侦察卫星星座的轨道高度分析

以区域侦察为背景,基于遗传算法提出了一个侦察卫星星座设计方法。研究了通过遗传算法模型优化设计侦察卫星轨道倾角、右升交点角以及平近点角等轨道参数的方法。分析了轨道高度与最大访问间隔时间之间的关系。基于7种不同轨道高度对有3颗低轨道卫星的侦察卫星星座进行了优化仿真。结果表明,优化后的星座不仅在指定目标区域具有优异的最大访问间隔时间性能,而且具有一定的全球侦察能力。     

基于遗传算法的非静止轨道卫星分集星座优化设计方法

本文介绍了利用遗传算法优化设计非静止轨道卫星星座的方法——卫星星座遗传算法。由该算法设计出的星座具有卫星数量最少、最小最大卫星高度、卫星间最小相移，最大的轨道面夹角，最优卫星分集轨道倾角和最佳LEO、MEO星座参数。MEO、LEO、ICO和Globalstar星座的仿真结果表明：使用卫星星座遗传算法设计二重卫星分集，不但减少了卫星总数，且卫星分集可见度性能显著提高。     

成像侦察卫星及其发展综述

主要对成像侦察卫星发展的现状、成像侦察卫星的星座配置以及有效载荷进行了比较详细的分析，最后简要阐述了成像侦察卫星的主要发展趋势。     

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。     

多区域多维覆盖联合优化卫星任务规划

针对电子侦察卫星如何对多目标潜在区域进行普察的任务规划问题,通过分析电子侦察卫星的应用场景、任务需求及执行约束,将待观测区域网格化、观测时间离散化以及对观测频率频段化处理,建立解决该问题的时空频三维覆盖优化模型。通过改进编码结构、初始化以及对约束处理等方法,将遗传算法用于该模型的求解。仿真实验表明,改进的算法可以适应多卫星长编码多约束优化问题求解,模型可以优化任务规划结果。     

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。     

面向区域覆盖的遥感卫星轨道布设优化算法

面向区域覆盖的遥感卫星轨道布设是典型的多目标优化问题,设计具有针对性的求解模型和高效的求解算法是解决该问题的关键。通过分析体现区域覆盖的主要评价指标,明确问题的基本输入输出和先决条件,建立了该问题的多目标优化数学模型。根据模型特点,基于快速非支配排序遗传算法NSGA-II设计了优化算法,采用快速非支配排序、精英保持、拥挤度距离等策略,减少了计算复杂性,提高了搜索速度。仿真结果表明,基于NSGA-II的卫星轨道布设优化算法可以有效解决面向区域覆盖的卫星轨道布设问题。     

基于GA算法的无人机卫星协同路径优化研究

对于无人机在侦察区域内的所需侦察点间有且仅有一次遍历所有侦察点的总飞行路径之和最短,文章以卫星提供的区域经纬度,确定区域具体坐标为前提,考虑无人机的续航航程及最远飞行距离建立路径优化模型。采用遗传算法的多次迭代求解对飞行路径进行优化,同时将数据代入SA算法作对比。算法结果表明,GA算法的结果更优,且其规划的路径具有较高的可行性,对无人机在城市内的侦察点间进行侦察作业具有实践价值。     

基于遗传算法的低轨天基雷达星座设计

从目标监视性能的角度出发,分析了低轨天基雷达星座的卫星总数、能量需求以及星座发射费用等优化目标。综合考虑了Walker星座的碰撞等约束问题,建立了低轨天基雷达星座设计的优化目标。提出了一种基于遗传算法的低轨天基雷达星座设计方法。根据天基雷达星座的特点,该算法在进化过程中使用了非可行解修正和约束分级等约束处理方法,有效提高了算法的运算效率。通过仿真实验验证了该方法能够有效的同时优化低轨天基雷达星座的构形和卫星参数。     

计算机仿真在混合星座覆盖分析中的应用

目前混合星座的卫星覆盖分析与仿真是一个热点研究问题。本文设计了大椭圆和地球同步轨道卫星的混合星座模型,对混合星座模型的覆盖情况进行了仿真分析,讨论了GEO星座和不同大椭圆星座组成的两种混合星座的卫星覆盖性能。研究结果对区域观测研究和通信星座设计有一定的参考价值。     

Multiple gateway placement in large‐scale constellation networks with inter‐satellite links

