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基于负载均衡的大规模低轨卫星互联网路由算法

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天地一体化信息网络 2022年第1期3卷 27-34页

作者：汪伊婕赵伟成飞陈文曹岸杰上海卫星工程研究所上海201100 航天系统部北京100000 上海交通大学上海200240

不断扩大的市场需求掀起大规模低轨星座部署的热潮,低轨星座凭借大带宽、低时延、连续覆盖的特点为全球用户提供宽带互联网服务。针对网络负载不均的情况下产生的拥塞丢包问题,提出一种基于负载均衡的自适应大规模低轨星间路由算法,该... 详细信息

不断扩大的市场需求掀起大规模低轨星座部署的热潮,低轨星座凭借大带宽、低时延、连续覆盖的特点为全球用户提供宽带互联网服务。针对网络负载不均的情况下产生的拥塞丢包问题,提出一种基于负载均衡的自适应大规模低轨星间路由算法,该算法根据小区域探测获得的信息对候选卫星进行方向、等级划分,按照不同划分结果进行权重值计算,最终选取等级最高且权重值最小的下一跳节点,逐跳进行相同步骤直到数据到达目的卫星节点,最终形成低时延路径,全网实现低丢包率数据传输。通过仿真实验与经典算法以及现有大规模低轨卫星路由算法进行比较,发现该路由算法可有效提高低轨大规模卫星通信网络的路由性能,为用户提供高质量服务。

关键词：卫星互联网负载均衡路由性能

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基于时间调制的单通道多基线相位干涉仪测向

电波科学学报 2023年第1期38卷 96-102,129页

作者：赵自强曹岸杰杨勇游月辉陈靖峰金荣洪贺冲上海交通大学上海200240 上海卫星工程研究所上海200230

基于时间调制理论,提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法,其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题.所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元,并从接收信... 详细信息

基于时间调制理论,提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法,其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题.所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元,并从接收信号产生的谐波特征中同时估计多组基线产生的相位差.首先分析传统多基线相位干涉仪测向存在的局限性,然后提出基于时间调制的单通道多基线相位测量方法,最后结合2~8GHz宽带测向需求,设计四基线相位干涉仪并进行仿真.仿真结果显示,在2~8 GHz范围内,测向误差能达到0.1°以内,证明了本文方法的有效性.

关键词：时间调制阵列无线电测向多基线相位干涉天线虚拟基线

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基于全相位FFT的稳健型时间调制阵列测向

电波科学学报 2022年第6期37卷 1000-1006页

作者：曹岸杰范迎春王瀚霆杜一凡杨勇游月辉上海卫星工程研究所上海200230 上海交通大学上海200240

基于谐波特征分析的时间调制阵列测向方法的正确性与精度严重依赖接收谐波的估计精度.传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在估计谐波的幅相时,由于信号频率通常偏离采... 详细信息

基于谐波特征分析的时间调制阵列测向方法的正确性与精度严重依赖接收谐波的估计精度.传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)在估计谐波的幅相时,由于信号频率通常偏离采样频率的整数倍,会形成栅栏效应,从而引起基于谐波特征分析的时间调制阵列测向的精度降低甚至失效.针对该问题,本文将全相位FFT引入二单元时间调制阵列接收谐波的分析中,通过提升谐波幅相估计的鲁棒性来提升时间调制阵列测向方法的稳健性.仿真结果表明,当信号的载频为频谱分辨率的任意小数倍时,提出的全相位FFT时间调制阵列测向方法均能正确测向,且随着信噪比的增加,测向均方根误差收敛至0.本文工作提升了基于谐波特征分析的单通道时间调制阵列测向方法的稳定性.

关键词：时间调制阵列(TMA) 无线电测向全相位快速傅里叶变换(FFT) 离散傅里叶变换(DFT)

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基于时间调制阵列的抗多普勒和跳频技术研究

基于时间调制阵列的抗多普勒和跳频技术研究

作者：曹岸杰上海交通大学

学位级别：硕士

随着科学技术日新月异的发展，现代通信系统对于天线性能的要求也日趋多样化。为了提升天线系统的稳定性和鲁棒性，实现较低副瓣的方向图来应对干扰，同时降低激励动态幅度的工程实现难度，时间维的概念被引入常规天线阵列形成了“四维... 详细信息

