衛星通信論文范文

導語：如何才能寫好一篇衛星通信論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1.1信號采集天線對準某顆通信衛星（如中星6A）后，移動車載站上的衛星信標接收機會收到一定強度的衛星信標，信標值的大小用來衡量對星的準確度。信標機提供串行通信接口，通過串口服務器，將串行通信做協議轉換為網絡通信協議，再通過一根網線與交換機連接，最終與控制計算機進行數據交換。設備連線后，在計算機上要進行虛擬串口映射，即把串口服務器的串口映射到計算機上，映射成功后，就可以把這些虛擬串口作為計算機上的串口使用，解決計算機本身無串口的問題。載波的發射狀態是通過改變調制解調器參數來實現的，控制載波發射狀態實際上通過控制調制解調器的發射狀態繼而達到控制載波狀態的目的。調制解調器提供網絡接口，通過交換機最終與控制計算機進行數據交換。控制軟件實時監視信標機和調制解調器的工作狀態，以此作為發送控制指令的依據。

1.2信號處理通過監控軟件完成，為了不占用更多的主線程資源，監控軟件分別建立兩個獨立的線程CThreadBeacon信標機線程類和CThreadModem調制解調器線程類，通過這兩個線程的通信處理載波的關閉與開啟。當確定天線進入遮擋區后，CThreadBeacon信標機線程根據當前的信標強度和調制解調器載波發射的狀態，發送打開或關閉載波的消息給CThreadModem線程。CThreadModem線程主要有兩個作用，一是讀取調制解調器當前的參數，明確設備的工作狀態，二是負責接收由CThrea-dBeacon線程發送過來的消息，根據消息的具體內容，向調制解調器發送相應的控制指令。

車載站在載波發射的行進中，如遇到高大的貨車或小面積的建筑遮擋瞬間遮擋時，這時關閉載波是不必要的，故在信標機線程中，設定當遮擋超過10s后發送關閉消息給調制解調器線程，進而關閉載波發射。同樣在離開遮擋區超過5s后發送開啟消息給調制解調器線程，進而開啟載波發射。具體流程見圖1“載波自動關閉流程圖”。

2實現過程

軟件以visualc++6.0作為開發編譯環境，在基于對話框的應用程序界面中，運用多線程串口通信編程和SNMP網絡編程方法，利用線程間通信機制，完成載波自動關閉功能。軟件啟動時，建立CThreadBeacon線程并啟動運行，運用串口通信編程，在InitInstance函數中，初始化串口參數，線程中使用定時器，頻率為300ms，按照通信協議格式，以查詢方式讀取信標強度，經過適當處理后，以浮點數顯示在監控界面上，范圍是0~10，根據浮點數的大小，來判定天線是否進入遮擋區，如當信標強度小于3時，確定天線進入遮擋區，再以PostThreadMessage的方式發送消息給CThrea-dModem線程。建立CThreadModem線程，運用SNMP網絡編程，在In-itInstance函數中，初始化調制解調器SNMP相關參數，創建兩消息響應函數OnGetParam_Modem用來獲取設備當前狀態，和OnSetParam_Modem用來接收由CThreadBeacon線程發送過來的消息，根據消息的附加參數和當前調制解調器的狀態，確定發送關閉或開啟載波的指令。

3結語

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1.1衛星通信系統組成衛星通信系統由兩段組成，即地面段和空間段。

1.1.1空間段空間段包括通信衛星以及地面用于衛星控制和監測的設施，即衛星控制中心，及其跟蹤、遙測和指令站，能源裝置等。

1.1.2地面段地面段包括所有的地球站，這些地球站通常通過一個地面網絡連接到終端用戶設備，或直接連接終端用戶設備。地球站的主要功能是將發射的信號傳送到衛星，再從衛星接收信號。地球站根據服務類型，大致可分為用戶站、關口站和服務站3類。

1.2衛星通信系統的工作過程衛星通信系統地球站中各個已調載波的發射或接收通路經過衛星轉發器轉發，可以組成多條單跳或雙跳的雙工或單工衛星通信線路，整個通信系統的通信任務就是分別利用這些線路來實現的。單跳單工的衛星通信系統進行通信時，地面用戶發出的基帶信號經過地面通信網絡傳送到地球站。在地球站，通信設備對基帶信號進行處理使其成為已調射頻載波后發送到衛星。衛星作為中繼站，接收此系統中所有地球站用上行頻率發來的已調射頻載波，然后進行放大和變頻，用下行頻率發送到接收地球站。接收地球站對接收到的已調射頻載波進行處理，解調出基帶信號，再通過地面網絡傳送給用戶。為了避免上下行信號互相干擾，上下行頻率一般使用不同的頻譜，盡量保持足夠大的間隔，以增加收發信號的隔離度。

2衛星通信所使用的頻率

衛星通信所用的頻率大多是C頻段和Ku頻段，但是由于業務量急劇增加，這兩個頻段乃至1—10GHz的頻段都顯得過于擁擠，所以必須開發更高的頻段。現已開發出Ka（26—40GHz）頻段，其帶寬是3—4GHz，遠大于上述兩個頻段。

3衛星通信的基本參數

3.1有效全向輻射功率：也稱等效全向輻射功率，其定義為發射機發出的功率與天線增益的乘積。

3.2噪聲系數和等效噪聲溫度：噪聲系數，定義為接收機的輸入信噪比與輸出信噪比的比值，它用來表示接收機噪聲性能的好壞。根據噪聲理論，電子元器件內部的電子熱運動和電子不規則的運動都將產生噪聲，而且溫度越高，噪聲越大。所以接收機的噪聲可用等效噪聲溫度來衡量。等效噪聲溫度是假設接收機輸入端接一等效電阻，該電阻在一定溫度下與該系統實際產生的噪聲溫度相同的熱噪聲。

3.3載噪比：衛星通信線路中的載波功率與噪聲功率之比，是決定衛星通信線路性能的最基本的參數之一。

3.4地球站的品質因數，定義為接收機天線增益與接收端系統噪聲溫度之比。

3.5衛星轉發器飽和通量密度：表示衛星轉發器的靈敏度，其基本含義是，為使衛星轉發器單載波飽和工作，在其接收天線的單位面積上應輸入的功率。

3.6門限載噪比：為保證用戶接收到的話音、圖像和數據的質量達到一定要求，接收機所必須得到的最低載噪比，也是門限載噪比的含義。

4衛星通信與互聯網

互聯網是全球最大的多媒體商用網絡、信息庫和數字媒體。互聯網和數字技術的發展使得所有信息內容都在網上實現，特別是數字音視頻技術使得可以在互聯網上看電視聽廣播[3]。由于衛星通信具有三維無縫覆蓋能力、遠程通信、廣播特性、按需分配帶寬，以及支持移動性的能力，成為互聯網擺脫自身諸多問題的一個重要途徑，也是向全球用戶提供寬帶綜合互聯網業務的最佳選擇[4]。基于衛星的互聯網是衛星直播、數字音視頻、互聯網的有機結合，作為一個開放、寬頻、實時廣播的網絡平臺，可以提供以下服務。

4.1寬帶互聯網接入，可根據使用者的需求，通過地面網絡和衛星線路回傳。

4.2多媒體服務，比如網頁內容投遞、內容鏡像、緩存、數字電視、商務電視、流式音視頻、軟件分發(更新)、遠程教學、信息商亭等。

4.3交互式應用，如視頻點播、網上學習、網上游戲等。衛星通信與互聯網結合能夠帶來很多益處，同時也應注意到，衛星系統和現有互聯網地面基礎設施之間的結合存在著互操作性問題，再設計和實現基于衛星的互聯網時還存在許多技術挑戰。

5衛星通信與導航定位系統

該系統是以人造衛星為導航臺的星基無線定位系統，其基本作用是向各類用戶和運動平臺實時提供準確、連續的位置、速度和時間信息。目前該技術已基本取代無線電導航、天文測量和大地測量，成為普遍采用的導航定位技術。擁有此技術及能力，國家就會在政治、軍事和經濟等諸多領域占據主導地位，因此世界各大國不惜花巨資發展這一技術。1958年美國為解決北極星核潛艇在深海航行和執行任務中的精確定位問題，開始研究軍用導航衛星，命名為“子午儀計劃”，從1960年起就取消了無線電導航，第二代導航系統即———GPS(GlobalPositioningSyitem)便應運而生。俄羅斯的GLONASS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是繼GPS之后又一全球衛星導航系統，歐盟與歐空局也開發了新一代衛星導航系統———伽利略（Galileo）系統，習慣上稱其為3G（GPSGLONASSGalileo）系統。我國的導航定位技術始于GPS，從2000年10月開始，我國發射了多顆導航衛星，命名為北斗衛星導航系統，現已覆蓋我國及周邊地區，預計2020年前后覆蓋全球。

6衛星與激光通信

衛星與激光通信是利用激光光束作為信息載體在衛星間或衛星與地面間進行通信。經過多年探索，衛星激光通信已取得突破性進展，逐步成為開發太空、利用廣闊的宇宙空間資源提供大容量、高數據率、低功耗通信的最佳方案，對于國防及商業應用都具有極大的價值。其原理是信息電信號通過調制加載在光波上，通信雙方通過初定位和調整以及光束的捕獲、瞄準和跟蹤建立起光通信鏈路，然后在真空和大氣中傳播信息。其組成有激光光源子系統、光發射/接收子系統、APT子系統和其他一些輔助系統，其工作過程如下：

