導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇衛(wèi)星通信的定義，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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1、這個(gè)主要是一些上班族或者共享打印機(jī)的機(jī)器設(shè)置的，就是設(shè)置一個(gè)時(shí)間，這個(gè)微信或者QQ每到這個(gè)時(shí)間就自動(dòng)開(kāi)了。

2、比如辦公室有一臺(tái)平時(shí)沒(méi)什么人用的機(jī)器共享了一臺(tái)打印機(jī)，平時(shí)要用的時(shí)候都要先開(kāi)那臺(tái)機(jī)器，辦公室其他電腦才能打印，現(xiàn)在設(shè)置了定時(shí)喚醒，在上班時(shí)間喚醒這個(gè)機(jī)器，這樣就不用每次打印的時(shí)候才想到開(kāi)機(jī)了。

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【關(guān)鍵詞】北斗衛(wèi)星通信物聯(lián)網(wǎng)民用領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用

一、前言

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。從物聯(lián)網(wǎng)的定義來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)歸根到底是一種實(shí)用性網(wǎng)絡(luò)，只是將人與人之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系變成了物與物的聯(lián)系。從這一特性來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)只有具備了強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)支持，才能保證其功能得到實(shí)現(xiàn)。基于這一考慮，單純依靠傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)難以取得積極效果，北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了新的網(wǎng)絡(luò)選擇，并提供了有力的支持。

二、物聯(lián)網(wǎng)的基本概念及特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是指通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)是互聯(lián)網(wǎng)后信息技術(shù)的又一重大突破，它將網(wǎng)絡(luò)從人與人之間的信息交互，擴(kuò)展到物與物、人與物的信息交互，將大大提高社會(huì)信息化水平。

物聯(lián)網(wǎng)中很重要的組成部分是其支撐系統(tǒng)，包括感知層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層等。目前，感知層常用的技術(shù)有RFID、紅外感應(yīng)等，用以完成物品信息的收集并上傳網(wǎng)絡(luò)傳輸層；網(wǎng)絡(luò)傳輸層則主要利用GSM、3G等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將信息傳送至相應(yīng)的處理中心，進(jìn)行分類處理。

三、北斗衛(wèi)星通信與電信網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用比較

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)或者組成部分可以歸納為“感知、傳輸、處理”，實(shí)現(xiàn)“及時(shí)、精確、全面”地獲取和處理信息?！案兄敝傅氖歉兄獙印！皞鬏敗敝傅氖蔷W(wǎng)絡(luò)傳輸層。“處理”指的是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。為了保證物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和功能的實(shí)現(xiàn)，需要強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持。主要有以下不同：1、北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信和準(zhǔn)確的定位功能。北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要功能是全球衛(wèi)星定位，具備獨(dú)特的雙向通信功能，能夠?qū)崿F(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位功能的同時(shí)支持豐富的應(yīng)用，而其他定位及導(dǎo)航系統(tǒng)一般都是單向通信的。2、傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)在整體傳輸時(shí)效上不如北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)快。北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)依靠衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸信號(hào)，因此整個(gè)傳輸時(shí)效比傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)要快的多。3、北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的普及率不如電信網(wǎng)絡(luò)廣。雖然北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的整體實(shí)力較強(qiáng)，但由于北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)正處于建設(shè)階段，在普及率上無(wú)法與電信網(wǎng)絡(luò)相比。

四、北斗衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)民用領(lǐng)域的具體應(yīng)用分析

通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際發(fā)展進(jìn)行了解后發(fā)現(xiàn)，北斗衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)民用領(lǐng)域的具體應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、北斗衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)中的應(yīng)用。由于北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有基本的雙向網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，因此北斗衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)中電子商務(wù)的平臺(tái)支持中得到了重要應(yīng)用，保證了網(wǎng)絡(luò)電子商務(wù)平臺(tái)的正常運(yùn)行，提高了物聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)的能力。2、北斗衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)交通定位中的應(yīng)用。北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的強(qiáng)項(xiàng)在于能夠?qū)崿F(xiàn)快速準(zhǔn)確的衛(wèi)星定位功能，這項(xiàng)功能應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛交通的準(zhǔn)確定位，從而進(jìn)一步完善物聯(lián)網(wǎng)功能，保證物聯(lián)網(wǎng)交通定位功能的實(shí)現(xiàn)，滿足物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際發(fā)展需求。3、北斗衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)的全程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)中，有些地方地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，并且自然環(huán)境惡劣，依靠現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)手段難以實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)，北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)用，有效解決了這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的全程監(jiān)測(cè)。

五、結(jié)論

通過(guò)本文的分析可知，在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用不但提高了物聯(lián)網(wǎng)的整體發(fā)展質(zhì)量，同時(shí)也保證了物聯(lián)網(wǎng)的快速全面發(fā)展，因此，我們應(yīng)對(duì)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點(diǎn)有足夠的了解，并認(rèn)識(shí)到北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)民用領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用的重要性。

參考文獻(xiàn)

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[2]張忠.面向群體的數(shù)字簽名體制及其應(yīng)用研究[D].山東大學(xué)，2011年

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【關(guān)鍵詞】寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)；OFDM同步技術(shù)；應(yīng)用

前言

寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，是通信系統(tǒng)的重要組成部分，而OFDM技術(shù)，則是確保寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)功能能夠有效實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。將該技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，對(duì)于系統(tǒng)通信質(zhì)量與信息傳輸速率的提高具有重要價(jià)值。

1、寬帶衛(wèi)星通信概述

1.1寬帶衛(wèi)星通信簡(jiǎn)介

寬帶衛(wèi)星通信又稱寬帶數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信，或無(wú)線多媒體通信，屬于以衛(wèi)星為中轉(zhuǎn)站，為數(shù)據(jù)及信息的傳輸與接收提供平臺(tái)的一種通信技術(shù)[1]。在寬帶微信通信的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，地球站同樣發(fā)揮著重要作用，其天線尺寸必須能夠達(dá)到要求，且需要具備覆蓋范圍廣、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]。相對(duì)于其他通信方法而言，衛(wèi)星通信具有可用頻譜資源少的特點(diǎn)，為確保寬帶能夠有效建設(shè)，必須提高頻率，以滿足建設(shè)要求[3]。Ka頻段具有干擾小的特點(diǎn)，且設(shè)備占據(jù)面積小，易設(shè)置，重量輕，將其應(yīng)用到衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠有效減輕系統(tǒng)設(shè)備的重量，縮小其尺寸，與其他頻段相比，具有較高的優(yōu)越性。將Ku頻段與數(shù)字壓縮技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到衛(wèi)星通信過(guò)程中，同樣能夠達(dá)到提高通信效率的目的，但Ku頻段的應(yīng)用存在一定的劣勢(shì)，即相對(duì)擁擠，因此不建議使用。

1.2寬帶衛(wèi)星通信面臨的問(wèn)題

雨衰、Qos、信道條件差，是寬帶衛(wèi)星通信面臨的三大主要問(wèn)題，具體如下：①衛(wèi)星通信所面臨的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，由于信息以及數(shù)據(jù)需要在空間中傳播，因此受云雨等天氣的影響，通常會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，進(jìn)而影響通信質(zhì)量。目前，寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)將Ka頻段應(yīng)用到了通信過(guò)程中，該頻段頻率在18~30GHz之間，受頻段頻率范圍的影響，Ka頻段具有對(duì)雨衰敏感、受雨衰影響大的特點(diǎn)，容易對(duì)通信質(zhì)量的提高產(chǎn)生阻礙，采用相應(yīng)技術(shù)解決上述問(wèn)題十分必要。②Qos問(wèn)題：在電信網(wǎng)絡(luò)中，Qos屬于通信標(biāo)準(zhǔn)的一種，一般包括寬帶、主觀質(zhì)量等多方面內(nèi)容。為獲取期望的Qos，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督與控制十分必要，應(yīng)從協(xié)商、定義、資源預(yù)留等方向入手，首先實(shí)現(xiàn)對(duì)Qos的測(cè)量，進(jìn)而對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸納，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)控制的目的。③通信條件差的問(wèn)題，在寬帶衛(wèi)星通信過(guò)程中顯著存在，主要體現(xiàn)在延遲大、差錯(cuò)率高等方面，極大的阻礙了通信質(zhì)量的提高。OFDM屬于正交多載波傳輸方式的一種，具有較高的頻譜利用率，能夠有效克服ISI，抑制信道衰落，從理論上講，將該技術(shù)應(yīng)用到寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠使通信效果得到有效改善。

2、OFDM系統(tǒng)原理

2.1OFDM符號(hào)調(diào)制及解調(diào)

OFDM的原理在于將單路串行的數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，使其成為多路并行的數(shù)據(jù)形式，在此基礎(chǔ)上，對(duì)其加以調(diào)制，使其能夠在頻譜相同的不同子載波上完成傳輸過(guò)程。在此過(guò)程中，需要保證不同子載波具有兩兩相交的特點(diǎn)。在OFDM系統(tǒng)下，調(diào)制過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需采用一種數(shù)字調(diào)制方法，便可支持全部數(shù)據(jù)傳輸完成。

2.2循環(huán)前綴

OFDM具有對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展的功能，為避免前后兩個(gè)OFDM符號(hào)之間發(fā)生ISI問(wèn)題，可通過(guò)在其中加入保護(hù)間隔的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)符號(hào)的保護(hù)。保護(hù)間隔的長(zhǎng)度一般為L(zhǎng)，L需保證能夠大于最大時(shí)延擴(kuò)展，只有這樣，才能夠有效避免信號(hào)與信號(hào)之間互相干擾的問(wèn)題發(fā)生?？梢圆捎每辗?hào)代表保護(hù)間隔，但該種方法通常會(huì)對(duì)正交情況產(chǎn)生影響。采用循環(huán)前綴的方法，將周期擴(kuò)展插入到OFDM符號(hào)與符號(hào)之間，能夠有效解決上述問(wèn)題，使OFDM的對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展功能更好的實(shí)現(xiàn)。

2.3收發(fā)機(jī)系統(tǒng)

收發(fā)機(jī)系統(tǒng)的工作流程如下：①接受信號(hào)。②對(duì)信號(hào)進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換。③將傳輸過(guò)程中的循環(huán)前綴刪除。④對(duì)信號(hào)串聯(lián)與并聯(lián)的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。⑤對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。⑥轉(zhuǎn)換信號(hào)串并聯(lián)形式。⑦解調(diào)，得到信息接收比特流。

2.4同步誤差分析

應(yīng)從頻率偏移、符號(hào)定時(shí)偏差、采樣時(shí)鐘頻率偏移三方面，對(duì)同步誤差進(jìn)行分析。以頻率偏移為例，其所造成的同步誤差如下：頻率偏移一半在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間發(fā)生，多由子載波件的整數(shù)倍偏移以及小數(shù)倍偏移而構(gòu)成。前者不會(huì)導(dǎo)致ICI發(fā)生，而后者則會(huì)引發(fā)ICI。將子載波間隔控制在2%以內(nèi)，能夠避免上述問(wèn)題發(fā)生。

3、寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的OFDM同步技術(shù)

