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CCSDS协议识别技术是空间信息获取与分析研究中的重要组成部分,它的应用领域主要包括空间合作探测任务中的协议标准化研究和空间信息对抗。前者主要是通过获取的数据协议类型和数据格式分析通信双方使用协议的规范性;后者则是通过识别协议类型提取有用的信息,获得空间信息对抗中的制信息权。
CCSDS数据链路层位于物理层之上,是空间信息获取与分析的关键环节,因此,本文主要对CCSDS数据链路层遥控(TC)、遥测(TM)及高级在轨系统(AOS)协议识别所涉及的关键技术开展研究。本文的主要研究内容分为以下几个方面:
分析了CCSDS链路层协议的基本架构。对数据链路层中的TC、TM及AOS传输帧(Transfer Frame)格式进行了介绍,概括了同步与编码子层中的编码方式和帧同步方式,提出了进行链路层协议识别所要解决的关键技术。
模式串匹配技术是协议识别所采用的重要方法。本文介绍了几种经典的模式串匹配算法以及它们的实现原理,这些算法包括:蛮力法、BM算法、BMH算法、KMP算法和QS算法。在分析CCSDS链路层协议特征串的基础上,提出了一种基于QS算法的改进算法,大大提高了模式串搜索速度。
研究了CCSDS链路层编码识别技术。首先分析了线性分组码的特点,研究了基于高斯矩阵化简和基于伴随式校验的CCSDS(63,56)BCH编码识别方法;对几种经典的适用于1/2码率卷积码的识别方法如快速合冲算法、欧几里德算法和基于Walsh-Hadamard矩阵变换的识别方法进行了介绍,通过CCSDS中(2,1,6)卷积码的识别实验,分析了这些算法的识别性能和对于CCSDS的适用性;研究了删除卷积码的识别方法,提出了一种适用于CCSDS多种卷积码率的、基于校验截短向量的识别方法。对于RS编码的识别,提出了通过链路层TM或AOS传输帧帧长特征估计交织深度,并通过RS编码谱分析结果进行验证的识别方法;分析了扰码的识别技术,对组合枚举优势值的方法进行了实验分析,同时给出了识别扰码所需要的原始序列中0、1不平衡性所要求的临界值。
最后,通过一个设计的协议识别实例,较完整的给出了CCSDS链路层协议的识别过程。通过实验结果,得出了识别过程的时间开销,证明了本文提出的识别技术是可行的、有效的。