面向区域覆盖的遥感卫星轨道布设优化算法

面向区域覆盖的遥感卫星轨道布设是典型的多目标优化问题,设计具有针对性的求解模型和高效的求解算法是解决该问题的关键。通过分析体现区域覆盖的主要评价指标,明确问题的基本输入输出和先决条件,建立了该问题的多目标优化数学模型。根据模型特点,基于快速非支配排序遗传算法NSGA-II设计了优化算法,采用快速非支配排序、精英保持、拥挤度距离等策略,减少了计算复杂性,提高了搜索速度。仿真结果表明,基于NSGA-II的卫星轨道布设优化算法可以有效解决面向区域覆盖的卫星轨道布设问题。     

LEO卫星通信系统覆盖时间和切换次数分析

针对近地轨道(LEO)卫星移动通信系统,该文提出一种分析不同用户覆盖时间及切换次数的方法。在充分考虑地面用户随机分布特性的基础上,建立了卫星和波束对随机用户的覆盖时间统计模型,推导了星间切换及波束间切换平均次数下限值的计算方法。最后通过铱星通信系统模型(包括铱星星座参数,地面站参数和阵列天线波束模型)对该方法进行了仿真分析,结果显示该方法能很好地近似用户随机覆盖时间统计特性及平均切换次数的下限值。     

计算机仿真在混合星座覆盖分析中的应用

目前混合星座的卫星覆盖分析与仿真是一个热点研究问题。本文设计了大椭圆和地球同步轨道卫星的混合星座模型,对混合星座模型的覆盖情况进行了仿真分析,讨论了GEO星座和不同大椭圆星座组成的两种混合星座的卫星覆盖性能。研究结果对区域观测研究和通信星座设计有一定的参考价值。     

面向区域的GEO红外预警卫星部署研究

面向区域的地球同步轨道(GEO)红外预警卫星能为特定区域反导作战提供及时可靠的预警信息,想定了预警区域的经纬度范围,提出以空域覆盖性能和定位精度为性能准则部署GEO预警卫星。首先基于GEO卫星对地覆盖模型建立了卫星空域覆盖性能模型;然后分析GEO卫星与特定预警区域的空间几何关系,以几何精度衰减因子(GDOP)为定位精度衡量指标,建立了GEO星座对预警区域的定位精度模型;最后通过仿真综合分析了不同卫星部署方式对空域覆盖性能和定位精度的影响,给出了面向区域的GEO红外预警卫星部署的指导性结论。     

STK软件卫星仿真与覆盖分析

针对假定的目标覆盖区域,运用STK软件进行卫星仿真与覆盖分析,通过比较6星系统和15星系统,设计经济同时有效的卫星系统,对指定区域进行24h不间断地卫星覆盖侦察。     

天基红外卫星协同预警临空高速目标配置优化

围绕天基红外卫星协同预警临空高速目标配置问题,考虑临空高速目标预警的任务需求和不同轨道卫星的覆盖特性,建立了GEO、HEO和LEO红外预警卫星的配置优化模型。在给定的威胁想定和传感器参数设置下,经仿真求解,构型为“5GEO+3HEO+24/4/2LEO”的天基红外预警卫星星座可满足临空高速目标防御对天基预警系统的预警需求。     

MEO卫星通信系统的小区驻留时间分布

在MEO卫星移动通信系统中,确定小区驻留时间分布对于合理地规划切换策略具有十分重要的意义。指出了地球固定覆盖与卫星固定覆盖两种方式下小区驻留时间分布的不同原因。提出了计算和仿真卫星固定覆盖方式下小区驻留时间分布的方法,得出了数值结果,并与地球固定覆盖方式下的小区驻留时间分布进行了比较。     

基于用户位置的低轨卫星波束关闭策略

由于多波束低轨卫星网络具有网络拓扑动态变化、高纬度地区存在波束重叠覆盖现象等特点,可能会引发严重的乒乓切换效应及大量的波束资源浪费.针对该问题,首先设计了卫星星座及多波束天线,建立了低轨卫星网络的覆盖模型,对卫星波束覆盖优化问题进行模拟和分析;其次,基于低轨卫星点波束覆盖、用户位置等约束,以最小化开启卫星波束为目标,提...     

GEO卫星点波束覆盖算法的研究与应用

GEO卫星点波束覆盖范围准确计算在实际工程应用中需求日益迫切,针对GEO卫星点波束覆盖特点,提出点波束平面覆盖和点波束球面覆盖计算方法。点波束平面覆盖计算是将地球看成一个平面利用平面几何公式计算点波束覆盖范围,点波束球面覆盖计算是将地球看成一个球体利用球面立体几何公式计算点波束覆盖范围。通过仿真、分析与比较,当点波束半功率角θ3d B较小时平面覆盖计算和球面覆盖计算精度都较高,当半功率角θ3d B较大时平面覆盖计算偏差明显增大,球面覆盖计算精度一直保持在较高水平。     

