基于北斗导航信号的高轨卫星定位性能分析

随着我国自行研制和发展的北斗卫星导航系统的日益成熟,利用北斗导航系统对高轨卫星定位正逐渐成为研究的热点。对基于北斗导航信号的高轨卫星定轨性能展开研究,首先对高轨卫星建立动力学模型,然后对北斗信号传播链路建模,对导航卫星的接收功率、可见性、定位精度因子(DOP值)、多普勒性能建立相应的模型并开展仿真研究。仿真结果表明:高轨卫星GEO、HEO星载接收机接收功率分别为-174d BW和-180d BW时,可见星数至少4颗,满足导航定位需求;GEO的平均几何精度因子(GDOP)的均值为31.9535,HEO的平均几何精度因子(GDOP)为25.2012;GEO的多普勒频移范围约为8k HZ,HEO的多普勒频移范围约为31k HZ。该研究为后续弱信号捕获跟踪提供了理论依据和数据支撑。     

面向高轨航天器的北斗导航特性分析

利用卫星导航信号实现高轨航天器的自主定轨与导航已成为当前国内外的研究热点,高轨星载导航接收机面临可见卫星数少、接收导航信号微弱、动态性较大等问题。针对以上问题,分析了高轨环境下星载导航接收机获取到的信号功率、可见星数、DOP值及多普勒频移状态。首先建立了北斗星座模型与高轨航天器动力学模型,构建星间测距链路,对高轨卫星的可见性进行了仿真分析,结果表明当星载接收机功率为-177 dBw时,可见星数能达到4颗以上,能满足定轨需求;然后对高轨卫星的定轨精度进行了仿真,DOP值的均值为15.657 8;最后对导航卫星和高轨卫星之间的多普勒频移进行了分析,仿真的多普勒范围为±14kHz。相关研究结果可支撑高轨航天器星载接收机的开发。     

车载低轨卫星数据接收天线现状与发展

文中分析了目前车载低轨卫星数据接收系统对天线过顶跟踪和机动性能的需求,详细比较了遥感天线过顶跟踪技术的适用范围和优缺点,并介绍了四种典型类型车载过顶跟踪遥感天线基本原理和代表产品,归纳总结了各个类型产品的特点和应用范围以及主要产品技术指标对比;针对未来低轨卫星数据接收天线在高机动性能和Ka频段宽带高速数传数据接收等方面提出的新需求,研究了车载低轨卫星数据接收与跟踪天线的多频段馈源设计、高指向跟踪、高精度面板设计制造和一键“展开/收藏”控制等技术和解决途径,最后展望了车载低轨卫星数据接收与跟踪天线的发展趋势。     

一种新型VLC高精度混合定位算法的实现

为了实现移动机器人的高精度定位,研究了一种新型的可将光混合定位算法,并对该算法进行了理论分析和实验验证。首先,针对传统信号接收强度（RSS）定位算法与到达角度（AOA）定位算法的优缺点,改进了RSS算法,使其不再利用接收到的信号强度和距离的关系而改用接收到的信号强度和探测器旋转角度的关系,并综合以上两种算法分析得到一种混合定位算法模型。同时对混合型算法进行理论分析,主要从角度的测量方面,确定要达到的目标参数,进而可以达到理想的定位精度。然后通过实验验证该算法模型的实现可行性,主要从测量出的角度数据进行计算,并分析通过该实验数据计算出的定位精度是否达到定位精度目标。实验结果表明:定位精度为6.11 cm,高于10 cm定位目标。同时分别相对于其他两种定位算法,该算法定位精度高、成本低、可行性高。     

基于回波特性分析的激光雷达硬件故障定位方法研究

针对传统方法存在的激光雷达硬件故障定位精度差、定位时间较长的问题,设计基于回波特性分析的激光雷达硬件故障定位方法。首先对回波信号进行建模,并利用波形分解算法分析回波信号,并利用小波滤波方式滤除其中的噪声,然后通过与正常数据的对比识别出异常雷达数据,并利用接收机所接收到的信号判断发射功率测量误差、天馈系统、测试通道以及接收机信号主通道是否出现异常情况,结合标校和定标信号快速定位至最小硬件单元。实验结果表明:与传统方法对比,该方法的定位精度较高,定位过程耗时较小,证明该方法具有较强的实用性。     

