星间链路监控的建模与仿真

卫星将是现代战场获取情报的主要来源.通过与数据中继卫星构建星间链路转发信息的方式,卫星可以实时传递战场情况.根据卫星轨道递推、卫星通信和实施链路监视的可行性原理,提出了一种星间链路监视模型,该模型通过对卫星轨道递推的仿真以及星间链路监视的几何构型要求,能够对可监视的目标卫星之间的星间链路进行时间预报和角度预报,为干扰和控制星间链路提供数据支持.还进一步论述了两种不同方式的轨道递推方法之间的结果差异,并就轨道递推精度对监视时间和卫星高低角方位角的影响进行了讨论.     

具有星间链路的卫星星座网络路由技术研究

随着Internet应用的快速增长，以IP为基础的数据业务在网络中的比重越来越大．卫星网络能够提供全球覆盖并支持多种业务．在具有星间链路的卫星网络中进行分组路由成为非常重要的问题．近年来．研究人员提出了多种卫星网络路由算法．目的都是为了寻找最优传输路径并保证一定的服务质量．分析了卫星网络中路由问题及其难点．全面综述了各种路由算法．并对它们进行了详细分析和比较．最后指出进一步的研究方向．     

基于三层卫星网络的星间链路性能分析

星间链路性能分析是建立星间通信的基础。以包含GEO卫星、IGSO卫星和MEO卫星的三层卫星网络为例,仿真了三层卫星网络层间卫星星间距离的变化范围。在设定星间传输体制、链路参数、传输损耗等条件下,分别分析了该三层卫星网络的GEO-IGSO、GEO-MEO和IGSO-MEO三种链路在Ka频段和激光频段的性能。结果表明,在Ka频段,0.5m天线仅需5W的发射功率,可以满足2Mb/s以上的星间数据传输率;激光频段仅需0.5W的发射功率,直径0.25m的天线,可以达到2Gb/s以上的星间数据传输率,激光链路更有利于星间链路性能的提高。研究结果在未来三层卫星网络建立星间链路时,为卫星的发射功率、天线直径和星间链路数据传输速率等方面的选择提供了参考。     

基于TDMA的星间链路时隙分配设计与仿真评估

基于TDMA的星间链路体制组网灵活,传输效率高,已成为今后星间链路的一种发展趋势;对于TDMA的星座网络而言,其时隙分配是影响业务时延的重要因素,文章就一种双层混合型星座提出了一种时隙分配方案,并对星座网络的传输进行了仿真,分别从广播和单播两种业务的角度针对星间链路传输性能的时延指标进行了评估分析,结果显示,该TDMA星座网络基本能在30s内广播全网数据,且单播时在地面站仰角不受限的情况下,绝大部分(95%以上)的境外星最多都只需要一跳即可到达,该结果会在地面站仰角限制增大的情况下随之递减。     

分布式卫星链路仿真系统的设计与实现

随着卫星网络技术的发展,对于卫星组网协议的研究越来越多。由于卫星设计生产周期长、费用高,设计构建可控制、可重现的仿真实验环境是一种重要的协议研究手段。本文提出了一种面向卫星星座的天基无线网络链路仿真系统的分布式体系结构,对卫星通信中带宽、时延和误码率三个重要参数进行了仿真,解决了分布式链路仿真中的虚拟多链路、链路属性建模等关键技术,并且实现了一套原型系统,对其链路仿真能力进行了验证。     

中继卫星星间链路的天线资源分配策略研究

中继卫星的数据传输主要是合理分配其星载天线资源接受各类数据并进行传输,为了提高接收多用户航天器数据的速度和实时传输能力,需要对星间链路的建立及天线资源分配等相关问题进行研究.首先对中继卫星与用户航天器之间建立星间链路的平台可见性条件进行了分析,提出了计算平台可见的一种简单算法.重点研究了中继卫星用于与多用户航天器之间建立星间链路的天线资源分配问题,提出了中继卫星天线资源分配策略,建立了相应模型并给出了求解算法.最后利用Matlab进行仿真,仿真结果表明所建模型及所提出的几种算法是合理的,可以为中继卫星的任务规划提供服务.     

光通信和星间链路

1 引言。自由空间天基光通信方案已形成多年。最近几年，通过开展影响深远的活动，这一通信方案已在民用和政府的解密项目中开花结果。目前，天基光通信的市场主要集中于星间链路（ISL）领域，这是本文研究的重点。尽管大气和天气的传播延迟效应使星一地链路的发展困难重重，但对高数据率（Gbps级别）星一地链路仍有一席市场。本文也将介绍星一地光通信领域的一些研究活动。     

