机载超宽带无线网络关键技术研究

admin

题目：


雅宝题库答案：

****此区域为收费内容****    需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案

雅宝题库解析：
随着技术的发展和新需求的出现，越来越多的设备和传感器被加载到飞机上，这使得机载互连日趋复杂。大量存在的电缆和电缆连接器，带来了重量、可靠性、布署、维护成本、升级成本等多方面的题目。解决这些题目的一个可能办法是——引入无线技术。从机内娱乐系统，到健康监视系统，再到控制系统，越来越多的研究正在关注于将无线技术引入到机内互连应用当中。着眼于这一需求和趋势，本文围绕超宽带（Ultra WideBand, UWB）无线技术的机载应用这一主题，以无线信道题目、电磁兼容题目、无线网络的实时可靠性题目以及无线冗余备份技术等几个方面为切入点，开展相关研究。（1）将室内无线信道仿真中常用的几何光学和射线追踪技术，引入应用到对客机机舱内部的UWB信道研究当中。信道仿真的主要算法基于一种称为射线密度归一化（Ray-Density Normalization，RDN）的方法。该方法使用射线密度的概念来计算每条射线对接收点处总信号强度的贡献。为了验证方法的有效性，文中构建了一个Boeing 737-200客机机舱模型进行仿真。仿真结果对路径损耗和均方根时延扩展两类大尺度信道参数进行了统计和分析。部分仿真结果与国外实测结果进行了对比，对比的结果说明了仿真结果的保真度以及现有仿真工具的有效性。（2）利用相关标准或文献给出的性能参数要求和干扰保护准则，对17种常用机载无线导航和通信设备的最大允许干扰功率进行计算。在路径损耗为零的保守假设和UWB设备与其他设备最小距离为1米的假设下，通过计算最大允许等效全向辐射功率，分别得到两组机载超宽带信号需要满足的功率谱限制条件。基于这些功率谱限制条件，计算了IEEE 802.15.4a标准参考超宽带信号在各规定信道上的最大允许功率谱密度峰值。结果表明，在文中给出的功率谱限制条件下，IEEE 802.15.4a标准规范的设备在6GHz以上的某些信道仍允许以较大的功率工作，保证10米距离低速率信号传输。文中给出的限制条件可以作为选择机载UWB设备使用波形、调制方式或工作信道的参考依据。（3）指出在给定信道条件下消息的丢包率（即“概率实时”）是衡量机载应用的无线网络的一个合适QOS (Quality of Service)参数，并提出一种分析无线网络“概率实时”的分析方法：将采用ARQ机制的无线消息传输视为执行时间符合一定概率分布（即执行时间可变）的实时任务，引入针对任务执行时间可变的实时系统的概率可调度分析方法来分析无线网络的“概率实时”性能。通过这一方法，不仅可以得到关于网络中所有消息的平均丢包率，而且可以得到单个消息的丢包率。实验结果表明1）通过将该方法的分析结果与仿真结果的比较，验证了这一分析方法的有效性；2）通过该方法与假设每个消息都将至少传输某一个固定次数的分析方法的比较，说明了后者的分析结果是过于保守的。（4）在讨论对无线网络的“概率实时”分析时，提出了一种针对执行时间可变的、抢占式、静态优先级、固实时系统的概率可调度分析方法。该方法采用分层分析的思路，按任务的优先级高低分层对一段时间内的任务调度进行可调度性分析，每层分析都基于上一层的分析结果。使用这种方法不仅可以计算任务集中的每个任务实例的可调度概率，而且还可以得到每个任务实例的延迟概率函数。理论分析和实验表明：1) 该方法的计算性能取决于多方面因素，包括任务集内任务的数量、任务集的最小可能利用率、任务执行时间的可变范围和任务实例在其产生到时限之间比其优先级更高的任务实例的数量等；2) 在最坏情况下，该方法的计算规模随着计算级别的增加呈现指数上升；3) 采用预先排除对不可能造成系统不可调度的任务执行时间的考虑，以及近似计算的方法，可以有效地减小计算的规模。（5）针对机载无线传感器网络可能存在“弱硬实时”约束要求的情况，提出了一种结合无线信道状况考虑的(m,k)-firm弱硬实时调度算法。该算法将消息划分为强制(Mandatory)和可选 (Optional)两种类型，并优先调度强制消息。消息的调度由线下静态分配和线上动态调整共同决定。其中，动态调整的思想是在不违反(m,k)-firm约束的前提下尽力减少强制消息在差信道状况下的传输。理论分析证明，1) 在假设所有强制消息都实时成功传输的前提下，经动态调整的消息集依旧满足(m,k)-firm；2) 在使用平均分布(m,k)-pattern时，动态调整之后不改变消息集中强制消息的N次重传可调度性。仿真结果表明，该算法与仅使用静态分配消息类型的算法比较，能够改善弱硬实时的可调度性能，节省无线网络中带宽和能耗的开销。（6）提出了一种1553B总线的无线冗余备份技术。这一技术可以使1553B总线网络的有线连接发生故障时启用无线互连继续完成工作，从而进一步提高系统的生存性。文章给出了具有无线冗余备份功能1553B总线网络的系统结构，详细描述了在有线连接发生故障时启用无线备份连接进行消息传输的机制，并对相应的时间开销分析方法进行了讨论。