面向低轨通信星座的导航定位方法比对研究

当前基于低轨卫星的导航定位方法研究成为国内外热点,其中基于低轨通信卫星的导航定位技术更是当前研究的重点方向。然而低轨通信星座较低的时空基准精度给导航定位带来了较大的挑战,针对弱时空基准约束的低轨卫星导航定位体制设计还处在研究的初级阶段。本文针对低轨通信星座的导航定位服务需求,基于LEO通信卫星的伪码测距信号与多普勒测频信号,开展精度因子（Dilution of Precision,DOP）及定位精度均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）分析,并对两类测量体制下的低轨通信星座导航定位服务性能进行分析论证。理论分析与仿真结果表明,在设定低轨通信卫星10 m～30 m弱时空基准误差的约束下,多普勒测频体制具有更优的导航定位精度,其周期平滑后的三维RMSE值为1.28 m,相比伪码测距体制下的三维RMSE值优化了86.8%;二维RMSE值为0.99 m,相比于伪码测距体制提升了52.9%。本文提出了一种较为可靠的低轨通信星座多普勒定位方案,为未来低轨通信卫星用于导航定位服务提供了有益参考。     

高低轨通信卫星联合组网和协议设计

组建容量大、广覆盖、高可靠的天基信息网络是未来通信技术的发展方向。高低轨道卫星由于各自的优势与不足,单独组网都无法满足未来天基信息网络的要求,因此高低轨通信卫星联合组网是未来通信卫星网络的发展方向。然而,高低轨卫星联合组网面临星间天线对准难、星间通信干扰大等问题。设计了一种高低轨通信卫星联合组网协议,解决了星间天线对准难的问题,同时有效避免了星间通信干扰。分析和仿真均表明,采用该协议比未采用时在同等情况下大幅提升信道数据成功传输率和信道利用效率。     

基于传播算子的卫星导航系统干扰源直接定位方法

针对现有单星定位技术精确度不足问题,提出一种基于传播算子的卫星导航系统干扰源直接定位方法,解决现有技术无法快速有效地定位中高轨卫星干扰源的问题。对卫星接收信号建模,计算每个时刻的接收信号协方差矩阵,通过对协方差矩阵分块,计算得到传播算子,进而得到导向矢量正交投影子空间的估计;然后建立损失函数,通过搜索得到干扰源位置估计结果。理论分析和仿真结果证明,该算法在复杂度大大降低的同时,定位精确度与传统基于多重信号分类(MUSIC)的直接定位算法相当,远优于现有的测向定位技术,具有重要的工程应用价值。     

基于BPNN-MLR的室内可见光定位算法

针对传统位置指纹算法存在定位精度低和计算复杂度高等问题,文章提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和多元线性回归(MLR)的单发光二极管(LED)室内定位算法.首先,利用3个水平光电探测器(PD)作为接收器接收光功率,待测点位于接收器的中心;然后根据接收到的光功率向量,利用BPNN确定待测点粗略的位置范围;最后以该...     

卫星互联网星间激光通信链路传输与路由交换技术研究（特邀）

随着低轨卫星互联网的迅猛发展,星间激光通信链路成为低轨大型星座互联互通的关键,也是用户接入卫星互联网实现全球范围内端到端交互的基础。与地球同步轨道的星间环网不同,由于低轨卫星的高动态性,造成星间链路需要不断动态重构,由此带来空间节点的编址方式、交换路由方法等诸多技术难题,是目前该领域关注的热点。此外,用户终端通过微波链路接入卫星互联网,需要微波链路与激光链路之间的汇集和分发,也是迫切需要研究解决的重点难点问题。     