3.1同步算法

同步算法主要包括Schmidl&Cox算法、利用PN序列前導(dǎo)符的算法等多種。3.1.1Schmidl&Cox算法Schmidl&Cox算法主要包括小數(shù)頻偏估計(jì)算法、整數(shù)頻偏估計(jì)算法、定時(shí)估計(jì)算法三種。以小數(shù)頻偏估計(jì)算法為例，該算法在每一幀OFDM符號(hào)前，均加入了同步頭，同步頭的訓(xùn)練符號(hào)數(shù)量一般為2個(gè)，兩者均需要加入循環(huán)前綴，分別用于對(duì)不同的頻偏范圍進(jìn)行評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)通信情況的計(jì)算。3.1.2利用PN序列前導(dǎo)符的算法利用PN序列前導(dǎo)符的算法主要包括定時(shí)改進(jìn)算法與頻偏估計(jì)算法兩種，以定時(shí)改進(jìn)算法為例：在AWGN信道中，設(shè)置固定的子載波總數(shù)，在固定的循環(huán)前綴下完成仿真，將其與不同子載波總數(shù)及前綴的情況進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，兩者的性能各不相同，當(dāng)子載波總數(shù)較小的時(shí)候，PN序列的長(zhǎng)度必定會(huì)變短，進(jìn)而影響算法性能，必須對(duì)這一問(wèn)題加以重視。

3.2仿真

3.2.1幀檢測(cè)采用延時(shí)和相關(guān)方法，進(jìn)行幀頭檢測(cè)，對(duì)訓(xùn)練符號(hào)syml的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)置，后開(kāi)始檢測(cè)。檢測(cè)后得出結(jié)論，當(dāng)門(mén)限值在0.3~0.4之間時(shí)，幀檢測(cè)的性能能夠達(dá)到最好，當(dāng)信噪比≥5dB時(shí)，檢測(cè)成功率能夠達(dá)到100%。如處于多徑衰落信道環(huán)境，受多經(jīng)時(shí)延問(wèn)題的影響，幀檢測(cè)的成功率會(huì)有所下降。3.2.2符號(hào)精定時(shí)考慮幀頭捕獲算法得到的幀頭，定位會(huì)落入相關(guān)函數(shù)的附近，因此需對(duì)符號(hào)精定時(shí)進(jìn)行計(jì)算。仿真后發(fā)現(xiàn)，受循環(huán)前綴的影響，提前檢測(cè)基本不會(huì)影響解調(diào)過(guò)程，但如檢測(cè)滯后，則會(huì)導(dǎo)致ISI或ICI發(fā)生，可提前5~8個(gè)樣值，提高符號(hào)精定時(shí)效果。3.2.3偏差估計(jì)小數(shù)偏差可采用時(shí)閾相同的4段m序列方法完成估計(jì)過(guò)程，4段序列均為64樣值長(zhǎng)。通過(guò)仿真可以發(fā)現(xiàn)，在不同信噪比下，不同仿真算法對(duì)偏差估計(jì)的性能也不同，當(dāng)信噪比在10dB時(shí)，Schmidl&Cox算法中的整數(shù)頻偏估計(jì)算法性能最優(yōu)。3.2.4相位跟蹤頻偏估計(jì)會(huì)存在殘留頻偏誤差，受其影響，系統(tǒng)性能容易下降，為解決上述問(wèn)題，必須對(duì)載波的相位進(jìn)行跟蹤?？刹捎脤?dǎo)頻子載波完成相位的跟蹤過(guò)程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波頻偏的補(bǔ)償。3.2.5整體同步方案將循環(huán)前綴長(zhǎng)度設(shè)置為32，子載波數(shù)設(shè)置為128，頻率偏差控制在0.3×156250=468.75kH的基礎(chǔ)上，對(duì)整體同步情況進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，在同步方案下，誤碼率性能與理想情況下的性能十分接近，表明同步情況較好。

4、結(jié)論

寬帶微信通信系統(tǒng)中，應(yīng)用OFDM同步技術(shù)，同步效果較好，表明技術(shù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，將其運(yùn)用到系統(tǒng)當(dāng)中，能夠使系統(tǒng)的同步狀態(tài)更加接近于理想狀態(tài)，對(duì)于通信效率以及通信質(zhì)量的提高具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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[2]楊恒，黨軍宏，潘亞漢.寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中強(qiáng)干擾抵消方法[J].電訊技術(shù)，2014（06）：747~752.

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關(guān)鍵詞：衛(wèi)星固定通信，衛(wèi)星移動(dòng)通信，衛(wèi)星直播，衛(wèi)星寬帶通信

中圖分類號(hào)： P185.18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、衛(wèi)星通信技術(shù)的定義和特點(diǎn)

在空間無(wú)線電通信領(lǐng)域中，通過(guò)空間站的轉(zhuǎn)發(fā)或反射來(lái)進(jìn)行的地球站相互間的通信就是通常所稱的衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星在空中起中繼站的作用，即把地球站發(fā)上來(lái)的電磁波放大后再反送回另一地球站。

衛(wèi)星通信具有如下特點(diǎn)：通信范圍大，只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi)，從任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信。不易受陸地災(zāi)害的影響，只要設(shè)置地球站電路即可開(kāi)通。同時(shí)可在多處接收，能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)廣播、多址通信。電路設(shè)置非常靈活，可隨時(shí)分散過(guò)于集中的話務(wù)量，可實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接。

二、衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展概述

縱觀全球，20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，衛(wèi)星通信迅速發(fā)展，在軍事和民用領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用；70~80 年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。80 年代末、90 年代以后，由于光纖通信和地面蜂窩移動(dòng)通信的崛起，傳統(tǒng)的國(guó)際、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途通信和陸地移動(dòng)通信業(yè)務(wù)已不再屬于衛(wèi)星通信的主要領(lǐng)地。但是，毫無(wú)疑問(wèn)地，在軍事應(yīng)用中，衛(wèi)星通信仍然是其主要的通信手段，是其他通信手段所不能取代的。在經(jīng)濟(jì)、政治和文化領(lǐng)域中，衛(wèi)星通信不僅有效地補(bǔ)充了其他通信手段的不足或不能（如海事、遠(yuǎn)程航空的通信等），而且作為大眾傳媒（如視頻和音頻廣播），防災(zāi)、救災(zāi)、處理突發(fā)事件的應(yīng)急通信等，均大有作為。此外，近年來(lái)深空探測(cè)和載人航天活動(dòng)的頻繁活動(dòng)，也極大促進(jìn)了衛(wèi)星通信的發(fā)展。

本文以我國(guó)為例，擬就當(dāng)前衛(wèi)星通信技術(shù)中，大范圍投入使用的、前景可觀的衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信、衛(wèi)星直播以及衛(wèi)星寬帶通信的技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行分析和探討，僅供參考。

三、常見(jiàn)衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

衛(wèi)星固定通信

1.目前我國(guó)衛(wèi)星固定通信技術(shù)取得的成就從取得的成就上來(lái)看，目前我國(guó)已建成一個(gè)資源較豐富的空間段和一定規(guī)模的衛(wèi)星公用通信網(wǎng)。其中空間段由覆蓋國(guó)內(nèi)外地區(qū)的多衛(wèi)星和多頻段組成，由我國(guó)獨(dú)資或中外合資的5家衛(wèi)星公司建成。該空間段擁有的轉(zhuǎn)發(fā)器容量和波束覆蓋區(qū)，已較好地滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)各種衛(wèi)星通信用戶的需求，并可為國(guó)外部分用戶提供通信服務(wù)。我國(guó)的衛(wèi)星公用通信網(wǎng)由多顆衛(wèi)星和各種地球站組成，能較好地起到地面通信網(wǎng)的補(bǔ)充、延伸和應(yīng)急備份作用。另外，作為對(duì)公用通信網(wǎng)的補(bǔ)充，我國(guó)還建立起各種用途和不同規(guī)模的衛(wèi)星專用通信網(wǎng)供使用。

2.問(wèn)題和建議首先，我國(guó)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星和國(guó)產(chǎn)地球站與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，存在性能差、占有率低等差距。現(xiàn)有空間段仍有大部分設(shè)備和技術(shù)依賴國(guó)外。因此，自主研制衛(wèi)星和地球站，盡快提高技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)能力，逐步增加國(guó)產(chǎn)設(shè)備比例，以適應(yīng)市場(chǎng)需要，是我們一項(xiàng)重大的戰(zhàn)略任務(wù)。中星－6衛(wèi)星發(fā)射成功后，我國(guó)除繼續(xù)研制和發(fā)展東三衛(wèi)星平臺(tái)（即中星－6衛(wèi)星平臺(tái)）外，并正在研制工作能力更大的東四衛(wèi)星平臺(tái)，以滿足各種衛(wèi)星需要。另外，我國(guó)國(guó)內(nèi)5家衛(wèi)星公司力量較分散，不具規(guī)模優(yōu)勢(shì)。為此，在2000年，國(guó)務(wù)院決定將其中兩家公司和其它有關(guān)公司組建成中國(guó)衛(wèi)星通信集團(tuán)公司。

（二）移動(dòng)衛(wèi)星通信中國(guó)尚無(wú)自建的國(guó)內(nèi)商用衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，現(xiàn)使用的都是外商建設(shè)的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，包括國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)、亞洲蜂窩衛(wèi)星（ACeS）系統(tǒng)、銥星系統(tǒng)、全球星系統(tǒng)、軌道通信系統(tǒng)和ICO系統(tǒng)等。此處主要探討以下三類應(yīng)用廣泛、發(fā)展良好的通信系統(tǒng)：1.國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)

國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)是由國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織倡導(dǎo)建立起來(lái)的一個(gè)全球衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)衛(wèi)星使用的是對(duì)地靜止軌道衛(wèi)星。使用該系統(tǒng)的中國(guó)用戶有6000多。中國(guó)幾乎所有的遠(yuǎn)洋船舶都安裝了該系統(tǒng)的衛(wèi)星設(shè)備。2.亞洲蜂窩衛(wèi)星系統(tǒng)亞洲蜂窩衛(wèi)星系統(tǒng)是由亞洲蜂窩衛(wèi)星公司建立起來(lái)的一個(gè)服務(wù)于亞洲地區(qū)的區(qū)域性衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，可向手持機(jī)等用戶終端提供話音、傳真、數(shù)據(jù)和因特網(wǎng)等通信業(yè)務(wù)。中國(guó)地區(qū)約占該系統(tǒng)衛(wèi)星服務(wù)區(qū)的1/3,是該系統(tǒng)最大的潛在市場(chǎng)。亞洲蜂窩衛(wèi)星公司目前與中國(guó)通信廣播衛(wèi)星公司合作正在積極推進(jìn)中。3.全球星系統(tǒng)全球星系統(tǒng)是由美國(guó)勞拉、高通等公司倡導(dǎo)發(fā)展的系統(tǒng)。它是由48顆低軌衛(wèi)星組成的全球衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。它的用戶終端有單模手機(jī)、雙模手機(jī)（全球星／GSM）、三模手機(jī)（全球星／AMPS／CDMA）、車載機(jī)和固定終端。2000年5月該系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)正式提供全球星服務(wù)。總體來(lái)講，移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了興起、盛行、停滯、衰落、重生等階段，尤其是手持式用戶終端的中低軌道全球衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)作為一項(xiàng)新業(yè)務(wù)，其技術(shù)發(fā)展、社會(huì)定位、市場(chǎng)開(kāi)拓、發(fā)展前景有一個(gè)實(shí)踐和探索的過(guò)程。特別是要看到，在低價(jià)位、高速度、高質(zhì)量發(fā)展的地面移動(dòng)通信網(wǎng)中，衛(wèi)星移動(dòng)通信的補(bǔ)充和延伸作用是有限的。因此，進(jìn)一步做好市場(chǎng)需求的調(diào)查和定位工作，制定好相應(yīng)的對(duì)策，是我們改變困境的一項(xiàng)重要措施。

