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智能天地一体化网络的卫星跟踪测控技术综述

遥测遥控 2024年第1期45卷 1-11页

作者：韩帅郭航孟维晓姜雅琦哈尔滨工业大学电子与信息工程学院通信技术研究所哈尔滨150001

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨... 详细信息

随着卫星互联网和我国航天测控技术的不断进步,航天测控网络朝着智能化、一体化的方向发展,在自主测控、资源分配等方面进展良好。因此,建立智能天地一体化的航天测控网是我国航天未来发展的重要目标。针对智能航天测控网中的跟踪测轨、遥测和遥控三个方面,分别介绍了相关原理与技术。同时,结合CCSDS提出的空间数据链路标准协议详细介绍了TM、TC、AOS、Proximity-1以及USLP标准,分析了不同标准所使用的技术与实际应用。本文从数据链路层和物理层的角度介绍了智能航天测控系统的工作原理及技术要求,为我国智能天地一体化卫星测控通信网的研究提供参考并予以展望。

关键词：跟踪测轨卫星遥测卫星遥控 CCSDS 智能天地一体化

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面向星地协同网络的联邦边缘学习方法研究

移动通信 2024年第1期48卷 40-46页

作者：张雅童张保庆孟维晓陈舒怡哈尔滨工业大学电子与信息工程学院黑龙江哈尔滨150001 北京电子工程总体研究所北京100854

目前地面蜂窝网络无法实现全球广域覆盖,同时抗毁性不高。低轨卫星网络的加入,弥补了地面蜂窝网络的不足。二者协同成为星地协同网络后可以打破两种网络之间互相独立的现状并结合它们的优点,是未来的发展趋势。在对星地协同网络中海量... 详细信息

目前地面蜂窝网络无法实现全球广域覆盖,同时抗毁性不高。低轨卫星网络的加入,弥补了地面蜂窝网络的不足。二者协同成为星地协同网络后可以打破两种网络之间互相独立的现状并结合它们的优点,是未来的发展趋势。在对星地协同网络中海量设备产生的大量数据进行分析处理时,易出现隐私信息泄露和数据孤岛问题。为解决上述问题,提出一种包含分层聚合和用户关联策略的联邦边缘学习算法。该算法通过分层聚合来适配星地协同网络,并通过用户关联策略实现时延和模型精度的联合优化。仿真表明,所提出的算法可以使协同网络中进行联邦边缘学习的全过程时延较低,同时可以得到较高的模型测试精度。

关键词：星地协同网络联邦学习边缘计算联邦边缘学习

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基于智能天线的动态时隙指派技术研究

高技术通讯 2003年第5期13卷 29-32页

作者：孟维晓谭学治哈尔滨工业大学通信技术研究所哈尔滨150001

针对TDMA/TDD公众蜂窝移动通信系统的特征,运用了一种智能天线的解决方案,研究并提出一种动态时隙指派的算法。目的是让无线资源指派根据空时最佳特性进行量化评估并优选,然后把最优载波和时隙分配给需要的移动终端。系统级仿真表明,本... 详细信息

针对TDMA/TDD公众蜂窝移动通信系统的特征,运用了一种智能天线的解决方案,研究并提出一种动态时隙指派的算法。目的是让无线资源指派根据空时最佳特性进行量化评估并优选,然后把最优载波和时隙分配给需要的移动终端。系统级仿真表明,本算法和传统时隙分配算法相比,移动通信网络的综合性能指标得到的显著的改善。

关键词：智能天线动态时隙指派技术研究蜂窝移动通信系统 TDMA系统量化评估综合性能指标

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偶位移互补码及其在CDMA系统中的应用

四川大学学报（工程科学版） 2015年第S2期47卷 166-170页

作者：李国栋孟维晓哈尔滨工业大学通信技术研究所黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江哈尔滨150080

