1、.大 连 大 学本科毕业论文 (设计) 开题报告论 文 题 目： 星间数传任务通信冲突处理算法研究 学 院： 专 业 、班 级： 计算机科学与技术 学 生 姓 名： 指导教师（职称）： 2012 年 3 月 29 日填毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1.论文（设计）题目及研究领域；2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路） ；3
2、.本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） ；2.论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能
3、继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印） 。一、选题依据1论文（设计）题目星间数传任务通信冲突处理算法研究2研究领域计算机应用3论文（设计）工作的理论意义和应用价值随着我国航天事业的发展，卫星网络日趋复杂以及卫星通信和计算机管理技术的深入发展，当有多颗卫星同时向一个中继卫星申请通信时，受制于被申请卫星的通信能力，当该卫星的通信能力有限时，在此卫星节点就可能会发生通信受阻，既通信冲突。因此，解决卫星通信冲突即星间卫星调度问题属于航天领域中亟
4、待解决的重点问题之一，对该问题的研究将对当前及未来一段时间内地面资源与卫星数传需求之间供需矛盾的有效解决提供理论依据，通过研究新的算法或改进现有算法，可以降低通信系统工作的成本，减轻工作强度，提高通信效率。卫星网络为有效地综合利用组网卫星中每颗卫星的信息以完成复杂的航天任务，由若干颗卫星相互协调工作，同时卫星间必须建立可靠的星间链路(Intersatellite Links)，通过星间链路把多颗卫星互联在一起，形成一个以卫星作为交换结点的空间通信网络。卫星星间通信是编队飞行系统的重要组成部分，是关键技术之一。卫星间通过星间链路(ISLs)相互联系，互相监视，载荷任务，进行故障检测及处理，使得多
5、颗卫星中诸如编队飞行、组网飞行拥有良好的机动性和重构性。但同时对数据处理、姿态控制、星间通信、卫星调度也提出了新的要求。因此，针对星间调度即冲突处理的研究将为未来卫星组网提供重要的支持，对星间通信相关技术的研究也必将具有重大的意义。4目前研究的概况和发展趋势目前，解决此类冲突的方法，是对卫星网络中的中继卫星任务进行合理调度。根据国内外文献资料，研究的调度算法主要有：Gooley1用于解决美国空军卫星控制网（AFSCN）的低、中高轨卫星调度的混合整数规划（MIP） 、插入算法和替换算法等确定性调度算法，该类算法适用于数传任务较少、约束比较简单的情况；Pemberton2提出的优先级分割算法（pr
6、iority segmentation algorithm ） ，王远振3 等提出的将扩展Petri网与启发式调度规则相结合来实现多星地面设备优化调度的方法等启发式调度算法，该类算法对问题进行了较大简化，与实际问题有一定的差距；阎志伟4等在预警卫星传感器调度方面研究了并行禁忌遗传算法，李云峰5等提出的基于该遗传算法的卫星数传混合调度算法等智能调度算法，该类算法比较复杂，对卫星实时任务的调度响应不够灵敏。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题本文针对中继卫星通信任务具有实时性和时间灵活度的特点，主要考虑通信任务的截止期和空闲时间两个方面的特征参数，由于目前针对星间链路的资料还比较少，因此本
7、研究的内容对于星间通信的研究将具有重要的参考价值。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）1）星间链路模型分析a.星间链路分类星间链路按照卫星所处的轨道区分，星间链路一般可以分为静止轨道-静止轨道之间、静止轨道-非静止轨道之间、非静止轨道-非静止轨道之间三种类型。该节将对这三种类型的星间链路做简单介绍。b.星间链路的组成及优缺点基于我们的目标研究问题，需要对星间链路的组成部分进行基本的了解，以更好的研究其工作原理和各组成部分之间的协调效应。2) 卫星调度算法由于中继卫星任务调度问题是伴随着军事斗争发展而产生的一类非常复杂的新问题，在现阶段的研究工作不可能考虑全部的细节和实际约束，
8、通过要做一些基本假设和简化、建立通信任务模型、确定任务动态优先级，进一步进行仿真分析3.本论文（设计）预期取得的成果本论文对分布式卫星星间链路模型、卫星调度算法进行仿真分析，将为对于星间通信的研究将具有重要的参考价值。取得的成果包括多个调度算法的比较，提出的通信冲突算法以及仿真说明结果。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） ；文献分析法：在广泛查阅国内外的最新理论文献的基础上进行分析、整理、吸收和消化，汲取有用的相关内容，运用到文章中，并以此为基础进行分析和研究，形成并发表自己的见解和观点。实证与理论结合研究法：本文将理论分析与实证研究相结合，通过文献收集、数