（三）衛(wèi)星通信技術(shù)在廣播電視領(lǐng)域的應(yīng)用

我國(guó)電視機(jī)的擁有量已達(dá)3.5億臺(tái)，并擁有數(shù)千家各類電視媒體機(jī)構(gòu)，有線電視用戶已有9000萬(wàn)戶。但與國(guó)際現(xiàn)況相較，我國(guó)廣播電視業(yè)總體規(guī)模仍偏小，可以說(shuō)正處于亟待發(fā)展的前夕，潛力巨大。從電視節(jié)目的數(shù)量來(lái)看,到現(xiàn)在供“村村通”的電視節(jié)目?jī)H有44套(中央加地方節(jié)目)。從各種設(shè)備擁有量來(lái)看,我國(guó)單收設(shè)備恐怕也只有百萬(wàn)多臺(tái)。而美國(guó)人口不過(guò)2億多,其有線電視用戶已達(dá)6000萬(wàn)戶，衛(wèi)星電視直播(DTH或Direc四)用戶已近2000萬(wàn)戶。根據(jù)現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的速度和推廣應(yīng)用的規(guī)律推算，發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)狀就是發(fā)展中國(guó)家的前奏，很明顯，衛(wèi)星直播電視(D伙)將是我國(guó)電視技術(shù)發(fā)展的首選。我國(guó)政府及廣播電視行業(yè)專家普遍認(rèn)為，我國(guó)發(fā)展衛(wèi)星電視直播的業(yè)務(wù)條件已經(jīng)成熟，我國(guó)在國(guó)際上已獲得發(fā)展DBs的軌位和頻道。通過(guò)“村村通”的實(shí)踐,我國(guó)又已取得Ku一DTH衛(wèi)星廣播的經(jīng)驗(yàn)，并得到廣大農(nóng)村的認(rèn)可。我國(guó)自行研制的工RD已進(jìn)人市場(chǎng)。在地廣人多的我國(guó)客觀條件下，利用衛(wèi)星傳送和廣播電視是進(jìn)一步提高人口覆蓋率的重要手段。進(jìn)人新世紀(jì),我們可以預(yù)見(jiàn)，從現(xiàn)在幾十套,到不久將有上百套甚至幾百套的廣播電視節(jié)目,將進(jìn)人千家萬(wàn)戶。因此積極推動(dòng)DTH技術(shù)，有利于扶持國(guó)家航天事業(yè)的發(fā)展和信息產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化。

（四）衛(wèi)星寬帶通信技術(shù)

衛(wèi)星寬帶通信業(yè)務(wù)屬衛(wèi)星固定通信業(yè)務(wù)。由于它的特殊性和重要性，把它作為一個(gè)專題來(lái)闡述。國(guó)際上衛(wèi)星寬帶通信業(yè)務(wù)發(fā)展主要表現(xiàn)在兩方面。一方面是在傳統(tǒng)的VSAT技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品并利用現(xiàn)有C和Ku頻段衛(wèi)星資源，快速地建立起寬帶通信系統(tǒng)，以滿足用戶的急需，并在與快速發(fā)展的地面寬帶通信業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)奪生存空間；另一方面是發(fā)展頻率更高的Ka等頻段新型衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)，以適應(yīng)新業(yè)務(wù)的需求，并力爭(zhēng)與發(fā)展中的地面寬帶通信系統(tǒng)相適應(yīng)，起到應(yīng)有的補(bǔ)充和延伸作用。

至于我國(guó)目前衛(wèi)星寬帶通信技術(shù)，有如下發(fā)展趨勢(shì)：首先是積極發(fā)展衛(wèi)星寬帶通信業(yè)務(wù)。中國(guó)國(guó)內(nèi)電信經(jīng)營(yíng)商很關(guān)心和重視衛(wèi)星寬帶通信技術(shù)在寬帶通信業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。該系統(tǒng)視不同要求可提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入、海量數(shù)據(jù)下載、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻會(huì)議、多點(diǎn)廣播等業(yè)務(wù)。其次是跟蹤國(guó)外在建的新型衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)的C和Ku頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)已不能滿足發(fā)展中的各種寬帶通信業(yè)務(wù)的需求，國(guó)外正在建設(shè)新型的專用衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)。最后是自建國(guó)內(nèi)衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)：

總之，在社會(huì)需求牽引和技術(shù)發(fā)展推動(dòng)的雙重作用下，21 世紀(jì)的衛(wèi)星通信正在向一個(gè)新的水平攀升。衛(wèi)星通信的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。中國(guó)的衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)，系列運(yùn)載火箭領(lǐng)先世界，大推力、無(wú)污染、無(wú)毒的環(huán)保型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中國(guó)已試驗(yàn)成功，這為發(fā)展中國(guó)的大型通信衛(wèi)星乃至載人航天、探月工程創(chuàng)造了有利條件。中國(guó)將沿著天地一體、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、軍民結(jié)合的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展方向邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王秉鈞.VSAT小型站衛(wèi)星通信系統(tǒng).天津科學(xué)技術(shù)出版社，1992

篇5

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；信令序列；SVDD；異常檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(wèi)星通信應(yīng)用日益廣泛，業(yè)務(wù)的類型也越來(lái)越豐富。地球站是負(fù)責(zé)發(fā)送和接收通信信息的地面終端，是衛(wèi)星通信網(wǎng)的重要組成部分。作為衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，地球站的正常運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的質(zhì)量。除了各種常規(guī)的地球站管理措施之外，實(shí)時(shí)監(jiān)控地球站的異常行為也是保護(hù)衛(wèi)星通信網(wǎng)運(yùn)行的一項(xiàng)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(zhàn)時(shí)被敵方繳獲等等，對(duì)衛(wèi)星通信網(wǎng)的異常檢測(cè)主要是對(duì)地球站的檢測(cè)。由于地球站數(shù)量較多，而且越來(lái)越往小型化發(fā)展，管理上問(wèn)題也越來(lái)越復(fù)雜。非法用戶可以通過(guò)竊取和偽造地球站，對(duì)整個(gè)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊。在非安全環(huán)境下，如果非法用戶竊取或者偽造了地球站，冒充網(wǎng)內(nèi)人員入網(wǎng)，虛假呼叫請(qǐng)求，消耗有限的系統(tǒng)頻帶資源，并通過(guò)這些地球站竊取機(jī)密，發(fā)送假情報(bào)、傳達(dá)假命令，將會(huì)造成不可估量的損失。同時(shí)由于衛(wèi)星通信利用無(wú)線信號(hào)在空中傳輸數(shù)據(jù)，在衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有用戶都能接收到這些數(shù)據(jù)，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(chǔ)能力、處理能力和電源供電時(shí)間方面的局限性，使得原來(lái)在有線環(huán)境下的許多安全方案和安全技術(shù)不能直接應(yīng)用到衛(wèi)星通信環(huán)境中，如防火墻不能起作用、計(jì)算量大的加密算法不適宜等，目前的衛(wèi)星網(wǎng)管還沒(méi)有針對(duì)這一問(wèn)題提出有效的異常檢測(cè)機(jī)制和解決方案。而通過(guò)分析監(jiān)控網(wǎng)控中心接受到的各個(gè)地球站發(fā)送來(lái)的信令序列，能夠發(fā)現(xiàn)地球站行為異常行為。

通信信令在衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信過(guò)程起著通信建立、保持和釋放等核心控制作用[1]，是衛(wèi)星通信網(wǎng)中用戶行為在系統(tǒng)交互中的體現(xiàn)。用戶通信會(huì)產(chǎn)生該用戶使用衛(wèi)星通信的信令次序，正常用戶將產(chǎn)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(xiàn)為和正常序列模式的偏離，因此可以通過(guò)信令序列檢測(cè)來(lái)檢測(cè)異常的發(fā)生。衛(wèi)星通信網(wǎng)網(wǎng)控中心記錄了地球站日常的通信信令序列，通過(guò)對(duì)這些正常的通信信令序列學(xué)習(xí)，筆者試圖建立一個(gè)基于通信信令的異常檢測(cè)系統(tǒng)。本文將模式識(shí)別中單類分類器方法應(yīng)用到通信信令檢測(cè)中，一旦正常地球站的行為被我們建立的模型所學(xué)習(xí)，任何偏離正常地球站“輪廓”的信令序列將被認(rèn)為是異常，實(shí)現(xiàn)基于地球站信令序列的異常檢測(cè)。由于學(xué)習(xí)好的模型是在線監(jiān)控所有地球站發(fā)出的信令序列并進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程只需要簡(jiǎn)單的計(jì)算，從而能夠?qū)崿F(xiàn)“實(shí)時(shí)監(jiān)控”，保證衛(wèi)星通信網(wǎng)的安全可靠。

2 相關(guān)工作

目前，在衛(wèi)星通信網(wǎng)中主要的異常檢測(cè)方法還是傳統(tǒng)的異常檢測(cè)方法，運(yùn)用通信信令序列對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異常檢測(cè)還處于探索階段，相關(guān)研究比較少。閻巧和謝維信在文獻(xiàn)[2]指出，目前異常檢測(cè)方法主要有基于統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)測(cè)模式生成、系統(tǒng)調(diào)用和人工智能等異常檢測(cè)方法。統(tǒng)計(jì)分析異常檢測(cè)方法是根據(jù)異常檢測(cè)器觀察主體的活動(dòng)，然后產(chǎn)生刻畫(huà)這些活動(dòng)的行為的輪廓。每一個(gè)輪廓保存記錄主體當(dāng)前行為，并定時(shí)地將當(dāng)前的輪廓與存儲(chǔ)的輪廓合并。通過(guò)比較當(dāng)前的輪廓與已存儲(chǔ)的輪廓來(lái)判斷異常行為?；陬A(yù)測(cè)模式生成的方法的假設(shè)條件是事件序列不是隨機(jī)的而是遵循可辨別的模式，這種檢測(cè)方法的特點(diǎn)是考慮了事件的序列及相互聯(lián)系。Teng和Chen給出基于時(shí)間的歸納方法TIM (the Time-based Inductive Machine)[3]，利用時(shí)間規(guī)則來(lái)識(shí)別用戶行為正常模式的特征。Forrest等人認(rèn)為一個(gè)程序的正常行為可以由其執(zhí)行軌跡的局部模式（短序列）來(lái)表征，與這些模式的偏離可認(rèn)為是異常，是基于系統(tǒng)調(diào)用的異常檢測(cè)技術(shù)。基于人工智能的異常檢測(cè)方法包括數(shù)據(jù)挖掘、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊證據(jù)理論等[2]。而基于支持向量機(jī)技術(shù)是人工智能異常檢測(cè)方法之一。支持向量機(jī)是建立在統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化準(zhǔn)則基礎(chǔ)上的一類新型的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，具有很好的推廣能力[4]。標(biāo)準(zhǔn)的SVM算法是有監(jiān)督的學(xué)習(xí)算法，主要解決二值分類問(wèn)題，在生物特征識(shí)別、文本分類等問(wèn)題上取得了很好的應(yīng)用效果。但是作為有監(jiān)督的學(xué)習(xí)方法，需要標(biāo)明類別號(hào)的問(wèn)題仍然存在。單類分類器的目的就是定義一個(gè)圍繞目標(biāo)類物體的邊界，接受盡量多的目標(biāo)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始的，比較知名的Japkowicz的自聯(lián)想記憶器。而基于核的學(xué)習(xí)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)由核誘導(dǎo)的隱映射將低維輸入空間中的非線性問(wèn)題變換至高維特征空間中較易解決的線性問(wèn)題，從而獲得原問(wèn)題的解決，既避免了計(jì)算上的維數(shù)災(zāi)難，又使問(wèn)題在高維空間得到簡(jiǎn)化。目前基于核的單分類方法有兩種： one-class SVM 及支持向量數(shù)據(jù)描述（SVDD：Support Vector Data Description）。SVDD和one-class SVM 均屬于無(wú)監(jiān)督的支持向量機(jī)方法[6]，本文選用的是支持向量數(shù)據(jù)描述方法。

