基于经度条带划分的星座对地覆盖问题的快速求解算法

针对卫星星座对地面区域的覆盖问题,提出一种快速求解方法—经度条带法。将地面目标划分为若干个经度条带,并根据区域得到每个条带的纬度范围,根据卫星覆盖范围,计算星座对每个条带的覆盖情况,综合统计得到覆盖率。结合覆盖率上下界的思想,对连续性覆盖问题和累积覆盖问题的覆盖率上下界形式进行求解。数值仿真实验反映了该算法计算结果的精确性,能够对任意形状地面区域进行求解,计算效率较高。     

改进的网格点法在区域覆盖问题中的应用

卫星星座区域覆盖问题是航天领域的一个基本问题。由于卫星星座构型多样,且区域形状的不规则,加之摄动等其他因素影响,传统的解决方法是网格点仿真法。但网格点仿真法在区域面积较大计算精度较高时效率低下。因此,对网格点仿真法进行了改进,根据卫星对地覆盖的几何特性,将一行网格点作为一个整体进行分析,由此设计出一种改进的网格点仿真法。实验表明,该算法性能优越,计算效率相比未改进的网格点仿真法有显著的提高。     

基于STK的GPS星座构型分析

GPS定位精度主要取决于等效距离误差和空间几何构型2个方面,空间几何构型对特定区域定位精度的影响,可利用STK的覆盖品质分析模块计算其几何精度系数(geometric dilution of precision ,GDOP)值进行分析.为寻求对区域定位精度影响最大的星座构型和避免大规模仿真计算,采用收缩搜索范围的方法,根据不同规则设计5种分析方案,分析不同GPS星座构型失效下对区域GDOP值的影响.结果表明:区域覆盖时间长和访问次数多的卫星构型,对区域定位精度影响最大.     

区域性中低轨卫星移动通信系统星座设计

探讨了非静止轨道区域性覆盖卫星移动通信系统星座设计方法。针对我国区域性覆盖,理论研究、计算和总结了各种中低轨星座设计方法的结果,包括全球覆盖星座、地带性覆盖星座、极圆轨道区域性覆盖星座、倾斜圆轨道区域性覆盖星座,同时提出了我国赤道、椭圆轨道星座设计。综合比较和仿真分析,赤道轨道地带性覆盖星座（总卫星数为５颗）、段斜圆轨道区域覆盖星座（总卫星数为８颗）可作为我国区域性覆盖、非静止轨道卫星移动通信系统     

对地观测小卫星星座设计及区域覆盖性能分析

研究了对地观测任务的轨道选择与星座设计的基本方法,并根据特定的观测区域,建立了仿真模型,并使用了注册评估版STK卫星工具箱软件对该模型进行了仿真演示与计算,最后分析了设计的星座对目标区域的覆盖特性。结果表明,在使用少量的轨道平面和卫星数目的情况下,文中设计的星座对目标区域仍然具有良好的覆盖性能。     

纬度带连续单重覆盖星座快速设计方法与实现

首先,介绍了经典的纬度带连续覆盖星座设计方法,并分析了其局限性;然后,针对纬度带的连续单重覆盖问题,基于卫星环"覆盖带"的几何特性,提出了一种简便快捷的纬度带连续单重覆盖星座设计方法,并给出了实现步骤;最后,通过数字仿真,将设计结果与Rider倾斜圆轨道地带覆盖星座设计结果进行了比较。     

超地平覆盖飞行器组网星座优化设计

对超地平覆盖飞行器的概念及特性进行了简要的描述,以该类飞行器中的通用航空飞行器(CAV)为例,对该类型飞行器组网星座的优化设计进行了研究.首先基于单个CAV对地覆盖区域的分析,提出了一种几何意义更加清晰和简单的CAV再入对地覆盖区域的分析方法;其次通过提出等效的CAV星座覆盖性能指标-平均轨道响应时间,建立了CAV组网星座优化设计的数学模型;最后通过采用遗传算法对CAV组网星座进行了优化设计.通过分析优化设计的结果,说明了这种设计方案的有效性.     