为解决基于理想互补码的CDMA系统用户容量受互补码子码个数限制的问题,提出了偶位移互补码及其平衡四相扩频调制传输方案,使得基于偶位移互补码的CDMA系统用户容量突破了子码个数的限制,达到了子码个数的2倍。先将一个哈达玛矩阵按列分... 详细信息

为解决基于理想互补码的CDMA系统用户容量受互补码子码个数限制的问题,提出了偶位移互补码及其平衡四相扩频调制传输方案,使得基于偶位移互补码的CDMA系统用户容量突破了子码个数的限制,达到了子码个数的2倍。先将一个哈达玛矩阵按列分成列数相等的一组子矩阵,再对每一个子矩阵通过克罗内克算子进行扩展后,与另外一个哈达玛矩阵每一个行向量形成的三角矩阵相乘生成偶位移互补码。相关函数的分析结果表明,偶位移互补码不具有理想相关特性,采用平衡四相扩频调制方案可以解决这一问题。仿真结果验证了基于偶位移互补码的CDMA系统能有效地抑制系统中的多径干扰和多址干扰。

关键词：码分多址互补码平衡四相扩频调制

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最小能量消耗的协作式MIMO功率分配算法

哈尔滨工程大学学报 2012年第3期33卷 371-376页

作者：韩宇辉孟维晓哈尔滨工业大学通信技术研究所黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室黑龙江哈尔滨150040

对解码转发协作式MIMO系统中的功率分配问题进行了研究.分析了系统误比特率和能量增益特性,在此基础上提出了一种基于黄金分割迭代的功率优化分配算法和2种简化的分配算法,在满足一定误比特率要求的条件下,使源节点和中继节点总的发射... 详细信息

对解码转发协作式MIMO系统中的功率分配问题进行了研究.分析了系统误比特率和能量增益特性,在此基础上提出了一种基于黄金分割迭代的功率优化分配算法和2种简化的分配算法,在满足一定误比特率要求的条件下,使源节点和中继节点总的发射功率最小.考虑准静态平坦衰落信道,根据瞬时信道状态信息进行功率分配.理论分析与仿真结果表明,基于黄金分割迭代的功率优化分配算法可以以较少的迭代次数得到较高精度的最优解,而2种简化功率分配算法均可以获得与基于黄金分割迭代的功率分配算法相近的系统能量增益,并且计算的复杂度大大降低.

关键词：协作式MIMO 解码转发功率分配能量增益信道状态信息最小能量消耗

窃听CSI未知场景下基于可重构智能表面的物理层安全传输方案

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信号处理 2022年第9期38卷 1872-1880页

作者：韩帅王金明孟维晓徐赛李静涛哈尔滨工业大学电子与信息工程学院黑龙江哈尔滨150000 西北工业大学网络空间安全学院陕西西安710000 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100830

近些年来,人们一直在开发可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),它是一种由许多无源反射器组成的低成本结构,可以自由地改变每个元素的反射系数,并重新配置无线传输环境以改变入射信号的传播。由于具有若干新型和独... 详细信息

近些年来,人们一直在开发可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),它是一种由许多无源反射器组成的低成本结构,可以自由地改变每个元素的反射系数,并重新配置无线传输环境以改变入射信号的传播。由于具有若干新型和独特的优势,RIS应用场景广泛,关于其在物理层安全中应用的研究蓬勃发展。与此同时,物理层安全研究中窃听者的信道状态信息(Channel State Information,CSI)一直是人们讨论的热点,实际通信场景中窃听CSI通常是不易获取或未知的。因此本文考虑了一个更接近现实的情况,即针对窃听CSI未知的场景,考虑存在一个合法接收者以及多个非法窃听者,从功率分配的角度出发,结合波束成形,设计一种多RIS辅助的人工噪声与功率分配方案,通过对基站波束成形矩阵和RIS反射系数的交替优化,并应用二分法,使得在合法接收用户信号质量不变的前提下,降低基站处发送保密信息至合法用户所需的功率,降低其接收信号的信干噪比,进而提高系统的保密容量。同时考虑到了多个RIS协作辅助保密通信不一定最优,并可能增加系统优化的复杂度,设计了多个RIS的选择方案,在保证通信系统保密性的同时,进一步提高了能量效率。通过对所设计算法进行复杂度分析,证明了所设计方案的可行性和有效性。接着对联合波束成形RIS辅助的人工噪声方案进行了仿真分析。最后得出结论,即窃听CSI未知时,通过合理联合优化RIS和基站波束成形进行功率分配,并结合多RIS选择技术,可以降低窃听者处信号质量,同时提高通信系统的能量效率,最终实现保密通信。