3 基于SVDD的單類分類器模型

支持向量數(shù)據(jù)描述（SVDD）是Tax.D.M.J在文獻(xiàn)[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(duì)仿真平臺(tái)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行切分、去除重復(fù)項(xiàng)等預(yù)處理，然后對(duì)SVDD分類器進(jìn)行訓(xùn)練，得出用于檢測(cè)的分類器。最后將測(cè)試樣本（正常樣本和異常樣本）送入訓(xùn)練得到的分類器中進(jìn)行檢測(cè)，得出檢測(cè)結(jié)果。

支持向量數(shù)據(jù)描述（SVDD）其基本思想是利用高斯核函數(shù)把樣本空間映射到核空間，在核空間找到一個(gè)能夠包含所有訓(xùn)練數(shù)據(jù)的一個(gè)球體。當(dāng)判別時(shí)，如果測(cè)試樣本位于這個(gè)高維球體中，那么就認(rèn)為正常，否則就認(rèn)為異常。假設(shè)模型f(x;w)表示一類緊密的有界數(shù)據(jù)集，我們可以借助一個(gè)超球體εstruct(R,a)去包含并描述它。這個(gè)球體可以用中心a和半徑R表示，而且使訓(xùn)練集Xtr的所有樣本都落在此球體內(nèi)。為了提高結(jié)果的魯棒性，仿照SVM[8]為每個(gè)樣本引入松弛變量ζ≥0,∀i，以控制野值對(duì)解的影響。意即對(duì)于遠(yuǎn)離球心的樣本點(diǎn)實(shí)施懲罰，因此，最小化問(wèn)題變?yōu)槿缦滦问剑?/p>

(1)

其約束條件為：

(2)

參數(shù)C類似于SVM中的控制變量。

利用Lagrange函數(shù)求解上述約束下的最小化問(wèn)題，可得：

(3)

約束為：(1) ，(2)

假設(shè)z為測(cè)試樣本，那么當(dāng)如下公式滿足，即判z是正常類，否則為異常類。相當(dāng)于z落在該超球體內(nèi)部。

(4)

其中，R是任意一個(gè)支持向量 到球心a的距離：

(5)

當(dāng)輸入空間的樣本點(diǎn)不滿足球狀分布時(shí)，可以通過(guò)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(nèi)求解。也就是將上述公式中的內(nèi)積形式都變換成核函數(shù)形式：

(6)

引入核函數(shù)后，原來(lái)的公式變成了如下形式：

(7)

約束不變，而決策函數(shù)變?yōu)椋?/p>

(8)

這里指示函數(shù)I定義為：

(9)

4 實(shí)驗(yàn)

4.1 衛(wèi)星通信網(wǎng)地球站通信信令編號(hào)：

地球站發(fā)出的信令可以反映用戶的行為。衛(wèi)星通信網(wǎng)的主要控制信令有以下9個(gè)，我們通過(guò)人工給其進(jìn)行編號(hào)。如表1。

4.2 短序列生成

根據(jù)衛(wèi)星通信網(wǎng)信令通信規(guī)律，在衛(wèi)星通信網(wǎng)信令仿真平臺(tái)中生成100組正常序列用于訓(xùn)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(cè)試，每個(gè)信令的長(zhǎng)度各不相同，包含信令數(shù)大于250個(gè)。 然后對(duì)信令序列進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理的主要目的就是要得到地球站的發(fā)送信令短序列。由于地球站所發(fā)送信令的次序關(guān)系是描述該用戶行為的重要特征，分析這種次序關(guān)系的最簡(jiǎn)單方法就是利用長(zhǎng)度為K的滑動(dòng)窗口(Sliding Window)技術(shù)構(gòu)造發(fā)送信令短序列。利用長(zhǎng)度為k的窗口在通信信令序列上以步長(zhǎng)為1從左到右滑動(dòng)，以獲得多個(gè)長(zhǎng)度為K的短序列，作為異常檢測(cè)系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)。短序列反映了信令序列在通信過(guò)程中的次序關(guān)系，如果K取得較短，就容易丟失信令的時(shí)序關(guān)系，如果長(zhǎng)度太長(zhǎng)，就容易失去整個(gè)信令序列的局部特性，而很多的攻擊和異常活動(dòng)都可以在局部特性中表現(xiàn)出來(lái)。因此選擇合適的K十分重要。下面是仿真平臺(tái)中地球站21的發(fā)送信令執(zhí)行跡，總共有210個(gè)發(fā)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(gè)發(fā)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(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到實(shí)際用于訓(xùn)練的短序列個(gè)數(shù)，如表2所示。

4.3實(shí)驗(yàn)環(huán)境：

軟件環(huán)境: windows xp sp2，matlab7.1， visual studio 2005，microsoft officeAccess 2003；

硬件環(huán)境: Inter Core 2 2.33G，內(nèi)存2G。

4.4 實(shí)驗(yàn)步驟

在Matlab7.1中用SVDD算法對(duì)長(zhǎng)度為K的正常短序列進(jìn)行訓(xùn)練，得出分類器，然后分別用分類器對(duì)100組測(cè)試正常序列和150組測(cè)試異常序列進(jìn)行測(cè)試，閾值為分類器檢測(cè)出每組序列中拒絕的個(gè)數(shù)，閾值分別設(shè)為1~10，表示拒絕個(gè)數(shù)為1個(gè)到10個(gè)，如果被測(cè)試序列是正常的，拒絕則表示錯(cuò)誤的把正常序列判為異常的短序列個(gè)數(shù)，如果被檢測(cè)序列是異常的，拒絕則表示正確檢測(cè)出異常的短序列個(gè)數(shù)，當(dāng)閾值設(shè)得比較小時(shí)，對(duì)異常敏感，但將正常識(shí)別為異常的錯(cuò)誤可能性也增大，當(dāng)閾值設(shè)置比較大，則對(duì)異常不敏感，同時(shí)將正常識(shí)別為異常的可能性也降低。因此，用檢測(cè)率和虛警率來(lái)評(píng)估結(jié)果。檢測(cè)率就是正確檢測(cè)出的樣本占整個(gè)待測(cè)樣本的比率，虛警率就將正常誤報(bào)為異常的比率。表3 列舉K在取不同值時(shí)檢測(cè)率的比較。

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

圖2 K=4時(shí)檢測(cè)率和虛警率 圖3 K=5時(shí)檢測(cè)率和虛警率

圖4 K=6時(shí)檢測(cè)率和虛警率圖5 K=7時(shí)檢測(cè)率和虛警率

圖6 K=8時(shí)檢測(cè)率和虛警率圖7 檢測(cè)ROC曲線

經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以得出K=4~8時(shí)的平均檢測(cè)率和平均虛警率，由計(jì)算結(jié)果可知K=4時(shí)平均檢測(cè)率（>70%）最高，K=5時(shí)平均虛警率（

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，基于SVDD的單類分類器的異常檢測(cè)模型具有以下特點(diǎn)：

首先，它不需要為系統(tǒng)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(shí)別現(xiàn)在還未知的異常行為；

其次，可以從較少的正常短序列學(xué)習(xí)正常的模式，并能取得比較理想的檢測(cè)效果，如當(dāng)K=4或K=5時(shí)，使用了162~301個(gè)短序列樣本，卻取得了很好的效果；當(dāng)K=7或K=8時(shí)，雖然使用了903~1388個(gè)短序列樣本，檢測(cè)結(jié)果卻并不理想。

第三點(diǎn)，由于檢測(cè)部分只需要簡(jiǎn)單的計(jì)算，能夠滿足入侵檢測(cè)實(shí)時(shí)性的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)衛(wèi)星通信網(wǎng)通信信令序列能夠表征網(wǎng)絡(luò)中地球站用戶行為，將通信信令序列用于檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的異常。由于通信網(wǎng)中正常通信信令序列相比異常通信信令序列高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，所以用單類分類器算法對(duì)異常進(jìn)行檢測(cè)?；赟VDD的單類分類器運(yùn)用包含目標(biāo)類（正常通信信令序列）的最優(yōu)超球體，將目標(biāo)類數(shù)據(jù)與所有非目標(biāo)類（非正常通信信令序列）數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)，從而識(shí)別正常與異常通信行為。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，證明了方法能夠在取得合適參數(shù)下，獲得較高檢測(cè)率和較低虛警率，因此，基于衛(wèi)星通信信令序列檢測(cè)能夠用來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行訓(xùn)練，但是對(duì)少量珍貴的異常樣本沒(méi)有充分利用，如何利用少量異常樣本提高檢測(cè)精確度是下一步工作的方向。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信 信道編碼

中圖分類號(hào)：V271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（b）-0023-02

隨著國(guó)內(nèi)民用航空系統(tǒng)的發(fā)展，衛(wèi)星通信成為其不可缺少的一部分，中國(guó)民航局在《航空承運(yùn)人運(yùn)行中心（AOC）政策與標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，衛(wèi)星通信是無(wú)線電語(yǔ)音通信的主要通信方式。衛(wèi)星通信在世界上絕大多數(shù)地區(qū)內(nèi)可用于空中交通服務(wù)（ATS）、航務(wù)管理、航空公司行政管理通信和航空旅客通信等。民用航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)以衛(wèi)星為中繼站，將機(jī)上語(yǔ)音及數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到地面航空網(wǎng)絡(luò)。民用航空一般使用銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸語(yǔ)音及數(shù)據(jù)信息。由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道距離地面幾百、幾千、甚至上萬(wàn)公里，因此覆蓋范圍遠(yuǎn)大于一般的微波通信系統(tǒng)。在衛(wèi)星通信中，受到自由空間損耗、噪聲、多徑、多普勒頻移等影響，信號(hào)會(huì)出現(xiàn)較大的畸變，在功率受限的情況下，需要采用較強(qiáng)糾錯(cuò)能力的信道編碼方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，將信號(hào)誤碼率降低。

1 現(xiàn)狀

銥星系統(tǒng)為低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，衛(wèi)星運(yùn)行軌道高度為733米到785米，66顆衛(wèi)星組成星座，覆蓋了地區(qū)包括南北兩極的全部區(qū)域，可支持的數(shù)據(jù)速率為4.8kbps（語(yǔ)音）和2.4kbps（數(shù)據(jù)），傳輸時(shí)延大于2.6ms。使用碼率r=3/4，約束長(zhǎng)度為7的卷積碼作為前向糾錯(cuò)碼。銥星系統(tǒng)軌道高度低，路徑衰減小，傳輸時(shí)延短，便于減小衛(wèi)星和終端的體積，成本低。

海事衛(wèi)星系統(tǒng)是一種高軌衛(wèi)星系統(tǒng)，也是一種地球同步軌道衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道高度大約為35700km。海事衛(wèi)星系統(tǒng)使用卷積碼編碼，維特比譯碼。

早期的民航衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要用于前艙語(yǔ)音通信，保證前艙及時(shí)地與地面建立通信。隨著民用航空的發(fā)展，人們對(duì)于后艙使用衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的要求也越來(lái)越迫切，而后艙通信的關(guān)鍵是大量數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸，卷積碼的糾錯(cuò)性能已經(jīng)不能滿足新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。對(duì)于要求越來(lái)越高的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，高的傳信率和低的誤碼率成為了衡量系統(tǒng)好壞的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。新興的Turbo碼和LDPC碼是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中較為理想的信道編碼方法。

2 數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)

