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     

同地迹八颗IGSO卫星区域导航星座分析

设计了由八颗倾斜圆轨道地球同步(IGSO)卫星组成的导航星座.仿真分析表明:该星座具有只需维持覆盖区域不变,无需进行队形保持的优点.对我国绝大部分地区定位精度在20 m以内,北部、西部偏远地区不超过50 m;导航性能优于八颗非同地迹ISGO卫星星座.对亚太地区多重覆盖能力远高于四颗近圆地迹轨道星座;与大椭圆轨道相比,具有卫星轨道保持消耗燃料少,用户终端技术要求低等优点.     

低轨卫星紧组合导航UKF方法

针对紧组合导航系统状态方程及量测方程的非线性,以低轨卫星为应用对象开展了无迹卡尔曼滤波UKF方法研究．给出了惯性系下的系统模型及算法模型,其中姿态直接采用修正Rodrigues参数来表述以避免四元数归一化条件的限制,系统状态更新采用四阶Runge-Kutta法以适应卫星的高速运动;之后通过数学仿真与广义卡尔曼滤波EKF进行了比较分析．结果表明:UKF滤波对于姿态精度明显优于EKF,提高了一个数量级,对于速度、位置精度两者滤波效果相当,但对于运算时间UKF耗时较长．因此实际应用中可根据导航精度与运算时间需求决定是否采用UKF方法．     

低轨卫星星座系统的快速随机接入算法

在低轨卫星星座系统中,针对高动态终端需要快速接入的问题,提出了一种基于增强型冲突解决ALOHA(ECRA,enhancing content resolution ALOHA)改进算法(MECRA,modified ECRA).该算法利用用户终端会被两颗及以上低轨卫星覆盖的特点,数据包只需发送一次,可被多颗卫星同时接收...     

基于北斗B3频点的低轨卫星实时定轨性能评估

基于自主研制的搭载于浙江大学皮星三号（ZDPS-3）任务的星载GPS/北斗双模接收机,在北斗B3频点上开展低轨卫星实时定轨仿真试验,对基于北斗（特别是B3频点）的实时定轨性能进行评估. 结果表明：B3频点的测距伪码码速率高,其抗噪声性能优于B1频点,有利于提升北斗导航系统下的低轨卫星定轨精度. 在建立观测模型和定轨算法模型并检验接收机实测数据质量的基础上,利用导航信号模拟器建立半物理仿真实验平台. 实验结果表明,在仅使用北斗二号14颗导航卫星的条件下,利用B3频点能获得明显优于B1频点的实时定轨精度,并且与基于处于完全运行状态的GPS的定轨精度相当.     

GPS用于低轨道卫星定轨的误差精确修正和分析

介绍了GPS用于低轨道空间飞行器定轨的基本原理和数学模型；详细分析了GPS应用于低轨卫星定轨必须考虑的几项误差源，给出相应的计算模型；最后用所述方法进行Champ卫星定轨解算，验证了方法及模型的正确性，并对可能提高的定轨精度进行了分析。     

低轨预警卫星引导下的相控阵雷达搜索区域研究

在弹道导弹防御过程中,相控阵雷达在预警卫星的引导下能否快速捕获并跟踪目标是开展拦截的关键。该文针对低轨预警卫星引导精密跟踪雷达搜索探测弹道导弹的搜索区域确定问题开展研究。以美国STSS低轨预警卫星为研究对象,首先分析了双星联合观测时的探测精度,提出以定位误差克拉美罗界作为跟踪卫星的定位精度,进而研究了测量误差在不同坐标系下的表达式及传递形式。最后,结合相控阵雷达搜索方式,提出并确定了相控阵雷达在指向坐标系下的搜索范围。仿真结果表明,采用该文的分析方法将有助于减小相控阵雷达搜索范围,提高雷达搜索针对性。     

低轨巨型链形星座解析设计及效能分析

随着微小卫星技术的发展和对地侦察需求的增长,快速设计一个最小卫星数量、低重访时间(10 min内)、具备永久性星间链路的低轨星座成为当前星座设计的热点和难点。针对最小卫星数量实现低重访时间覆盖的问题,提出一种低轨Walker-链形星座及其设计方法,与常规Walker星座的区别为具有一条或多条封闭链状构型,依据覆盖需求和传感器视场角推导了解析设计方法。以对地侦察任务为例设计了一个包含132颗卫星的低轨链形星座,并与常规Walker-δ星座、共地面轨迹星座对比分析效能,验证了其数量优势、低重访时间和永久星间链路特性。     

我国成功发射第10颗北斗导航卫星

2011年12月2日5时7分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭,成功将第10颗北斗导航卫星送入太空预定转移轨道。这是北斗导航系统组网的第5颗倾斜地球同步轨道卫星。此次成功发射,标志着我国北斗区域卫星导航系统建设又迈出了重要一步。     

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     

一种区域卫星定位系统的星座方案

提出了一种用静止卫星和同步椭圆轨道卫星构造的区域卫星定位系统。并以GDOP最小化为目标,对该系统的星座参数进行了优化。利用仿真得到了该星座在我国的性能指标,并和GPS星座进行了比较。仿真结果表明,该方案能够满足我国及周边地区的卫星定位需要。     

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.     

