面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)的制作方法

面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)，采用了基于高層體系結構(HLA)規(guī)范的結構，具有可重用性和互操作性；能夠實現(xiàn)多協(xié)議間，不同仿真系統(tǒng)平臺間的數(shù)據(jù)通信，解決了不同協(xié)議間的數(shù)據(jù)無法識別、各仿真系統(tǒng)接口不規(guī)范的問題；能夠實時真實傳送每個數(shù)據(jù)包，傳輸效果明顯，性能分析強；通過外接軟件仿真真實傳輸場景提供實時動態(tài)通信環(huán)境數(shù)據(jù)；通過兩個中繼聯(lián)邦模擬多個中繼，演示面向深空DTN網絡的多節(jié)點分段數(shù)據(jù)傳輸，通過多中繼多跳分段傳輸，提高在深空中長距離、長時延環(huán)境下的傳輸效率；采集調度模塊作為仿真平臺的控制中心，一方面，采集當前仿真平臺運行的實時相關數(shù)據(jù)實時顯示出來，另一方面，對采集的數(shù)據(jù)進行有效分析，做出相關決策。本發(fā)明的仿真系統(tǒng)具備斷續(xù)連接、存儲轉發(fā)及保管傳輸三大特性，這也很好適應了空間DTN網絡傳輸特性。
【專利說明】面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于深空通信仿真領域，涉及一種面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]深空通信是深空探測任務順利實施的重要保障，其面臨著與傳統(tǒng)地面無線通信截然不同的通信難題，例如:傳輸距離遠，路徑損耗大，傳播時延長，鏈路易頻繁中斷等。
[0003]由于深空探測實驗不易進行搭載測試，一個優(yōu)良的仿真平臺能夠，準確模擬深空環(huán)境下的通信鏈路，分析并測試相關的技術和理論，是深空通信研究開展的必要保障。
[0004]當前較流行以下四款網絡仿真器:
I) NS2:NS2 (Network Simulator version 2)網絡仿真器是一種面向對象的網絡仿真器。NS2軟件配有仿真過程動態(tài)觀察器，可以在仿真運行結束后，動態(tài)察看仿真的運行過程，觀察跟蹤的數(shù)據(jù)。NS2功能強大，可擴展性強，執(zhí)行效率高，已廣泛應用于局域網、廣域網、無線移動網和衛(wèi)星網絡的仿真。
[0005]2) 0MNeT++:0MNeT++是一種離散事件仿真器，具備可嵌入式仿真內核和強大圖形界面接口，可運行于多個操作系統(tǒng)平臺，具備編程，調試和跟蹤支持等功能并支持分布式并行仿真。
[0006]3) DTNsim =DTNsim是用Java語言編寫的離散事件模擬器，用來模擬DTN(Distributed Transient Network,分布的瞬態(tài)網絡)中傳輸中斷或失敗時的消息存儲轉發(fā)。DTNsim還支持消息的分片傳送。如果一個消息傳送過程中碰到連接關閉，而已經有消息分片成功被節(jié)點接收，那么該節(jié)點將會等待剩余的消息分片的到來。
[0007]4) ONE =ONE適用于DTN網絡環(huán)境的路由協(xié)議和應用研究分析的模擬器，具有離散事件驅動、面向對象和模擬真實網絡環(huán)境的特點。ONE將移動模型、DTN路由和可視化的圖形界面整合為一體，非常容易進行擴展，并可以提供大量的分析模型和結果報告。
[0008]雖然這四款仿真軟件有著非常優(yōu)秀的仿真性能，但是在仿真深空探測的數(shù)據(jù)通信方案時，存在著無法逾越的缺點:
I) NS2缺少對DTN網絡環(huán)境很好的支持。同時，NS2進行多節(jié)點仿真時，不能夠傳輸實際數(shù)據(jù)，這導致無法進行真實數(shù)據(jù)的傳輸。
[0009]2) OMNET++需要用戶自己實現(xiàn)特定功能。同時，在NS2實驗仿真大規(guī)模節(jié)點時，不能夠傳輸真實數(shù)據(jù)，只能傳輸數(shù)據(jù)信息。
[0010]3) DTNsim是專門為DTN網絡環(huán)境設計的模擬器。但是，它只是單純地關注于路由的仿真。同時，在多節(jié)點仿真時，不能進行真實數(shù)據(jù)的傳輸。
[0011]4) ONE網絡模擬器只實現(xiàn)了 DTN協(xié)議的BP部分，在進行多節(jié)點仿真時，只是傳送虛擬數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)信息的信息)，既不能實現(xiàn)真實數(shù)據(jù)傳送也不能體現(xiàn)數(shù)據(jù)流向。
[0012]綜上所述，NS2和OMNET++網絡仿真器缺乏對DTN網絡環(huán)境良好支持，需用戶進行特定的開發(fā)。而DTNsim和ONE網絡仿真器雖然是專門為DTN網絡環(huán)境設計的模擬器，但是都有各自的缺陷。而且在多節(jié)點仿真時，其都只能模擬虛擬數(shù)據(jù)傳輸，不能進行真實數(shù)據(jù)傳送，不能滿足深空協(xié)議仿真的要求，無法實現(xiàn)深空協(xié)議仿真。