基于星间网络拓扑技术的星间链路优化设计

摘要：在星间网络环境中,全链路生命周期达不到预期标准数值,进而导致拓扑信道传输特性不能得到满足,基于此现状,设计星间网络拓扑技术支持下的星间链路优化方法。在网络拓扑框架中,规划星间传感器节点的具体位置,推导拓扑演化所需的机制条件,提升全链路组织中数据信息的理想生命周期数值,完成星间网络的拓扑结构设计。在此基础上,研究星间链路的基本结构形式,判断处理优化流程的合理性,根据具体的优化设计建立条件,完成静态与动态链路的优化设计,实现星间链路优化设计的条件与流程完善。联合LDPC码,构造标准的星间校验矩阵,并处理信道中编码数据的译码形态,满足拓扑信道的传输特性,完成星间信道的LDPC编码,实现基于星间网络拓扑技术的星间链路优化设计。建立星间网络环境进行比对性实验,数据结果显示优化后星间链路生命周期最大值提升至135ms,WIT指标数值始终保持在70%左右,拓扑信道传输特性得到满足。     

中继卫星与用户航天器之间星间链路的研究

中继卫星在地球同步静止轨道上运行,既能直视中低轨道用户航天器,又能直视地面站,是沟通用户航天器与地面站的桥梁。如果考虑中继卫星星座,则中低轨道用户航天器基本上在中继卫星星座的覆盖范围内,因此只考虑单颗中继卫星与用户航天器之间的星间链路情形。中继卫星与中低轨道用户航天器之间的星间链路可以用中继卫星与用户航天器之间的时间窗口个数、平均时间窗口长度、最大和最小的时间窗口长度等参数描述。利用STK,采用模拟仿真的方法,分析了中继卫星与用户航天器之间的星间链路特性。     

基于地面站的星间链路全网测试技术

星间链路是我国自主导航系统的重要技术支撑,基于相控阵天线的并发空分时分双工(CSTDD,Concurrent Spatial Time Division Duplexing)组网体制为星间链路的实现提供了一种可行途径,该体制通过指向性天线形成窄波束切换指向来实现对整个空域的复用,通过单条链路半双工方式工作实现卫星之间的双向通信,从而实现整个星间链路采用同一频点。在全星座组网未完成的情况下如何对星间网络的全网性能进行有效测试是一个技术难题。星间链路全网测试技术旨在利用星间链路CSTDD体制的特点,利用单台地面站设备,对星间链路CSTDD体制的全网性能进行测试。详细介绍了星间链路CSTDD体制的特点,提炼出了星间链路的测试需求;并根据CSTDD体制特点,依托单台地面站设备,组成星间链路测试设备;产生指定数量的虚拟卫星,和空中的被测试卫星组成星间链路网络,完成了星间链路物理链路、测量数据、通信数据的测试,为组建我国自主导航系统提供了技术支撑。     

基于STK的侦察平台-卫星通信链路建模仿真

为研究侦察平台高速运动、姿态变化剧烈条件下卫星-空中侦察平台通信链路的连通性和误码率性能,在理论分析信道模型、天线模型和信号调制方式的基础上,提出利用STK进行仿真分析的方法.通过对平台轨迹和发射机/接收机的建模,建立精确的仿真场景并进行仿真分析.仿真结果表明,利用上述建模仿真方法,可以实时得到精确的平台-卫星链路连通时间、链路误码率等重要链路性能数据,并较大程度提高了卫星-平台链路的精度,为空中侦察平台-卫星通信链路的设计提供了重要的参考依据.     

卫星移动通信网络切换算法的研究

低轨卫星移动通信网络在实现全球移动通信方面具有很大优势.切换方案对于控制低轨卫星网络通信时延,提高卫星网络服务质量和链路带宽资源利用率具有重要意义.深入分析了星地链路切换和重计算路由问题,提出了一种低轨移动通信卫星链路切换算法.仿真实验表明,提出的卫星链路切换算法有较小的端到端时延、较好的稳定性和可定制性.     

基于星间链路技术的GEO卫星定轨精度分析

地球静止轨道(GEO)卫星具有对地静止的特性,GEO 卫星应用日益增多,在高分辨率对地观测、气象、通信等领域都发挥着越来越重要的作用,对其轨道确定的需求也越来越高,研究GEO卫星的高精度定轨技术迫在眉睫。传统方法中利用地面站对GEO卫星实现实时自主定轨存在系统误差大、观测几何差等问题,导致星地测量的误差在定轨过程中被放大的倍数急剧增加,影响了GEO卫星定轨精度的提高。利用GPS卫星实现对GEO卫星的定轨时存在可见GPS卫星数量少,接收到的信号微弱,测量精度不够的问题。星间链路具有对GEO卫星观测几何好、测量精度高的优点,为GEO卫星定轨开辟了新思路。针对在星间链路资源有限情况下如何选择MEO卫星组合与GEO卫星进行建链的问题,以星间链路构型的PDOP值为优化指标,对MEO卫星对PDOP值的影响进行了分析,提出了遍历选星、直接选星、迭代选星三种链路资源配置策略,确定与GEO卫星进行建链观测的MEO卫星组合,并用仿真方法对三种算法进行验证,结果表明,提出的迭代选星的链路资源配置策略,能将GEO卫星的定轨精度维持在7~40m以内,同时将星间链路的使用效率提高5~120倍。     