一种区域覆盖双基站星座轨道参数仿真分析

在双基站理论研究基础上 ,采用点覆盖数值仿真法 ,研究了区域性覆盖双基站星座的轨道参数设计。该星座由分布在一个轨道面上的 1 2颗卫星组成 ,采用高度为 1 0 0 0 km、倾角为 41 .2°的圆轨道。星座中各星之间 ,各星与空间站之间均可建立星际链路 ,保证数据在空间站、地面站及星座之间连续传递     

LEO/MEO星座组网设计与分析

具有星际链路的低轨(LEO)和中轨(MEO)星座组网,对构建卫星信息传送网络至关重要。该文建立了一种具有星际链路的LEO/MEO双层星座模型,对MEO、LEO星座组网进行分析,设计了卫星信息传送网络LEO/MEO星座组网仿真系统。通过STK仿真,得到LEO/MEO双层星座组网的卫星星座结构、星际和星地链路通断时间、链路传输时延等数据,分析得出具有LEO/MEO双层星座组网的卫星信息传送网络拓扑结构变化数据,并应用到卫星信息传送网络的构建中,为卫星信息传送网络综合性能的评价提供支持。     

LEO卫星星座系统组播报文扩散算法

为了解决星际链路子网出现重负载时组播报文扩散问题,提出了LEO卫星星座系统组播报文扩散算法．依据每个卫星节点的流量分布,采用基于链路负载的广度优先树算法,生成到目标节点路径最短的广度优先树和扩散转发表．组播报文依此能够避开拥塞链路和节点,以最佳路径快速扩散到各个卫星节点,且不会出现环路．仿真结果表明,当网络重负载时,采用本算法,其组播报文扩散时间与网络轻负载时大致相同,且报文不会丢失,满足组播报文扩散时延最短且无环路的要求．     

双基站星座覆盖性能分析及星座设计

在双基站理论研究基础上，首先给出了星座对双基站覆盖性能分析时的3个定理并予以证明，然后分析了对0^。～55^。纬度带覆盖时的一种双基站星座设计方法。该方法首先判断在进行星座设计时是否需要考虑星座对空间站的覆盖性能，然后用本文提供的方法大概确定满足覆盖要求的星座构型，再根据点覆盖数值仿真方法计算具体星座参数，最后检验星座对空间站的覆盖性能。     

低轨卫星网络动态路径切换技术

面向星座式低轨（LEO）卫星网络,针对动态路由技术重构时间长导致的资源利用率下降问题,提出了一种基于预测的路径切换机制.依据卫星飞行轨迹,预测星间链路的可用时间,从而判断当前传输路径的可用寿命.在当前路径断开之前及时触发路由重构,为当前传输寻找备用路径,避免路由重构导致传输中断.提出了新型路径选择方案,根据当前路径代价和网络全局负载状态设计了综合代价函数,用于选择最优路径.仿真结果表明,所提出的路径切换技术可有效降低数据转发的丢包率,提升网络整体吞吐量.     

LEO卫星网络多HLR位置管理策略研究

本文从低轨卫星网络系统的稳定性出发,提出了在关口信令转接点(GSTP)设置多个HLR的位置管理策略,既为系统提供数据库备份,提高系统的稳定性;又让HLR参与远程寻呼过程,减小远程寻呼开销,同时引入了一步前向指针策略来减小远程位置更新开销。通过理论分析和仿真表明,本管理策略在提高系统稳定性的同时减小了位置管理的开销。     

面向LEO卫星通信网络基于时间尺度的负载均衡组播路由算法

为了在全球覆盖的低地球轨道(low earth orbit,LEO)卫星通信网络下,获得较小开销的组播树,而非仅仅是降低树开销或最小传输时延,提出一种面向LEO卫星通信网络的基于时间尺度的多度量负载均衡组播路由算法(load balancing multicasting algorithm based on timescales for LEO satellite network,LBMT),通过获取星间链路(intersatellite links,ISL)的状态信息并通过设计的评价链路状态“比对开销”,建立较小“比对开销”组播树.已提出的面向LEO卫星网路的组播路由算法通常目标为最小化组播树的树开销或传输时延,然而LEO卫星网络的全网流量并非均匀分布,已提出的组播算法通常无法主动避让繁忙链路,在高负载情况下导致网络状况恶化.仿真结果表明:算法能在高负载状态下降低数据丢失率,而仅仅微小增加了传输时延.LBMT算法建立的组播树能有效避让繁忙链路并选择位于不发达地区上空的空闲链路,充分利用网络的空闲链路,使网络流量更加均衡.