[0013]例如，中國專利文獻1(CN102821159 A)記載了一種面向深空通信的分布式仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括功能仿真組件，仿真環(huán)境產生及更新組件、仿真性能分析與記錄組件，其中，功能仿真組件包括探測星聯(lián)邦成員、中繼星聯(lián)邦成員、速率控制聯(lián)邦成員、地面站聯(lián)邦成員，仿真環(huán)境產生及更新組件包括深空環(huán)境聯(lián)邦成員，仿真性能分析與記錄組件包括數(shù)據(jù)采集聯(lián)邦成員。雖然，文獻I提到了中繼星聯(lián)邦成員可以有多個，但是，文獻I并未給出多個中繼星聯(lián)邦成員如何實現(xiàn)基于多個中級衛(wèi)星的多跳通信仿真。
[0014]深空通信由于超遠距離通信造成的路徑損耗非常巨大，傳輸時延長。在現(xiàn)有技術條件下無中繼端到端鏈路傳輸無法滿足要求，當前的空間DTN網絡具有:多中繼、長時延、頻繁中斷、文件保管傳輸?shù)忍攸c，通過利用多中繼節(jié)點、分段協(xié)作完成數(shù)據(jù)傳輸。

【發(fā)明內容】

[0015]為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提出了一種面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)，能仿真演示多中繼節(jié)點分段協(xié)作數(shù)據(jù)傳輸、模擬鏈路頻繁中斷、實現(xiàn)文件傳輸協(xié)議的平臺，從而能在地面演示深空文件多中繼傳輸，為深空多節(jié)點傳輸通信方案提供技術支持。
[0016]本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn):
一種面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)，包括:深空探測聯(lián)邦成員、中繼星聯(lián)邦成員1、中繼星聯(lián)邦成員I1、地面站聯(lián)邦成員、深空環(huán)境聯(lián)邦成員和采集調度聯(lián)邦成員；其中，深空探測聯(lián)邦成員，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，并按照需要仿真的協(xié)議對數(shù)據(jù)進行處理，然后發(fā)送出去至中繼星聯(lián)邦成員；
中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信過程中的數(shù)據(jù)中繼傳輸；地面站聯(lián)邦成員，作為探測數(shù)據(jù)的接收端，用于接收中繼星聯(lián)邦成員發(fā)送的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復處理；
深空環(huán)境聯(lián)邦成員，用于生成深空環(huán)境數(shù)據(jù)并通過廣播的方式，實時對整個仿真系統(tǒng)中的各個聯(lián)邦成員中的所述深空環(huán)境數(shù)據(jù)進行更新；
數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員，用于實現(xiàn)對仿真過程中的數(shù)據(jù)參量的記錄存儲和多中繼節(jié)點傳輸路由選擇。
[0017]在數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員的調度下，通過中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II交替實現(xiàn)每一跳中不同的多個中繼節(jié)點。
[0018]進一步地，所述在數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員的調度下，通過中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II交替實現(xiàn)每一跳中不同的多個中繼節(jié)點具體為:數(shù)據(jù)采集調度成員依據(jù)確定的場景信息，將其廣播給各個數(shù)據(jù)模塊；中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II收到場景信息后，進行相應場景的匹配；采集調度聯(lián)邦成員通過采集仿真場景各個節(jié)點間鏈路信息并據(jù)此確定傳輸路由，從而確定各跳多個節(jié)點上所選擇的節(jié)點，再通知給中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II。