倒GPS技术在小卫星星座定轨中的应用研究

发展小卫星系统必须解决小卫星星座的多目标测控问题.对利用倒GPS技术为小卫星星座定轨的方法原理进行了说明,分析了这种定轨方式所能获得的精度,并通过仿真实验证明了其可行性.     

应用卷积神经网络的遥感图像云层自主检测

为实现遥感卫星对遥感图像的自主云层判别能力,提升目标自主识别的效率,避免云层覆盖面积较大的遥感图像丢失关键的目标信息而给后续算法处理带来不必要的计算资源浪费,提出一种基于卷积神经网络的云层自主检测方法,实现遥感图像云层的自主检测,达到了较高的检测精度.首先,根据遥感图像的特性建立卷积神经网络.然后,使用大量人工标识的遥感图像完成云层检测网络训练,使其达到预期检测精度.最后,在卫星在轨运行阶段,将所拍摄的遥感图像根据尺寸划分为若干个子图,并通过训练完成的卷积神经网络对子图是否被云层覆盖进行分类预测.综合所有子图的预测结果给出整幅遥感图像的云层覆盖占比.结果表明:以Landsat卫星遥感图像为测试对象,该方法可以实现有云层覆盖检测正确率为95.3%,无云层覆盖检测精度为97.8%,误判率为2.58%,漏判率为0.90%,综合精度为97.9%;由于使用了卷积神经网络和并行计算技术,该方法基本满足实时性需求,提高了算法的自主性与鲁棒性,为基于遥感图像的在轨实时应用奠定了基础.     

性能修复型星座快速重构方法研究

针对连续多颗卫星失效组合,以最大不可视时间为评价指标,提出了调整相邻卫星、均匀相位和均匀星座3种星座重构策略;综合考虑燃料消耗和重构时间,提出了以总重构时间最小为优化目标的卫星星座快速重构构型优化设计方法;仿真验证了星座快速重构方法能够迅速有效地修复受损星座的覆盖性能。     

面向区域导航增强的低轨卫星星座设计

部署低轨导航卫星是对现有卫星导航系统的有效补充,是实现导航增强的重要途径。研究了低轨卫星的星座设计问题,面向区域导航增强的应用需求,采用基于椭圆轨道的星座设计方案,利用卫星在椭圆轨道远地点运动速度慢、覆盖区域大、相对地面滞留时间长等特点,提升其对局部区域的覆盖能力。此外,在Flower星座框架下优化每颗卫星的轨道参数,确保其星下点轨迹重复经过重点区域的中心,延长卫星相对于给定区域的过顶时间。有效改善了过顶时间、覆盖重数、空间几何分布等影响导航性能的关键指标。在以北斗3号系统为导航增强对象的仿真对比中发现,在低轨卫星数量相同的条件下,该文的卫星星座设计方案具有更好的导航增强性能。     

覆盖特定区域的中轨卫星移动通信系统常规星座优化设计

通过综合分析卫星移动通信系统星座设计方法 ,结合具体问题 (覆盖东径 75～ 10 5° ,北纬 3～ 5 4°区域 ) ,分别根据区域性覆盖、地带性覆盖和全球性覆盖星座设计思想 ,利用圆极轨道和倾斜圆轨道进行了分析与设计 ,从中得出覆盖指定区域的中轨道全天候持续覆盖常规卫星星座的优化设计结果 ,并证明了考虑轨道间卫星相位关系的地带性星座设计方法的优越性     

低轨卫星星座在导弹预警中的应用研究

为了提高潜射弹道导弹早期预警能力,设计了一种低轨道Walker卫星星座。该星座利用低轨卫星对导弹预警卫星系统进行补充,实现对应急任务的快速响应。以预警探测系统的连续覆盖能力为指标,利用STK软件对该设计进行了建模仿真,并就卫星轨道参数、星座构型和覆盖性能等方面进行了详细分析。仿真分析结果表明,该星座可对我国周边局部威胁海域实现97%以上的连续覆盖,并对该区域北纬26°以下的部分实现严格连续覆盖。     