随着科学技术日新月异的发展，现代通信系统对于天线性能的要求也日趋多样化。为了提升天线系统的稳定性和鲁棒性，实现较低副瓣的方向图来应对干扰，同时降低激励动态幅度的工程实现难度，时间维的概念被引入常规天线阵列形成了“四维天线阵列”——时间调制阵列。然而，控制时序对于信号的调制在基波载频上产生低旁瓣的方向图的同时，其辐射能量也会扩撒到各次谐波中，因此在过去的研究中谐波常被视为无用且浪费辐射能量。然而如果能寻找合适的应用场景，通过利用控制时序与谐波特性间的关系来合理分配边带辐射的能量，可以在射频端以较低的开销实现许多复杂信号处理的功能。而高速铁路就是其应用场景之一。近几年来，随着新型车辆的投入，列车车速不断提升。铁路轨道运输凭借着其更为经济的运载能力，已然成为了城际交通工具中的首选。然而，高铁信息化建设却未能做到同步规划完善，现有的通信系统无法应对高速环境下的多径效应与多普勒效应。另一边，随着网络运营商提供的移动数据服务技术愈发成熟，旅客对于诸如交互式通信软件、多媒体以及其它数据业务的依赖与日俱增。其供需之间的矛盾以及高铁庞大建设规模的制约使得寻找一种兼容已有通信系统来提供高速环境下的宽带数据服务的解决方案意义重大。在这一背景下，围绕着减少多径效应和多普勒频率偏移，同时提供多用户独立通信通道，本文对时间调制阵列的谐波特性进行了研究;并针对高速铁路通信系统进行分析，分别提出了一种适用于跳频技术的双通道时间调制阵列天线系统和一种自适应抗多普勒时间调制阵列天线系统。所提出的两种系统通过高速射频开关控制天线阵列各单元的工作状态，从而对辐射信号进行调制。选取正负第一次谐波为通信波束，在将波束能量对准于目标方向的同时在射频端对载频进行迁移，满足了功能需求。此外，利用天线单元控制时序中的未使用间隙将系统扩展为独立频段的双通道天线系统，并提供了时序冲突时的解决策略，改善了窄波束系统提供多用户服务的能力。本文首先通过回顾时间调制阵列的概念与发展，同时简要总结了国内铁路事业蓬勃发展所伴生而来的困扰，明确了时间调制阵列系统在抗多普勒效应和跳频技术方面的研究意义和工程应用价值。随后，对时间调制阵列原理进行了阐述，突出该阵列可以依靠较为简单的系统结构在射频端调制辐射能量，改变载波频率;讨论了各波束形成算法对于通信的改善;通过对高速移动下的通信信道模型的分析，确定了系统各项功能的需求。在上述分析结果的基础上，提出了适用于跳频技术的时间调制阵列天线系统，推导了开关时序与波束控制的联系，优化开关控制时序，并提出了一种双通道的解决思路，仿真结果表明，所形成的波束指向方向与载频满足预期。为了降低干扰，采用了序列优化的方式，抑制旁瓣能量。并通过加工与测试，验证了开关序列对于波束控制的实时性，以及频率跳变值的准确性，序列优化效果满足预期，体现了射频端实现载频跳变的优势。基于对高速通信环境的分析，提出了一种自适应抗多普勒天线阵列系统的方案，细化了系统功能，设计了相应的系统框图同时制定了通信的收发流程。基于系统的不确定度，设置了相应的校验算法，提高了系统的鲁棒性。依照指标仿真设计并加工了系统的各个组成部分，并分别对其进行验证。仿真和测试表明，各模块均满足系统工作要求。所提出系统结构简单并具有自适应特性，可以较好兼容现有通信系统;运算迭代复杂度较小，可以满足实时通信要求。

关键词：时间调制天线阵列多径效应跳频通信双通道多普勒频率偏移

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一种用于双通道跳频技术的时间调制阵列系统

电波科学学报 2014年第6期29卷 1076-1080,1121页

作者：曹岸杰贺冲梁仙灵耿军平金荣洪上海交通大学电子工程系上海200240 上海卫星工程研究所上海200240

基于波束形成理论和时间调制阵列天线理论,围绕着规避噪声、干扰或者多用户情况下非重复的通道,提出了一种适用于跳频技术的时间调制阵列系统,通过控制天线阵列单元的工作状态对信号进行调制.在将第一边带的波束对准于目标方向的同时,... 详细信息

基于波束形成理论和时间调制阵列天线理论,围绕着规避噪声、干扰或者多用户情况下非重复的通道,提出了一种适用于跳频技术的时间调制阵列系统,通过控制天线阵列单元的工作状态对信号进行调制.在将第一边带的波束对准于目标方向的同时,在射频端对载频进行迁移,从而达到跳频通信的目的.仿真结果表明:该时间调制阵列系统在较低运算开销下实现了预期波束指向和实时载频迁移.此外,通过利用天线单元控制时序中的未使用间隙,系统被扩展为独立工作的双通道天线系统,并提供了时序冲突时的解决策略和实验证明.