[0019]進一步地，所述仿真過程中的數(shù)據(jù)參量包括節(jié)點間鏈路信息、數(shù)據(jù)當前傳輸進度和路由選擇。[0020]進一步地，所述深空環(huán)境聯(lián)邦成員通過衛(wèi)星工具包軟件STK產生深空環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0021]進一步地，所述面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)采用C++代碼實現(xiàn)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)I)采用了基于高層體系結構(HLA)規(guī)范的結構，具有可重用性和互操作；2)能夠實現(xiàn)多協(xié)議間，不同仿真系統(tǒng)平臺間的數(shù)據(jù)通信，解決了不同協(xié)議間的數(shù)據(jù)無法識別、各仿真系統(tǒng)接口不規(guī)范的問題；3)不同一般仿真系統(tǒng)模擬虛擬數(shù)據(jù)傳輸，本發(fā)明的仿真系統(tǒng)對待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拆分打包，實時真實傳送每個數(shù)據(jù)包，傳輸效果明顯，性能分析強；4)不同于傳統(tǒng)的給出某幾項參數(shù)的值，本發(fā)明的仿真系統(tǒng)通過外接軟件仿真真實傳輸場景提供實時動態(tài)通信環(huán)境數(shù)據(jù)。例如，通信實時的距離、實時鏈路狀態(tài)、實時信號的損耗等，避免了傳統(tǒng)取定值方法帶來的不可忽略的差錯；5)本發(fā)明的仿真系統(tǒng)通過兩個中繼聯(lián)邦模擬多個中繼，演示面向深空DTN網絡的多節(jié)點分段數(shù)據(jù)傳輸。通過多跳(每跳多中繼)分段傳輸，提高在深空中長距離、長時延環(huán)境下的傳輸效率。6)本發(fā)明的仿真系統(tǒng)采集調度模塊作為仿真平臺的控制中心，一方面，采集當前仿真平臺運行的實時相關數(shù)據(jù)(比如當前數(shù)據(jù)傳送的百分比，各數(shù)據(jù)傳送器間的鏈路信息等)，實時顯示出來；另一方面，對采集的數(shù)據(jù)進行有效分析，做出相關決策(比如控制數(shù)據(jù)傳輸情況)，使整個平臺有效真實的進行數(shù)據(jù)傳送；7)本發(fā)明的仿真系統(tǒng)具備斷續(xù)連接、存儲轉發(fā)及保管傳輸三大特性，這也很好適應了空間DTN網絡傳輸特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)的結構圖；
圖2是本發(fā)明的兩個中繼模塊模擬多中繼的實現(xiàn)過程；
圖3是延遲型CFDP協(xié)議傳輸模型示意圖；
圖4是本發(fā)明的深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)工作流程圖；
圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集調度模塊工作示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】及【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0025]仿真深空DTN網絡傳輸一個難點在于實時提供仿真鏈路數(shù)據(jù)。本發(fā)明的仿真系統(tǒng)引入外接深空場景模擬軟件衛(wèi)星工具包(STK)，配置需仿真的深空場景，自動實時產生各節(jié)點間的鏈路信息及運動軌道變化等信息，為仿真提供真實鏈路信息。
[0026]基于HLA的分布式仿真平臺，本發(fā)明的仿真系統(tǒng)多節(jié)點模擬通信過程、實時指標提取和動態(tài)顯示。如附圖1所示，本發(fā)明的仿真系統(tǒng)由五個聯(lián)邦成員構成，分別是:深空探測聯(lián)邦成員、中繼星聯(lián)邦成員(2)、地面站聯(lián)邦成員、深空環(huán)境聯(lián)邦成員和采集調度聯(lián)邦成員。其中，通過兩個中繼聯(lián)邦成員(1、II)交替模擬不同跳的多個中繼節(jié)點完成數(shù)據(jù)傳輸。
[0027]本發(fā)明的仿真系統(tǒng)的各個聯(lián)邦成員如下:
深空探測聯(lián)邦成員:實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，并按照需要仿真的協(xié)議或者編碼方案對數(shù)據(jù)進行處理，然后發(fā)送出去，后向目標是中繼星聯(lián)邦成員(η)。在整個仿真系統(tǒng)中的作用是:1.探測數(shù)據(jù)的收集；2.按照具體的協(xié)議或者編碼方案對數(shù)據(jù)進行處理；3.數(shù)據(jù)流發(fā)送端，后向接點是中繼星聯(lián)邦成員。[0028]中繼星聯(lián)邦成員(1、II):在通信過程中的傳輸中繼，中繼星聯(lián)邦成員的作用是:
1.實現(xiàn)信號放大轉發(fā)作用；2.體現(xiàn)各中繼星的性能，狀態(tài)；3.數(shù)據(jù)流中間環(huán)節(jié)，最終前向節(jié)點是探測星聯(lián)邦成員，最終后向節(jié)點是地面站聯(lián)邦成員(多級)。
[0029]地面站聯(lián)邦成員:是整個仿真系統(tǒng)中探測數(shù)據(jù)接收端，實現(xiàn)探測數(shù)據(jù)的恢復處理工作。地面站聯(lián)邦成員的作用是:1.接收系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流并依照相應的編碼或者協(xié)議恢復探測數(shù)據(jù)；2.系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流的終點，其前向節(jié)點是中繼星聯(lián)邦成員。
[0030]深空環(huán)境聯(lián)邦成員:在整個仿真系統(tǒng)中起著非常重要的作用，它保證了，整個仿真過程是在真實的深空環(huán)境中進行的，此聯(lián)邦成員為輔助性成員，并不直接參與仿真系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流的傳遞。深空環(huán)境聯(lián)邦成員生成這些深空環(huán)境數(shù)據(jù)后，實時將這些數(shù)據(jù)在整個仿真網絡中進行更新。深空環(huán)境聯(lián)邦成員的作用是:實時產生深空環(huán)境數(shù)據(jù)并通過廣播的方式，使系統(tǒng)中的各個聯(lián)邦成員對數(shù)據(jù)進行實時更新。
[0031]數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員:實現(xiàn)對仿真過程數(shù)據(jù)參量的記錄存儲和多節(jié)點傳輸路由選擇，此聯(lián)邦成員為系統(tǒng)仿真的控制成員，不直接參與仿真數(shù)據(jù)流的流動。例如節(jié)點間鏈路信息、數(shù)據(jù)當前傳輸進度和路由選擇。數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員的作用是:1.實現(xiàn)對仿真系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)的提取和存儲；2.對仿真的編碼方案或者協(xié)議方案在仿真中的性能給與初步的判斷。
[0032]下面著重介紹仿真多中繼節(jié)點組網傳輸?shù)膶崿F(xiàn)，主要包括以下三個方面:
(I)兩個中繼模塊的實現(xiàn)
為了體現(xiàn)真實數(shù)據(jù)流動，易于仿真演示平臺后續(xù)開發(fā)(比如增加硬件信道模塊)，各中繼節(jié)點應單獨實現(xiàn)(如一臺電腦實現(xiàn)一個節(jié)點)，這樣遇到難點:仿真多中繼節(jié)點時，需要耗費大量硬件資源。本發(fā)明提出利用兩個中繼模塊模擬實現(xiàn)多個中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸，完成仿真。兩個中繼模塊本質上相同，只是由于模擬多節(jié)點時擔任不同的角色而已。就單個中繼而言應具有:存貯轉發(fā)功能，而且依據(jù)鏈路的特性實時調整數(shù)據(jù)傳輸速率；具有模擬多節(jié)點的功能。
[0033]附圖2是兩個中繼模塊模擬多中繼實現(xiàn)過程。仿真場景為火星發(fā)送數(shù)據(jù)，經過火星中繼衛(wèi)星(2個，A和B) —月球中繼衛(wèi)星(C) 一地球中繼衛(wèi)星(D)的存貯轉發(fā)，最終到達地球基站?？傔^程分為四段傳輸，假定紅色鏈路為確定路由選擇(即火星一A— C一D—地球)。
[0034]利用兩個中繼模塊(I和II)模擬整個中繼網(A、B、C和D)，完成多中繼節(jié)點分段協(xié)作傳輸。具體實現(xiàn)過程:深空通信場景運行，探測星(火星探測車)發(fā)送數(shù)據(jù)到火星中繼衛(wèi)星A，此時用中繼模塊I模擬A接收數(shù)據(jù)；存貯轉發(fā)給下一跳月球中繼衛(wèi)星節(jié)點C，此時用中繼模塊II模擬C接收數(shù)據(jù)，存貯轉發(fā)給下一跳地球中繼衛(wèi)星節(jié)點D ;此時，中繼模塊I身兼兩職，在模擬A的同時模擬地球中繼衛(wèi)星D，接收從上一節(jié)點C發(fā)來的數(shù)據(jù)，存貯轉發(fā)給下一跳地球基站，最終地球基站接收數(shù)據(jù)完成整個深空通信仿真。上述方案的優(yōu)勢在于:與直接實現(xiàn)多中繼相比，節(jié)約硬件資源；與用單個中繼模塊模擬相比，體現(xiàn)真實數(shù)據(jù)流動，易于后續(xù)擴展。
[0035](2)深空環(huán)境模塊的實現(xiàn)
深空環(huán)境模塊基于收到的拓撲圖信息，配置相應的深空真實傳輸場景。通過模擬深空真實場景來為平臺實時提供深空鏈路信息，主要包括網絡中各個物體間的鏈路實時連通情況(鏈路通斷)、鏈路質量(誤碼率)和鏈路距離等。
