卫星可视化仿真与跟踪

系统仿真是第二次世界大战后发展起来的一门新技术,目前已广泛应用于工程与非工程的不同领域,它与航天技术关系尤为密切。卫星仿真跟踪系统是天体力学、计算机图形学和数据库技术、软件工程等的交叉综合应用;包括地球模型构造,地球数据库和卫星数据库的建立;系统需要卫星地面接收站的硬件支持,同时加密解密算法的研究对于卫星数据的获取是不可缺少的条件。     

卫星可视化仿真与跟踪概论

系统仿真是第二次世界大战后发展起来的一门新技术．目前已广泛应用于工程与非工程的不同领域．它与航天技术的关系尤为密切。卫星仿真跟踪系统是天体力学、计算机图形学和数据库技术、软件工程等的交叉综合应用：包括地球模型构造．地球数据库和卫星数据库的建立：系统需要卫星地面接收站的硬件支持．同时加密解密算法的研究对于卫星数据的获取是不可或缺的条件。     

星载GPS低轨卫星定轨算法仿真研究

在对Kalman滤波在星载GPS低轨卫星定轨的研究中,由于系统和观测方程均为非线性,在线性化过程中引入线性化误差造成滤波发散现象,以及由于截断误差使得定轨精度差的问题,因此将平方根UKF方法应用于天基GPS低轨卫星定轨中,为提高定轨精度、速度及定轨稳定性。利用UT变换良好的期望及方差传递特性,无须对系统方程及观测方程进行线性化,避免了传统的EKF算法由于线性化引入的误差,同时平方根滤波方法有效地克服了协方差阵非正定问题。仿真结果表明,在相同条件下比EKF有效地抑制了滤波发散,且提高了定轨精度。     

编队星载GNSS观测数据的建模与仿真

编队星载GNSS观测数据的建模仿真是编队卫星研发任务中的关键问题之一.结合编队卫星构形设计方法、导航卫星可见性分析、几何距离生成以及观测误差的特性分析,建立了观测数据仿真模型.基于SIX的三维图形显示、精确的卫星轨道模型和数据报告等功能,以及Matlab便于数据操作和算法开发的特点,搭建了观测数据仿真平台,获取了编队星载GNSS接收机的观测数据.给出了仿真设计框架与具体流程,并通过仿真实例给出了观测数据仿真结果及其可信性验证.     

卫星通信网建模与仿真方法研究

研究卫星通信网络建模覆盖优化问题,传统的卫星网络仿真只通过卫星软件建立轨道模型,继而将轨道数据导入到网络中,并不能全面地考虑自由空间损耗、天线和收发机模型等因素。为了解决上述问题,提出了一种基于QualNet与STK的卫星通信网络建模与仿真方法,进行对区域性卫星通信网络实例的建模与仿真。通过实例的时延性能,分析平均端到端时延和时延抖动的性能指标,仿真结果验证了模型的正确性。最后证明新建模仿真方法的合理性和有效性。     

基于OpenGL的卫星跟踪仿真

基于开放式三维图形程序标准OpenGL的卫星三维仿真实现，论述了在VC＋＋6．0中利用OpenGL进行三维仿真的优点，以及卫星几何模型的构建、卫星运动轨迹的确定、仿真过程的动态显示以及系统软件的主要功能和实现。由此得到了效果比较好的卫星跟踪仿真图。因受限于目前的计算机技术尚不能做到对卫星上所有设备进行图形显示监测．但是卫星三维视觉仿真对于卫星检测系统和卫星管理系统依然具有很大的实用价值。     

基于STK跟踪与数据中继卫星轨道设计与仿真

发展跟踪与数据中继卫星对于构建天基测控网有着重要意义.概述了跟踪与数据中继卫星的定义与任务,阐述了跟踪与数据中继卫星通常选择的轨道,分析了地球静止轨道(GEO)中继卫星的地面覆盖特性和两颗GEO星组网的轨道覆盖盲区,以及中低轨卫星组网的步骤.提出了利用STK仿真分析中继卫星星座构形的方法,设计了基于STK的适合我国的地球静止轨道、大椭圆轨道、近圆轨道三种轨道的中继卫星星座与中低轨用户星的可见性仿真试验,通过对仿真结果的分析提出了我国中继卫星星座构形的初步设想.     