數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型如圖1所示，u是信道編碼器的輸入，對(duì)u加入冗余校驗(yàn)位，按照某些編碼規(guī)則編碼后，編碼器輸出。衛(wèi)星信道充足的帶寬允許系統(tǒng)以較低的碼速率傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間的符號(hào)干擾可以忽略，信道引入的加性噪聲和干擾可以用高斯白噪聲來(lái)模擬，并且這種噪聲在符號(hào)之間是相互獨(dú)立的。所以衛(wèi)星信道基本上是加性高斯白噪聲信道（AWGN）。

3 Turbo碼

最初的Turbo碼是由Berrou提出，編碼結(jié)構(gòu)中將兩個(gè)系統(tǒng)遞歸卷積碼（RSC碼）通過(guò)交織器并行連接，一個(gè)信息比特產(chǎn)生兩個(gè)對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)位信息，這兩個(gè)RSC嗎的編碼器結(jié)構(gòu)相同。它的譯碼采用迭代譯碼方案，兩個(gè)分量碼輪流調(diào)用軟輸入軟輸出（SISO）譯碼器，進(jìn)行迭代譯碼。Berrou和Glavieux經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用隨機(jī)交織器的Turbo碼，信息序列長(zhǎng)度為65535比特，通過(guò)18次迭代譯碼，在信噪比Eb/N0為0.7dB時(shí)，碼率1/2的Turbo碼能達(dá)到AWGN信道上誤比特率（BER）小于等于10-5，從而證明Turbo碼是一種逼近容量限的碼。

Turbo碼編碼通過(guò)一個(gè)交織器將兩個(gè)分量碼編碼器并行級(jí)聯(lián)。交織器將信息比特重新置位，使得相同信息序列內(nèi)的輸入比特按照不同的方式排序。

假設(shè)信息位位數(shù)為k=1，定義輸入信息序列長(zhǎng)度為N，信息序列為，其中。輸入信息一方面輸入分量碼1的編碼器進(jìn)行卷積編碼，同時(shí)輸入信息進(jìn)入交織器交織后，產(chǎn)生相同長(zhǎng)度但比特位信息不同的序列。然后將輸入到分量碼2的進(jìn)行編碼，從而得到了和這兩個(gè)不同的校驗(yàn)序列。假設(shè)分量編碼器1采用碼率1/2系統(tǒng)遞歸卷積碼（RSC碼），同時(shí)分量編碼器2也采用這種分量碼，那么在不使用刪余技術(shù)時(shí)整個(gè)Turbo編碼器的碼率就是1/3。整體碼字由系統(tǒng)比特序列和校驗(yàn)比特序列和構(gòu)成。這就是說(shuō)時(shí)間i的編碼輸出為，其中。

為了提高Turbo碼的效率，減少校驗(yàn)位，我們可以使用高碼率的分量碼，還可以對(duì)兩個(gè)校驗(yàn)序列進(jìn)行有規(guī)律的刪余，接收端再將接受到的比特序列與信息序列復(fù)用起來(lái)，復(fù)用后的傳輸序列會(huì)輸入到數(shù)據(jù)調(diào)制器。舉例如下，為了將Turbo碼的碼率提升至1/2，可以按照如下的刪余矩陣對(duì)兩個(gè)校驗(yàn)序列進(jìn)行刪余

其中矩陣P第t行的0，表示將刪掉校驗(yàn)位中的第t比特校驗(yàn)信息。那么如上所示的P矩陣表示刪去校驗(yàn)序列中的偶數(shù)比特信息和中的奇數(shù)比特信息。要獲得更高碼率的Turbo碼，可以參考文獻(xiàn)[3]，獲得更多的刪余Turbo碼性能分析和刪余矩陣。經(jīng)過(guò)刪余后，在i時(shí)刻Turbo碼編碼器的輸出為，其中由和交替組成。

Turbo碼采用分量碼迭代譯碼，將兩個(gè)分量譯碼器dec1和dec2串行連接進(jìn)行譯碼，其中分量譯碼器的輸入輸出均為軟信息，而且譯碼過(guò)程中對(duì)應(yīng)的交織器與編碼中所使用的交織器類型相同。第一個(gè)譯碼器dec1對(duì)分量碼1進(jìn)行MAP譯碼，然后輸出關(guān)于信息序列中每一比特的后驗(yàn)概率值，并從這個(gè)后驗(yàn)概率信息中分離出外信息，通過(guò)交織器后，輸入到dec2；第二個(gè)譯碼器dec2將dec1輸出的外信息作為dec1的先驗(yàn)信息，對(duì)分量碼2進(jìn)行MAP譯碼，輸出針對(duì)交織后信息序列中的每一比特后驗(yàn)概率值，最后從這個(gè)后驗(yàn)概率值中分離出外信息值，對(duì)其解交織后輸入dec1，進(jìn)行下一次譯碼。經(jīng)過(guò)這樣的多次迭代，從dec1或dec2輸出的外信息數(shù)值會(huì)趨于穩(wěn)定，后驗(yàn)概率比將逼近于最大似然譯碼，即以迭代譯碼的局部最優(yōu)解來(lái)近似得到最大似然譯碼的全局最優(yōu)譯碼結(jié)果。

4 LDPC碼

R.G.Gallager提出的LDPC（低密度校驗(yàn)碼）采用隨機(jī)方法構(gòu)造校驗(yàn)矩陣，在迭代譯碼算法下，LDPC碼也能逼近信道容量。

根據(jù)雙向遞歸快速編碼算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)LDPC碼的編碼器。準(zhǔn)循環(huán)雙對(duì)角LDPC碼，它同時(shí)具有準(zhǔn)循環(huán)和雙對(duì)角兩種結(jié)構(gòu)特性。作為一種準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼，它的校驗(yàn)矩陣由多個(gè)大小相等的子矩陣構(gòu)成，每個(gè)子矩陣為全零方陣或單位陣向右循環(huán)移位的置換矩陣。

LDPC碼可采用多種方式譯碼，即大數(shù)邏輯譯碼（MLG），比特翻轉(zhuǎn)（BF）譯碼，加權(quán)的比特翻轉(zhuǎn)譯碼，后驗(yàn)概率（APP）譯碼，以及和積算法譯碼。和積算法在這五種譯碼算法中顯示出最好的誤碼率性能，它的譯碼算法是基于置信度傳播的迭代譯碼。類似于Turbo碼的迭代譯碼過(guò)程，下一次迭代的輸入是上一次譯碼輸出時(shí)計(jì)算出的碼符號(hào)可靠度量度。譯碼過(guò)程會(huì)迭代進(jìn)行，直到滿足算法中要求的停止條件。最后，根據(jù)計(jì)算出的碼符號(hào)的可靠度量度，做出硬判決。

LDPC碼在各種信道條件下，都比相同的目前已知的編碼方式有更好的性能。對(duì)于長(zhǎng)碼，LDPC碼的性能要超過(guò)Turbo碼。

5 性能仿真

我們?cè)贏WGN信道上的信息傳輸模型為：

其中，服從高斯分布N（0，1），是與編碼序列對(duì)的調(diào)制信息。若采用BPSK調(diào)制，則信道上傳輸?shù)碾x散發(fā)送符號(hào)為

通過(guò)信道的傳輸、接收端相干解調(diào)，那接收機(jī)的匹配濾波器在i時(shí)刻的輸出采樣值為。

給出信息序列長(zhǎng)度120，1/3和1/2碼率的Turbo碼短幀長(zhǎng)仿真結(jié)果，見(jiàn)圖4。采用分量碼為（1，15/13）系統(tǒng)遞歸卷積碼，分量碼的結(jié)尾處理方式為截?cái)嗪蜌w零。調(diào)制方式為BPSK，信道為AWGN信道，譯碼算法為L(zhǎng)og-Map算法，迭代8次。本文的交織器采用QPP交織器。

同時(shí)，圖2給出了（1280，2560）碼長(zhǎng)的LDPC碼性能仿真，其中包含兩個(gè)LDPC碼（分塊數(shù)分別為8×16和16×32）。采用歸一化最小和譯碼，其中歸一化修正因子α取值為0.75，信道模型為AWGN信道，調(diào)制方式為BPSK調(diào)制，無(wú)量化迭代50次，每個(gè)點(diǎn)均統(tǒng)計(jì)800個(gè)錯(cuò)誤幀。

6 結(jié)語(yǔ)

Turbo碼近似于隨機(jī)碼，有較強(qiáng)的糾突發(fā)錯(cuò)誤的能力，因此，被認(rèn)為是應(yīng)用于衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)較理想的信道編碼方式。而對(duì)于長(zhǎng)碼，與LDPC碼對(duì)此，Turbo碼存在錯(cuò)誤平層，所以長(zhǎng)碼傾向于LDPC碼，以提高系統(tǒng)性能。

參考文獻(xiàn)

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篇7

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)資源的需求量越來(lái)越大，這就給地球資源、環(huán)境帶來(lái)極大的壓力，低碳、節(jié)能、減排已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展無(wú)法回避的問(wèn)題。電力是社會(huì)進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需要的重要能源之一，在節(jié)能減排和資源配置方面將承擔(dān)重要的任務(wù)。為了建立安全性高、穩(wěn)定性好、能損低的電網(wǎng)系統(tǒng)，世界各國(guó)紛紛開(kāi)始關(guān)注智能電網(wǎng)的建設(shè)工作。我國(guó)作為能源消耗大國(guó)，同樣也加大了對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)工作的研究力度。

2 智能電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

2.1 智能電網(wǎng)的概念 智能電網(wǎng)，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，是以集成技術(shù)和高速雙向通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，通過(guò)先進(jìn)的傳感技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)、決策技術(shù)的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、高效性以及環(huán)境友好性。智能電網(wǎng)的特征是具有高度的自愈性、激勵(lì)和包括用戶、極強(qiáng)的抵御攻擊的能力等，能高度契合現(xiàn)代企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量的需求，并且還能對(duì)多種不同形式的電能具有兼容性，可為供電系統(tǒng)的市場(chǎng)化及資產(chǎn)運(yùn)行的高效化提供必要的保障。

2.2 我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的定義 就我國(guó)當(dāng)前情況而言，智能電網(wǎng)可被視為以現(xiàn)代通信技術(shù)和各種高級(jí)算法為基礎(chǔ)的，能對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控，并能及時(shí)傳遞電網(wǎng)運(yùn)行中的各種信息，自動(dòng)處理和恢復(fù)各種故障，使電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性達(dá)到最優(yōu)化。電網(wǎng)是電力傳輸?shù)奈镔|(zhì)載體，只有將電網(wǎng)與通信系統(tǒng)進(jìn)行整合，才能實(shí)現(xiàn)信息的快速整合和傳輸，然后借助高級(jí)算法的輔助，才能真正實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)。