9、据采集等形式收集文献资料和统计数据，并利用仿真软件进行仿真模拟分析，力求实验结果的真实性和可靠性。2.论文（设计）进度计划1-2 周：查阅相关资料，题目论证，文献综述，设计开开题报告，联系老师审核开题报告，完善开题报告；3-4 周：完成系统的需求分析，询问老师需求分析是否合理，进行系统的总体设计与数据库设计；5-9 周：完成系统的详细设计与系统功能开发，第八周毕业设计中期检查；10-11 周：系统调试与完善，并拟定论文写作大纲；12 周：撰写论文，提交老师审核，审核通过后，提交论文初稿; 13 周：检查和解决系统中存在的问题，让老师帮忙考虑的问题；检查毕业论文，对论文中出现的如章节安排、排版格
10、式、文字和标点等错误进行修正，回学校；14 周：继续检查系统问题，查看系统中存在的遗漏问题；检查毕业论文，发现论文中还是经常出现如章节安排、排版格式、文字和标点等错误，按照老师要求进行修正；15 周：打印论文初稿，交与老师审查毕业论文，按照老师的审阅意见，认真修改；同时认真准备毕业答辩的 PPT 讲稿，进行演练，以准备毕业论文（设计）答辩。16 周: 准备毕业论文（设计）答辩四、需要阅读的参考文献1 林来兴.发展我国小卫星星座和测控技术.飞行器测控学报J, 2000，19(3)：17-22.2 赵军，肖业伦.用于对地观测定位的编队飞行卫星群轨道构型设计J.宇航学报，2003， 24(6)：56
11、3-568.3 肖业伦，张晓敏.编队飞行卫星群的轨道动力学特性与构型设计J.2001，22(4)：7-12.4Kim Luu, Maurice Martin, Mike Stallard. University Nanosatellite Distributed Satellite Capabilities to Support TechSat 21. 13th J.AIAA/USU Conference on Small Satellites. 1999,8:1-9.5 闻新，刘恒军.小卫星和通信卫星星座技术特征分析J.上海航天, 2001，(6)：9-14.6 马凯学，陈明章.星间通信技术
12、发展及共性问题研究J.空间电子技术,2002，(3)：18-23.7 郑同良. “军事星”卫星通信系统综述J.航天电子对抗,2005，21(3)：51-53.8 熊群力，姜康林. 航天编队飞行星座的星间通信J. 无线电通信技术,2004，30(1)：1-8.9 平子良. “铱”全球第一个大型低轨卫星通信系统J.电信技术研究,1998，(5)：23-28.10 傅海阳，董黎.卫星移动通信系统的比较和发展概况J.通信快报.2007，(3)：25-29.11 L. M. Hiward, J. Mead, R. Ricon, P. H. Hildebrand. Lightweight Linear B
13、roadband Antennas Enabling Small UAV Wing Systems and Space Flight Nanosat Concept. Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2004. IGARSS04. Proceedings. 2004 IEEE International. Vol.5:3577-3580.13.12赵杨，王钢.分组无线网差错控制技术J.黑龙江通信技术, 2002，(2)：34-37.13王军选.信道编码的发展J.现代电子技术,2003，(21)：16-21.14林雪红，吴伟陵. LDPC 码的并
14、行译码算法J.北京邮电大学学报,2005，28(5)：59-61.15岳田，裴保臣. LDPC 码的几种译码算法比较J.信息传输与接入技术,2006，32(4)：24-26.16 E M uthuram al ingam, San jay Kum ar, R D Vash istha. In fluen ce of Data Burst Coll is ion on PRBS Tran sm iss ion Through Satel lite J .IEEE, 2005,15（ 2）：41-45.17 K i- H oL ee, K yu - TaeJ in, Dong- H o Cho.
15、Rad io L ink Control Protocol for WCDMA Based Mob ile Satellite Comm un icat ion Systems J . IEEE, 2002,18(4):90-93.18 Laster J D, Reed J H. Interference rejection in digital wireless communications .IEEE Signal Processing Magazine, 1997, 14(3) :37-62. 19 Sudhakar Rao K, Morin G A, Tang M Q, et al.