卫星GPS组合姿态确定系统方案研究

采用ＧＰＳ定姿技术作为卫星高精度自主姿态确定系统的备份,可以提高系统可靠性。在小型和微小卫星上采用ＧＰＳ定姿技术,保证在满足重量、功耗和其它技术指标条件下,姿态和轨道控制系统全面满足任务要求,本方案探索当今姿态和轨道控制系统基本型的研究迈出一步。     

基于OpenGL的卫星跟踪仿真

基于开放式三维图形程序标准OpenGL的卫星三维仿真实现,论述了在VC 6.0中利用OpenGL进行三维仿真的优点,以及卫星几何模型的构建、卫星运动轨迹的确定、仿真过程的动态显示以及系统软件的主要功能和实现。由此得到了效果比较好的卫星跟踪仿真图。因受限于目前的计算机技术尚不能做到对卫星上所有设备进行图形显示监测,但是卫星三维视觉仿真对于卫星检测系统和卫星管理系统依然具有很大的实用价值。     

多卫星系统综合建模与仿真环境的设计与实现

解决复杂多卫星系统一体化设计、评价和优化问题的有效途径是建立综合性的仿真分析环境。以构建柔性仿真平台为目标,采用面向对象的思想方法及多种相关技术,并以对地观测卫星系统为主要研究对象,设计实现了“多卫星系统综合效能仿真分析软件(MSSE)”。该软件使用户能够以可视交互模式进行系统的层次化建模,灵活地进行仿真实验框架配置,迅速模拟任务想定并实施运行过程的全程监控,对系统总体性能和效能指标予以全面分析,并获得详尽的结果报告和逼真的二维、三维模拟空间视景。该文对软件的总体设计思想、构成和功能及其实现机制进行了阐述。     

LEO卫星网中基于地理位置的分布式动态路由算法的研究

LEO卫星网络中进行信息交换，首先要解决的就是星际链路网络上路由问题，而运行于地面网络的路由算法，在卫星网络中并不适用．将针对LEO卫星网络星际链路的特点进行深入研究，提出一种新型的符合LEO卫星网络拓扑高速变化等特点的基于地理位置的分布式动态路由算法，并构建地面网络对该算法和现在流行的路由算法的性能进行仿真验证和比较，证明我们提出的新型动态路由算法能适应LEO卫星网络环境，能够提供较好的通信质量，就有较短的通信时延．     

LEO卫星通信系统中信道分配策略仿真

切换是LEO卫星移动通信系统中移动性管理的一个重要组成部分。LEO切换中的信道分配一般采用保护信道和各种排队方法相结合的策略。研究了多业务条件下LEO卫星通信系统越区切换中的信道分配策略,根据数据业务和话音业务的特点,提出了适用于LEO卫星通信系统的保护信道和强占优先相结合的信道分配策略。建立了一个简单而有效的LEO卫星通信系统切换模型,将新策略与传统的保护信道策略进行比较,仿真结果表明新策略以略微增加数据时延为代价换取了话音业务各项性能的极大改善。     

基于STK的GPS空间覆盖特性仿真分析

GPS在空间飞行器上的应用越来越广泛.然而,由于信号辐射角的限制,空间用户在一定高度之上存在不可见区域,为了探讨GPS系统对空间用户的可用性和完备性,提出了利用STK进行仿真分析,对该软件自带的GPS星座场景,设置不同的信号辐射角度的限制,对信号辐射角度为32°、A0°和46°三种情况下,在不同的高度处航天器对GPS可见星数目进行了仿真,并给出了在空间应用中GPS的可用高度范围.仿真结果显示,航天器对GPS可见星数目随着信号辐射角度的增大而增多,随着高度的降低而增加.     