激光星间链路发展综述：现状、趋势、展望

由于激光通信在空间传输中波长短且方向性强,已成为下一代卫星通信与导航的重要手段。激光星间链路的高速率、高带宽、高安全性等特点,可以提供高质量卫星空间通信,同时其还可以提高星间测距的精度,因此,构建激光星间链路成为下一代卫星网络的研究重点之一。文中首先从技术层面介绍激光星间链路的基本组成,主要介绍了卫星激光建链模式、卫星激光信号调制模式及卫星激光载波波长三个重要技术点。从技术到现象,根据不同轨道高度和不同的任务需求,按照发射时间顺序综合调研并总结了近年来国内外典型中高轨和低轨卫星激光通信成果的发展现状与未来计划。通过调研,进一步从宏观角度分析出卫星激光通信发展标准化、兼容化、网络化和商业化四个趋势,并从微观角度总结了卫星激光终端弹性化和模块化的发展方向。最后,除了作为通讯手段,展望了星间激光链路用于卫星激光测距的良好前景。通过对激光星间链路的现状、趋势和展望的综合分析,旨在为未来激光星间链路的设计与优化提供一定的借鉴和参考,并为我国未来星间激光通信和测距技术的发展及研究提供方向参考。     

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。     

星间光通信无信标捕跟瞄技术

无信标捕跟瞄技术以通信光为信标光,无需额外的信标光激光器,在重量和功耗受限的卫星光通信应用中更具优势。针对低轨小卫星平台星间光通信,对直接探测方式下的捕跟瞄链路进行功率预算分析,研究光通信终端的无信标捕跟瞄技术,设计捕跟瞄流程,并深入分析视轴抖动对捕获时间和捕获概率的影响,提出剩余不确定区域计算方法。结果表明:所设计的无信标捕跟瞄方法所需最大激光发射功率为0.135 W,捕获时间为30 s,捕获概率为95%,能够满足低轨星间光通信链路要求。     

星间链路技术的研究现状与发展趋势

星间链路技术是提高全球卫星导航系统的精度和自主导航能力的一项关键技术。介绍了全球主要卫星导航系统星间链路的建设情况,综述了国内外关于星间链路的重要研究,包括星座的特性分析、星间链路的构建准则、星间链路的拓扑分析、星间链路传播信号的设计以及星间链路信号的发射和接收等,指出了目前研究的侧重点,展望了星间链路的发展趋势和未来的研究方向。相关内容可为星间链路的进一步研究提供参考。     

毫米波星间通信测距一体化技术研究

近年来卫星编队飞行和星间链路技术成为了航天领域的研究热点。在这种趋势之下,需要通过星间的相互通信与相对位置测量来保障编队构型的相对稳定以及实现星间协作。将星间通信和星距测量融合到一体化平台中可以实现通信测距一体化,能够降低负载,符合当前卫星的发展趋势。针对卫星毫米波星间链路设计了一体化波形,同时提出一系列信号处理技术完成波形的同步以及分离,实现了星间通信测距一体化。针对分离波形以及功放非线性对通信信号的影响,使用了基于深度学习的信号检测算法,降低了通信数据的误比特率。仿真结果验证了所设计的一体化波形及信号处理技术在星间链路应用的可行性。     

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。     

Ku频段卫星通信链路计算

卫星通信具有容量大、成本低、抗干扰性能强、覆盖面积广和通信距离远等优势,已成为舰船通信的重要手段。针对Ku频段卫星通信的特点,提出了一种链路计算方法,并给出了岸基发送站、卫星转发器和接收系统的参数,通过实例分析,计算上行发送站的EIRP、接收站天线的方位、链路降雨衰减、链路载噪比及链路余量等,从而设计出合理的链路预算。     

空间目标激光测距技术发展现状及趋势

激光测距技术是空间目标轨道测定精度最高的手段,有利于实现空间目标高精度测量和监测,提高目标轨道预报精度和航天器机动规避能力。本文介绍了国内外漫反射激光测距技术、空间碎片激光烧融项目及一发两收测距技术的研究进展,提出了提高激光器功率、高重频测距、白天测距技术、发展阵列探测器等关键技术的发展趋势以及在碎片清除领域的应用前景。