星间光通信链路稳定保持时间估算

针对目前星间光通信链路信号传输有效时间较短的问题,提出了双向激光链路跟踪稳定性的概念,分析了多种因素对跟踪稳定性的影响。综合接收信噪比、相对运动角速度和链路性能要求等因素,建立了链路稳定时间的期望公式。利用Simulink建立了双向激光通信链路跟踪仿真模型,通过仿真验证了理论公式的正确性。为实现星间光通信链路保持长时间稳定,提出在不同星间相对运动速度下采用不同控制参数的方法,实现了星间光通信终端控制策略优化,对今后卫星光通信航天工程化应用具有一定的意义。     

跟踪和数据中继卫星系统的微波光调制技术研究

为了提高跟踪和数据中继卫星系统的传输容量,采用ITU推荐的Ka波段为星间微波链路的通信波段,跟踪和数据中继卫星之间采用激光链路.设计采用了激光链路透明传输微波信号的调制技术,包括直接微波信号调制和微波信号变频调制两种方案.通过分析和计算,得到了Ka波段微波光调制器的主要技术参数,论证了宽带LiNbO3行波调制器用于该系统的可行性,并讨论了两种方案的优缺点.     

星间激光链路数据中继技术研究进展

基于高性能激光链路构建高速安全的数据中继卫星系统可为不同轨道、不同功能的对地观测卫星和用户航天器提供大容量、无缝隙的数据中继服务,在军事和民用领域均具有广泛的应用前景。以欧洲为代表的发达国家相继开展了星间激光链路数据中继技术的理论研究和星上演示验证,并启动了相应的工程验证计划。综述了国内外星间激光链路数据中继技术的研究现状,对几种典型激光链路数据中继卫星系统,着重研究了系统结构、激光终端及模拟验证实验。最后,分析了数据中继卫星激光链路组网中着重关注的几个方向。     

导航卫星星间数据安全处理方法

本文提出了导航卫星星间数据安全处理方法,为确保星间链路传输数据的安全,必须根据不同数据的特点进行安全体系和安全算法的设计。以便运行在境外的卫星不同类型的数据,包括遥测遥控数据,能够通过多个星间链路可靠传输到境内卫星,与境内地面站进行数据交换,提高导航卫星的可测控能力。     

卫星相干光通信跟瞄误差对链路性能的影响

以星间相干激光通信链路的接收机相干效率为研究对象,分析了动态跟瞄误差对相干效率的影响,将相干效率引入到星间相干激光通信链路方程,推导了跟瞄误差波前失配条件下的相干光通信链路的误码率概率表达式,对卫星激光通信链路中跟瞄对准误差导致的相干效率下降、链路误码性能劣化情况进行了仿真计算。结果表明,由于跟瞄对准误差波前失配的影响,相干激光通信接收终端具有一个优化的接收孔径,在本仿真条件下,LEO-GEO星间链路动态跟瞄误差为0.5μrad时,优化接收孔径为0.5 m,链路可获得最佳误码性能。     

星间激光通信不确定区域扫描补偿技术研究

针对卫星激光通信过程中初始捕获产生的相对运动偏移误差,建立了星间激光通信的相对运动补偿模型。该模型只需提供较少的星历表查询,就能得到高精度补偿数据。仿真实验结果表明,该模型可以减小不确定区域扫描过程中产生的偏移误差,在星间激光通信过程中实现了高概率、快速建立激光通信链路。     

有线无线融合的卫星时间敏感网络流调度研究

随着空间通信任务日趋复杂化,尤其是对时间敏感的需求不断提升,一方面要求星内系统的高带宽、可靠性和实时性;另一方面星间无线链路也应具备低时延和高可靠性.但由于卫星内部有线链路与星间无线链路差异大,业务数据经过有线和无线链路联合传输时,容易引发节点拥塞,而无法保障时敏业务的时延有界需求.为了提升数据在空间网络传输的实时性,...     

星地一体化导航系统星问链路仿真及分析

在导航卫星系统中,为了解决星间链路拓扑规划不合理而导致的星地信息传输时延大的问题,提出了一种新的星间链路规划方法。该方法优先考虑星地间的可视覆盖关系,保证卫星与地面站之间实时的信息传输。利用STK仿真软件构建了卫星网络拓扑,进而利用OPNET仿真软件完成了性能仿真验证。仿真结果表明,新的拓扑减小了星地数据传输的跳数和端到端时延,符合星地一体化的需求。     

低轨大规模卫星星座系统建模与干扰分析

针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题,对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink和OneWeb星座为研究对象,根据低轨卫星的星座参数,获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理;对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析,获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系,计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征;获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性,并分析不同场景下的干扰时间特征,从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况,且频率越高,干扰现象越明显。     

随机业务下卫星光网络链路容量优化设计

在随机业务条件下,用离线分析法对单层和双层卫星光网络星间激光链路容量进行了优化.引入3种不同特征的网络业务,定量分析了业务分布对系统容量设计的影响.仿真结果表明,优化链路容量在高斯业务条件下变化最缓慢,其次为指数分布和均匀分布业务.研究结果可为卫星光网络链路容量规划提供有益的参考.     