Multiple gateways are required in large satellite constellation networks (LSCNs) with inter‐satellite links (ISLs), and their placement may greatly affect the system performance. Gateway placement can be optimized to achieve better network performance under the non‐uniform ground demand distribution. This paper formulates a gateway placement optimization model for LSCN with ISLs, aiming at achieving an optimal overall performance including delay, traffic peak, and load balance. The constraints of potential gateway location, gateway‐satellite connectivity, and max hop‐count are considered. A genetic algorithm (GA)‐based method is proposed to solve the integer optimization problem with the help of quasi‐evenly distributed reference layout. A Starlink‐like constellation with ISLs is adopted in the simulation. The simulation results show that the optimized layout has better performance than the reference layout. Additionally, the locations with high user demand or at the middle of ocean are preferred by gateways. The network performance is jointly influenced by gateway placement, demand distribution, constellation configuration, node, and link capacities. The abnormally high ISL hop‐count is found in the south Indian Ocean, which is caused by constellation and ISL configuration.     

区域覆盖共地面轨迹星座的优化设计

该文讨论了使用中轨共地面轨迹星座建立区域覆盖卫星通信系统的优化设计方法。在深入研究共地面轨迹星座参数特性的基础上,提出了一种能够完整描述该类型星座的编码标识方法,推导了星座与星座的等价关系,讨论了利用该类型星座实现区域覆盖时的优化方法,给出了适用于我国的多个优化星座方案实例。从仿真结果可以看出,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,适于我国的区域覆盖卫星通信系统采用。     

卫星星座运行管理方法研究

随着卫星星座的迅猛发展,作为一个庞大的空间系统,卫星星座的运行管理是一个很大的难题。从星座维持控制、备份与阶段部署、自主导航和太空"交通"实时监测等方面论述了卫星星座运行管理的策略和技术方法,同时提出为了保证卫星星座的长期稳定运行,国家从整体利益出发制定政策规划也是非常重要的。     

小卫星业务调度路由优化

针对小卫星通信链路交换频繁和低资源利用率的问题，提出了一种基于调度的小卫星路由优化策略。建立起小卫星星座模型，根据其运行方向(与赤道平面近似垂直)和所在维度确定链路的实时连接策略，优化其路由路径。面对持续增长的网络业务与有限的星上资源的矛盾，将业务数据包分类为实时性数据包和非实时性数据包，实行加权轮询调度保证其服务质量和资源的利用率。仿真结果证明，相比已有小卫星路由算法，优化的路由算法可以有效减小数据传输时延并增加系统吞吐量。     

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。     

Large constellations for fast acquisition and delivery of information: Design and analysis by stereographic projection onto the equatorial plane

Recent space projects are designed by satellite constellations with a large number of spacecraft, a global character (i.e., from equatorial to high inclination orbits), and the possibility to transfer information to different satellites of the constellation (inter satellite link) in order to deliver the information to the ground as soon as possible. To cope with a large number of parameters, a fast tool for constellation design, performance evaluation and networking strategies is needed. The aim of this paper is to obtain the performance of any constellation in less than 1 s, even when the number of satellites in the constellation and the duration of the analysis is large (e.g., more than 200 satellites in a period of some days). The proposed algorithm is based on analytical formulae obtained by using the stereographic projection on the equatorial plane of the satellite orbits and the projection of the target and ground station orbits. It is believed that the two-dimensional projection proposed here can offer some advantages with respect to the spatial analysis of satellite orbits and their ground tracks, such as the reduction in time required to calculate station/satellite and satellite/satellite encounter conditions, and the clear and simple representation of the motion of the satellite of the constellation and of the ground stations of interest.     

基于动态辐射源建模的低轨星座电磁发射评估系统设计

随着全球低轨星座系统蓬勃发展,不同星座系统卫星覆盖波束相互叠加,带来了频谱态势的复杂化,给其他系统带来了干扰隐患。传统的电磁频谱监视方案无法有效评估和高效表征低轨星座系统电磁辐射特性。为准确量化评估不同低轨星座卫星系统的电磁干扰,研究低轨星座卫星系统的电磁发射模型,结合轨道动力学研究电磁发射覆盖范围的动态分析方法,实现了低轨星座卫星电磁发射高效评估及可视化。     

一种"北斗"导航星座数据上注的动态链路树路由方法

针对目前“北斗”导航系统星间链路维护中频繁进行的时隙表、路由表等数据上注耗时较长的问题,利用星座各星上注数据一致的特点,提出了一种“北斗”导航星座数据上注的动态链路树路由方法。该方法能够显著降低整个星座数据上注过程的资源占用,并较大幅度地提高完成数据上注任务速度,缩短数据上注的时间。