基于OpenGL的卫星覆盖可视化仿真

卫星覆盖是卫星运动在地球表面的投影。首先介绍了OpenGL图形库的体系结构和绘图原理;然后利用两行轨道根数(TLE)文件,采用SGP4/SDP4模型计算卫星星下点的地理经度、地理纬度、卫星高度,并从理论上计算卫星覆盖;最后使用等距墨卡托投影,将卫星覆盖绘制在地球平面图上。详细说明了运用OpenGL图形库绘制卫星覆盖的具体步骤和关键技术,最后给出了多种不同形状的卫星覆盖效果图。     

一种区域性覆盖星座设计与仿真方法

主要研究了对地面目标进行连续覆盖的星座设计问题。首先分析了星座最小仰角与星下点轨迹、轨道高度的关系,然后推导了对覆盖性能有重要影响的星间覆盖间隔时间和轨道面覆盖间隔时间的计算公式,提出理论算法与STK仿真相结合优化星座设计的方法,给出适合于中国的非静止轨道星座方案。仿真结果表明,该星座能对中国实施24h不间断覆盖通信。     

Shadowing fade margin and coverage probability analysis for HAP mobile communication systems

An existing elevation dependent shadowing model for high‐altitude platform (HAP) mobile communication in built‐up areas is employed to perform the area coverage probability analysis and fading margin computation for HAP mobile communication systems. A generalized expression for the PDF of the received signal power in the HAP coverage is derived. The shadowing fade margin model that can characterize different types of built‐up area is developed. Theoretical relations between shadowing fade margin and outage probability and cell coverage probability are given. Numerical simulation for isoflux coverage HAP‐based system shows that there is great difference in the value of shadowing fade margin under line‐of‐sight and non‐line‐of‐sight conditions for the same outage probability. It is also found that the cell coverage probability is insensitive to the variance of the shadowing fade margin in suburban environment whatever the size of the cell and for small cells in urban high‐rise environments.Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

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％.     

卫星对地成像覆盖分析

星载线阵CCD和SAR成像是卫星对地成像的主要方式。分析了星载线阵CCD和SAR的成像几何特性,给出了在给定卫星轨道高度以及线阵CCD、SAR成像系统的主要参数条件下,确定其对地成像范围的方法。以SPOT2和RADARSAT1为例,给出了用STK卫星仿真工具软件对卫星对地成像进行仿真的实例,进而提出在实际应用中卫星对地成像覆盖分析的方法。     

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。     

一种卫星物联网上行干扰分析高效计算方法

低轨卫星物联网(IoT)作为空间信息网络的重要组成部分,由于其星座规模激增,卫星平台动态性强,终端数量多,在与其他通信系统进行干扰分析及协调时,存在干扰计算复杂度较高的问题。实际中,物联网终端的分布与地理和人口高度相关,但由于单颗卫星覆盖面积大,面临多种密度和部署终端,采用静态遍历计算的方式将带来运算量爆炸。本文从同频干扰产生的机理出发,以区域化发射场强作为密集物联网终端上行集总干扰的建模核心,并引入泊松点过程(PPP)分布模型对地面终端进行等效建模,使区域化的上行集总干扰仅与分布参数及发射参数有关,而与终端确切位置、数量均无关。仿真结果表明,本文方法与传统链路分析结果相比误差较小,对不同数量终端的拟合性能均较好,并能有效降低长时分析的计算复杂度,能够用于高效干扰分析与计算。     

基于MATLAB的飞船测控系统仿真

为了更好地描述地面监测站对天空中卫星的监测情况,首先建立了椭圆形模型来描述地面监测站的覆盖区域,后来根据飞船轨道的调整逐渐近似为圆形轨道模型.通过对模型的求解,计算出了实现全程监控所需要的测站数量.通过编写MATLAB程序,实现了测控站点在飞船运动时的覆盖区域的动态仿真,验证了测控站点与飞船轨道在同一平面内的情况下的分布是合理的.     

圆锥形卫星天线太阳光反射特性仿真

根据卫星探测的相关理论,建立了卫星光学探测的仿真模型,并利用MATLAB进行仿真,研究了任意给定的卫星轨道、卫星天线参数和地面探测站位置参数下,探测站观测到的卫星天线的星等值。引入了圆锥形卫星天线对太阳光的反射公式和星等值的概念,给出了卫星处于地球阴影区和探测站探测盲区的判断方法。通过对模拟结果进行分析,可以得出任意一天、任意时刻卫星天线对固定探测站的星等值,并能给出圆锥形卫星天线对地面固定探测站的星等值随时间的变化规律。结果表明对低地球轨道卫星,地面观测站的同一光学观测设备在一天时间内可观测时间是很短的,对于圆锥形卫星天线,可观测时间更短。     

Capacity analysis of the MEO satellite constellation

Aiming to calculate the system capacity of a given satellite constellation,a time-varying traffic model based on varying traffic with varying time zone was proposed.Focusing on a MEO satellite constellation with global coverage,using a load balanced routing algorithm,the system capacity in different time slices was analyzed and the effect of inter-satellite link (ISL) capacity on the system capacity was investigated.The time-varying traffic model makes analysis more reliable and effective via comparison with equal traffic model.Application of time slices reduces complexity of calculation.