基于遗传算法的低轨天基雷达星座设计

从目标监视性能的角度出发,分析了低轨天基雷达星座的卫星总数、能量需求以及星座发射费用等优化目标。综合考虑了Walker星座的碰撞等约束问题,建立了低轨天基雷达星座设计的优化目标。提出了一种基于遗传算法的低轨天基雷达星座设计方法。根据天基雷达星座的特点,该算法在进化过程中使用了非可行解修正和约束分级等约束处理方法,有效提高了算法的运算效率。通过仿真实验验证了该方法能够有效的同时优化低轨天基雷达星座的构形和卫星参数。     

中国低轨卫星星座组网设计与规划

针对全球性低轨卫星星座系统成本高、技术难度大、实现周期长等问题,提出了适 用于我国低轨卫星星座的分步实施方案。在分析星座设计主要问题的基础上,利用24颗卫星 设计了能够实现对中低纬度连续覆盖的低轨卫星星座,以此低轨星座构型为基础,结合我国 当前实际,在假定任务背景下,研究了第一阶段4颗卫星的优化部署方案,并利用STK对不同 设计方案的覆盖性能进行了仿真和对比分析,验证了连续覆盖型星座的优势,为我国低轨卫 星通信系统的组建提供了参考。     

通信卫星星座优化设计综述

通信卫星星座优化设计是构建通信星座系统的关键环节。对通信卫星星座设计中的优化模型和优化算法进行了综述和展望。首先,建立了通信卫星星座设计的一般优化模型;然后,从覆盖性能、星间链路和系统成本三个方面对优化模型中优化变量、目标函数和约束条件的构建进行了综述;之后,介绍了卫星星座设计中常用的三大类多目标优化算法,归纳总结了4种主流算法的主要特征,并比较分析了它们应用于卫星星座设计的优缺点;最后,指出了现有通信卫星星座优化设计中存在的问题及发展趋势。     

一种间隔重访的低轨星座设计方法

在低轨电子侦察、遥感卫星领域,针对非连续覆盖条件下的星座优化设计问题,提出了一种间隔重访的低轨星座设计方法。通过改进极轨覆盖带设计方法,将对地覆盖区域等效为矩形;以对地目标的平均重访间隔时间为输入,从同轨卫星间和相邻轨道面间两方面分析,得到近似最优的星座参数。通过STK仿真验证,设计的星座可满足重访间隔时间要求。     

中国低轨移动卫星通信系统星座设计

本文研究低轨移动卫星通信系统设计中的一个基本问题－－星座设计问题，并给邮了我国低圆轨道移动卫星通信系统的星座设计方案，该星座是以三个轨道平面组成的２４颗星系统，它的高度为１３２６ｋｍ，轨道参数由本文提出的优化算法进行设计，本文用统计的方法对我国低轨系统方案和Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ系统（２４颗星方案）的覆盖性能进行分析比较，结果表明本文提出的系统对我国的覆盖特性优于Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ系统，本文还对圆     

区域覆盖共地面轨迹星座的优化设计

该文讨论了使用中轨共地面轨迹星座建立区域覆盖卫星通信系统的优化设计方法。在深入研究共地面轨迹星座参数特性的基础上,提出了一种能够完整描述该类型星座的编码标识方法,推导了星座与星座的等价关系,讨论了利用该类型星座实现区域覆盖时的优化方法,给出了适用于我国的多个优化星座方案实例。从仿真结果可以看出,该类型星座能够以较少数量的卫星为我国提供良好的覆盖性能,适于我国的区域覆盖卫星通信系统采用。     

基于随机几何的低轨星座下行通信链路仿真与分析

低轨卫星网络具有低成本、大容量、广覆盖的特性,是未来空天地海一体化网络中的重要支柱和6G网络的关键组成部分,开展链路分析对于低轨星座链路设计与优化具有重要意义。由于低轨卫星移动性强、星地电磁环境复杂、链路较长等特点,星地信息传输与传统地面移动通信有着显著差异。根据低轨星座的特性构建星座网络的随机几何BPP模型,并针对低轨星座空间分布及移动特征,分析了单星及多星场景下的损耗、干扰等对星地通信链路的影响。通过给出星座系统干扰期望计算方法,并基于所构建BPP网络对星地通信链路特性进行仿真。仿真结果表明,构建随机几何的基于BPP分布的星座模型可以很好地模拟卫星网络的状态,采用随机几何对低轨星座下行通信链路进行仿真分析,能够得到更具泛化的星座构型下低轨星座对地面站的干扰情况,为巨型低轨星座网络分析及星地链路设计提供了参考。     

基于分布式星群的双层星座设计

当前,陆地通信系统已无法满足日益复杂的信息需求,利用空间信息网络实现全球范围内的无缝覆盖和高效容量传输成为研究热点。现有卫星通信系统以单层星座为主,缺少高低轨卫星之间的协同。提出了一种基于分布式星群的双层星座设计,以基于分布式星群的低轨卫星作为网络架构的基础,采用星间链路实现低轨卫星之间的通信,通过高轨卫星实现中低纬度地区覆盖性能加强。仿真结果表明,所提方法在仅依靠在国内部署卫星地面站的前提下可实现全球多重覆盖。     

