中国低轨卫星星座组网设计与规划

针对全球性低轨卫星星座系统成本高、技术难度大、实现周期长等问题,提出了适 用于我国低轨卫星星座的分步实施方案。在分析星座设计主要问题的基础上,利用24颗卫星 设计了能够实现对中低纬度连续覆盖的低轨卫星星座,以此低轨星座构型为基础,结合我国 当前实际,在假定任务背景下,研究了第一阶段4颗卫星的优化部署方案,并利用STK对不同 设计方案的覆盖性能进行了仿真和对比分析,验证了连续覆盖型星座的优势,为我国低轨卫 星通信系统的组建提供了参考。     

计算机仿真在混合星座通信性能研究中的应用

目前卫星通信系统中的混合星座设计是一个热点研究问题.本文分析了GEO和IGSO组成的混合星座的星座覆盖性能、对地通信时长等问题.研究表明,采用2颗或3颗IGSO卫星构成的星座能够提供较好的覆盖性能(多星覆盖率及高通信仰角),采用混合星座能够有效解决GEO卫星在高纬度区域的低仰角问题,满足某些特殊区域的应用需求.因此,采用GEO和IGSO的混合星座通信系统具有较好的技术可行性.     

空间信息网络中的星座设计方法研究

提出了一种"骨干网+增强网"的混合星座设计方法,即以GEO卫星节点构成骨干网,以IGSO、HEO、MEO或LEO卫星等其他轨道卫星节点作为增强网,实现全球覆盖。并设计一种了"4GEO+5IGSO"混合星座,对其覆盖性能进行了详细分析。仿真结果表明,所提出的方法采用较少数量的卫星即可满足全球无缝覆盖并可仅依靠中国信关站落地。     

卫星导航模拟器星座轨道外推方法研究

针对卫星导航长时间模拟测试中的星座轨道与实际卫星偏差逐渐变大的问题,分析并评估了已有的几种关于星座轨道外推的算法,研究了影响轨道外推的几个要素,提出了基于高精度积分器的星座轨道外推方法并进行了仿真分析。基于北斗多轨道混合星座模拟器的需要,给出了适用于混合星座的轨道外推设计,通过仿真确立了针对混合星座轨道的积分方法,开展了外推验证并与成熟商业星座仿真软件进行了对比分析。结果表明,在保证长时间连续仿真的前提下实现了针对卫星导航模拟器的高精度混合星座轨道外推,精度与STK软件仿真结果相当。     

基于STK的双层卫星星座设计及仿真

轨道与星座的设计是整个卫星通信系统设计的基础,合理的轨道设计与星座配置方案可以显著提高系统的整体性能。结合GEO卫星处理能力强,LEO卫星星地时延小的特点,以提供全球实时接入为目标,提出了一种由LEO卫星提供全球覆盖的GEO/LEO双层卫星网络星座设计方案。运用卫星覆盖带分析方法,确定由48颗LEO卫星完成全球覆盖。通过在STK仿真环境下进行计算机仿真验证,得到所设计的卫星星座可完成全天时全球覆盖。     

BD-2几何精度因子仿真分析

＂北斗二号＂卫星导航定位系统（简称BD-2）是我国自主研制的新一代卫星导航系统。基于STK软件建立了BD-2的星座模型,并着重从星座的整体覆盖性能、对于我国境内及我主要战略方向的覆盖情况、星座中三种卫星对于GDOP的影响情况和星座的冗余性四个方面进行了仿真分析。针对仿真分析中发现的问题和不足,提出了完善BD-2的几点建议。     

一种间隔重访的低轨星座设计方法

在低轨电子侦察、遥感卫星领域,针对非连续覆盖条件下的星座优化设计问题,提出了一种间隔重访的低轨星座设计方法。通过改进极轨覆盖带设计方法,将对地覆盖区域等效为矩形;以对地目标的平均重访间隔时间为输入,从同轨卫星间和相邻轨道面间两方面分析,得到近似最优的星座参数。通过STK仿真验证,设计的星座可满足重访间隔时间要求。     

面向作战区域覆盖的成像侦察小卫星及星座应用

以针对假定作战区域覆盖的小卫星及其星座组网为研究对象,简要地介绍作战区域的侦察需求以及区域覆盖星座的选择,并用STK模拟仿真单颗卫星和星座对区域的覆盖,分析比较两者的应用效果。     