6.1發射過程。使用不同的激光器，產生信號光和信標光。經準直系統對激光進行光束準直后，具備了合適的發射角，2束光由合束器合成1束光，然后經分光片、精對準機構和天線發射出去。

6.2接收過程。接收到的光經過天線和分光片后，信標光一部分到達粗對準探測器，由粗對準控制器控制和驅動電路控制粗對準機構，完成粗對準和捕獲；信標光另一部分經精對準機構、分光片、分束片到達精跟中蹤探測器，由精對準控制器控制精對準機構，完成雙方的精確對準和跟蹤。信號光由信號光探測器檢測。

7衛星與量子通信

衛星搭載量子通信技術，能夠使人們借助外太空的衛星平臺，建立星地高效自由空間量子信道，實現量子保密通信、星地量子糾纏分發、量子隱形傳態實驗。我國擬在近期發射量子通信衛星，在衛星平臺應用量子技術的能力將達到世界領先水平。

7.1星地量子通信通過自動跟蹤瞄準系統在高速相對運動的地面站和衛星終端之間建立高效穩定的量子信道，地面站隨機發送H/V和+/-四種偏振狀態的單光子信號；接收端接收量子信號，并隨機選擇H/V或+/-基矢對單光子信號進行測量；測量到足夠的量子比特后，接收端將通過經典信道通知發射端其每次測量所用的基矢，拋棄所用基矢不一致的測量結果；接收端再將基矢選擇一致的測量結果取一部分在經典信道公布出來供發射端校驗。通過這一過程就可以在星地之間建立安全的量子密鑰。

7.2星地糾纏分發將糾纏光源放在衛星上，通過搭載在衛星平臺上的望遠鏡系統和自動跟瞄系統同時與兩個地面站之間建立量子信道。將糾纏光子對的兩個光子分別發送給兩個地面站，兩站在滿足類空間隔條件下分別對糾纏光子對進行獨立測量，觀測量子糾纏現象。

7.3星地量子隱形傳態地面量子信源產生一對糾纏光子，其中一個光子通過地面發射端傳輸給衛星，另一個放入量子存儲器中存儲起來。空間量子通信平臺將接收到的光子態和未知量子態進行聯合Bell態測量，同時將測量結果通過經典信道傳輸給地面系統。地面系統將另一個糾纏光子從量子存儲器中讀出來，并根據空間量子通信平臺的測量結果進行相應的幺正變換，從而得到空間量子通信平臺的未知量子態。

篇3

該過程組負責對為客戶提供服務所需的所有資源管理和運行維護工作，主要資源包括衛星空間資源、地面衛星系統、知識資源庫、IT系統以及后勤配套設施等。該部分負責對基礎設施資源進行管理、運行和維護，確保基礎設施資源穩定可靠運行，保障基礎設施資源處于良好狀態并可快速響應客戶需求或員工需要。另外，該過程還承擔資源信息監控、收集、匯總和統計分析工作，通過對資源信息的匯總、關聯和統計分析，從而提高資源使用效率。（4）供應商和合作伙伴關系管理。供應商/合作伙伴主要包含衛星建造商、設備供應商、系統集成商及工程服務商等合作伙伴，該過程組主要負責與各供應商或合作伙伴進行接口和管理，負責采購信息、分析評估、對比選擇、合同簽署、到貨付款以及質量管理等工作。

2戰略與基礎設施模塊垂直過程分組細化設計

戰略與基礎設施模塊垂直過程分為戰略和基礎設施生命周期管理兩個垂直過程分組，如圖3所示。戰略指出了為開發和實現某個特定市場戰略所需的資源建設重點任務，基礎設施生存期管理過程驅動和支持為客戶提品。它們的重點是滿足客戶對商務的期望，包括為客戶提供的產品或服務、支持運營服務的基礎設施，或者在企業為客戶提品的過程中涉及的供應商或合作伙伴。（1）戰略。該過程負責制定支持產品服務和基礎設施的戰略，還負責在企業內為實現這些戰略而建立的規劃方案的落實實施。它覆蓋了市場、客戶、產品服務和資源各種層次的運營，通過所基于的服務和資源及涉及到的供應商/合作伙伴來滿足客戶需求。戰略高度重視分析研究，其給出企業內專門的業務戰略和業務購入策略的側重點，戰略實現的成功與否需要進行有效性跟蹤，并且在必要時做相應的調整。（2）基礎設施生命周期管理。基礎設施生命周期管理負責對基礎設施的性能進行評估，并確定新的基礎設施或新服務引進開發和建設部署，從而為滿足市場和客戶需求的運營服務提供支撐。因此，基礎設施生命周期管理對客戶需求響應和提供企業競爭力具有重要的意義。

3戰略與基礎設施模塊水平過程分組細化設計

與運營和服務模塊的四個水平分組相對應，戰略與基礎設施模塊也有四個水平的功能過程分組：營銷和定價、業務規劃和建設、資源規劃和建設、供應鏈開發和管理。這四個水平的功能過程分組為戰略與基礎設施模塊的垂直過程分組提供支持。如圖4所示。（1）營銷和定價。該部分包含制定和實施營銷和定價策略、開發新的服務和產品、管理已有的產品等所有必須的功能。在競爭越來越激烈的衛星運營市場，革新的速度和品牌的認同決定了企業的成功，因此營銷和定價管理是很重要的業務過程。（2）業務規劃和建設。為運營過程提供支持，強調業務的計劃、開發和交付。它包括制定業務生成和設計的策略；管理和評估現有業務的性能、確保有相應的能力以滿足未來業務發展的需要。（3）資源規劃和建設。為運營過程提供支持，強調衛星資源等基礎設施的規劃、建造和交付。主要包括衛星資源建造、知識共享庫建設和基礎設施配套互聯互通，管理和評估現有資源的性能，確保擁有可滿足未來業務發展需要的資源能力。（4）供應鏈開發和管理。強調企業與供應商及合作伙伴的交互，負責建立和維護企業與供應商及合作伙伴之間的所有信息流和資金流，確保企業能夠選擇最好的供應商和合作伙伴；確保企業有相應的能力與它的供應商和合作伙伴進行交互；確保供應商和合作伙伴能夠及時地交付所需要的產品，并且供應商和合作伙伴對企業的整體的性能和貢獻優于垂直集成的企業。

4企業管理模塊分組細化設計

企業管理模塊是為完成衛星通信企業所進行的任何商業運行所必須的基本的業務過程，我們將衛星運營企業管理劃分為若干功能部分，主要包括企業發展規劃，品牌管理、市場調研和廣告，財務和資產管理，人力資源管理、利益相關者和外部關系管理，企業質量管理、流程、IT規劃和架構，知識管理和黨群紀檢管理，如圖5所示。

5衛星通信業務基本框架的系統集成

衛星通信業務基本框架通過自頂向下和分層分級分解方法，描述了整個衛星通信業務運行過程，涵蓋了衛星通信企業的完整業務鏈，包括衛星基礎設施、運營服務、衛星建造商、衛星應用供應商和合作伙伴等部分，形成了一個全方位的衛星通信業務框架模型，如圖6所示。同時，我們可通過分層分級分解方法，根據任務需要，對衛星通信業務基礎框架模型各個過程開展更進一步細化和發展，形成更為詳細的衛星通信業務基本框架第二層級視圖，如圖7所示。此外，在基礎框架的一、二級視圖基礎上，我們可以進一步細化和描述業務關鍵環節，很簡便的繪制出各關鍵環節的直觀流程圖。綜合以上研究成果，我們認為，衛星通信業務基本框架提供了一個企業內部整體活動圖景的全方位描述，可結合運用錢學森綜合集成思想，以基本框架為指導，利用信息網絡技術，以人機集合的方式，開展衛星通信業務的運營管理平臺建設、企業知識共享庫建設、流程重組、機構優化調整等現實工作，助力企業實現運營管理的流程化和智能化，進一步提高運營效益和服務水平。本文所建立的衛星通信業務基本框架強調以客戶為中心，面向外部客戶提供業務交付。可為衛星通信企業的高層決策者提供了一個便利的評估工具，可以用于評估、指導整個企業的業務活動，使得企業中的所有組織都能夠識別企業職責范圍內的重要生產管理過程；為衛星通信運營服務的規范標準化、流程化、高效化服務提供思路；并能夠以一種低成本高效率的方式實現企業自動化，增強服務提供商的企業管理能力，為企業提質增效打下堅實的基礎。衛星通信業務基本框架的主要優點和功能還體現在：一是在戰略方面體現了對衛星和其他軟硬件基礎設施資源的全生命周期管理和一體化管理的理念。二是在運營方面體現了面向客戶關系管理、對客戶提供端到端的快速的服務交付和營銷理念。三是在企業管理流程方面明確標識了企業管理流程，把企業管理流程和運營、戰略作為一個整體，以便企業中的每個人都能夠確定其關鍵流程，從而使整個企業在流程框架中高效運行。

