单星卫星通信终端定位技术研究

针对传统的双星或三星定位技术主要应用于地面固定站,需要存在重叠的主邻星波束覆盖范围,必须有匹配的邻星等局限,提出了单星定位技术,主要对无匹配邻星以及处在点波束内的目标进行定位。将观测平台抵近目标波束,同时接收目标上行旁瓣信号和卫星下行信号,利用方向信息和时差信息,解算目标位置,将结果进行扩展卡尔曼非线性滤波,实现对卫星通信终端的定位。仿真结果表明,该算法大大提升了测向/时差联合定位的精度。     

基于双星TDOA和主星DOA的空中动目标联合定位技术

现有基于星载的空中动目标定位方法工程实现复杂度与代价过大,本文提出了一种应用于空中动目标定位的新型双星定位技术,联合双星到达时差信息（TDOA）和主星来波方向信息（DOA）可以获得目标的三维定位.通过矢量求解方法,建立了空中动目标定位的数学模型.同时,在考虑多种误差因素的前提下,建立了用于Monte Carlo分析的定位误差模型.最后,以空间站及其辅星作为应用场景进行了算例仿真.结果表明该技术能够实现空中动目标的地面航迹和三维位置的精确估计,可应用于空间站与卫星联合的空中动目标联合定位系统.     

基于GDOP的四星时差定位精确度分析

针对四星时差定位系统,提出一种基于几何精度衰减因子(GDOP)的定位精确度分析方法。该方法基于四星时差定位原理推导三维定位精确度模型,理论分析时差测量误差与站址误差对该三维定位精确度模型的影响。通过仿真验证四星不同布站情况T型、Y型、方型及不规则型对定位精确度的影响,并进一步研究在不同布站情况下的基线长度、卫星轨道高度、目标高度等对定位精确度的影响。仿真结果表明,四星时差定位在Y型分布时具有最佳的定位精确度;并且定位精确度随基线长度与卫星轨道高度的增加而提高,随目标高度的增加而降低。     

四星时差定位中的卫星构型及其定位性能

针对目前多星联合定位研究中对卫星覆盖区域无法长时间高精度定位的问题,提出了一种新型的四星星座构型,并在STK软件中得到了实现。推导了在地球约束情况下基于四星时差定位的误差模型,对卫星全球飞行过程中星座构型变化时的定位性能进行了仿真。仿真结果表明,新型四星星座可以实现在卫星全球飞行过程中对覆盖区域保持高精度定位,在时差测量误差为50 ns且不考虑卫星位置误差的情况下,定位误差在依45毅波束范围内优于1.5 km,对多星联合定位技术在工程设计应用上具有重要意义。     

基于遗传算法的卫星干扰源定位构型优化方法

高轨卫星干扰源定位具有覆盖范围广、性能稳定的优势,是无线电监测的重要手段。然而,卫星干扰源定位的误差主要由定位构型决定,目前鲜有有效算法计算最优轨位。针对这一问题,提出了基于遗传算法的高轨卫星干扰源定位构型优化方法。首先推导了卫星时差定位的几何稀释度模型,并将几何稀释度作为遗传算法的适应度函数,然后基于遗传算法设计了轨位设计中的编码、适应度、选择等原则。最后获得了基于遗传算法的轨位设计结果。仿真试验和实星数据处理验证了所提方法的有效性。     

一种单星无源高精度定位方法

针对基于双星或多星的卫星通信终端定位系统使用约束多、定位误差大等问题,提出一种单星无源高精度定位方法。利用一个高增益窄波束天线接收辐射源旁瓣泄露信号,同时接收主瓣经卫星转发的信号,通过互模糊函数实现微弱旁瓣信号检测和时差参数估计,结合旁瓣接收天线波束指向信息,实现对目标的准确定位。仿真结果表明,可实现对微弱旁瓣信号的检测和运动目标的高精度定位。     

低轨卫星导航系统多场景多普勒定位解算方法

低轨卫星及快速响应卫星非常适合作为导航源为地面用户提供独立于GNSS的导航定位服务,为了解决用户在不同低轨卫星可见数量条件下的连续定位解算问题,并避免传统伪距定位体制所需要解决的高精度星间时间同步问题,提出多种不同可见星数量条件下仅利用卫星多普勒观测信息的定位解算方法。仿真结果表明,该方法在大部分区域内都能够满足优于20 m的三维定位误差。     

三站时差定位目标在终端电子海图上的一种显示方法

介绍了三站时差定位目标在终端电子海图的一种显示方法,阐述了三站时差定位模型的建立方法,分析了定位结果的误差,说明了该模型自身的特点及其进行时差定位的适用范围,提出了一种目标航迹形成的方法,并展示了终端电子海图如何对定位目标进行有效显示。     

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。     

地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨

下一代导航系统拟纳入低轨卫星（LEO）作为增强和备份。研究了地面基准站网与星载GNSS融合的高中低轨卫星联合精密定轨（POD）理论与方法，基于实测国际地面站（IGS）和低轨卫星星载GNSS数据，通过建立高精度动力学模型和观测模型，根据全球测站和区域测站两种情况进行了导航星与低轨星的联合精密定轨试验。结果表明，联合定轨可同时获得导航星和低轨星厘米级的定轨精度。低轨星作为高动态天基测站，对导航星定轨精度的提升程度可达20%~90%。     