2.3 智能電網(wǎng)的特點(diǎn) 雖然各國(guó)建設(shè)智能電網(wǎng)的側(cè)重點(diǎn)有所差異，但其主要特點(diǎn)還是相同的，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①自愈功能。自愈功能是指電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性，這是智能電網(wǎng)的顯著特征，也是其安全運(yùn)行的重要保障。自愈功能是指電網(wǎng)在無(wú)人力干預(yù)或少量人力干預(yù)的情況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的故障元器件進(jìn)行隔離，或通過(guò)自動(dòng)修復(fù)技術(shù)使其恢復(fù)正常的運(yùn)行，減少用戶電力中斷的一項(xiàng)技能。智能電網(wǎng)中的自測(cè)評(píng)估功能可對(duì)運(yùn)行元器件進(jìn)行可持續(xù)的在線監(jiān)測(cè)，并利用預(yù)防性的控制技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)中的故障進(jìn)行及時(shí)快速的診斷和消除，保障整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。②安全性高。智能電網(wǎng)具有較強(qiáng)的抵御攻擊的能力，當(dāng)電網(wǎng)中的設(shè)備或軟件系統(tǒng)遭到攻擊時(shí)，智能電網(wǎng)能自動(dòng)采取有效的抵御措施，減少外界攻擊對(duì)電網(wǎng)的損害，若電網(wǎng)被迫中斷，也能在極短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行。③兼容性。兼容性主要針對(duì)發(fā)電資源而言。傳統(tǒng)的電網(wǎng)采用集中式發(fā)電，而智能電網(wǎng)則可實(shí)現(xiàn)包括集中式發(fā)電在內(nèi)的多種發(fā)電形式，如分散式發(fā)電、可再生發(fā)電、中央集中式發(fā)電等，這種多類型的發(fā)電方式，可對(duì)資源進(jìn)行有效配置，對(duì)供電系統(tǒng)可靠性和安全性的提升起到側(cè)面的督促作用。④交互式功能。智能電網(wǎng)下的用戶設(shè)備和行為可與供電企業(yè)之間形成交互，并成為電力系統(tǒng)中的組成部分之一，這種交互式功能可激發(fā)用電企業(yè)或用戶的積極性，給供電企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。⑤高效性。智能電網(wǎng)中引入的IT技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)對(duì)設(shè)備和資源的利用率的提升有重要意義，IT技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)的使用，能使電力企業(yè)了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，根據(jù)實(shí)際情況采取有效措施，提升電能的利用率，降低運(yùn)行維護(hù)成本，提高資產(chǎn)的效益。⑥集成化。智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高度集成化，智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)包括監(jiān)控管理、維護(hù)運(yùn)行、能量管理、配電管理、市場(chǎng)運(yùn)行、信息管理以及其他系統(tǒng)等。⑦綠色化。智能電網(wǎng)具有廣闊的發(fā)展前景，很大程度上取決于是否滿足環(huán)保要求。在電網(wǎng)建設(shè)方面，智能電網(wǎng)的優(yōu)化管理、多類型的發(fā)電方式都體現(xiàn)了綠色電網(wǎng)的特點(diǎn)。

3 通信系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)二次系統(tǒng)的重要組成部分，主要是為智能電網(wǎng)的自動(dòng)化控制、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)和現(xiàn)代化管理提供技術(shù)保障，尤其是在電力商業(yè)化運(yùn)營(yíng)后，電力通信系統(tǒng)更是整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和支柱。電力通信系統(tǒng)種類較多，按通信信道可分為有線信道和無(wú)線信道兩類，其中有線信道包括明線、電纜、電力線載波和光纖通信等；而無(wú)線信道則包括短波、散射、微波中繼和衛(wèi)星通信等。下面將以光纖通信和衛(wèi)星通信為例，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

3.1 光纖通信的應(yīng)用 我國(guó)光纖通信起步較晚，但發(fā)展速度很快，光纖通信的崛起已經(jīng)給傳統(tǒng)通信技術(shù)造成了極大的沖擊。光纖通信技術(shù)具有容量大、傳輸距離長(zhǎng)、對(duì)電磁的干擾具有極好的抵抗能力，傳輸性能穩(wěn)定且不受無(wú)線電頻率的限制，這是傳統(tǒng)通信技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。光纖通信鋪設(shè)方式有多種，其中架空地線復(fù)合光纜的鋪設(shè)方式，既滿足了避雷要求，還對(duì)信息進(jìn)行了有效傳輸，可大幅度的節(jié)省施工成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 衛(wèi)星通信的應(yīng)用 衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)、信號(hào)覆蓋面積大，頻帶寬，可應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，除此之外，衛(wèi)星傳輸距離的遠(yuǎn)近不影響施工成本，后期管理較為簡(jiǎn)單，已經(jīng)成為各國(guó)普遍使用的一種通信方式。我國(guó)幅員遼闊，部分地區(qū)的地質(zhì)條件和環(huán)境條件較差，傳統(tǒng)的通信技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，而衛(wèi)星通信卻能擺脫外界因素的影響，高速有效的傳遞信息。

篇8

關(guān)鍵詞：頻譜分析儀；傅立葉變換；FFT；衛(wèi)星通信

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)16-21224-03

Research on Theory of Spectrum Analyzer and Application of Spectrum Analyzer to Satellite Communications

SONG Zhi-qiang,WU Yan-zheng

(Force 96 Unit 92941,Huludao 125001,China)

Abstract:Spectrum Analyzer is widely used in the domain of microwave technique,by which can measure the level、the power and the frequence of the signal,and also the result of the measurement can be displayed by it.After further investigating the theory of spectrum analyzer,the author proposes the application of spectrum analyzer to satellite communications.

Key words: Spectrum Analyzer; Fourier Transform; FFT; Satellite Communications

1 引言

在低頻和數(shù)字電路中，萬(wàn)用表和示波器能滿足大多數(shù)工程測(cè)試要求，而在微波、毫米波頻段由于存在阻抗匹配、信號(hào)串?dāng)_等問(wèn)題，這兩種儀器無(wú)法使用，取而代之的是微波、毫米波六大測(cè)試儀器，即信號(hào)源、網(wǎng)絡(luò)分析儀、噪聲系數(shù)測(cè)試儀、功率計(jì)、頻率計(jì)和頻譜分析儀，其中以頻譜分析儀復(fù)雜程度最高，技術(shù)難度最大，在微波儀器的市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。

早期人們?cè)陂_(kāi)發(fā)微波產(chǎn)品時(shí)，由于時(shí)域取樣技術(shù)的限制，缺少性能指標(biāo)能滿足實(shí)際要求的寬帶取樣示波器產(chǎn)品，因此人們開(kāi)始開(kāi)發(fā)和使用技術(shù)難度相對(duì)較小的頻域測(cè)試儀器，從而研發(fā)了頻譜分析儀，久而久之，在微波、毫米波頻段人們更習(xí)慣于用頻域的概念來(lái)思考問(wèn)題，用頻域的技術(shù)參數(shù)來(lái)定義產(chǎn)品的性能指標(biāo)?，F(xiàn)代頻譜分析儀的本振信號(hào)源已從自由震蕩式發(fā)展到頻率合成式，頻率分辨率也從1kHz減少到1Hz。又由于采用了平坦度補(bǔ)償技術(shù)，頻譜分析儀的幅度測(cè)試準(zhǔn)確度也在不斷地提高。因此在觀察信號(hào)頻譜特性的同時(shí)，還可以測(cè)量信號(hào)各頻譜分量的幅度和中心頻率，其測(cè)試精度也能滿足一般工程項(xiàng)目的測(cè)試要求，在要求不高的情況下，部分地替代了頻率計(jì)和功率計(jì)職能。

在信號(hào)處理的許多應(yīng)用中，常常需要進(jìn)行頻譜分析，以便對(duì)信號(hào)基本參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。頻譜分析儀已廣泛地應(yīng)用于微波通信、衛(wèi)星通信和雷達(dá)領(lǐng)域，使用它對(duì)頻段進(jìn)行監(jiān)控，比如：對(duì)衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行搜索，在雷達(dá)系統(tǒng)中獲取目標(biāo)速度信息，在聲納系統(tǒng)中分析帶噪信息，在語(yǔ)音處理系統(tǒng)中分析聲譜等。

2 頻譜分析儀原理研究

2.1 頻譜分析儀的種類

頻譜分析儀有多種分類方法，按照分析處理方法的不同，可分為模擬式頻譜分析儀、數(shù)字式頻譜分析儀和模擬/數(shù)字混合式頻譜分析儀；按照基本工作原理，可分為掃頻調(diào)諧式（掃描式）頻譜分析儀和非掃描式頻譜分析儀；按照發(fā)展歷史，可分為傳統(tǒng)頻譜分析儀和基于快速傅立葉變換（FFT）的現(xiàn)代頻譜分析儀等。

目前，頻譜分析儀產(chǎn)品多是將外差式掃描頻譜分析技術(shù)與FFT數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合起來(lái)，前端采用傳統(tǒng)的外差式結(jié)構(gòu)，中頻處理部分采用數(shù)字結(jié)構(gòu)，中頻信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC，Analog-to-Digital Converter）量化，輸出的數(shù)字信號(hào)由通用微處理器或?qū)Ｓ脭?shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)FFT運(yùn)算，最后分析結(jié)果在CRT上顯示出來(lái)。這種頻譜分析儀的原理框圖如圖1所示。

圖1 基于掃頻外差和FFT原理的模擬/數(shù)字混合式頻譜分析儀原理框圖

2.2 頻譜分析儀算法研究

描述信號(hào)時(shí)域和頻域間相互關(guān)系的理論通常稱為傅氏理論，它包括傅立葉級(jí)數(shù)和傅立葉變換。傅立葉級(jí)數(shù)應(yīng)用于周期信號(hào)的頻域變換，周期信號(hào)通過(guò)傅立葉級(jí)數(shù)變換，在頻域中表現(xiàn)為離散的譜線；非周期信號(hào)通過(guò)傅立葉變換，在頻域中表現(xiàn)為一條連續(xù)的譜線。頻譜分析儀就是利用離散傅立葉變換來(lái)得到頻域測(cè)量參數(shù)的。

通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，我們知道信號(hào)可以分解為許多不同頻率、幅度和相位的正弦波。以一個(gè)周期函數(shù)f(t)作為輸入信號(hào)函數(shù)舉例說(shuō)明：

■(公式2-1)

其中：Ω為角頻率Ω=2?F=2?/T

■（n=1,2,3,……）

■ (n=1,2,3,……)

■

■

如以f(t)為輸入信號(hào)函數(shù)，由公式2-1可知，信號(hào)被分解為不同的頻率nΩ，不同的幅度An，不同的相位φn。我們把頻率作為水平軸進(jìn)行研究，這種以頻率為水平軸分析信號(hào)的方法稱為信號(hào)的頻域（Frequency Domain）分析或頻譜分析。無(wú)論是確定的還是隨機(jī)的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行譜分析或譜估計(jì)的核心工具都是離散傅立葉變換（Discrete Fourier Transform）,數(shù)字頻譜分析的基本實(shí)現(xiàn)方法就是有效地進(jìn)行傅立葉變換。通過(guò)信號(hào)的頻譜分析能夠獲得頻域有的參數(shù)，例如，諧波分量、寄生、交調(diào)、噪聲邊帶等。

圖2 時(shí)域和頻域關(guān)系圖

圖2描述了時(shí)域和頻域的關(guān)系，簡(jiǎn)單的說(shuō)頻譜分析儀就是把頻域波形表現(xiàn)出來(lái)，并且量化的測(cè)試儀器。從圖2-2可以看出如果用頻譜分析儀來(lái)測(cè)量，顯示的是不同頻率和不同幅度的分立譜線，可以很明顯的獲得信號(hào)電平，頻譜純度、信號(hào)失真等各種參數(shù)。

由于離散傅立葉變換（DFT）的計(jì)算繁瑣、速度太慢，所以無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際?？焖俑盗⑷~變換（FFT）是離散傅立葉變換的一種迅速而有效的算法，它是根據(jù)離散傅立葉變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的，在運(yùn)算速度上較離散傅立葉變換有明顯的優(yōu)勢(shì)，比如：實(shí)施離散傅立葉變換所需計(jì)算次數(shù)約為N2（N為取樣數(shù)），而與之相對(duì)應(yīng)的FFT所需的計(jì)算次數(shù)為Nlog2N。因此，在頻譜分析儀中普遍采用快速傅立葉變換（FFT）算法。