6結束語

篇4

1．1協議基本類型目前CFDAMA基本協議類型有CFDAMA－PA、CFDAMA－RA、CFDAMA－PB等幾種。CF-DAMA－PA的上下行鏈路幀結構和基本的CF-DAMA相同，不同的是協議中的每一個用戶在上行鏈路都有自己的預約請求時隙，系統將該時隙固定的分配給相應的用戶，用戶在這個固定的預約請求時隙中發出請求消息進行預約。CFDAMA－RA的上下行鏈路幀同樣與CFDAMA－PA協議類似，不同的是其控制部分的預約時隙不再是固定分配給用戶或者通過星上調度采用輪詢的方式進行分配，而是用戶終端通過競爭預約的方法來獲取預約請求時隙的位置。CFDAMA－PB的上行鏈路幀結構不同于前面兩種接入方式，如圖2。上行鏈路幀不再劃分為控制部分和數據部分，而是由一系列的數據信息時隙組成，數據信息時隙里面包含有按需分配時隙和自由分配時隙，它們隨機的被安排在上行鏈路幀中，每一個數據信息時隙都對應一個業務分組，各用戶的預約時隙請求信息附帶在相應業務分組上以捎帶的方式發送給星上集中調度器。

1．2性能分析CFDAMA基本接入方式能夠實現較好的時延/吞吐量性能。CFDAMA－PA成功的將按需分配和自由分配結合在一起，采用固定預約時隙分配的形式來保證用戶接入的公平性和實際業務需求量，在信道負荷較低的時候，其平均時延和固定分配方式保持一致，在信道負荷逐漸增大和接入用戶數變化較大時，存在資源利用率下降的問題。CFDAMA－RA在低信道負荷時由于采用的競爭方式進行接入，對信道利用率更高，但對于用戶接入的公平性卻不能保證，并且存在接入過程中的碰撞，在高信道負荷時碰撞概率逐漸增大，平均時延性能也急劇下降。CFDAMA－PB通過對上行數據幀結構的改進，減小了用戶發送預約時隙請求的間隔時間，但隨著信道負荷的增大，某些用戶會因為其他用戶預約請求的資源占用導致無法發出預約時隙請求，同樣不能保證接入的公平性。因此，如何保證用戶的接入時延和接入過程中的公平性，成為本文的一個研究重點。

2CFDAMA－PRI

2．1CFDAMA－PR由于當前網絡數據業務大多突發性較強并且業務類型呈現多樣性，抽象出來這類數據業務流通常用ON－OFF信源模型來表示［5］。而在此信源模型的情況下，數據業務具有很強的突發特性，用戶的預約時隙請求也帶有很強的隨機性和不確定性。基本的CFDAMA接入方式此時由于多次請求造成的再分配策略和預約請求的沖突概率增大，在信道負荷較高和接入用戶數逐漸增大時，其性能受到明顯的影響。CFDAMA－PR協議在用戶時隙申請階段對發送隊列的堆積狀況進行判斷，比較當前時刻和上一時刻發送隊列中數據分組的差值Δ，如果Δ＞0表示當前發送隊列有數據包的堆積，則通過加權的方式向星上調度器發送更多的預約時隙請求［6］。該協議的好處在于實際應用中可以根據用戶發送隊列的堆積情況獲得更多的分配時隙，能在突發數據分組到來情況下實時的將新的數據分組發送出去。因此，本文在CFDAMA－PR的基礎上提出了基于用戶優先級排序的改進協議CFDAMA－PRI，優化星上調度算法，進一步保證接入的時延性能和接入的公平性。

2．2用戶優先級排序在對CFDAMA－PRI優先級排序的詳細描述過程中，設置如下的參數。在衛星收到上行鏈路幀之后，進入星上處理的優先級排序階段。資源調度器的按需分配表如表1所示，每個預約用戶都含有優先級條目，衛星在收到上行幀之后，首先獲取每個用戶的預約時隙數，按照從高到低的順序對用戶進行排序并設置優先級號prinumber_i，優先級號越小代表當前用戶申請的預約時隙數越多，然后根據優先級號從小到大的順序依次將用戶ID填入按需分配表中，因為有預約時隙申請并且foreslots_i＞0的用戶排在按需分配表的前端，所以由表1可以看出，a≤k。如果frame_slotsremain＞0，代表當前還有剩余時隙可供自由分配，此時資源調度器實施按需分配方式，將已經分配過的用戶從按需分配表中刪除，同時在自由分配表中將該用戶移到表的尾端，按需分配完成之后，資源調度器為自由分配表中的用戶輪詢分配剩余時隙，直到將剩余時隙分配完。由于按需分配中用戶的優先級設置，有預約時隙申請的用戶在自由分配表的尾端仍然是按照優先級號從小到大的順序進行排列，這樣可以保證在輪詢的過程中時隙需求量大的用戶仍然可以得到更高的時隙分配權。CFDAMA－PRI的下行幀同樣分為控制部分和數據部分，如圖3所示，資源調度器根據按需分配表中各個用戶優先級號從小到大的順序將響應信息填入相應的時隙中。當用戶收到下行鏈路幀時，時隙請求量越大的用戶就能越快的獲取衛星的分配時隙。

3仿真分析

本文采用OPNET仿真平臺［7］，將基本的CF-DAMA－PA、CFDAMA－PR和改進的CFDAMA－PRI進行對比仿真。具體的仿真參數設置如表2所示。對信道負荷固定但用戶數目變化條件下的仿真結果進行分析，目的是為了得出CFDAMA－PRI的時延性能和在用戶接入公平性方面的優越性。選取信道負荷為0．8，用戶數目依次為5、10、20、40、80，CFDAMA－PA的預約時隙數為20，得到的仿真結果如圖5、圖6所示。由仿真結果可以看出，當系統中用戶數不斷增大時，由于CFDAMA－PA在一個鏈路幀中僅使用了一部分時隙用作預約請求時隙點，那么更多有請求的用戶就無法通過預約時隙點接入鏈路幀，加之信道負荷較大，突發數據強，用戶申請時隙的不確定性也大。如果增大預約請求時隙數的比例也會以犧牲數據時隙為代價，平均時延和隊列的分組累積同樣會增加。CFDAMA－PRI則采用CFDAMA－PR對信源突發數據分組的計算方法，并使用優先級排序的方法對時隙需求量大的用戶給予更高的時隙分配權，確保了用戶的可接入次數，降低了時延，提高了接入公平性。

4結語

篇5

與傳統服裝相比，智能定位服裝不僅具備滿足服裝基本功能需求，更能實現穿著本體在特殊環境下的定位搜索功能。然而，在實際設計和市場應用過程中，智能定位服裝均存在服用性能和定位信號等方面的缺陷。與傳統服裝區別，智能定位服裝在設計過程中主要包括以下步驟:①設計對象確立。智能定位服裝設計在確定目標消費群時，因明確規定對象的年齡要求以及系統分析穿著者的活動軌跡，確保特殊消費群體的建立。②定位元件性能檢測。在進行服裝設計之前，將選定的定位元件進行功能性測試，明確信號傳輸的連續性、定位信號反饋的即時性以及內部定位模塊間的協調性。③定位元件設計于服裝里。在進行與服裝結合設計時，在保證服裝舒適性和安全性的前提下，定位元件與服裝的融合是整個智能服裝設計的關鍵點和難點。④智能定位服裝原形測試。在整個智能服裝設計的最后階段，對定位服裝在真實穿著環境下的基本功能測試。在智能定位服裝設計中，其中步驟3中服裝舒適性和保養性是整個設計面臨的主要問題，主要表現在定位元件各組合模塊體積過大，選擇服裝部位不明確，當模塊設計在服裝面料上，會造成服裝舒適性降低，雖然智能模塊能起到一定的定位作用，但總體服用性能降低。此外在定位服裝后整理過程中，由于定位模塊內的電子元件和電路連接，在服裝洗滌和熨燙中，難以完成服裝整體保養的一致性，而需將定位模塊與服裝進行分離，長期以往，造成定位模塊定位信號減弱，定位精準度下降，以此增加服裝保養的難度和提高勞動成本。因此，對于智能定位服裝設計原理和方法以及定位元件與服裝的融合還需要進一步研究與探討。根據傳統服裝設計原理，并結合服裝安全設計方法，繪制服裝安全設計方法三角圖。首先，將傳統(Tradition)元素作為智能定位服裝的理論基礎，與傳統服裝一樣，在滿足服裝基本功能需求的同時，傳統文化需求亦是消費者日益追求的內在精神;其次，時尚(Fashion)元素是智能服裝設計的重點。流行是服裝設計永恒的話題，當服裝脫離時尚元素，就很難延長其使用周期性，只能成為一件純粹以遮寒避體為目的的生活用品，而喪失其藝術價值，因此，難以被市場認可。最后，功能(Function)性是智能安全定位服裝設計的核心。現代紡織技術和電子信息技術的不斷發展，傳統的紡織材料應用難以滿足消費者日益增長的物質需求，因此，將服裝設計為具有特殊功能的目的是現代服裝設計必須思考的問題，由此，改變傳統服裝設計理念，迎合消費者需要成為智能定位服裝設計的關鍵。