关键词：物理层安全可重构智能表面人工噪声波束成形保密容量

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基于辅助与合成孔径的群用户合作导航方法

四川大学学报（工程科学版） 2012年第6期44卷 159-165页

作者：刘恩晓张光华孟维晓哈尔滨工业大学通信技术研究所黑龙江哈尔滨150080 东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

为了克服城市峡谷遮蔽和强信号干扰导致的卫星导航接收机定位错误甚至无法定位的问题,研究了以接收机群用户为基础的合作导航方法,针对遮蔽环境和干扰环境分别给出了用户辅助的定位方法和动态合成孔径的干扰抑制方法,采用了分散式和分布... 详细信息

为了克服城市峡谷遮蔽和强信号干扰导致的卫星导航接收机定位错误甚至无法定位的问题,研究了以接收机群用户为基础的合作导航方法,针对遮蔽环境和干扰环境分别给出了用户辅助的定位方法和动态合成孔径的干扰抑制方法,采用了分散式和分布式Ad-hoc网络,给出了网络拓扑结构。对用户辅助定位确定了辅助方式及辅助内容,给出了群用户辅助定位方法;针对动态合成孔径中大间距天线导致的DOA模糊和方向图栅瓣现象,给出了基于双频的模糊消除方法,在此基础上进行广义波束形成,抑制干扰的同时避免了栅零陷的影响。仿真表明,在卫星导航信号中断一分钟的情况下,用户辅助的方法相对惯导系统的定位累积误差由280 m降至30 m范围,而广义波形形成能有效去除栅零陷。

关键词： GNSS 干扰抑制自适应数字波束形成 Ad-hoc网络

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基于北斗空时信息的安全通信方法

导航定位与授时 2022年第2期9卷 48-56页

作者：罗晓萌闫富朝孟维晓哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提... 详细信息

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法(MD5-Logistic),使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。

关键词：地理位置加密北斗卫星导航系统安全通信

基于UKF的GNSS高动态载波跟踪环路设计与性能分析

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高技术通讯 2011年第9期21卷 898-902页

作者：王文静陈曦孟维晓哈尔滨工业大学通信技术研究所哈尔滨150080

对高动态环境下的全球卫星导航系统（GNSS）载波信号跟踪方法进行了研究，提出了一种基于无迹卡尔曼滤波器（UKF）的开环载波跟踪方法。此方法采用四维相位估计模型提高跟踪精度，同时对估计值进行开环补偿以减少滤波器估计滞后性，并... 详细信息

对高动态环境下的全球卫星导航系统（GNSS）载波信号跟踪方法进行了研究，提出了一种基于无迹卡尔曼滤波器（UKF）的开环载波跟踪方法。此方法采用四维相位估计模型提高跟踪精度，同时对估计值进行开环补偿以减少滤波器估计滞后性，并能够消除BPSK相位翻转对UKF造成的不良影响。通过模拟高动态运动下的GPS接收信号，从跟踪精度、失锁概率和误码概率三个方面，与基于UKF的闭环载波跟踪结构的环路性能进行了比较。结果表明，基于UKF的开环跟踪方法可显著提高相位跟踪精度，误差仅为基于UKF的闭环结构的50％，并具有更强的收敛性，可以降低环路失锁率，同时误码率提升1．5dB。

关键词：全球卫星导航系统(GNSS) 高动态载波跟踪无迹卡尔曼滤波器(UKF) 开环补偿