导航卫星信息流协议仿真验证技术研究

• 作 者: 吴悦
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 导航卫星 信息流协议 仿真验证技术 优化设计

随着有效载荷的日益增多和星间链路速率的提升，导航卫星信息流和协议的设计变得更加复杂化，对于验证卫星信息流协议能否满足设计指标，目前仍缺乏高效、便捷的途径。卫星研制具有高投入、高风险、技术复杂、周期长的特点，传统的协议验证与评估方法耗费巨大的人力、财力，极大地限制了卫星技术研究和发展。因此，将计算机仿真技术应用在卫星信息流协议的仿真验证中，不仅能够验证设计方案的可行性，还可以比较多个方案中信息传输的性能，为方案的完善和改进提供依据。本文重点研究了导航卫星信息流及系统协议设计方案，提出了一种改进的星上总线架构方案，并对卫星信息流协议进行了仿真验证，主要内容及创新点如下：　　(1)研究了导航卫星系统信息流和协议的设计方案，重点分析了在不同工作模式下系统的运控、测控信息流，为卫星信息流协议的仿真、验证与评估奠定了基础。　　(2)针对单级总线架构难以满足高速星间链路传输场景下的时延约束问题，采用路径优化的方法，提出了一种改进的多级1553B总线架构方案，并基于OPNET仿真环境搭建了卫星信息流仿真平台，对改进的总线架构方案进行了验证。仿真结果表明，改进的总线架构方案有效改善了总线上的负载压力，大幅降低了信息的传输时延，并能够应对更高速率的星间链路扩展需求。　　(3)在导航卫星综合仿真软件的基础上，设计了一种卫星系统模型，实现了导航卫星系统协议的仿真建模与集成，参与完成了以星间、星地链路为核心的信息流验证。仿真结果验证了各系统间接口协议的一致性，并通过对运控上行、测控上行以及卫星下行遥测信息传输性能的分析，建议星间链路采用50kbps及以上的传输速率。仿真结果还表明，若要进一步对信息传输的时延性能进行改善，单靠提高星间链路的传输速率已经没有显著成效，需要进一步对建链规划和路由算法进行优化。