2新型兒童智能定位服裝設計

本文設計的新型智能定位服裝能夠彌補傳統GPS定位服裝的缺陷和不足，賦予智能定位服裝新的綜合性能。并在技術設計、服裝結構造型設計、面料設計等方面進行系統化與理論化的應用。

2.1技術設計

柔性技術在智能服裝設計中的應用比較廣泛，例如，一個生物醫療智能服裝項目VTAMN(Vetementdeteleassistancemedicalenomade)通過在面料中加入纖細鋼絲作為電子系統線路，連接服裝中主板各傳輸模塊以及相應微型探頭，實現醫療服裝的智能化功能。因此。以無線低耗藍牙技術為核心的iBeacon基站作為新型兒童智能定位服裝元件并實現其定位功能。最終按照柔性技術指標，融合設計于服裝中，實現時尚與功能的完美集合。因此，iBeacon基站技術設計成為整個新型兒童智能服裝設計的關鍵技術核心點。iBeacon定位元件主要由加速計、閃存條、ARM架構處理器、藍牙模塊以及電路模塊(直徑2×2cm)組成，其中藍牙模塊與移動終端Lightblue軟件連接，最終形成以無線傳感器和低功耗藍牙信號結合進行無線定位。在電池模塊中，改變GPS定位模塊大體積鋰電池，優化電池供電原理結構，并將其通過固件模塊間組合固定設計于PCB板上，在定位信息顯示終端設備上以Lightblue為平臺進行iBeacong固件傳輸信息參數設置。

2.2造型設計

基于上述iBeacon定位元件的硬件技術分析和軟件參數設計，并結合低功耗藍牙技術和無線傳感技術，確定將其設計于兒童智能定位服裝上，并根據定位信號傳輸距離，明確服裝款式為幼兒園園服，最終按照其定位用途，確定為近場安全為目的的新型兒童智能定位服裝。該幼兒園園服設計中，考慮iBeacon定位元件體積因素和具體設計部位，確定在服裝左前胸以嵌入式工藝手法和疊加工藝固定于服裝上。在部位尺寸設計時，因考慮胸圍加放量，即松量加放2cm，前衣長在原凸肚量(2.5cm)的基礎上加放0.5cm，以保證基站固件與皮膚間的空間容量。以此為基礎，進行特定的結構設計，完成新型兒童智能定位服裝的樣板設計，使其新型兒童智能定位服裝不僅具有活動的便捷性，更具有穿著的舒適性。

2.3面料設計

智能服裝設計目前在面料上尚未發展到通過技術設計手段實現用戶使用的舒適性和安全性，因此在設計過程中，對面料的設計與選擇并未有統一的標準。但在新型兒童智能定位幼兒園園服設計中，采用滌/棉混紡平紋針織面料，是根據LiL等提出針織技術的經皮神經電刺激智能定位服裝需采用彈性針織面料，通過不同的針法和面料設計技術，來解決服裝壓力分配問題，確保兒童在不同環境下穿著服裝的健康安全性。

3結論

篇6

關鍵詞：衛星通信技術 網絡 寬帶視頻

中圖分類號： TN761 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0049-02

隨著社會的進步及通信的迅猛發展，人們對通信的要求和需求越來越高，同時對通信的依賴也非常強。衛星通信作為一個天生的應急通信手段在無線電通信中受到更多人們的關注和青睞。傳統的C波段衛星通信系統是比較成熟的一代系統，但是它傳輸的業務主要是語音，盡管采取了很多措施改善語音質量和減少帶寬，但隨著人們對通信的要求不斷增加，以語音為主的衛星通信已經不能滿足人們的需求，因此為了能傳輸高質量的圖像和視頻，新的一代KU波段的能通視頻和數據的衛星通信系統被廣泛采用。但是是近幾年來，隨著數據通信的不斷發展和廣泛應用，網絡已經走入到日常百姓家中，計算機網絡技術和數據通信技術不斷得到應用，因此基于網絡及IP協議的衛星寬帶視頻傳輸系統得到了廣泛應用，衛星通信和地面光纜傳輸系統相比，它只是提供一個遠距離的透明無線傳輸信道，與傳統的衛星通信系統有了非常大的區別，信號進入中頻后都是基于IP網絡的組成方式，因此基于網絡的衛星通信系統得到了充足發展。本文就是通過開發和研究衛星調制器的路由功能，使得衛星通信的整個路由更加透明化。

1 衛星通信調制解調器介紹

調制解調器是衛星通信中的一個重要設備，它的作用就是將工作在微波頻段的衛星射頻信號轉換成中頻信號，從而便于用戶進行提取在衛星上傳輸的基帶信號，通過對基帶信號的提取從而轉換成語音信號，從而完成整個通信的流程。以往的衛星調制解調器經過處理后都是在70M或者140MHz的中頻信號，但是隨著網絡的不斷發展和普及，基于IP模塊的調制解調器被研制并被廣泛使用在衛星通信中，它不僅僅可以完成傳統的射頻信號到中頻信號的轉變，而且能將中頻信號通過IP轉化，將信號能通過標準的網線來傳送到下一級的網絡中區，從而也大大加強了衛星通信的網絡化發展。Comtech EF Data公司生產的一款帶有IP功能的調制解調器就是滿足低成本終端的需求，配合L波段接 口至低噪聲變頻器（LNBs）和上變頻模塊（BUCs），是L波段衛星通信的理想應用，它包括有同步EIA-530/422，V.35，EIA-232接口，G.703 T1/E1接口，另外，可選的Internet協議（IP）模塊是為LAN和網絡應用提供帶有10/100以太網接口，同時它的體系結構是固件（Firmware）和可編程門陣列（FPGA）為基礎的，通過串口或前面板上的USB端口很容易對內部閃存（Flash Memory）進行更新.調制解調器被封裝在1個RU里，提供了出色的靈活度和性能.

2 調制解調路由功能使用

衛星視頻傳輸系統是在傳統的衛星通信基礎上并結合網絡技術利用衛星的帶寬資源來實現的一種新的衛星通信方式，它不僅僅可以發揮衛星通信的遠距離、高容量的特點而且能和地面的數字通信網進行有效連接，發揮兩個網絡各自的優勢。但是目前的衛星視頻傳輸系統所采用的都是兩者調制解調之間是通過橋連接的模式，特別是在調制解調器后面都要經過路由器來識別不同網段之間的用戶信息，用戶雙方一般只能對路由器以下的設備進行訪問和遠端控制，對于對方的調制解調器卻不能進行控制，在家庭組建的網絡之中用戶安裝路由器就能通信，調制解調器不需要進行設置，但是在衛星通信中調制解調器是一個非常重要的設備其參數非常多，這些參數設置不好都能影響到整個通信的正常進行，而且在同車載站等智能化程度高的衛星設備的操作，固定站要根據不同的業務需求和需要對遠端的參數要進行修改和設置，此時傳統的橋模式就不能達到任務需求不能訪問對方的調制解調器，因此就需要將調制解調器改為路由方式進行工作。下面我們就利用Comtech EF Data公司生產的CDM5700L調制解調器介紹如何利用路由功能實現整個信道的透明傳輸。

（1）通過鍵盤操作將調制解調器的IP地址設置為計算機可以設置的網段192.168.32.100。

（2）進入調制解調器控制軟件將調制解調器設置為路由器點對點模式（圖3）。

（3）在IP選項中路由器菜單中增加以下路由對應表。

①對下級網絡接口端（選擇TO Eth）IP Adress/Mask 方框中輸入192.168.10.0/24（即下端局域網的地址）在Next Hop Address方框中輸入192.168.32.254（即下一級路由器的輸入端IP地址）

②對上級衛星接口端（選擇TO Sat）增加兩條：

IP Adress/Mask方框中輸入192.168.2.0/24（即對端設備具有的網段）

IP Adress/Mask方框中輸入192.168.12.0/24（即對端設備具有的網段）

（4）通過本地計算機打開固定站路由器增加一固定路由：Ip Route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.32.100（圖2）。

（5）在對端修改調制解調器，將其設置為路由器點對點模式。

（6）在車上的調制解調器IP選項中路由器菜單中增加以下路由對應表。

（1）、對下級網絡接口端（選擇TO Eth）IP Adress/Mask方框中輸入192.168.12.0/24（即下端局域網的地址）在Next Hop Address方框中輸入192.168.2.5（即本端路由器的輸入端IP地址）。

（2）、對上級衛星接口端（選擇TO Sat）增加兩條：

IP Adress/Mask方框中輸入192.168.32.0/24（即本端站上具有的網段）

IP Adress/Mask方框中輸入192.168.10.0/24（即本段站上具有的網段）

3 結語

隨著衛星通信技術的迅猛發展，衛星通信業務已經由話音向網絡和寬帶視頻通信方向發展，因此基于網絡及IP協議的衛星寬帶視頻傳輸系統得到了廣泛應用。本文基于一種被廣泛使用的衛星調制器的IP路由功能實現了一種雙向進行IP訪問的視頻傳輸系統，解決了只能雙方訪問對端路由器以后設備的弊端，用戶可以在整個系統中進行遠程配置和監測任何終端。

參考文獻

[1] 趙李華.Ku衛星傳輸及視頻監測系統設計[J].電腦知識與技術，2012（30）：16-20.

[2] 劉平，賈卓生.衛星網絡條件下音視頻實時傳輸的設計與實現[J].計算機科學，2008（2）：16-20.

