时会在回程链路消耗额外的无线资源,因此并不能选择一个能够使系统单位带宽传输数据量较大的接入点进行接入。针对上述问题,文中提出了基于两跳链路的接入点选择算法,它综合考虑了链路质量和消耗的无线资源,然后选择相应的接入点。仿真结果表明新提出的接入点选择算法可以提高系统吞吐量。     

基于人工蜂群算法的中继卫星任务调度研究

研究中继卫星任务调度问题可以为跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)的任务计划编排提供科学合理的决策方法,任务调度模型的建立与调度算法的设计是中继卫星任务调度的两个关键问题。该文针对中继卫星任务调度问题特点,综合考虑中继卫星与用户航天器之间具有可见时间窗、用户提交的任务属性、中继卫星前向资源受限等约束条件,建立了中继卫星任务调度约束规划模型并提出基于人工蜂群(ABC)算法的中继卫星任务调度算法。最后,通过仿真数据分析,表明基于人工蜂群算法的中继卫星任务调度算法是一种有效的、合理的调度方法。     

QoS约束的链路故障多备份路径恢复算法

链路故障的恢复,不仅仅是选择一条连通的备份路径问题,还应考虑网络业务故障恢复过程中的QoS需求。针对此问题,该文基于多备份路径策略,构建概率关联故障模型和重路由流量丢弃量优化目标。并基于该优化目标,以业务的QoS需求为约束,建立故障恢复问题的数学模型,提出一种QoS约束的链路故障多备份路径恢复算法。该算法构建单条备份路径时,以最大程度地减少重路由流量丢弃为目标,并采用改进的QoS约束的k最短路径法进行拼接,且给与高优先级链路更多的保护资源。此外还证明了算法的正确性并分析了时间空间复杂度。在NS2环境下的仿真结果表明,该算法显著提升了链路故障恢复率和重路由流量QoS满足率,且QoS约束条件越强,相较于其它算法优势越明显。     

基于多目标模拟退火算法的导航卫星激光星间链路拓扑动态优化

根据激光星间链路的技术特点,并考虑导航卫星星间链路需兼顾通信、高精度测量与自主定轨的多重要求,研究了全球导航卫星系统(GNSS)激光星间链路拓扑的动态优化问题。采用有限状态自动机(FSA)思想建立了一种导航卫星激光星间链路的链路周期表。综合卫星平台、轨道动力学、激光终端捕获跟踪性能等工程约束条件,以网络时延和链路空间位置精度因子(PDOP)作为通信性能和高精度测量的量化指标,建立拓扑的多目标优化模型。提出一种基于多目标模拟退火算法(MOSA)的改进算法,求解全局最优拓扑结构,并在某卫星或某条激光链路不可用时进行动态优化。此外,还设计了一种避免冲突的链路交叉算法,改进了多源最小时延路由算法。仿真结果表明:在包括24颗MEO和3颗IGSO卫星的GNSS中,经该算法优化的拓扑结构具有良好的通信和测量性能,能够有效改善网络时延、PDOP值;当个别卫星或个别激光链路不可用时,改进算法计算出的拓扑结构仍能较好地兼顾高速通信与高精度测量性能。