一种考虑反向缝的全球低轨卫星通信系统的波束排布方法

针对全球低轨卫星通信系统的动态性引起的反向缝区域覆盖问题,采用辐射场到地球覆盖区的转换方法,仿真分析了单个卫星服务区为圆形、椭圆和矩形时的全球覆盖情况,并采用椭圆子波束排布对椭圆和矩形的卫星覆盖进行了分析。结果表明,在不增加波束个数的前提下,采用波导缝隙阵的长椭圆子波束,单个卫星矩形覆盖可以有效解决卫星反向缝区域无法完全覆盖的问题。通过对多星影响下的载干比统计方法进行分析,得出这种卫星波束排布方法满足卫星通信的要求,为低轨卫星的天线波束设计提供了理论参考。     

多层卫星通信网络结构设计与星际链路分析

针对单层卫星网络时延高、网络阻塞概率大等问题,研究了多层卫星网络的系统结构及其特点.为解决单一轨道对卫星性能发挥的限制问题,结合不同轨道卫星特点,引入分层卫星网络结构,采用Walker和极轨星座覆盖带设计法,设计了多层卫星网络星座.针对“强连接”模型中星际链路冗余度过高的问题,采用“弱连接”模型作为星际链路建立的基本原...     

通信卫星星座优化设计综述

通信卫星星座优化设计是构建通信星座系统的关键环节。对通信卫星星座设计中的优化模型和优化算法进行了综述和展望。首先,建立了通信卫星星座设计的一般优化模型;然后,从覆盖性能、星间链路和系统成本三个方面对优化模型中优化变量、目标函数和约束条件的构建进行了综述;之后,介绍了卫星星座设计中常用的三大类多目标优化算法,归纳总结了4种主流算法的主要特征,并比较分析了它们应用于卫星星座设计的优缺点;最后,指出了现有通信卫星星座优化设计中存在的问题及发展趋势。     

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％.     

天基自然灾害勘测系统效能仿真研究

对地遥感卫星系统是应急管理、防灾减灾系统中的重要组成部分,主要用于在灾害发生后快速、精准地提供灾区受灾面积、损伤情况等第一手资料。文中以对地遥感卫星系统灾害勘测场景为研究对象,系统梳理了其卫星星座发展历程,并以当前我国对地遥感卫星星座为基础,利用STK软件构建灾后勘测仿真场景,从覆盖百分比、最大覆盖间隙和平均访问时间三个方面分析了该系统对灾区的勘测效能。仿真结果可为我国完善应急卫星星座建设及应急指挥决策提供参考。     

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。     

适用于我国的中轨TDRSS星座方案研究

基于中轨跟踪与数据中继卫星系统(MEO-TDRSS)星座方案的功能和业务特性,对4种常见星座实现的我国中轨TDRSS的覆盖特性和星际链路性能进行了仿真分析和比较。仿真结果表明,我国的中轨TDRSS宜采用具备卫星全球均匀分布特性的玫瑰星座和共地面轨迹星座。     

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。     

多星座卫星导航对抗测试系统设计与实现

对卫星导航设备进行导航对抗性能测试,实现测试场景的可重复和可控性,需要在暗室内实现对外场测试环境的仿真,模拟卫星星座信号和各个来向的干扰信号。针对测试需求,设计了一种基于导航暗室的多星座卫星导航对抗测试系统,能够模拟多星座卫星导航信号和干扰信号的空域特征,仿真卫星信号及干扰信号的分布场景,在时间上能覆盖导航卫星星座的整个信号周期,在空间上可模拟接收信号的来波方向及静态、动态空间特性。     

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。     

“北斗”卫星导航系统仿真与全球覆盖分析

为了解“北斗”卫星导航系统( BDS)的星座分布及其正式运行后卫星在全球范围内的覆盖情况,依据BDS卫星轨道参数,使用卫星工具包( STK)构建了完整的BDS空间星座,对BDS卫星轨道信息、可见性以及对地覆盖品质进行分析。在对可见性及覆盖品质的分析中,分别仿真分析了在4个不同的城市和全球范围进行观测得到的几何精度因子( GDOP)和导航精度等参数性能。研究结果对分析BDS系统的服务性能以及提高BDS的导航精度有一定的参考意义。     

低轨卫星星座动态波束关闭算法

针对低轨多波束卫星星座网络中空间段卫星对地覆盖不均匀导致某些区域相对密集,造成严重的波束间干扰与不必要的波束资源开销等问题,提出了在满足覆盖等要求下的波束关闭算法。以多波束低轨星座网络为研究对象,分析并建立了低轨星座网络波束关闭的最优化问题,进而分析并论证了该问题的NP完全属性,给出了探索式求解方法。以共计3 168个波束的铱星星座网络为仿真场景,仿真分析了所提出的探索式波束关闭算法。仿真结果表明,所提算法仅需要1 913个波束即可实现对全球区域的连续覆盖,降低了39.61%的波束资源开销。