[3] 宋玉鋒，周泓.遠程數字視頻監控系統的設計與實現[J].計算機工程，2002（8）： 238-239.

篇7

關鍵詞：衛星通信；信令序列；SVDD；異常檢測

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)35-2097-04

Satellite Communication Network Anomaly Detection Research Based on Signaling Sequence

JIANG Ke-ke1, PAN Zhi-song1, GUAN Xin1,CHEN Ning-jun2

(1.Institute of Command Automation,PLAUST,Nanjing 210007,China;2.Nanjing Army Command College Operation Center,Nanjing210045,China)

Abstract:The traditional anomaly detection uses rules to collect all of the anomalous models, then detects new-coming data. This method is difficult to detect all kinds of new anomaly, andthe data of anomaly is difficult to gain, so we can only obtain the information of normal behaviors. This paper analyzes the different intrusion behaviors and anomaly condition in satellite communication network, we construct the normal user’s profile by normal communication signaling sequences. The anomaly detection model based on signaling sequences can obtain upper detection precision only by trifle samples. Supported by the satellite communication emulator, this model can get higher detection rate and lower false positive rate.

Key words: satellite communication;signaling sequence;SVDD;abnormal detection

1 引言

衛星通信應用日益廣泛，業務的類型也越來越豐富。地球站是負責發送和接收通信信息的地面終端，是衛星通信網的重要組成部分。作為衛星通信網絡中的節點，地球站的正常運行直接關系到整個網絡運行的質量。除了各種常規的地球站管理措施之外，實時監控地球站的異常行為也是保護衛星通信網運行的一項重要工作。

地球站異常包括諸多方面，除了地球站的故障之外，還包括地球站被仿冒，丟失，被非法用戶使用或者戰時被敵方繳獲等等，對衛星通信網的異常檢測主要是對地球站的檢測。由于地球站數量較多，而且越來越往小型化發展，管理上問題也越來越復雜。非法用戶可以通過竊取和偽造地球站，對整個衛星通信網絡進行攻擊。在非安全環境下，如果非法用戶竊取或者偽造了地球站，冒充網內人員入網，虛假呼叫請求，消耗有限的系統頻帶資源，并通過這些地球站竊取機密，發送假情報、傳達假命令，將會造成不可估量的損失。同時由于衛星通信利用無線信號在空中傳輸數據，在衛星覆蓋區域內的所有用戶都能接收到這些數據，只要具有相同接收頻率就可以獲取所傳遞的信息。另一方面，由于地球站在存儲能力、處理能力和電源供電時間方面的局限性，使得原來在有線環境下的許多安全方案和安全技術不能直接應用到衛星通信環境中，如防火墻不能起作用、計算量大的加密算法不適宜等，目前的衛星網管還沒有針對這一問題提出有效的異常檢測機制和解決方案。而通過分析監控網控中心接受到的各個地球站發送來的信令序列，能夠發現地球站行為異常行為。

通信信令在衛星通信系統的通信過程起著通信建立、保持和釋放等核心控制作用[1]，是衛星通信網中用戶行為在系統交互中的體現。用戶通信會產生該用戶使用衛星通信的信令次序，正常用戶將產生正常信令序列，非正常用戶攻擊或異常行為在其信令序列上表現為和正常序列模式的偏離，因此可以通過信令序列檢測來檢測異常的發生。衛星通信網網控中心記錄了地球站日常的通信信令序列，通過對這些正常的通信信令序列學習，筆者試圖建立一個基于通信信令的異常檢測系統。本文將模式識別中單類分類器方法應用到通信信令檢測中，一旦正常地球站的行為被我們建立的模型所學習，任何偏離正常地球站“輪廓”的信令序列將被認為是異常，實現基于地球站信令序列的異常檢測。由于學習好的模型是在線監控所有地球站發出的信令序列并進行檢測，檢測過程只需要簡單的計算，從而能夠實現“實時監控”，保證衛星通信網的安全可靠。

2 相關工作

目前，在衛星通信網中主要的異常檢測方法還是傳統的異常檢測方法，運用通信信令序列對網絡進行異常檢測還處于探索階段，相關研究比較少。閻巧和謝維信在文獻[2]指出，目前異常檢測方法主要有基于統計分析、預測模式生成、系統調用和人工智能等異常檢測方法。統計分析異常檢測方法是根據異常檢測器觀察主體的活動，然后產生刻畫這些活動的行為的輪廓。每一個輪廓保存記錄主體當前行為，并定時地將當前的輪廓與存儲的輪廓合并。通過比較當前的輪廓與已存儲的輪廓來判斷異常行為。基于預測模式生成的方法的假設條件是事件序列不是隨機的而是遵循可辨別的模式，這種檢測方法的特點是考慮了事件的序列及相互聯系。Teng和Chen給出基于時間的歸納方法TIM (the Time-based Inductive Machine)[3]，利用時間規則來識別用戶行為正常模式的特征。Forrest等人認為一個程序的正常行為可以由其執行軌跡的局部模式（短序列）來表征，與這些模式的偏離可認為是異常，是基于系統調用的異常檢測技術。基于人工智能的異常檢測方法包括數據挖掘、人工神經網絡、模糊證據理論等[2]。而基于支持向量機技術是人工智能異常檢測方法之一。支持向量機是建立在統計學習理論結構風險最小化準則基礎上的一類新型的機器學習方法，具有很好的推廣能力[4]。標準的SVM算法是有監督的學習算法，主要解決二值分類問題，在生物特征識別、文本分類等問題上取得了很好的應用效果。但是作為有監督的學習方法，需要標明類別號的問題仍然存在。單類分類器的目的就是定義一個圍繞目標類物體的邊界，接受盡量多的目標類物體，而盡可能的拒絕其它類[5]。單類分類算法的研究是從神經網絡開始的，比較知名的Japkowicz的自聯想記憶器。而基于核的學習是近年來發展起來的一種新的機器學習方法，其實質是通過由核誘導的隱映射將低維輸入空間中的非線性問題變換至高維特征空間中較易解決的線性問題，從而獲得原問題的解決，既避免了計算上的維數災難，又使問題在高維空間得到簡化。目前基于核的單分類方法有兩種： one-class SVM 及支持向量數據描述（SVDD：Support Vector Data Description）。SVDD和one-class SVM 均屬于無監督的支持向量機方法[6]，本文選用的是支持向量數據描述方法。

3 基于SVDD的單類分類器模型

支持向量數據描述（SVDD）是Tax.D.M.J在文獻[7]中首先提出的單類分類器，本文中建立如圖1所示的分類器模型。

分類器模型的工作原理如下：首先對仿真平臺產生的數據進行切分、去除重復項等預處理，然后對SVDD分類器進行訓練，得出用于檢測的分類器。最后將測試樣本（正常樣本和異常樣本）送入訓練得到的分類器中進行檢測，得出檢測結果。

支持向量數據描述（SVDD）其基本思想是利用高斯核函數把樣本空間映射到核空間，在核空間找到一個能夠包含所有訓練數據的一個球體。當判別時，如果測試樣本位于這個高維球體中，那么就認為正常，否則就認為異常。假設模型f(x;w)表示一類緊密的有界數據集，我們可以借助一個超球體εstruct(R,a)去包含并描述它。這個球體可以用中心a和半徑R表示，而且使訓練集Xtr的所有樣本都落在此球體內。為了提高結果的魯棒性，仿照SVM[8]為每個樣本引入松弛變量ζ≥0,∀i，以控制野值對解的影響。意即對于遠離球心的樣本點實施懲罰，因此，最小化問題變為如下形式：

(1)

其約束條件為：

(2)

參數C類似于SVM中的控制變量。

利用Lagrange函數求解上述約束下的最小化問題，可得：

(3)

約束為：(1) ，(2)

假設z為測試樣本，那么當如下公式滿足，即判z是正常類，否則為異常類。相當于z落在該超球體內部。

(4)

其中，R是任意一個支持向量 到球心a的距離：

(5)

當輸入空間的樣本點不滿足球狀分布時，可以通過核技巧把輸入空間先映射到高維空間，然后在映射后的高維空間內求解。也就是將上述公式中的內積形式都變換成核函數形式：

(6)

引入核函數后，原來的公式變成了如下形式：

(7)

約束不變，而決策函數變為：

(8)

這里指示函數I定義為：

(9)

4 實驗

4.1 衛星通信網地球站通信信令編號：

地球站發出的信令可以反映用戶的行為。衛星通信網的主要控制信令有以下9個，我們通過人工給其進行編號。如表1。

4.2 短序列生成

根據衛星通信網信令通信規律，在衛星通信網信令仿真平臺中生成100組正常序列用于訓練分類器，150組包含異常信令的異常序列和100組正常序列用于測試，每個信令的長度各不相同，包含信令數大于250個。 然后對信令序列進行預處理。預處理的主要目的就是要得到地球站的發送信令短序列。由于地球站所發送信令的次序關系是描述該用戶行為的重要特征，分析這種次序關系的最簡單方法就是利用長度為K的滑動窗口(Sliding Window)技術構造發送信令短序列。利用長度為k的窗口在通信信令序列上以步長為1從左到右滑動，以獲得多個長度為K的短序列，作為異常檢測系統的輸入數據。短序列反映了信令序列在通信過程中的次序關系，如果K取得較短，就容易丟失信令的時序關系，如果長度太長，就容易失去整個信令序列的局部特性，而很多的攻擊和異常活動都可以在局部特性中表現出來。因此選擇合適的K十分重要。下面是仿真平臺中地球站21的發送信令執行跡，總共有210個發送信令：3,8,6,8,3,4,6,8,3,7,7,5,1,5,1,2,3,4,6,8,3,7,7,5,1,5,1………7,3,3,6,8,3,6,8,3,3,7,7,5,1,2,7,7,3,1,5,1,2,3,7,7,5,1,2,7,6,4,8,3,3,6,8,3,6。令K=6，則可以得到205個發送信令短序列，部分如下所示。