基于HLA的卫星通信链路分布式仿真的研究

该文首先对HLA进行了概述。其次介绍了卫星通信链路仿真系统的功能,该功能是由10个模型构成的基础模块和应用模块实现的;在此基础上提出了一种基于HLA的卫星通信链路分布式仿真系统的设计框架,构建了由11个联邦成员组成的卫星通信链路仿真联邦,并较为详细地阐述了仿真系统的联邦成员的设计和联邦成员间信息交互的设计,给出了联邦成员间信息传递关系的示意图,较好地解决了仿真系统各功能模型的同步、并行运行的问题;最后通过仿真得出了有关结论,为卫星通信链路、通信网络的设计与性能评估奠定了基础。     

星地链路建模与分析

卫星网络技术以其独特优势成为研究热点,本文以卫星地面链路作为研究对象,对星地链路进行深入分析,细致刻画链路特性,在此基础上归纳星地链路延时的构成因素,从固定延时、可变延时和突发延时3个方面考虑,建立了时变的星地链路延时模型.详细分析了链路中影响误码率的各种损耗和噪声源,建立了基于卫星链路功率预算的链路误码率模型,基于给定的星地链路场景对延时和误码率模型进行了对比验证.结果表明本文提出的延时模型能够更细腻地刻画星地链路的延时,更精细地反映链路延时的变化特性;误码率模型考虑的因素更加全面,能够更真实地刻画星地链路的误码特性.两个模型可以作为卫星链路分析和设计的一个有效辅工具.     

卫星通信有效载荷分系统建模与仿真

对卫星通信有效载荷分系统进行了面向对象的分析与建模,模型包括转发器模型、天线模型以及链路计算模型等。转发器主要用发射机和接收机来描述。用转发发射机和有源发射机分别来描述透明转发器和处理转发器的发射机,而接收机则采用统一的建模方法。用VC 开发实现了基于仿真的卫星通信有效载荷分系统性能分析与评估软件。介绍了该软件的体系结构,阐述了各部分的功能和内涵,并结合实例进行了仿真试验分析,验证了该软件的有效性。     

单脉冲雷达天线方向图的BP神经网络建模

为了提高单脉冲雷达仿真速度,提出了应用BP神经网络对单脉冲雷达天线方向图进行建模的方法,并根据这一方法建立了某型单脉冲雷达天线方向图的BP神经网络模型.通过对比BP神经网络建模得到的单脉冲雷达天线方向图和实际单脉冲雷达天线方向图,并考虑到较小的BP神经网络训练均方误差,验证了该方法的有效性.实际的某型单脉冲雷达系统仿真试验表明利用建立的BP神经网络模型能大大地提高雷达仿真速度.     

数据链时隙需求及仿真分析

时隙需求分析是时分多址数据链组织运用的一项重要工作。针对时隙固定占用方式和随机争抢占用方式,从理论上研究时隙需求与响应时间或碰撞概率间的关系,建立相应的仿真模型。理论分析与仿真结果基本吻合,根据仿真结果提出设置优先级的方法,确保紧急消息的及时发送。该分析理论及仿真平台可应用于数据链网络的设计及验证评估工作。     

Data-Driven Heuristic Assisted Memetic Algorithm for Efficient Inter-Satellite Link Scheduling in the BeiDou Navigation Satellite System

Inter-satellite link (ISL) scheduling is required by the BeiDou Navigation Satellite System (BDS) to guarantee the system ranging and communication performance. In the BDS, a great number of ISL scheduling instances must be addressed every day, which will certainly spend a lot of time via normal metaheuristics and hardly meet the quick-response requirements that often occur in real-world applications. To address the dual requirements of normal and quick-response ISL schedulings, a data-driven heuristic assisted memetic algorithm (DHMA) is proposed in this paper, which includes a high-performance memetic algorithm (MA) and a data-driven heuristic. In normal situations, the high-performance MA that hybridizes parallelism, competition, and evolution strategies is performed for high-quality ISL scheduling solutions over time. When in quick-response situations, the data-driven heuristic is performed to quickly schedule high-probability ISLs according to a prediction model, which is trained from the high-quality MA solutions. The main idea of the DHMA is to address normal and quick-response schedulings separately, while high-quality normal scheduling data are trained for quick-response use. In addition, this paper also presents an easy-to-understand ISL scheduling model and its NP-completeness. A seven-day experimental study with 10 080 one-minute ISL scheduling instances shows the efficient performance of the DHMA in addressing the ISL scheduling in normal (in 84 hours) and quick-response (in 0.62 hour) situations, which can well meet the dual scheduling requirements in real-world BDS applications.