[0036]利用STK來模擬整個從火星探測車經過中繼網絡，最后到達地球基站的鏈路級仿真的各個星體和其衛(wèi)星等。此深空環(huán)境場景包括:
星體，有火星和地球，分別用于承載火星探測車和地球基站；
衛(wèi)星，由一定量的火星中繼衛(wèi)星、月球中繼衛(wèi)星和地球中繼衛(wèi)星，組成了中繼網絡，負責對數(shù)據(jù)進行存貯轉發(fā)；
火星探測車和地球基站，負責數(shù)據(jù)的發(fā)送和最后接收。
[0037]以上基本就涵蓋了所需要仿真的深空環(huán)境場景，其中星體、火星探測車和地球基站是固定的，對于每個場景來說都是一樣的。由于中繼衛(wèi)星的種類和數(shù)量的不同而造就了最后深空環(huán)境DTN網絡場景的不同，從而也造就了仿真平臺可以仿真任意(基于真實情況，應該在一定范圍內)中繼場景的深空環(huán)境，增強了仿真平臺的可擴展性。
[0038](3)采集調度模塊的實現(xiàn)
多中繼多跳分段傳輸?shù)挠行蜻M行離不開合理的調度?；趯崟r采集當前傳輸鏈路信息和傳輸進度分析，確定數(shù)據(jù)傳輸路由，保障多節(jié)點中繼傳輸有效可靠完成。本發(fā)明的仿真系統(tǒng)提供路由選擇接口，可供自由實現(xiàn)特定路由算法。
[0039]采集調度模塊作為本發(fā)明的仿真系統(tǒng)的核心，具有中心主導地位。一方面，負責采集當前仿真平臺運行的實時相關數(shù)據(jù)(比如當前數(shù)據(jù)傳送的百分比，各數(shù)據(jù)傳送器間的鏈路信息等)，實時顯示出來；另一方面，對采集的數(shù)據(jù)進行有效分析，做出相關決策(比如控制數(shù)據(jù)傳輸情況)，使整個平臺有效真實的進行數(shù)據(jù)傳送。
[0040]采集調度模塊主要通過以下四個方面來實現(xiàn)的:
a.根據(jù)拓撲結構，自動建立相應真實場景，仿真深空通信環(huán)境，實時提供鏈路信息。
[0041]b.調度模塊根據(jù)采集的鏈路信息和數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，實時更新拓撲結構圖和各物體間位置關系。
[0042]c.依據(jù)當前拓撲結構圖實時確定傳輸路由，完成調度傳輸。由于中繼節(jié)點接收數(shù)據(jù)即收即發(fā)(收到數(shù)據(jù)后即刻存貯轉發(fā)給下一跳中繼節(jié)點)，所以選擇路由在一開始就已經確定了，本平臺采取的路由選擇策略是:首先，選擇下一跳節(jié)點有鏈路的作為傳輸節(jié)點，但是，當下一跳有鏈路的節(jié)點有多個時，選擇距離最近的作為傳輸節(jié)點。當然，復雜的路由算法也可以在本發(fā)明的仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0043]d.采集當前數(shù)據(jù)傳輸進度及傳輸速率，實時顯示。
[0044]在數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員的調度下，通過中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II交替實現(xiàn)每一跳中不同的多個中繼節(jié)點具體為:數(shù)據(jù)采集調度成員依據(jù)確定的場景信息(主要是中繼網的場景信息，如“3-2-4; ”)，將其廣播給各個數(shù)據(jù)模塊。中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II收到場景信息后，進行相應場景的匹配:中繼星聯(lián)邦成員I模擬對應的位于奇數(shù)位置的中繼節(jié)點，如“3”和“4”;對應的，中繼星聯(lián)邦成員II模擬對應的位于偶數(shù)位置的中繼節(jié)點，如“2”，從而從整體上確定中繼星聯(lián)邦成員I和II模擬多跳中繼中的屬性。進而，采集調度聯(lián)邦成員通過采集仿真場景各個節(jié)點間鏈路信息(鏈路通斷和距離等)，依據(jù)此確定傳輸路由(傳輸路由算法的選擇可以自主定義，這里選擇的簡單的I對I的分段傳輸，首先選擇從下一跳中鏈路連通的節(jié)點中選擇；如果鏈路連通的節(jié)點有多個，則選擇距離最近的那個節(jié)點)，從而確定各跳多個節(jié)點上所選擇的節(jié)點，再通知給中繼I和II。這樣從部分上，中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II就確定了自己所實現(xiàn)的節(jié)點屬性的具體節(jié)點身份。從而在數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員的調度下，通過中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II交替實現(xiàn)每一跳中不同的多個中繼節(jié)點模擬。
[0045]以仿真CFDP協(xié)議為例，簡單說明仿真過程:
CFDP協(xié)議是國際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(CCSDS)建議使用的靈活、高效的空間信道數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。CFDP是基于實際的文件存儲，協(xié)議可以用來在實體間傳輸數(shù)據(jù)塊。本發(fā)明的仿真系統(tǒng)采用延遲否定型CFDP協(xié)議，其傳輸機理如附圖3所示。
[0046]本發(fā)明的仿真系統(tǒng)的工作流程如附圖4所示。此流程圖是以CCSDS建議的文件傳輸協(xié)議(延遲型CFDP)為仿真任務而設計。
[0047]本發(fā)明的仿真系統(tǒng)使用C++、界面用MFC實現(xiàn)。仿真場景為:
【權利要求】
1.一種面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:深空探測聯(lián)邦成員、中繼星聯(lián)邦成員1、中繼星聯(lián)邦成員I1、地面站聯(lián)邦成員、深空環(huán)境聯(lián)邦成員和采集調度聯(lián)邦成員；其中， 深空探測聯(lián)邦成員，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集，并按照需要仿真的協(xié)議對數(shù)據(jù)進行處理，然后發(fā)送出去至中繼星聯(lián)邦成員； 中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信過程中的數(shù)據(jù)中繼傳輸； 地面站聯(lián)邦成員，作為探測數(shù)據(jù)的接收端，用于接收中繼星聯(lián)邦成員發(fā)送的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復處理； 深空環(huán)境聯(lián)邦成員，用于生成深空環(huán)境數(shù)據(jù)并通過廣播的方式，實時對整個仿真系統(tǒng)中的各個聯(lián)邦成員中的所述深空環(huán)境數(shù)據(jù)進行更新； 數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員，用于實現(xiàn)對仿真過程中的數(shù)據(jù)參量的記錄存儲和多中繼節(jié)點傳輸路由選擇； 其中，在數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員的調度下，通過中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II交替實現(xiàn)每一跳中不同的多個中繼節(jié)點。
2.根據(jù)權利要求1所述的分布式仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述在數(shù)據(jù)采集調度聯(lián)邦成員的調度下，通過中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II交替實現(xiàn)每一跳中不同的多個中繼節(jié)點具體為:數(shù)據(jù)采集調度成員依據(jù)確定的場景信息，將其廣播給各個數(shù)據(jù)模塊；中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II收到場景信息后，進行相應場景的匹配；采集調度聯(lián)邦成員通過采集仿真場景各個節(jié)點間鏈路信息并據(jù)此確定傳輸路由，從而確定各跳多個節(jié)點上所選擇的節(jié)點，再通知給中繼星聯(lián)邦成員I和中繼星聯(lián)邦成員II。
3.根據(jù)權利要求1所述的分布式仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述仿真過程中的數(shù)據(jù)參量包括節(jié)點間鏈路信息、數(shù)據(jù)當前傳輸進度和路由選擇。
4.根據(jù)權利要求1所述的分布式仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述深空環(huán)境聯(lián)邦成員通過衛(wèi)星工具包軟件STK產生深空環(huán)境數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的分布式仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述面向深空多中繼衛(wèi)星通信的分布式仿真系統(tǒng)采用C++代碼實現(xiàn)。
【文檔編號】H04B17/40GK103647664SQ201310680254
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2013年12月13日
【發(fā)明者】楊志華, 張欽宇, 譚奇, 袁鵬, 宋昊陽 申請人:哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院