3 8 6 8 3 48 6 8 3 4 6 6 8 3 4 6 8 8 3 4 6 8 3

3 4 6 8 3 74 6 8 3 7 7 6 8 3 7 7 5

……

8 3 3 6 8 33 3 6 8 3 6

經過預處理后得到實際用于訓練的短序列個數，如表2所示。

4.3實驗環境：

軟件環境: windows xp sp2，matlab7.1， visual studio 2005，microsoft officeAccess 2003；

硬件環境: Inter Core 2 2.33G，內存2G。

4.4 實驗步驟

在Matlab7.1中用SVDD算法對長度為K的正常短序列進行訓練，得出分類器，然后分別用分類器對100組測試正常序列和150組測試異常序列進行測試，閾值為分類器檢測出每組序列中拒絕的個數，閾值分別設為1~10，表示拒絕個數為1個到10個，如果被測試序列是正常的，拒絕則表示錯誤的把正常序列判為異常的短序列個數，如果被檢測序列是異常的，拒絕則表示正確檢測出異常的短序列個數，當閾值設得比較小時，對異常敏感，但將正常識別為異常的錯誤可能性也增大，當閾值設置比較大，則對異常不敏感，同時將正常識別為異常的可能性也降低。因此，用檢測率和虛警率來評估結果。檢測率就是正確檢測出的樣本占整個待測樣本的比率，虛警率就將正常誤報為異常的比率。表3 列舉K在取不同值時檢測率的比較。

由圖2~6可以得出K在取不同值時，不同閾值所對應的檢測率和虛警率。，在序列長度K取4或者5時，檢測效果比較理想，取合適的閾值3能夠在滿足比較高的檢測率（>88%）同時使虛警率比較低（

圖2 K=4時檢測率和虛警率 圖3 K=5時檢測率和虛警率

圖4 K=6時檢測率和虛警率圖5 K=7時檢測率和虛警率

圖6 K=8時檢測率和虛警率圖7 檢測ROC曲線

經過計算，可以得出K=4~8時的平均檢測率和平均虛警率，由計算結果可知K=4時平均檢測率（>70%）最高，K=5時平均虛警率（

通過實驗可以看出，基于SVDD的單類分類器的異常檢測模型具有以下特點：

首先，它不需要為系統提供異常的信息利用正常的樣本建立正常的工作模式，所以該方法能夠識別現在還未知的異常行為；

其次，可以從較少的正常短序列學習正常的模式，并能取得比較理想的檢測效果，如當K=4或K=5時，使用了162~301個短序列樣本，卻取得了很好的效果；當K=7或K=8時，雖然使用了903~1388個短序列樣本，檢測結果卻并不理想。

第三點，由于檢測部分只需要簡單的計算，能夠滿足入侵檢測實時性的要求。

5 結束語

本文根據衛星通信網通信信令序列能夠表征網絡中地球站用戶行為，將通信信令序列用于檢測網絡中的異常。由于通信網中正常通信信令序列相比異常通信信令序列高幾個數量級，所以用單類分類器算法對異常進行檢測。基于SVDD的單類分類器運用包含目標類（正常通信信令序列）的最優超球體，將目標類數據與所有非目標類（非正常通信信令序列）數據區分開，從而識別正常與異常通信行為。通過實驗，證明了方法能夠在取得合適參數下，獲得較高檢測率和較低虛警率，因此，基于衛星通信信令序列檢測能夠用來檢測網絡中用戶行為的異常。

雖然單類分類器能夠僅利用正常樣本進行訓練，但是對少量珍貴的異常樣本沒有充分利用，如何利用少量異常樣本提高檢測精確度是下一步工作的方向。

參考文獻：

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[6] 楊敏,張煥國,傅建明,等.基于支持向量數據描述的異常檢測方法[J].計算機工程,2005,31(3):39-42.

篇8

 

武警部隊的職能隨著國際國內形勢的深刻變化不斷多樣化，武警部隊的任務也從以往得訓練、執勤發展為安保、反恐、維穩、救援等，國家安全問題面臨前所未有的多變性和復雜性，同時武警部隊面臨著更多、更大的挑戰。保障國家安全和維護社會穩定是武警部隊重要使命，近年來武警部隊作為一支重要力量在汶川的抗震救災，在西藏和新疆等少數民族地區的反恐、處突，在北京奧運會、國慶閱兵、上海世博會和亞運會等重要事件的安保執勤，執行任務區域跨度大，部隊機動范圍廣，武警部隊多次圓滿完成黨和國家賦予的使命。其中取得勝利的一決定性因素，就是暢通的通信聯絡。以前，通信聯絡是武警部隊的千里眼，順風耳，現在復雜任務條件下，部隊更加依賴通信工作，通信工作就像部隊的神經中樞，必須確保指揮信息快速、準確的下傳，現場情況實時、高效的上傳。

 

1 多樣化軍事任務對通信保障的要求

 

遭遇突況，部隊要馬上行動。迅速到位。一般來說小的突發事件，武警部隊如果可以在第一時間到位，就意味著勝利，而及時到位就要求指揮機關的命令能夠暢通傳遞到任務分隊。武警部隊經常在沒有預警的情況下要對突發事件進行處理，這就要求通信分隊必須快速、靈敏和高效部署應急通信設備。平時要結合部隊實際情況準備應急預案，遭遇突況，就要按照預案快速部署通信設備，快速組網，保證與上級溝通的暢通。尤其是當任務區域面積大時且通信距離遠時，要在部隊現有的通信設備、通信系統條件下，研究部隊在不同條件下同時多方向執行任務時可行的機動通信保障方案。

 

多支任務部隊在廣闊區域聯合執行任務時，各分隊密切協同。武警部隊執行軍事任務時往往涉及到多個層次的命令的上傳下達，需要在橫向上協調多個部門，在任務區域內聯絡多個任務點。因此，在部隊執行任務時，通信必須保障信息的傳遞：縱向上見頂、橫向上到邊、輻射要到點，必須由上級指揮機關進行統一協調指揮，由聯合指揮領導下建立黨、政府、軍隊、群眾、公安、武警等各部門通信保障小組，由聯指對各下級部門統一進行頻率資源的分配，明確各相關部門的合作通信方式。因此，必須結合軍用通信設備的特點，設計一個跨區域、跨部門、多路徑的中距離機動通信保障預案。

 

在執行高要求任務且任務區域環境復雜時，必須對通信做適當的、可行的保障。一些任務區域處于山地、林地，或者溝壑縱橫，或者人煙稀少，或者經濟落后，信息基礎設施薄弱，本地的通信資源匱乏，由于地形遮擋信號衰減嚴重，造成通信距離短，通信范圍受限，且地形限制，通信設備不能快速部署等一系列的問題。

 

在危險的陌生環境中，任務部隊面臨交通不便，作戰時間、地點不定，作戰形式不定，作戰規模不定等一系列的問題，這就要求部隊加強通信保障方法的研究，在各種復雜條件下基于現有通信設備，合理配置，快速建立一個短距離的移動通信安全保障區域，保障惡劣環境下的各級部隊指揮機構的通信暢通。

 

2 加強武警部隊應急通信保障能力的措施

 

在武警部隊執行軍事任務時對通信進行保障是目前部隊通信保障的主要途徑。對軍事通信保障問題進行研究，以完成不同的任務，在本質上就是要解決行動中的通信問題。因此，根據多樣化軍事任務的特點，對通信保障提出了要求，建設重點要放在機動通信平臺上。

 

由于衛星通信與短波、超短波通信相比較，通信距離更遠，覆蓋區域更大，通信信號穩定，十分有利于高質量、大容量的數據傳輸，因此部隊主要利用衛星通信設備構建遠程機動通信平臺。隨著衛星通信設備逐步向部隊配發，有利的保障部隊在野戰和機動時通信方面的問題。在任務分隊執行軍事任務時，可以充分利用衛星通信車的機動性能，通過直接實時高效傳輸語音視頻，組織站前視頻會議進行部署，保證總部和指揮機構及應急指揮部隊進行有效的實時指揮，也可以利用便攜式衛星通信設備，傳輸數據和視頻，以滿足司令部、總隊指揮部對本級指揮部有效指揮控制的需求，對任務的熱點地區，可以派出衛星通信車，為執行遠程任務的武警分隊配備一定數量的衛星電話終端，在任務區域以衛星通信車為中樞，建立了一個遠距離、多層次的通信平臺，有效保障任務分隊與指揮機關的通信暢通。