根據(jù)采樣定律，一個(gè)頻帶有限的信號(hào)，可以對(duì)它進(jìn)行時(shí)域采樣而不丟失任何信息，F(xiàn)FT變換則說(shuō)明對(duì)于時(shí)間有限的信號(hào)，也可以對(duì)其進(jìn)行頻域采樣，而不丟失任何信息。所以只要時(shí)間序列足夠長(zhǎng)，采樣足夠密，頻域采樣也就能較好地反映信號(hào)的頻譜特性，因此FFT可以用來(lái)進(jìn)行連續(xù)信號(hào)的頻譜分析。

3 頻譜分析儀在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用

3.1頻譜分析儀在衛(wèi)星通信中的測(cè)試方法

目前，大部分國(guó)際通信衛(wèi)星尤其是商業(yè)衛(wèi)星使用C波段（下行/上行頻率為4/6GHz）或Ku波段（下行/上行頻率為12/14GHz），頻譜分析儀公司產(chǎn)品的頻率測(cè)試范圍可達(dá)40-50GHz，可以利用頻譜分析儀對(duì)衛(wèi)星地球站射頻信號(hào)直接測(cè)量或者對(duì)射頻信號(hào)下變頻后進(jìn)行測(cè)量分析。可以說(shuō)頻譜分析儀是衛(wèi)星地球站不可缺少的測(cè)試儀器。

衛(wèi)星地球站利用頻譜分析儀測(cè)試，總的來(lái)說(shuō)有兩種方法：一種是，將頻譜分析儀置于LNB后，將LNB接收并且下變頻產(chǎn)生的L波段信號(hào)送入頻譜分析儀進(jìn)行測(cè)試，如果LNB是無(wú)源的，還需要連接供電單元給LNB供電；另一種是，將頻譜分析儀置于衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器前，并將地球站接收到的中頻信號(hào)通過(guò)分路器，分一路送入頻譜分析儀進(jìn)行測(cè)試。上述兩種方法是在衛(wèi)星地球站接收鏈路側(cè)，對(duì)不同頻點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，以得到相關(guān)測(cè)試參數(shù)。兩種方法的測(cè)試框圖如圖3。

圖3 衛(wèi)星地球站頻譜分析儀測(cè)試框圖

3.2 頻譜分析儀在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用

3.2.1 轉(zhuǎn)發(fā)器頻率資源檢測(cè)

對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻率資源進(jìn)行檢測(cè)，掌握轉(zhuǎn)發(fā)器或租星頻段內(nèi)的資源占用情況，是衛(wèi)通中心站對(duì)頻段進(jìn)行劃分、分配的前提。測(cè)試時(shí)，根據(jù)LNB的帶寬，通過(guò)調(diào)整衛(wèi)通ODU（接收機(jī)）的接收頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)頻段的觀測(cè)。

3.2.2 地球站天線手動(dòng)對(duì)星過(guò)程中的使用

對(duì)于有自動(dòng)伺服設(shè)備的衛(wèi)星地球站，通常天線對(duì)星是通過(guò)接收特定極化方式的衛(wèi)星信標(biāo)，對(duì)接收到的信標(biāo)電平值進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)整天線的方位、俯仰甚至極化角度，這樣的對(duì)星過(guò)程可以稱為衛(wèi)星天線的粗調(diào)，一般能滿足地球站對(duì)星要求。通過(guò)頻譜分析儀對(duì)接收信標(biāo)的測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星地球站天線的微調(diào)，以達(dá)到最佳的通信效果。對(duì)于某些衛(wèi)星，它的信標(biāo)電平值不高，或信標(biāo)電平值不穩(wěn)定，要使地球站天線對(duì)準(zhǔn)這樣的衛(wèi)星，采用伺服設(shè)備自動(dòng)對(duì)星的方法往往行不通。這時(shí)就需要通過(guò)頻譜分析儀的觀測(cè)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)星。這樣的對(duì)星過(guò)程可以分為兩步：第一步，調(diào)整衛(wèi)星天線的方位、俯仰，并且在一個(gè)大的頻率范圍內(nèi)觀測(cè)頻譜分析儀，直至頻譜分析儀顯示接收到的載波值最大（這些載波是別的地球站發(fā)射到目標(biāo)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上的）；第二步，調(diào)整地球站接收頻率至信標(biāo)頻率值，小范圍調(diào)整天線的方位、俯仰并且調(diào)整天線極化角度，使相應(yīng)極化方式的信標(biāo)電平值達(dá)到最大，此時(shí)天線完全對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星。

3.2.3 測(cè)試衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備性能

頻譜分析儀可以準(zhǔn)確測(cè)量各種調(diào)制和非調(diào)制信號(hào)的功率和頻率，功率測(cè)試內(nèi)容包括平均功率、峰值功率以及對(duì)功率變換并進(jìn)行的概率統(tǒng)計(jì)等，頻率測(cè)試包括中心頻率、頻帶寬度測(cè)試等。這些測(cè)試及分析結(jié)果體現(xiàn)了相應(yīng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備的性能。比如，分析調(diào)制解調(diào)器調(diào)制信號(hào)的質(zhì)量，頻譜分析儀先對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再合成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)對(duì)比得到調(diào)制解調(diào)器的誤差結(jié)果；對(duì)LNA、LNB的頻率、頻響、互調(diào)等進(jìn)行測(cè)試，判斷相應(yīng)設(shè)備的頻偏及其他性能好壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

頻譜儀從一個(gè)粗略掃描中頻的頻譜監(jiān)視器，發(fā)展至今成為寬帶、高分辨率、高靈敏度、高精度、大動(dòng)態(tài)范圍的頻譜分析儀，功能越來(lái)越強(qiáng)，在衛(wèi)星通信地球站的應(yīng)用也越來(lái)越深入，在地球站的頻率管理、信號(hào)檢測(cè)、設(shè)備性能分析等方面正發(fā)揮著巨大作用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 吳利民.信號(hào)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精析[M].電子工業(yè)出版社,2006.5-8.

篇9

關(guān)鍵詞 傳輸；故障樹(shù)；底事件；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；概率

中圖分類號(hào)：TN957 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—7597（2013）031-044-03

大羅山雷達(dá)站是中國(guó)民航上海-廣州沿海航路改造工程的一個(gè)分項(xiàng)子工程，主要設(shè)備有二次雷達(dá)、VHF、衛(wèi)星等為空中交通管理提供千里眼和順風(fēng)耳。對(duì)我國(guó)東部地區(qū)的空中交通全面實(shí)行雷達(dá)管制創(chuàng)造了必要條件，極大的擴(kuò)大了浙閩沿海的空域利用范圍，加大了飛行流量，對(duì)民航和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要作用。

1 本站主要網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)定義

雷達(dá)站人員負(fù)責(zé)管理維護(hù)著三套與空中交通管制息息相關(guān)的傳輸系統(tǒng)，電信光纜傳輸系統(tǒng)、聯(lián)通光纜傳輸系統(tǒng)和衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。將本站二次雷達(dá)信號(hào)及VHF信號(hào)高質(zhì)量的傳輸?shù)綑C(jī)場(chǎng)終端和各衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)。電信傳輸?shù)乃穆防走_(dá)信號(hào)由路由器200節(jié)點(diǎn)復(fù)用成一路雷達(dá)信號(hào)連接到電信協(xié)議轉(zhuǎn)換器的1口，再通過(guò)接線排連接到光端機(jī)，由電信長(zhǎng)途鏈路傳輸?shù)浇K端。聯(lián)通光纜傳輸系統(tǒng)傳輸兩路雷達(dá)信號(hào)由路由器201節(jié)點(diǎn)合成為一路由聯(lián)通協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接到接線排1，2口。雷達(dá)A機(jī)提供另一路雷達(dá)信號(hào)通過(guò)路由器200025節(jié)點(diǎn)通過(guò)接線排3.4口。1234口數(shù)據(jù)由光端機(jī)通過(guò)聯(lián)通長(zhǎng)途傳輸鏈路傳送至機(jī)場(chǎng)終端和上海。

民航KU波段衛(wèi)星通信網(wǎng)建于2004年，于2005年左右開(kāi)始投入使用，也是一個(gè)覆蓋全中國(guó)的衛(wèi)星傳輸大網(wǎng)。在華東地區(qū)，KU波段衛(wèi)星通信網(wǎng)覆蓋了上海三地、十大空管分局站、重要機(jī)場(chǎng)及航站，共24個(gè)節(jié)點(diǎn)、46個(gè)站，目前新站仍在不斷建設(shè)中。使用亞洲四號(hào)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，主備網(wǎng)控站分別是北京和上海浦東。本站所用衛(wèi)星設(shè)備于2007年10月啟用。室內(nèi)設(shè)備采用加拿大PolarSat公司生產(chǎn)的VSAT Plus IIe機(jī)箱，室外單元?jiǎng)t是ANACOM公司的產(chǎn)品。天線為五十四所的3.7米環(huán)焦天線。傳輸雷達(dá)信號(hào)和VHF信號(hào) 。

2 底事件及其選擇原則

據(jù)分析目的的不同相應(yīng)的選取底事件，可分別考慮對(duì)系統(tǒng)技術(shù)性能、可靠性和安全性、經(jīng)濟(jì)性等影響顯著的故障事件作為底事件。在網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)中，通過(guò)值班日志，運(yùn)維記錄等信息收集系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸中的常見(jiàn)故障進(jìn)行匯總，選取其中有代表性的，因傳輸中斷對(duì)管制指揮造成影響的一些典型案例作為底事件。本案選取‘全部無(wú)法提供雷達(dá)信號(hào)’為例進(jìn)行分析，將其作為底事件構(gòu)建故障樹(shù)。

3 建立故障樹(shù)

3.1 建立故障樹(shù)的假設(shè)

為簡(jiǎn)化故障樹(shù)建立和分析，突出重點(diǎn)，找出主要因素，忽略不重要的次要因素，同時(shí)排除人為因素等。我們首先提出以下假設(shè)：1）電纜、導(dǎo)線不會(huì)故障；2）故障樹(shù)分析中不考慮人為因素導(dǎo)致的故障；3）只考慮硬件故障，不考慮軟件故障。

3.2 建立完整的故障樹(shù)

對(duì)于底事件全部無(wú)法提供雷達(dá)信號(hào)，分析其傳輸?shù)牧鞒毯吞匦钥芍饕绊懸蛩赜须娦殴饫|鏈路、聯(lián)通光纜鏈路和衛(wèi)星傳輸鏈路。因此，底事件的風(fēng)險(xiǎn)可以轉(zhuǎn)化為3種傳輸途徑各自的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)分析我們可以構(gòu)建故障樹(shù)：如圖1所示。

4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析和相應(yīng)建議

4.1 “全部無(wú)法提供雷達(dá)信號(hào)”故障風(fēng)險(xiǎn)分析和緩解

對(duì)圖1我們列出所有底事件進(jìn)行分析標(biāo)注。

定性分析：由Fussel一Vesely算法推得故障樹(shù)最小割集有120個(gè)，其中主要作用的有{X2X6 X12}、{X3X7X10 X14}、{ X4X8X9X15}、{X4X6X13}等。起較大作用的底事件有X2、X3、X4、X6、X13、X14、X15。

定量分析：概率的計(jì)算方法采用《基于指數(shù)分布的故障概率計(jì)算方法》，各底事件概率如表2所示。

我們知道，只有知道故障樹(shù)各底事件的發(fā)生概率才能進(jìn)行故障樹(shù)的定量分析。而底事件的概率可以根據(jù)歷史故障信息得到，對(duì)于沒(méi)有歷史故障信息的可以設(shè)定一定的時(shí)間期限并記錄下其發(fā)生概率的情況。本文根據(jù)安全生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)上的故障信息計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)故障樹(shù)中各底事件的發(fā)生概率。