关键词：时间调制天线阵列跳频通信双通道

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静止轨道微波大气探测技术现状

国土资源遥感 2017年第4期29卷 1-5页

作者：钱博曹岸杰吴莹王鹏凯南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶肢与云降水重点开放实验室南京210044 上海卫星工程研究所上海200240

极轨卫星的微波大气探测系统可以探测云雨大气,但其较长时间的探测周期在相当程度上限制了其在中小尺度灾害性天气监测中的应用。静止卫星虽然可以实现高时间分辨率的监测,但由于缺少微波载荷无法获取云雨大气的内部信息。综合极轨卫星... 详细信息

极轨卫星的微波大气探测系统可以探测云雨大气,但其较长时间的探测周期在相当程度上限制了其在中小尺度灾害性天气监测中的应用。静止卫星虽然可以实现高时间分辨率的监测,但由于缺少微波载荷无法获取云雨大气的内部信息。综合极轨卫星的微波大气探测和静止卫星的高时效大气探测的优势,发展静止轨道微波大气探测技术,实现对地球大气的全天候、全天时观测,对改进灾害性天气的预报、预测能力意义重大。通过介绍静止轨道微波大气探测(geostationary earth orbit microwave atmospheric sounding,GEOMAS)技术的国内外研究现状,阐述了GEOMAS技术所面临的困难和挑战,分析了真实孔径天线体制和干涉式合成孔径天线体制的优劣,并对GEOMAS的技术发展前景进行展望。

关键词：静止轨道微波大气探测干涉式合成孔径天线体制真实孔径天线体制

基于卷积神经网络和半监督学习的无线电信号检测和识别分析

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电子技术（上海） 2023年第2期52卷 64-66页

作者：王瀚霆曹岸杰李文龙范迎春狄慧上海卫星工程研究所上海201109

阐述对未知信号进行精准检测与识别,采用半监督学习以及卷积神经网络技术,搭建全新的无线电信号检测与识别框架,并对现有的网络结构进行优化设计。

关键词：卷积神经网络半监督学习无线电信号检测与识别

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基于强化学习的车联网系统拟态防御设计研究

信息安全研究 2022年第6期8卷 545-553页

作者：陈平苏牧辰陈浩贤汪仕浩邓黎明曹岸杰复旦大学大数据研究院上海200433 网络通信与安全紫金山实验室南京211111 上海识装信息科技有限公司上海200090 复旦大学大数据学院上海200433 复旦大学计算机科学技术学院上海200433 上海卫星工程研究所上海200240

随着汽车智能化的高速发展,车机行为自动化程度随智能车载系统日益提升,各种固件、硬件设备都可通过智能车载系统进行数据和信息交互.车联网以智能车载系统承载对软件应用、ECU、硬件的自动化控制;在向用户提供各种驾驶功能的同时,智能... 详细信息

随着汽车智能化的高速发展,车机行为自动化程度随智能车载系统日益提升,各种固件、硬件设备都可通过智能车载系统进行数据和信息交互.车联网以智能车载系统承载对软件应用、ECU、硬件的自动化控制;在向用户提供各种驾驶功能的同时,智能车载系统的复杂化和自动化程度大幅提升,这意味着系统安全与功能安全的边界模糊.对车联网智能系统进行了模型化概述,强调了车联网场景下,智能车载系统的脆弱性、系统故障会直接影响到车机的功能安全,从而危害到用户的人生安全,因此车联网的系统安全性变得至关重要.以现有车联网安全事件与问题为背景,探讨了车联网中系统安全与功能安全的关系;强调了为找寻系统安全在车联网中的可落地性.指出在有限的资源成本下,快速找寻车机性能与系统安全的平衡点成为关键,并提出了一种基于拟态防御的前置性强化学习防御机制.

关键词：车联网安全内生安全拟态防御强化学习信息系统安全

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一种基于时间调制的弹性化SAR卫星系统

上海航天 2018年第6期35卷 51-56页

作者：曹岸杰王辉刘庆波成飞上海卫星工程研究所上海201109 上海无线电设备研究所上海201109

星载合成孔径雷达(SAR)系统能全天时、全天候观测,在地震、洪涝、台风等自然灾害监测中具有重要作用。双基、多基SAR卫星更具有极高的经济、科学、安全价值。然而,目前在轨的大型星载SAR卫星造价昂贵,且双基SAR卫星需数颗同等规模的卫... 详细信息

星载合成孔径雷达(SAR)系统能全天时、全天候观测,在地震、洪涝、台风等自然灾害监测中具有重要作用。双基、多基SAR卫星更具有极高的经济、科学、安全价值。然而,目前在轨的大型星载SAR卫星造价昂贵,且双基SAR卫星需数颗同等规模的卫星。双基SAR卫星系统存在星间同步链路,因此卫星可扩展性不强。提出了一种基于时间调制的低成本弹性化Ka波段调频连续波(FMCW)SAR小卫星星座系统。该系统基于一组独立、模块化的发射卫星和接收卫星。采用Ka FMCW SAR体制和时间调制天线(TMA)技术,可减轻接收星2/3以上的质量。该系统采用自主任务规划技术,具备多样化的工作模式,为单发多收、多发多收等应用需求提供了一种弹性化的解决方案。

关键词： Ka波段调频连续波合成孔径雷达时间调制天线自主任务规划弹性化小卫星系统