New Regional Satellite Positioning Constellation Scheme Discussion

The characteristics of present “Beidou” satellite positioning system are analyzed. In order to perfect our country regional satellite positioning system, the idea of “Beidou” geosychronous earth orbit (GEO) satellites combined with some middle earth orbit (MEO) satellites constellation is put forward. The details of general satellite constellation optimized method are described, using this method the multiple positioning constellation design results are gained. And those results belong to two type of schems, one is 2 GEO plus some MEO satellites and the other is 3 GEO plus some MEO satellites. Through simulation and comparison, among those multiple design results, final optimized regional positioning constellation is given. In order to check the chosen constellation cover performance, the position dilution of precision(PDOP) is calculated, and with satellite constellation simulation software Satlab many coverage performances of the chosen constellation substellar point track, elevation, azimuth and visible satellites number changing situation are also simulated.     

New Regional Satellite Scheme Positioning Constellation Discussion

The characteristics of present “Beidou” satellite positioning system are analyzed. In order to perfect our country regional satellite positioning system, the idea of “Beidou” geosychronous earth orbit （GEO） satellites combined with some middle earth orbit （MEO） satellites constellation is put forward. The details of general satellite constellation optimized method are described, using this method the multiple positioning constellation design results are gained. And those results belong to two type of sehems, one is 2 GEO plus some MEO satellites and the other is 3 GEO plus some MEO satellites. Through simulation and comparison, among those multiple design results, final optimized regional positioning constellation is given. In order to check the chosen constellation cover performance, the position dilution of preeision（PDOP） is calculated, and with ,satellite constellation simulation software Satlab many coverage performances of the chosen constellation substellar point track, elevation, azimuth and visible satellites number changing situation are also simulated.     

抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用

针对惯性/卫星紧组合导航中卫星观测数据存在粗差,影响组合导航系统定位精度,同时考虑到卫星少于4颗和卫星几何分布不佳对预测残差构造自适应因子的影响,提出了一种抗差自适应EKF紧组合算法。该算法给出惯性/卫星紧组合状态方程与观测方程,抗差等价权因子和预测残差法构造自适应因子的计算公式,并给出卫星少于4颗和卫星几何状态分布不佳情况下自适应因子的计算方法。通过车载实测数据对算法进行验证与分析,实验结果表明,基于抗差自适应EKF的惯性/卫星紧组合算法可有效削弱卫星粗差观测值的影响,在可见卫星数少于4颗和卫星几何分布不佳的状态下,依据该算法获取的系统导航精度得到进一步提高。     

基于目标运动特性的多功能混合星座设计方法

针对地面探测目标的运动特性,结合卫星有效载荷的功能特点,提出了一种由携带不同有效载荷、功能相似的卫星组合而成的卫星星座的设计方法,并以对太平洋海域运动目标的探测为例,设计了一个多功能混合探测卫星星座。通过仿真分析可知,该混合星座对海上运动目标具有较好的探测识别性能。     

高轨卫星悬挂绕飞增加覆盖面积的研究

针对高轨卫星覆盖区域增强的研究,采用高轨卫星下方悬挂圆形绕飞编队方法,通过卫星的绕飞编队设计,实现轨道下方垂直悬停构型。仿真实例表明,提出的绕飞编队悬挂轨道方法成功地实现了卫星覆盖区域增强,通过增加绕飞半径和减少卫星间的距离来实现高轨道卫星覆盖区域增强的效果。     

一种重路由策略在低轨QoS卫星网络中的应用

提出在低轨(LEO)服务质量(QoS)卫星网络中使用重路由策略容纳尽可能多的QoS业务。重路由是为接受新的传输请求,选择一个已经被网络接受的数据流并用其他的路径替代该数据流的路径,且不这样做,就无法接受这个新请求。计算机仿真验证了重路由策略应用在LEO QoS卫星网络中的可行性。结果表明,重路由策略能够有效地提高网络资源利用率,但同时也增大了数据流的连接切换频率。为了解决这个问题,结合LEO星座的网络拓扑特点提出了一种新方法选择数据流进行重路由,仿真结果表明,该选取方法改善了数据流的连接切换频率性能。