通過(guò)計(jì)算得出底事件及其三個(gè)主要事件的風(fēng)險(xiǎn)概率為電信傳輸0.819，聯(lián)通傳輸0.559，衛(wèi)星傳輸0.996，底事件0.456。

參考風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重性定義，“全部無(wú)法提供雷達(dá)信號(hào)”底事件一旦發(fā)生故障，該業(yè)務(wù)或系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定，但只有主備切換方案來(lái)保障管制部門(mén)對(duì)空指揮不降級(jí)；

參考風(fēng)險(xiǎn)可能性定義，本底事件發(fā)生的概率為0.456，風(fēng)險(xiǎn)可能性屬于經(jīng)常的。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣，按照指數(shù)分布概率計(jì)算方法，風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重性S=2，風(fēng)險(xiǎn)可能性P=4，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)C=S×P=8，落在黃色區(qū)域，屬于可容忍風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)定量分析我們可以看出，造成終端接收不到全部雷達(dá)信號(hào)的故障，其發(fā)生概率是很小的。因?yàn)椋趥鬏數(shù)母鱾€(gè)部分都有冗余設(shè)備、主備鏈路等備份手段，任何一個(gè)單點(diǎn)設(shè)備故障都不可能導(dǎo)致傳輸失效。故障概率相對(duì)較大的是衛(wèi)星傳輸路徑，因?yàn)镵U設(shè)備的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致衛(wèi)星故障率居高不下。但對(duì)于管制來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星傳輸?shù)睦走_(dá)信號(hào)由于延遲大等原因很少作為主用。提高底事件的最有效方法則是加強(qiáng)民航KU衛(wèi)星網(wǎng)的可靠性，只要降低KU衛(wèi)星設(shè)備的故障概率，則可以顯著降低底事件發(fā)生概率。

由此我們針對(duì)底事件提出風(fēng)險(xiǎn)緩解措施平時(shí)加強(qiáng)設(shè)備的巡視，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患，通過(guò)技術(shù)調(diào)整增強(qiáng)衛(wèi)星的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]民航空中交通管理安全評(píng)估管理辦法（AP-83-TM-2011-01）[M].

篇10

船舶導(dǎo)航信息系統(tǒng)處理和儲(chǔ)存多種信息，首先，系統(tǒng)需要處理硬件接口遞交的監(jiān)測(cè)信息，并根據(jù)上層用戶的需求給予硬件設(shè)備相應(yīng)的反饋;其次，系統(tǒng)需要將處理和合成之后的信息顯示給用戶，同時(shí)從用戶的輸入設(shè)備中收集用戶的需求并進(jìn)行處理;最后，系統(tǒng)還需要與GIS、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等模塊進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)信息的分析和更新。因此，導(dǎo)航信息在系統(tǒng)的流動(dòng)過(guò)程中形成3個(gè)閉環(huán)，如圖2所示。在硬件信息閉環(huán)中，硬件接口產(chǎn)生的信息主要為經(jīng)緯度、航向、航速等初始信息，并通過(guò)硬件設(shè)備本身接口輸出該信息。然而，由于不同設(shè)備采用不同的標(biāo)準(zhǔn)并由不同的廠商制造，因而其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式差異較大，無(wú)法被信息接口直接使用，因而需要信息收集與格式化模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的格式化。該模塊從硬件接口中收集數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)先定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)重新組織，并以一定的格式提交給信息接收接口，在信息接收接口中，則對(duì)數(shù)據(jù)的合法性進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)識(shí)別數(shù)據(jù)的類型，交付給相應(yīng)的中央處理功能。在用戶信息閉環(huán)中，中央處理模塊將處理完畢的信息，按照一定的消息格式，通過(guò)信息交付接口輸出給用戶界面，并顯示給終端用戶。因此可以看出，用戶界面的設(shè)計(jì)需要相應(yīng)的信息交付接口的支持，同時(shí)用戶根據(jù)自己的需求，通過(guò)用戶界面對(duì)導(dǎo)航信息系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作，該請(qǐng)求也通過(guò)信息交付接口遞交給中央處理模塊，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在外部信息閉環(huán)中，中央處理模塊需要借助一些外部系統(tǒng)獲取需要的信息，如通過(guò)GIS可以結(jié)合數(shù)字地圖等平臺(tái)，直觀地顯示導(dǎo)航信息，而通過(guò)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，可以將通信功能集成入導(dǎo)航信息平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)的位置和導(dǎo)航信息交換。在整個(gè)過(guò)程中，中央處理模塊根據(jù)實(shí)際的需要向外部系統(tǒng)提交信息請(qǐng)求，并從外部系統(tǒng)中下載相應(yīng)的信息。需要注意的是，外部系統(tǒng)中采用的消息格式往往有較為明確的標(biāo)準(zhǔn)，因而信息擴(kuò)展接口必須具備相應(yīng)的適配機(jī)制，支持相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別對(duì)應(yīng)格式的數(shù)據(jù)和消息，并將其轉(zhuǎn)換為中央處理模塊能夠處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

2信息接口設(shè)計(jì)

在第2節(jié)中，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用的信息接口進(jìn)行了介紹，并對(duì)其功能進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述，根據(jù)其功能和作用位置的不同，可以將其分為信息接收接口、信息交付接口和信息擴(kuò)展接口3類。

2.1信息接收接口信息接收接口的主要功能是:接收由硬件提交的信息，并對(duì)信息的格式進(jìn)行檢驗(yàn)和分類，最終遞交給中央處理模塊。其主要結(jié)構(gòu)和工作流程如圖5所示。如圖5所示，在信息接收接口中，收到的信息首先存儲(chǔ)在消息緩沖中，信息格式模式匹配單元通過(guò)預(yù)先定義的合法消息格式，對(duì)消息緩沖中的信息進(jìn)行匹配，監(jiān)測(cè)其合法性，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，反饋控制單元調(diào)度消息緩沖，根據(jù)異常消息的來(lái)源，向相應(yīng)的硬件接口做出反饋，進(jìn)而將異常消息丟棄或封閉/重置相應(yīng)的硬件接口。合法的消息被送入消息分類單元，該單元維護(hù)若干個(gè)列表，列表中存儲(chǔ)格式化的消息數(shù)據(jù)。當(dāng)中央處理模塊或其他模塊，調(diào)用相應(yīng)的功能時(shí)，則通過(guò)相應(yīng)的功能子接口，將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)取出并交給相應(yīng)的功能。信息接收接口是基礎(chǔ)硬件設(shè)施和軟件處理單元之間的橋梁，通過(guò)擴(kuò)展消息格式化的適配功能，能夠有效拓展支持的硬件種類，從而使得系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大。

2.2信息交付接口信息接收接口面向的是底層硬件設(shè)備和系統(tǒng)，而信息交付接口面向的是上層的用戶和用戶界面，其功能是:將中央處理模塊處理完畢的數(shù)據(jù)和信息，按照不同的種類遞交給用戶界面，在用戶界面中進(jìn)行集成和顯示。其主要結(jié)構(gòu)和工作流程如圖6所示。與信息接收接口的不同之處在于，交付接口擔(dān)負(fù)了雙向的信息傳遞功能。首先，通過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)用單元可以將處理完成的數(shù)據(jù)交付給用戶界面使用，根據(jù)類型的不同有圖形化數(shù)據(jù)、字節(jié)化數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)等，用戶界面通過(guò)調(diào)用這些不同種類的數(shù)據(jù)，即可按照實(shí)際需求，合成和顯示出包含豐富內(nèi)容的導(dǎo)航信息圖示。同時(shí)，用戶通過(guò)用戶界面對(duì)導(dǎo)航信息系統(tǒng)進(jìn)行控制、設(shè)置或調(diào)用其需要的單個(gè)數(shù)據(jù)，此時(shí)用戶指令被傳遞到用戶指令解釋單元，若用戶指令合法，則通過(guò)編譯器對(duì)指令進(jìn)行解釋，產(chǎn)生針對(duì)系統(tǒng)每個(gè)模塊的具體指令，并通過(guò)控制信息產(chǎn)生單元將具體指令轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)模塊能夠識(shí)別的具體控制信息。然后利用系統(tǒng)控制接口，對(duì)系統(tǒng)的軟件和硬件進(jìn)行直接的控制或設(shè)置等操作。信息交付接口是實(shí)現(xiàn)用戶界面的基礎(chǔ)，其并不關(guān)心用戶界面如何實(shí)現(xiàn)，終端用戶有著怎樣的具體需求，僅僅是提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交付接口，這樣就可以根據(jù)不同類型的船舶和不同的應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)不同的用戶界面，而不需要受到核心軟件系統(tǒng)的束縛。

2.3信息擴(kuò)展接口與前2種接口不同，信息擴(kuò)展接口是向外部開(kāi)放的接口，通過(guò)這個(gè)接口，例如衛(wèi)星通信網(wǎng)、GIS系統(tǒng)、AIS系統(tǒng)等，均可以連接入導(dǎo)航信息系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供更加豐富的信息和更加強(qiáng)大的功能。其主要結(jié)構(gòu)和工作流程如圖7所示。信息擴(kuò)展接口同樣需要擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)的雙向傳遞任務(wù)，一方面其運(yùn)行有相應(yīng)數(shù)據(jù)交換/傳輸協(xié)議的協(xié)議棧，如AIS數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議棧、VSAT衛(wèi)星通信協(xié)議棧等，以便通過(guò)相應(yīng)系統(tǒng)的接口下載和傳輸消息，同時(shí)將接收到的消息轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，供中央處理模塊處理。另一方面，系統(tǒng)根據(jù)需要，提出相應(yīng)的信息下載請(qǐng)求，該請(qǐng)求通過(guò)請(qǐng)求處理單元，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)系統(tǒng)的控制和請(qǐng)求指令，封裝為合適的控制消息后，發(fā)送給對(duì)應(yīng)的外部系統(tǒng)。信息擴(kuò)展接口可以通過(guò)擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)交換協(xié)議棧來(lái)擴(kuò)展其可以支持的外部系統(tǒng)種類，從而能夠綜合更多的外部信息，豐富導(dǎo)航信息系統(tǒng)的內(nèi)容。

3仿真與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)以上研究和設(shè)計(jì)，本文采用軟件實(shí)現(xiàn)的方法對(duì)導(dǎo)航信息系統(tǒng)進(jìn)行仿真和模擬。采用的環(huán)境是Corei31.8GHz，4G內(nèi)存，Win764bit，采用Java作為程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。仿真的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)各個(gè)接口的功能，驗(yàn)證各個(gè)接口工作的有效性和高效性，依托當(dāng)前較為成熟的中央處理模塊［7］，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的處理和存儲(chǔ)，并使用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)整個(gè)模擬系統(tǒng)，模擬系統(tǒng)界面如圖8所示。通過(guò)編寫(xiě)相應(yīng)的代碼，模擬各種硬件設(shè)備，信息接收接口成功地收集和轉(zhuǎn)換了不同種類的消息，并通過(guò)信息交付接口遞交給用戶界面，從圖8可以看出其成功地實(shí)現(xiàn)了信息的收集和顯示。如圖9所示，進(jìn)行信息設(shè)置的測(cè)試，通過(guò)設(shè)計(jì)控制面板，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，觀察能否對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。通過(guò)以上實(shí)踐證明，在理論上本文所設(shè)計(jì)的接口能夠發(fā)揮相應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信息的收集、處理和交付等功能，說(shuō)明了本文提出的方案具有一定的可行性。

4結(jié)語(yǔ)