基于天基链路的海洋传感信息传输关键技术研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
61671263
项目类别：
面上项目
资助金额：
50.0万
负责人：
詹亚锋
依托单位：
清华大学
学科分类：
F0106.空天通信
结题年份：
2020
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2020-12-31

项目参与者：
倪祖耀；张扬帆；
关键词：
海洋传感器信道模型低轨卫星通信

项目摘要

The real-time and reliable space-based transmission for ocean sensor information is an important basis of safeguarding marine right and ensuring the safety of marine economic belt in China. Traditional ocean sensors which float on the ocean surface transmit information by systems such as International maritime satellite. However, the data rate is very low and it’s hard to ensure safety and reliability. If the sensor can be hidden under the water, and information is transmitted using controllable space-based link, the safety of both sensor itself and the link can be improved greatly. Major problem is how to overcome the transmission loss in seawater and platform swaying caused by ocean waves..This project researches on the space-based information transmission of stealth ocean sensor using the LEO smart communication satellite. It mainly focuses on key technologies such as seawater channel transmission characteristics, adaptive anti-rolling servo control, adaptive waveform design for resisting dynamic seawater attenuation, and makes in-orbit verification of parts of the key technologies. .The research results will provide important supports for the development of space-based internet and its marine application in China.

海洋传感器获取的信息通过天基链路实时可靠传输，是维护我国海洋权益、保障我国海上经济带安全的重要基础。传统的海洋传输器漂浮在海面上，通过海事卫星等系统传输信息，速率较低，且安全可靠性难以保证。如果传感器隐身在海水下面，通过自主可控的天基链路传输信息，就可以大大提高传感器自身及链路的安全性。其面临的主要问题是如何克服海水的传输损耗和海浪导致的传感器平台摇摆。.本项目以隐身型海洋传感器的信息安全传输为背景，以清华大学发射的低轨移动通信卫星--灵巧通信实验卫星为依托，重点研究动态海水信道的建模及容量分析、海浪摇摆特性下的自适应天线伺服控制方法、海水信道动态特性下的自适应传输理论与方法等，并开展部分关键技术在轨验证。.本项目的研究成果将为我国天基互联网的发展及其海洋应用提供重要支撑。

结项摘要

海洋传感器隐身在海水下面，通过自主可控的天基链路传输信息，可以大大提高传感器自身及链路的安全性。其面临的主要问题是如何克服海水的传输损耗和海浪导致的传感器平台摇摆。.本项目以隐身型海洋传感器的信息安全传输为背景，重点研究动态海水信道的建模及容量分析、海浪摇摆特性下的自适应天线伺服控制方法、海水信道动态特性下的自适应传输理论与方法等。包括：.1）对动态海水信道的电波传播特性开展了建模研究。隐身型传感器位于海面以下，而海浪存在不规则的起伏变化，使得覆盖在传感器上面的海水深度也在动态变化，进而对电磁波的传播产生严重影响。本项目利用麦克斯韦方程对高频电磁波穿越动态海浪进入大气（或反过来）的信道进行了建模，并分析了其电波传播特性。 .2）对海浪摇摆特性下的浮标运动特性进行了研究。受海浪的影响，无论是浮在海面上还是沉在海面下的传感器，都会在各个方向上发生横摇。在这种情况下，传感器的通信天线必须要能够探测并补偿这种横摇。本项目通过湖试和海试等手段，对浮标在不同水况下的横摇特性进行了测量和建模。 .3）对海水信道动态特性下的自适应传输理论与方法开展了研究。海水信道的大动态特性会对电磁波的传播产生动态的幅度衰耗和相位旋转，这会严重影响通信、导航信号的可靠发送和接收，常规的通信体制难以适应。本项目针对上述难题，提出了新的自适应传输体制，并对其性能进行了仿真研究。.在项目执行过程中，发表论文34篇；授权国家技术发明专利14项和软件著作权1项；培养硕士2名，博士8名，博士后1名；参加5次相关领域国际会议和5次相关领域国内会议。