16、Development of a 45GHz multiple-beam antenna for military satellite communications .IEEE Trans on AP, 1995, 43(10) :1036-1047 .附：文献综述或报告文献综述星间通信链路是指卫星之间的交叉链路，它一般被认为是多波束卫星的一种特殊波束，该波束并不指向地球而是指向其它卫星。星间链路技术在国际上已经得到了较为广泛的应用，主要用于跟踪与数据中继卫星系统、军事通信系统、中低轨道通信卫星网络系统以及海洋和地面观测卫星系统等。1.国外研究现状美国目前使用的通信卫星星间链路主要有第三代国防
17、卫星通信系统；“租赁卫星”LEASAT);第二代“舰队卫星通信”：“军事星”(Milatar)。其中 Milstar 是美国军用通信卫星发展的代表，星间链路使用 V 波段。美国的 Milsta：系统由 6 颗卫星组成星际交叉链路，链路采用频率很高的微波波束，具有很强的抗干扰性和抗截收能力。美国新一代的“白云”海洋监视卫星星座中使用了中低轨道卫星星间链路技术：该卫星星座由 4 组 16 颗星组成，采用了 S 频段小型化和集成化的收发跟踪星间链路设备。 “铱”星系统由 66 颗重 700 公斤的卫星组成。该系统卫星由星间链路连按，每一个卫星有 4 条星间交叉连按链路，一条前向，一条反向，另外两条为
18、交叉连按。星间链路在 Ka 频段运行，工作速率高达 25Mbit/s。近年来航天编队飞行星座系统在军事航天领域引起高度重视，美国国防部和NASA 启动了大学纳星计划，该计划是由 DARPA/AFOS 资助的一项关十纳型卫星及其编队飞行技术的研究计划，包括由 10 所大学参加的 5 个卫星编队的项目，该计划集中十以下几个方面的研究：编队飞行、微推进、多功能性、小型化遥感器、制导与导航、协同处理及星间通信。美空军实验研究所 AFOSR1998 年提出了 TechSat-21 卫星发展计划，该计划由二维编队飞行的若干颗小卫星协同工作来完成单颗大卫星的功能，2003 年进行由 3颗小卫星编队组成的飞行
19、实验。该系统星间通信距离为 10 Km，传输数据率为0.12Mbit/s，采用 K 波段，轨道高度 650Km。 欧空局在其中继卫星系统中(Artemis， DRSS， SPTSS)应用了同步轨道与中低轨道卫星星间链路技术，工作在 S， Ka 频段。欧空局还试验了同步轨道中低轨道卫星间的激光星间链路技术。欧空局的阿蒂米斯卫星具有 S、Ka 和激光星间中继链。日本卫星星间链路主要应用在中继与跟踪卫星系统。日本工程试验卫星采用 S 频段和 Ka 频段星间链路，日本通信工程试验卫星与日本先进地球观测卫星(ADEOS)采用 S 频段和 Ka 频段星间链路，光学轨道间通信工程试验卫星轨道将采用 S 频段
20、前向与返回轨道间链路(欧、日两国卫星)：实用型数据中继与跟踪卫星采用 S 频段和 Ka 频段星间链路。俄罗斯在其军用、民用中继卫星系统中都使用了同步轨道与中低轨道卫星间的星间链路，其星间链路工作在 C， L 频段，SNAP-1 是由英国 Survey 卫星技术有限公司 SSTL 研制的第一颗纳米卫星，Tsinghua-1 是由清华大学宇航中心与 SSTL 联合研制的微小卫星，重 50Kg。SNAP-1 与 Tsinghua-12000 年 6 月 28 口搭载俄罗斯的Cosmos 在 Plesetsk 发射成功，均进入高 650Km 的太阳同步轨道。2.国内研究现状近年来随着现代小卫星技术的发
21、展，我国卫星应用和航天技术发展提出对编队飞行系统的大量要求，国内中国航天科技集团、中电科技集团公司、中科院下属所、厂及国内许多大专院校如清华、北大、哈工大、成电等研究人员都积极开展了航天编队飞行星座系统项目研究，有的航天编队飞行星座系统处于提出设想，开展专题研究阶段。对其星间通信链路也开展研究试验，星间链路采用的频段基本是微波和激光波段。有的已取得明显成果，如编队卫星的小型天线的跟踪瞄准切换技术，单片微波集成接收机、激光终端机已在实验室中得到解决，但与国外星间通信技术相比，仍需大力发展。目前国内取得的一些比较明显的研究成果：哈尔滨工业大学牵头的“试验卫星一号” ，于 2004 年 4 月 19
22、 日发射成功，同时也将搭载的“纳星一号”科学实验小卫星成功送入太空。 “试验卫星一号”是我国第一颗传输性立体测绘小卫星，重 204 公斤，主要用于国土资源摄影测量、地理环境监测和测图科学实验。而“纳星一号”是我国研制的首颗纳型卫星，重 25 公斤，主要是通过一些关键技术的研究，开发纳星平台并进行航天高技术演示。中科院上海小卫星工程部的“创新一号”卫星项目中，重点解决低轨小卫星扩频通信、星上计算机及一体化设计等关键问题，以及进行以存储转发通信为主要应用目标的低轨小卫星数据通信的实验。哈尔滨工业大学正在进行双星编队飞行方案论证项目，主要用于卫星编队飞行和星间激光通信的演示实验。指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）签字： 年 月 日教研室主任意见签字： 年 月 日审 核 意 见学院教学指导委员会意见签字： 年 月 日公章：