 

在執行具體任務時，指揮員要根據任務性質及任務區域的環境等情況，立足于現有設備，快速建立任務分隊與指揮機關的通信渠道。如在路況允許的條件下，可以部署衛星通信車進行語音、圖像和視頻傳輸，使指揮機關可以了解任務現場的具體情況，進而實行實時指揮;在不具備部署衛星通信車的任務區域，可以派出通信兵攜帶便攜式衛星電話終端，對任務分隊進行遠程通信保障。

 

中距離的通信保障是介于遠近離和近距離而言的，距離上并沒有一個明確的界限。與遠距離通信保障不同，中距離通信保障的平臺主要利用短波通信為主，短波通信具有抗毀能力強、受地形地貌影響小，而且運行成本小等優點，因此在中距離通信保障中被廣泛應用，實現信息在任務分隊和指揮機構之間傳遞的功能。在執行任務時，具體通信設備部署如下：總隊使用高功率短波電臺，將短波信號轉換后與上級進行多媒體數據通信，對下級直接實施動態指揮。支隊以下單位可使用小功率短波電絡上級、下級及各平級單位，常用方法是在核心任務區內設置一個高功率短波電臺的中央站，同時部署多個樞紐臺伴隨任務分隊或前出任務區域，具體執行任務的分隊攜帶小功率短波電臺，搭建臨時戰時網絡，對任務區域各級部隊實施通信保障。

 

在任務分隊執行軍事任務時，在條件允許的情況下，有必要建立超短波通信網絡，作為短波通信網絡補充，利用短波無線信號與超短波無線信號的性能上的互補性，建立多種路徑的無線通信網絡。短波信號具有傳輸質量好，傳輸穩定，且傳輸信號沒有延遲，便于快速建立通信網絡，但是，進行遠距離傳輸時，易受地形地貌影響，傳播距離受限。因此，在進行近距離通信時，我們往往更傾向于采用超短波無線設備，利用超短波通信平臺配合多個轉信臺搭建超短波通信網絡，對任務分隊與各級指揮機關進行通信保障。具體部署如下：超短波通信車作為核心，任務分隊配置無線手持終端，以實現前指與任務分隊命令的上傳下達，在動態條件下實現對前線部隊的直接指揮、控制，上級指揮機關也可以直接越級對作戰部隊進行直接指揮，各任務分隊使用無線手持單元作為進行內部協調。利用超短波進行近距離通信保障時，要根據現場環境靈活設置轉信平臺，避免障礙物對通信造成影響。在城市區域搭建臨時通信網絡時，轉信平臺要部署在附近的高塔或高層建筑上;山區要選擇沒有遮擋，且可以覆蓋整個任務區域的山頂制高點部署轉信平臺;如沒有條件部署轉信平臺，且任務緊急的情況下，可以派遣通信兵攜帶不同頻率的移動電臺，登上任務區域的一個制高點，作為人工的信號中轉平臺。由于超短波具有通信距離短的缺點，為提高超短波無線電通信距離，要充分利用信號中轉平臺將車載電臺、手持單元連接在一起，增加通信距離，使超短波通信覆蓋全部任務區域。

 

三種移動通信平臺在實際應用中，根據任務特點、地理條件、設備狀況、人員素質等要求靈活使用，必要時可配合使用。

 

為實現任務分隊的通信保障，根據執行任務區域環境及任務性質建立相應的通信網絡，解決好任務通信問題，保證通信效率。一要優先保障指揮通信，優先保障上級通信，即先急后緩;二要嚴格控制溝通的層次和渠道，防止越級通信避免串臺。通信內容簡短明了，盡量減少信號發射，凈化電磁環境，提高通信效率，通信暢通是部隊完成任務的重要保證。在過去的戰爭年代，通信是千里眼，順風耳，在面對現代多樣化軍事任務，通信是中樞神經系統，更要求指揮信息必須快速、準確、實時、高效的傳輸。

 

作者：包海蓉 來源：科技創新與應用 2016年16期

篇9

關鍵詞：廣播電視；衛星通信地球站；系統設備

中圖分類號：TN927文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)18-2pppp-0c

Radio and Television Satellite Earth Station Equipment and Test the System of Monitoring

LIU Sheng-bing

(Hubei Radio and TV Satellite Earth Station,Hubei,430071,China)

Abstract:As to the overall global radio and television network, and towards digital, radio and television programs from the production, Studio, will be sent to gradually receive full digital, and all sectors of the necessary real-time monitoring network, thus ensuring the reliability of performance enhancing And intelligent handling of thelink.Satellite communications earth station equipment is a major antenna equipment, high-power amplification equipment, low-noise receiver equipment, frequency conversion equipment and the corresponding modem posed by the equipment. In this paper, typical of radio and television satellite earth station equipment and test the system monitoring system the basic elements were discussed.

Key words:Radio and TV;Satellite Communication Earth Station;Systems and Equipment

1 廣播電視衛星通信地球站天線分系統

天線分系統包括天線機械系統、饋源及天線跟蹤三部分。它是地球站的主要設備之一，直接決定著地球站的品質因素G/T值。天線的作用是將地球站的發射功率有效地轉換成電磁波的能量，并發向衛星，同時將分布于空間衛星發出的極微弱的電磁波能量有效地轉換成同頻信號的高頻功率饋送給接收機。它應具有高增益、低旁瓣、強輻射、低噪聲等特點。根據天線收、發互易原理，一副天線既一可用作發射，也可用作接收。事實上地球站都是用一副天線同時完成收發功能的。天線的機械系統包括主反射器、副反射器、底座、驅動齒輪和伺服系統。它的主要作用是完成電磁波的輻射和接收，提高天線增益。天線的饋源系統包括喇叭、極化器、雙工器等。它的主要作用是完成高頻功率與電磁波間的相互轉換，實現發送接收共用一副天線，實現雙極化頻率再用。天線的跟蹤系統包括跟蹤接收機以及相應地自動跟蹤裝置。如前所述，靜止只星每天在上空做“8”字漂移，特別是處于傾斜軌道應用的靜止衛星，每大的“8”字漂移范圍比較大。另一方面，大、中型地球站的天線波束寬度(即天線主波束的半功率點夾角)較窄，一般為0.05度-1.2度，所以大線必須具有良好的自動跟蹤功能。所謂自動跟蹤系統是指該系統處理接收到的衛星信標信號，并驅動天線方位馬達和俯仰馬達，使天線對準衛星。

2 廣播電視衛星通信地球站高功率放大設備

高功率放大設備，顧名思義，是地球站大功率放大，它是在地球站發射部分的最后一級放大，是決定地球站EIRP能力的關鍵部件之一。目前，地球站使用的高功率放大器有兩類，一類是速調管高功率放大器，其工作帶寬可達40MHz，最大額定輸出功率可達3kw，包括輸入級的中功率放大器的增益，其增益可達78dB以上。另一類是行波管高功率放大器，其工作帶寬可達500一6OOMHz，能覆蓋整個衛星通信C頻段的上行頻率，目前已生產出最大額定輸出功率為3kw行波管高功率放大器。對于傳統的調頻方式模擬載波或電視模擬載波來說，由于它們所需的EIRP較高，占用的頻帶較寬，一般一兩個載波就占用一部速調管高

功率放大器。而對于新型的數字業務載波如IDR載波，由于所需的EIRP較小，一般多個載波共用一部行波管高功率放大器。當多個載波共用一部高功率放大器放大時，必須注意由于管子的非線性導致載波間的互調而產生的互調噪聲，這種噪聲隨著管子的工作點接近飽和點而迅速上升。該現象在行波管高功率放大器中尤為突出，對速調管高功率放大器而言，當同時放大多個載波時，同樣也存在著這一問題。為了減小互調噪聲，通常采用的方法是犧牲一些功率，使管子的工作點從飽和點有一些回退。另外，對于行波管放大器也可采用一些均衡器，如線性化器，部分地補償在多載波工作時，為了降低互調噪聲而造成的功率損失。

為了提高通信可靠性，大多數地球站的高功率放大系統都采用l+l備用或n+1備用。

3 廣播電視衛星通信地球站低噪聲接收設備

低噪聲接收設備又稱低噪聲放大器，是地球站接收分系統的第一級放大器。考慮到衛星發出的信號經36000knl的長距離傳輸，空間損耗很大，從天線接收下來的弱小信號必須先經過放大才能解調，并考慮到由第一級放大器引入的噪聲必須很小，才能保證接收的信號具有一定的信噪比。因此要求低噪聲放大器應當具有較低的噪聲溫度、足夠的帶寬、較大的放大倍數等特點。

由于地球站系統噪聲溫度基本上是天線噪聲溫度與低噪聲放大器的噪聲溫度之和，因此低噪聲放大器的噪聲溫度的大小直接決定著地球站系統噪聲溫度的大小，與地球站的G/T值有著密切的關系。早期的低噪聲放大器工作在由液態氦致冷的封閉空間的致冷參量放大器，給運行維護帶來了極大的不便，后來隨著微波器件的改進，出現了工作在常溫狀態卜的參量放大器，它使得維護工作變得簡單。隨著半導體器件的發展，又出現了種新型低噪聲放大器―砷化嫁場效應管放大器，目前己進入實用階段。典型的低噪聲放大器的放大倍數為60dB，帶寬為500MHZ或575MHZ，4GHz噪聲溫度在35一55K之間，11GHz時噪聲溫度在150K左右。為確保地球站接收系統可靠運行，大多數