区域覆盖卫星系统的共地面轨迹星座实现

研究了使用中轨共地面轨迹星座实现区域覆盖卫星通信系统的优化方法,提出了一种能够完整描述该类型星座的编码标识方法,给出了多个适用于我国的星座方案实例。基于时变的业务分布密度特性对星座方案的参数进行了调整,使得星座的覆盖特性与业务分布密度更加一致。仿真结果表明该类型星座能够以较少数量的卫星为我国提供良好的覆盖性能。     

基于自适应算子与非支配排序的星地网络多目标优化方法

低轨(Low Earth Orbit,LEO)高通量卫星将成为未来非地面网络的重要组成部分。基于星上灵活载荷技术,探索未来6G星地网络动态高效的多维资源调度和多指标优化方法。实际优化过程中,多个指标间如吞吐量、接入用户数等往往相互冲突。已有工作多通过加权求和将多个优化目标转换为单目标优化问题进行求解。然而此种方法通常存在不同目标函数之间量纲单位无法统一,病态矩阵造成各目标函数权重无法准确分配,以及在大规模优化中难以接近帕累托前沿等问题。针对星地融合网络如何同时提高终端接入数量与提高多用户吞吐的优化问题,建立单目标和多目标优化模型,通过对单目标优化问题分配不同权重,进行最优求解,产生多组优化结果作为性能比较的基准方案之一,提出基于快速非支配排序与自适应算子调整的高效多目标优化算法。实验结果表明,所提算法较加权单目标优化与传统多目标优化算法,可有效提升整体的优化性能,进而提升星地融合网络的通信性能。     

基于STK的双层卫星星座设计及仿真

轨道与星座的设计是整个卫星通信系统设计的基础,合理的轨道设计与星座配置方案可以显著提高系统的整体性能。结合GEO卫星处理能力强,LEO卫星星地时延小的特点,以提供全球实时接入为目标,提出了一种由LEO卫星提供全球覆盖的GEO/LEO双层卫星网络星座设计方案。运用卫星覆盖带分析方法,确定由48颗LEO卫星完成全球覆盖。通过在STK仿真环境下进行计算机仿真验证,得到所设计的卫星星座可完成全天时全球覆盖。     

区域性中轨道卫星移动通信系统“时间决定”星座设计

区域性卫星移动通信系统对于发展中国家具有十分重要的意义,特别是对于中国这样幅员辽阔且在广大农村地区缺乏基本通信手段的国家.采用中轨星座是解决这一问题的有效途径.本文提出了一种用于区域性系统的中轨星座设计方法:"时间决定"星座设计.该星座可为特定地区提供性能优越的服务,它提供的服务可以是时限的,也可以是非时限的.利用这种设计方法可以为中国设计经济的卫星移动通信系统星座方案,同时这些星座方案也可为美国大陆提供优越的服务.     

The simulation modelling and performance analysis of low earth orbit satellite communication networks for personal communications

This paper extends previous research efforts related to the simulation performance modelling and analysis of satellite communication networks. Specifically, the use of low earth orbit (LEO) satellite networks for personal communications is examined. Six different satellite constellation configurations are investigated in a packet‐switched operating environment. Performance metrics examined are the end‐to‐end packet delay and the utilization of satellite channels in the dynamic environment. Realistic and accurate models of the physical satellite network and its terrestrial transmitters require that numerous operating characteristics and assumptions be specified. These are based on proposed design requirements of commercial systems, such as Iridium. Via the use of simulation, we show the relative delay and utilization performance of differing satellite network architectures. From these simulation models, mathematical metamodels are derived for the system delays. These innovative models are used to predict the delay performance of different network architectures not previously simulated. Comparison of these metamodels with simulation results show that metamodels provide an accurate means for performance prediction. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

Satellite constellation design for 5G wireless networks of mobile communications

Satellite constellation design plays an important role in satellite networks. Network constellation system design can affect the effectiveness of current improvements of the communications link and the management of the entire network. The power requirement of the mobile stations and ground stations is very high in a geostationary Earth orbit communication system, which means the terrestrial terminal is hard to be made handheld for fifth generation mobile communications. The emergence of nongeostationary orbit satellites such as low Earth orbit satellites greatly compensates for the disadvantage of geostationary Earth orbit satellites. Based on the classical constellation design method, the orthogonal circular orbit constellation is proposed. The design objectives considered here are the following: global Earth coverage by low Earth orbit satellites, the duration of continuously covering one mobile station by one satellite is more than 9.57 min, the access satellite link duration time of the mobile station is more than 4.79 min, and the number of satellites and orbits is to be minimum.     

基于小卫星中继的远程通信方案

为满足远程局部战场的通信需求,提出了一种以小卫星为中继的远程通信方案.在分析远程通信系统组成和工作原理的基础上,综合考虑环境因素推算了小卫星轨道参数,构建了具备通信中继功能的中椭圆回归轨道小卫星星座,实现了战机-作战指挥中心通信功能,通过STK软件建立了基于小卫星中继的远程通信覆盖模型.仿真结果表明,该方案对指定战区的平均覆盖率为99.69％,作战指挥中心与战机的可连接时间达到98.26％.