基于分布式星群的空间信息网络体系架构与关键技术

提出分布式星群网络的概念,即利用共轨控制、组网协同技术,整合空间邻近且独立分布的卫星资源,在同步轨道上将多颗小卫星整合等效为一颗大卫星,实现服务能力的增强。并提出基于分布式星群的空间信息网络体系架构,通过多星共轨、星间高速互联、分布式自主协同、资源虚拟化等关键技术,可以实现空间系统服务能力增强,多星合成覆盖,在轨智能自愈,为构建未来稳定可靠的空间信息网络提供借鉴。     

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。     

基于能量效率的分布式星群下行链路功率分配方法研究

针对多波束卫星通信系统星上资源稀缺和能量利用效率不高的问题,本文提出了分布式星群网络下行链路中兼顾系统功耗和数据速率的功率分配方法,通过合理的资源分配来优化系统的能量效率.首先建立分布式星群功率分配模型,将复杂的分式问题转化为易于求解的减法形式问题,然后基于凸优化理论,提出功耗-数据速率权衡功率分配算法,并讨论了能量效率（energy efficiency）与频谱效率（spectral efficiency）之间的权衡关系.仿真结果验证了提出算法的有效性和EE-SE权衡关系,并分析了电路功耗对系统性能的影响.     

一种面向分布式星群的混合拓扑

针对分布式星群内无线网络的高可靠、灵活交换和低实现复杂度的需求,提出一种面向分布式星群的混合拓扑结构。通过在星群内各颗卫星配置模拟交换载荷实现模拟域的无中心拓扑,在交换卫星配置数字交换载荷实现数字域的双中心拓扑。理论及数值分析表明,混合拓扑结构具备与无中心拓扑结构相同的拓扑可靠性及较低的实现复杂度,同时能够提供波束/波长级、子带级和分组交换颗粒度。     

卫星移动通信系统星座设计应用软件的研制

本文介绍了卫星移动通信系统星座设计应用软件的设计方案，有关功能的实现及软件的操作，该软件可作为军用和民用卫星移动通信系统星座设计的工具。     

基于中国的卫星移动通信系统的星座设计方案研究

针对中国在不同的时间段,不同的地区的通信量不同,提出了一种适合于中国的移动通信卫星组网星座方案.利用16颗LEO和两颗椭圆轨道卫星来组建的卫星网络可以在满足中国通信要求的情况下,使卫星数目尽量减少.并用计算机进行了仿真验证.     

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。     

卫星移动通信系统星座优化设计

卫星星座设计是卫星移动通信信息中重要的一步。本文提出一种覆盖形式为Ｗａｌｋｅｒ星座，适用于全球性覆盖，特定纬度带覆盖，极冠区域覆盖，赤道区域覆盖的单星可见连续性覆盖的通用的星座设计方法。并给出部分设计结果及该结果与前人设计结果的比较图。     

双层卫星星座层间链路几何参数特性研究

LEO/MEO双层卫星星座是现代卫星通信系统星座研究的热点。运用理论分析的方法,对LEO/MEO双层卫星星座层间链路的链路距离、仰角、方位角等几何参数进行了研究,给出了各自的计算公式,并进行仿真分析。通过仿真发现,层间链路几何参数变化的突出特点是变化范围大、变化剧烈且周期性不明显。     

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。     

区域覆盖卫星系统的共地面轨迹星座实现

研究了使用中轨共地面轨迹星座实现区域覆盖卫星通信系统的优化方法,提出了一种能够完整描述该类型星座的编码标识方法,给出了多个适用于我国的星座方案实例。基于时变的业务分布密度特性对星座方案的参数进行了调整,使得星座的覆盖特性与业务分布密度更加一致。仿真结果表明该类型星座能够以较少数量的卫星为我国提供良好的覆盖性能。     

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。     

Perfect match model‐based link assignment to design topology for satellite constellation system

In satellite constellation network, the satellites visible from one satellite are more than communication terminals (CTs) equipped. Each inter‐satellite link (ISL) would occupy one CT on each of two satellites connected by this ISL. Therefore, a fundamental problem considering link assignment is how to assign limited CTs for each satellite to establish ISLs with its visible satellites. Link assignment scheme based on perfect match model (LAS‐PMM) is proposed to make full use of huge bandwidth provided by CT. In LAS‐PMM, the problem of assigning all the CTs of each satellite to establish ISLs is modeled as a perfect matching problem, where a perfect matching is searched over a mixed complete bipartite graph. Simulation results show that LAS‐PMM is better than the regular and greedy LASs, in terms of CT utilization and average node‐to‐node distance. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Research on distributed mobile management of satellite network based on software define network

Distributed mobility management (DMM) was an effective method to solve the mobile address handover.Therefore,it was considered to be a technology that can be applied to satellite network mobility management.A distributed mobile management scheme which based on software definition network (SDN) was proposed to solve the traffic redirection problem in satellite network.Different from the traditional DMM application scenario which was network-based or terminal-based,the SDN-DMM scheme implements location management and address handover in SDN controllers.Therefore,SDN-based satellite network distributed mobile management scheme can realize packet forwarding path optimization compared with traditional scheme,and it shows significant advantages in managementcost and traffic management.     

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STK的LEO卫星光网络设计及性能分析

文中设计了适合星间激光链路的LEO层卫星网络,并对同轨道内和轨道间链路进行了分析,建立了每个轨道内一颗主卫星,轨道间通过主卫星相连的网络。最后,对链路的稳定性以及覆盖性能进行了研究。     

采用遗传算法的低轨区域通信星座优化设计

给出一种利用改进遗传算法实现低轨区域通信星座优化设计的方法,有效克服了上述困难。首先建立通用的区域覆盖星座模型,确定优化控制参数,并结合低轨星座应用背景对其进行约束。然后给出一种基于网格点统计的星座性能评价准则。为了提高遗传算法对局部最优解的搜索能力,文章提出一种混合遗传算法,该方法在基本遗传算法中加入复形调优算法,并根据优秀个体的分布对参数区间进行调整。将该算法应用于星座模型,建立一套完整的星座优化设计方案。最后对具体实例进行优化仿真,结果表明该方法取得良好的优化结果。     

基于改进蚁群算法的卫星光网络波长分配方法

路由与波长分配是下一代光网络的需要解决的核心问题之一。本文采用智能蚁群算法,研究了卫星光网络的路由与波长分配问题,为通信请求寻找最优的数据传输光路径。基于请求区域受限策略(Restricted Request Area,RRA)和链路波长负载平衡策略,建立了考虑传输延迟和波长连续性约束的双主星分布式星群节点结构光网络系统模型。利用智能蚁群路由和波长分配(Smart Ant Colony Routing AndWavelength Assignment,SAC-RWA)算法求解系统模型,以找到具有稀疏波长转换的卫星光网络中最小成本波长路径。所提出的算法允许单个蚂蚁同时完成路由和波长分配,仿真结果表明,RRA能够明显改进卫星光网络的性能,以略微增加拥塞率的代价显著降低了计算复杂度。