地球站的低噪聲接收機都采用1+1備用或2+1備用。

4 廣播電視衛星通信地球站上、下變頻器

衛星通信使用的頻率為4/6GHz或11/14GHz，在地球站被稱之為射頻。如果在射頻頻率上直接對信號調制、解調，利用目前的工藝和技術水平是很難做到的，因為所要求的占用頻帶寬度與射頻頻率相差1000倍左右。為了解決這一問題，采取的辦法是先在一個合適的頻率上進行調制解調，然后再進行頻率搬移。這一合適的中間頻率被稱為中頻，一般為70MHz正負18MHZ或140MH正負36MHz。上、下變頻器就是用來在射頻與中頻之間進行頻譜搬移。另外，利用上、下變頻器進行頻譜搬移，還可以容易將己調信號放在所分配的射頻頻率位置上，從而使得調制器、解調器規格統一。對上、下變頻器的主要要求是無失真地進行頻譜搬移。

5 廣播電視衛星通信地球站調制解調器

來自地面的模擬或數字信號需經過某種方式調制才能發向空間進行傳輸，以提高信號傳輸信噪比及抗千擾能力。目前使用的調制解調器有兩大類：一類是調頻調制解調器，在發端信號對載波的頻率進行連續的調制，收端用鑒頻器將信號解調，該方式多用于模擬信號的調制解調。另一類是調相調制解調器，一般是數字信號對載波的相位進行調制，在收端用鑒相器對載波相位進行檢測將信號取出。對于不同類型的調制解調器，其技術指標要求也各不相同，但都應滿足一定的信噪比或誤碼率的質量指標要求。

6 廣播電視衛星通信地球站的性能指標和測試監控

衡量一個地球站的指標有兩類:第一類指標主要標志著地球站的性能和系統碩士論文廣播電視性星地球站系統設計傳輸能力。如地球站的品質因數G/T值，天線收、發增益，天線旁瓣特性等。第二類指標與地球站發射或接收信號的質量相關，如頻率響應、時延、互調、信噪比、誤碼率等。

地球站測試是檢驗地球站性能，保證地球站正常穩定工作的一個靛要手段。地球站測試一般可分為三類:單機測試、分系統測試、衛星鏈路開通測試。這三類測試是相互關聯的，并且是遞進的。比如構成分系統的設備首先要滿足單機指標，在此基礎上才一能建立起分系統，類似地，當某一地球站想要與另一個地球站建立新的業務連接時，首先這個地球站內的各個分系統都需要滿足分系統指標，方可進行與另一個站的開通測試。地球站測試涉及到的儀表種類也較為廣泛，從頻率生二看來，從射頻到基帶。常用的有功率計、頻譜分析儀、射頻網絡分析儀、微波網絡分析儀、計數器、中頻噪聲測試儀、信號發生器等。在基帶方面，如果是數字業務需要配備誤碼分析儀，如果是模擬業務需要配備信號發生器、選頻電平表，如果是電視業務則需要電視波形信號發生器、電視波形示波器、音頻信號發生器、音頻信號分析儀等。

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篇10

民航通信中使用到的短波實質為無線電波,主要用于地面與飛機間的通信,其通信傳播方式主要有以下三種:

1.1地面波。地面波是沿著地球表面傳播的波,它沿著半導電性質和起伏不平的地表面進行傳播,一方面使電波的場結構不同于自由空間傳播的情況而發生變化并引起電波吸收,另一方面使電波不像在均勻媒質中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播,而是由于地球表面呈現球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進行。

1.2天波。天波是經過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑,可實現長距離的傳播,短波信號由天線發出后,經電離層的多次反射,傳播距離可以由幾百公里達到上萬公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應等因素,都會造成信號的畸變與弱化,影響短波通信的效果。

1.3直接波。直接波是從發射天線到接收天線之間,不經過任何發射,直接到達,電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。由于民航中,飛機大多數時間都是在飛行,所以有些時候地、空之間的短波通信,實際上是可以靠直接波完成的。

2.短波通信的特點

與衛星通信、地面短波等通信手段相比,無線電短波通信有許多顯著的優點:(1)短波通信無需建立中繼站即可實現遠距離通信,(2)短波通信元器件要求低、技術成熟、制造簡單、設備體積小、價格便宜,建設和維護費用低;(3)設備簡單,目標小、架設容易、機動性強,即使遭到損壞也容易修理,由于其造價相對較低,可以大量裝備,因而系統頑存性強。(4)電路調度容易,靈活性強,可以使用固定設置,進行定點固定通信,也可背負或裝入車輛,實現移動中的通信。這些優點是短波通信被長期保留、至今仍被廣泛應用的主要原因。同時,短波通信也存在著一些明顯的缺點:(1)信道擁擠、頻帶窄;(2)短波的天波信道是變參信道,故信號傳輸不穩定;(3)大氣和工業無線電噪聲干擾嚴重;(4)天線匹配困難。

3.短波通信在民航中的應用

短波通信系統的主要用途是使飛機在飛行的各階段中和地面的航行管制人員、簽派、維修等相關人員保持雙向的語音和信號聯系,當然這個系統也提供了飛機內部人員之間和與旅客的聯絡服務。

3.1民航短波通信基本設備

民航短波地空通信設備由短波單邊帶發信機、短波單邊帶收信機、遙控器及地空選擇呼叫器組成,設備一律使用單邊帶抑制載波、模擬單信道無線電話工作方式。短波單邊帶發、收信機均采用全固態電路及頻率合成技術,頻率范圍為2.8～22MHz,發信機功率不大于6KW。

3.2民航短波通信地面站

民航短波通信地面站系統由三部分組成:短波機房設備、天線和饋線以及操作臺設備。短波機房設備作為大功率發射設備,通常設置在遠端,以減少對其他電子設備的干擾以及對操作員健康的影響。操作臺設備設置在操作終端附近,便于操作與管理。

3.2.1短波機房設備。短波機房設備的主要設備包括短波通信電臺、功放、預后選器、交流穩壓電源、光端機及一整套控制電纜,主要功能是傳送選呼信號和語音信號。短波電臺是整個系統的核心設備,地面與航空器上均有配備,用于收發信號,包括選呼信號和音頻信號。電臺的性能直接決定了整個系統的性能,電臺選型依據主要有兩點:符合用戶需求并且與飛機上電臺匹配。預后選器是為了提高系統的抗干擾能力而選擇的設備。光端機是地面站系統中實現遠程控制的接口設備,起著連接短波機柜和操作臺的作用。

3.2.2操作臺設備。操作臺設備由操作終端及監控軟件、選呼器、選呼控制器和光端機組成。操作員的所有操作都在監控軟件上進行。監控軟件實現對選呼器和短波電臺的遠程遙控,控制選呼器產生選呼代碼,呼叫對應的飛機,控制電臺的調制方式轉換和音頻信號收發,同時監測電臺的工作狀態。選呼器的功能是通過發射4個單音信號選擇通知某個飛機。選呼器提供了一個7針的音頻接口,包括一對平衡的選呼音頻輸出口、一個PTT輸出口和一個地線,其余3個口經改造用于同選呼控制器通信。選呼控制器作為選呼器、電臺和控制終端的中間設備,是實現系統自動化的關鍵,其基本作用是實現對電臺、選呼器、控制終端、音頻設備的信號轉接、電平匹配、遠程控制和狀態感知,并自動轉換調制方式。

3.2.3天線。天線的選擇具體根據用途來確定:近距離固定通信:選擇地波天線或天波高仰角天線。點對點通信或方向性通信:選擇天波方向性天線等。組網通信或全向通信:選擇天波全向天線。車載通信或個人通信:選擇小型鞭狀天線。3.3短波地空通信數據鏈系統在民用航空領域,由于我國地理復雜、疆域遼闊、超短波網絡尚不能實現完全覆蓋,短波依然是地空通信的主要手段。短波地空通信數據鏈系統作為民航數據通信系統的子系統,在當前興起的極地飛行中,有效解決了飛行盲區問題,對飛行安全起著非常重要的保障作用。短波地空通信數據鏈系統用于航空器飛行中保持與基地和遠方航站的聯絡。其系統構造由短波/超短波通信系統、衛星通信站、地空數據網及機載通信系統組成,短波地空通信數據鏈系統通過短波、超短波與衛星實現了近、中、遠程地空實時話音和數據通信。

4.結束語

近年來,隨著微型計算機、移動通信和微電子技術的迅速發展,短波通信技術有了新的突破性進展,出現了實時選頻、自適應、跳頻、差錯控制、多載波正交頻分復用(OFDM)調制及軟件無線電等新技術,使短波通信很好地彌補了它的缺點,還使短波通信的設備更加小型化、更加靈活方便,進一步發揮了短波通信設備簡單、造價低廉、機動靈活等固有的優點。短波通信必將在應急通信、抗災通信、特別是在軍事通信中發揮更重要、更廣泛的作用。因此。短波通信作為民航內部通信的重要手段,必將在今后較長時間內得到保持和發展。

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