卫星导航系统上行注入的研究现状与发展趋势

上行注入系统是卫星导航系统的生命线,是卫星导航系统不可或缺的一部分。详细研究了国外全球卫星导航系统和区域卫星导航系统的上行注入方案：全球定位系统（GPS）正由GPS II阶段过渡到GPS III阶段,上行注入也从全球布站的单星直接注入方案转变为本土布站的基于星间链路转发的注入方案,“伽利略”（Galileo）采取了全球布站的单星直接注入方案,而俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）、准天顶卫星导航系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(IRNSS)采取了本土布站的单星直接注入方案。随着各大全球系统逐步研究、规划和开发星间链路,基于星间链路转发的上行注入方案势必成为全球系统的上行注入方案发展趋势,链路协同注入和高速传输也必然成为该方案的关键技术。     

国外激光链路中继卫星系统的发展与启示

激光链路中继卫星系统是指以激光波束为媒介,为低轨信息获取类卫星提供高速数据传输服务的卫星系统。国外已开展了多次星间、星地激光通信实验,已由强度调制/直接探测通信体制过渡到相位调制/相干解调通信体制,通信速率可达5.6 Gbps。卫星激光通信正向更高通信速率、组网应用、终端小型化、轻量化方向发展。在系统分析欧洲、日本、美国等国家典型星间、星地激光通信实验和中继卫星发展计划的基础上,讨论了激光链路中继卫星系统的发展趋势,总结得到对发展我国激光链路中继卫星系统的若干启示。     

带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比分析

卫星激光通信链路是一项实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大,在星间激光链路中应用广泛。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型,仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况,得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。     

基于星间激光测距的高轨卫星定位技术研究

针对传统的高轨卫星定位技术存在定位精度低的问题,提出了基于基于星间激光测距的高轨卫星定位技术。在高轨卫星飞行器上安装低噪声激光探测器,借助激光探测器、发射机以及接收器构建星间通信链路,分析接收天线的接收功率与发射天线的发射功率之间的关系,通过激光脉冲传输空间测距与高轨卫星信号捕获接收功率和发射功率获得定位初始数据;再分析星间相对运动和修正电离层误差,得到定位数据的精确解算融合结果。选取精度因子DOP作为评判高轨卫星定位技术的参数,通过仿真实验发现高轨卫星定位技术比传统定位技术的平均DOP值高2.89,由此证明所提定位技术的定位精度更高。     

卫星链路中TCP传输性能仿真与分析

卫星信道与地面有线信道具有不同的特点,当3TCP协议直接应用于卫星链路上时,其吞吐量等性能会受到影响。针对卫星链路的特点,文中分析了卫星链路中TCP协议存在的主要问题,使用NS2仿真软件,建立了仿真模型,并在给定的仿真环境下得出了一些结论。卫星链路具有时延大、误码率高等特点,仿真结果说明了当数据大小一定时,比特误码率越高,系统吞吐量越低,引起的丢包率越高;时延（往返时间）越长,系统吞吐量越低。最后,分析比较了优化TCP的运行参数、修改TCP控制机制、分割连接技术等卫星链路TCP协议的主要解决方案。     

低轨卫星星座快速响应链路损毁路由算法

设计高效弹性的卫星路由算法是未来低轨(Low Earth Orbit, LEO)卫星通信技术的一个重要发展方向。为解决低轨卫星星座网络中星间链路发生故障后存在的传输中断和数据安全问题,提出了一种低轨卫星星座快速响应链路损毁路由算法(Quick-response Link Destruction Routing Algorithm for LEO Satellite Constellation, QRLDRA)。QRLDRA以星座可预测拓扑作为星间路由计算基础,增加星地回传路由设计,快速将星间链路异常回传至地面计算中心处理;引入多优先级动态队列,根据节点链路状态调整星间链路不同数据传输的优先级;综合路由计算、路由上注、链路检测等功能,完成对拓扑变化的及时响应。通过仿真实验与传统算法的比较发现,所提算法有效提高了数据端到端传输的成功率,为用户业务服务质量(Quality of Service, QoS)提供了可靠保障。     

一种基于卫星IP网络的数据链路层协议

通过分析卫星通信网络发展趋势,阐述卫星网络中现有的数据链路层协议,梳理归纳卫星网络的特点及影响,提出了一种新型卫星网络数据链路层协议(New Satellite Link Protocol,NSLP)。分析对比表明,该协议能够有效降低链路层报头开销,提高信息传输效率。在实际应用中,新型协议具有能够简化数据链路层的功能,有与TCP/IP协议兼容性好、与IP协议耦合度高、节约星上资源等诸多优点,有利于卫星IP网络整体性能的有效提升。     

卫星光网络标准化数据传输与虚拟信道复用研究

针对激光链路中不同业务数据传输效率低的问题, 提出传输帧再封装单元(TFRU)设计方法。 TFRU采用虚拟信道(CVC)技术,通过对业务数据二次封装与VC复用实现传输数据格 式与速率的统一。 为进一步提升复用效率,提出基于TFRU的VC优先级调度算法,依据TFRU的封装原理 与信源数 据到达率,定义了由VC优先级和帧紧迫度决定的动态帧优先级,并给出VC优先级调 度的具体方 法。仿真表明,采用TFRU后系统吞吐量提高了3.054M,调度时延减少0.918s,较大提升了 系统性能; 只有当TFRU的传输速率大于各信源数据率的总和时,缓存需求才能被满足;基于TFRU的优先 级算法通过对不同信源TFRU帧的动态调度,保证了各VC中TFRU帧的调度公平性。