GPS中频信号的建模与仿真

中频信号是软件接收机研制重要输入数据,通常可以通过两种方法获得,一种为通过位捕获器对实际GPS信号进行采集获取,另一种为通过对信号进行数学建模后利用软件生成.相对而言,软件方法更加灵活.通过对GPS L1 C/A码信号的研究,推导和简化了GPS中频信号的建模所需的各种数学模型包括信号生成模型、电离层模型、信号传播时间模型等,并在研究的基础上进行了仿真实现,通过频谱对信号的可信度进行了分析.     

基于MapObjects的在轨卫星运行仿真

卫星轨道预报技术是与卫星通信及卫星回收的关键技术。该文将卫星轨道预报技术和计算机仿真技术相结合,提出了在GIS控件——MapObjects上建立卫星在轨运行仿真平台的设计思想。在综合卫星的轨道计算、覆盖区域推导与地图投影的基础上,设计了基于二维实时动态显示技术的卫星轨道预报仿真平台。该平台可用于卫星轨道预报的地面测试及分析,应用数据库技术进行卫星及观察站点的管理。在实时显示卫星当前的参数的同时,利用二维显示技术动态仿真演示卫星的星下点轨迹及其覆盖区域和太阳的位置及其照亮区域的变化。     

GPS轨迹数据纠偏方法研究

目前GPS技术被广泛应用在各个定位和导航中,但是由于GPS系统存在一定的误差,需要通过地图匹配算法将GPS定位数据结合电子地图进行纠正匹配,以提高GPS定位精度。文中通过缓冲区分析获取待匹配道路集合,利用路网拓扑结构,筛选出其中拓扑不相关的匹配道路,同时根据最小距离原则,从多条待匹配道路中找到正确道路。除此之外,文中针对其中由于信号缺失或者定位误差所造成的不连续位置,将其分解成多条连续集合,使道路匹配更加合理。对实际GPS轨迹数据处理结果表明,该方法在复杂路网中有较好的匹配效果、效率较高,具有实用价值。     

卫星移动通信系统星座仿真及设计

文章探讨了中低轨卫星移动通信系统星座运动模型的建立,并利用计算机对中低轨系统星座进行了仿真。在此基础上讨论了可以进行的许多有意义的研究。最后,对我国卫星移动通信系统进行了初步设计,得出了有意义的结论。     

星间链路天线指向建模与仿真分析

星间链路天线指向的分析在卫星通信中非常重要.为了深入研究天线指向特性从而改善星间链路以及轨道构型的设计,通过仿真方法实现了星间天线指向的建模与分析.在介绍天线参数基础上,分析了天线方向图和天线指向模型.根据卫星是否同轨道面或同轨道高度,区别描述了4种不同情况下的天线指向特性.基于HLA/RTI构建了卫星网络仿真环境,通过建立由MEO、LEO卫星和地面站构成的仿真场景,对MEO卫星间链路和LEo/地面站与MEO卫星间链路的天线指向特性进行仿真,得出轨内和轨间星间链路在天线指向特性方面的差异,并提出对星间链路设计的建议.     

基于Web的资源卫星覆盖查询设计与仿真

卫星覆盖是卫星应用中最主要的环节之一,它将决定卫星的最终服务范围.根据卫星和地球间的关系可以将卫星分为两类:静止星和动态星;静止星的覆盖范围理论上足个常量,动态星的覆盖范围随着时间而动态地改变.为了方便用户实时查询过境的动态卫星,提到一种基于网络的卫星覆盖查询系统.根据卫星类别分别提出了两种传感器覆盖模型,并简单描述了网络访问的实现方式,从而实现了对卫星覆盖的动态仿真.为了验证仿真结果的有效性,将其结果和卫星软件STK覆盖模块仿真结果进行了比较,整体得到了较好的仿真效果.