时延伪GPS卫星干扰的定位控制原理分析

对全球定位系统GPS的干扰在电子对抗领域具有十分重要的地位。文章从GPS定位原理出发，从理论上说明了GPS定位系统与四星时差无源定位系统的一致性，通过时差定位方程论述了时延伪GPS卫星干扰的定位控制原理，分析了伪卫星数目所带来的定位误差的变化，并通过仿真验证了该原理的正确性与有效性，这对于该干扰样式的工程实现具有一定的指导意义。     

一种同步卫星干扰定位技术分析

地球同步卫星干扰定位系统主要是通过测量主、辅卫星分别转发的干扰信号之间的TDOA和FDOA，结合两颗卫星的轨道数据和TLS测量站的地理位置数据，最终计算出定位误差椭圆。本文分析了地球同步卫星干扰定位技术的原理以及两种定位误差修正方法，最后展望了卫星干扰定位技术未来的发展方向。     

卫星干扰源定位系统中星历校正技术

卫星干扰源定位系统,是通过测量两颗相邻同步卫星对干扰辐射源形成的时差观测量和频差观测量来实施未知干扰源定位,在此过程中,两颗相邻同步卫星的星历误差是影响定位精度的主要因素,因此,星历校正技术是整个系统一个关键环节。针对星历校正技术中的卫星动力学模型选取、状态转移矩阵的计算和简化等几个关键问题作了详细深入的论述,给出了具有典型意义的力模型选取标准和状态转移矩阵的计算方法,设计了一种基于短弧轨道改进原理的星历校正算法,通过仿真数据和实测数据处理证实,定位误差可从千千米量级校正至十千米量级,验证了该算法的可行性和定位精度。     

对地面某区域某时段连续覆盖的卫星轨道计算

为了对地面某一区域在未来某一时段连续覆盖,需要对在轨卫星变轨,并计算变轨后的卫星轨道参数。基于在轨卫星部分轨道参数(椭圆轨道a,i,e,圆轨道a,i)和t时刻星下点的位置坐标及卫星的地面高度,计算卫星的6个轨道参数,从而得到t时刻对星下点位置为中心的区域覆盖所需要的卫星轨道参数。利用t时刻卫星在J2000.0平天球坐标系3个坐标轴的位置与速度分量计算其卫星轨道参数。用STK卫星工具箱软件6.0高精确度轨道产生器仿真,输入所得的t时刻卫星轨道参数,运行STK 6.0得到的星下点位置与事先设置的星下点相距6.63 m,完全满足卫星对地面覆盖的需要。欲对该区域在t时刻以后的一段时间连续覆盖,所需要的卫星轨道参数可按共地面轨迹计算;通过STK 6.0高精确度轨道产生器对计算得到的卫星轨道参数进行仿真,验证了计算结果的正确性。     

A flexible LEO satellite modem with Ka‐band RF frontend for a data relay satellite system

From a geostationary Earth orbit (GEO) satellite's perspective, a low Earth orbit (LEO) satellite is visible on more than half of its orbit. Albeit the free‐space loss of an inter‐satellite link is much higher than the one of a direct ground link, considerable data rates and download volumes can be achieved. In this paper, we describe the system architecture of an integrated approach for a data relay satellite system and the development of LEO satellite and ground station modems. The approach allows serving several small and inexpensive LEO satellites at the same time both with low rate telemetry/telecommand links and with high rate download of sensor data.     

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.     

Routing optimization based on topology control in satellite network

A new double-layer satellite network model for space networking was established and a routing algorithm based on topology control (TCRA) was proposed considering the advantages of low earth orbit and stationary earth orbit satellite networks.This model used virtual node strategy and satellite grouping idea,which regarded the coverage area of each low earth orbit satellite as a virtual node.The network took into account the influence of the polar area on the division of the satellite footprints,such that the upper management satellites can accurately acquire the topology of the lower satellites.Using the improved virtual node strategy,the time slices were superior to other network models in quantity,length and other aspects.Based on the network topology,stationary earth orbit satellites calculate routing for low earth orbit satellites,while low earth orbit satellites were responsible for forwarding data.The simulation results show that the routing algorithm is superior to other algorithms in average end-to-end delay and packet loss rate.     

Monte carlo simulation for modeling the effect of ground segment location on in-orbit responsiveness of LEO sunsynchronous satellites

Responsiveness is a challenge for space systems to sustain competitive advantage over alternate non-spaceborne technologies. For a satellite in its operational orbit, in-orbit responsiveness is defined as the capability of the satellite to respond to a given demand in a timely manner. In this paper, it is shown that Average Wait Time (AWT) to pick up user demand from ground segment is the appropriate metric to evaluate the effect of ground segment location on in-orbit responsiveness of Low Earth Orbit (LEO) sunsynchronous satellites. This metric depends on pattern of ground segment access to satellite and distribution of user demands in time domain. A mathematical model is presented to determine pattern of ground segment access to satellite and concept of cumulative distribution function is used to simulate distribution of user demands for markets with different total demand scenarios. Monte Carlo simulations are employed to take account of uncertainty in distribution and total volume of user demands. Sampling error and standard deviation are used to ensure validity of AWT metric obtained from Monte Carlo simulations. Incorporation of the proposed metric in the ground segment site location process results in more responsive satellite systems which, in turn, lead to greater customer satisfaction levels and attractiveness of spaceborne systems for different applications. Finally, simulation results for a case study are presented.