卫星点波束可移动天线地面应用软件设计

卫星点波束可移动天线以其结构简单,高精度等优点得到广泛应用,天线地面应用软件便是对其进行可视化监控而设计的。软件采用以状态变量为中心的设计思想及模块化的设计方法,用VC和OpenGL作为设计平台实现了两种工作模式：在线模式下,通过解算遥测数据,可视化监视天线状态,还可通过设置指向目标位置,直接构造指令并发送;离线模式下,可对天线理想运动进行功能性的验证及仿真。软件经过在卫星测试阶段的使用,性能指标满足应用要求。     

卫星地面站资源配置仿真研究

首先从卫星用户需求观点和地面站资源拥有方观点两方面提出了评价卫星地面站系统的两类指标，然后根据地面站对卫星提供服务的时序，建立卫星地面站系统的面向对象Petri网模型，给出基于到站卫星冲突消解的一种有效的地面站资源调度算法。利用计算机仿真技术，对多种“卫星—地面站—设备”配置下的服务情况进行仿真，给出不同配置下的系统性能，通过分析比较，得到关于地面站及其设备配置、设备性能、地面站资源调度策略对系统性能指标影响的一些有益结论，最后提出了需要进一步研究的问题。     

基于多波束GEO卫星的宽带移动通信系统

提出基于多波束天线静止地球轨道卫星的宽带移动通信系统方案,与常规结构同类系统用户相比,其容量更大、业务质量更好。采用时隙同步码分多址辅助的多频时分多址接入、程控交换与因特网协议交换结合的交换、时分复用和准正交时分复用下行链路传输体制,可显著增加用户量,简化星上设备,改善互联网应用业务质量。用户接入信道数为173 880, 最高用户下载速率达155 Mbps。仿真结果表明,140个波束、每波束26个16幅度相移键控信号的用户下行链路传输比频分复用传输的链路性能改善11.65dB,使得宽带用户“动中通”天线等效口径缩小至原来的1/4,成本大幅降低。     

数字波束形成天线系统

数字波束形成天线是近十年发展起来的新技术。它把天线口径上提供的高频信息就地进行数字处理,从而使天线获得最佳的性能。本文对数字波束形成天线系统的原理、组成和优点等各方面进行了介绍。与通常使用的天线相比,它的性能和复杂性都很不相同。     

卫星地面站测控资源调度CSP模型

研究了测控系统资源调度问题的描述与建模问题.在系统阐述综合航天测控网资源调度中涉及的资源、任务、事件、约束基础上,使用变结构半环CSP模型,描述测控调度中涉及的事件窗、时间约束、状态约束、周期性任务、抢先式任务、变长任务等硬、软约束,提出处理任务优先级和不确定性因素的途径.提出的模型对测控系统效能评价及资源调度算法研究也有一定的参考价值.     

偏置相位中心方位多波束SAR天线姿态误差分析

偏置相位中心多波束合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)解决了分辨率和测绘带宽之间的矛盾,但在应用中会出现新的误差。提出并分析了天线长度方向偏离飞行方向(方位向)所引起的回波信号相位误差及对成像的影响,给出了计算机仿真结果。并提出了可以应用天线姿态误差来解决方位向非均匀采样问题的可能性。     

智能天线数字波束形成系统

根据8阵元智能天线原理,给出一种基于软件无线电思想的数字波束形成系统。分别对该系统的射频处理和数字处理两部分进行了讨论。在射频处理部分采用带通采样直接对射频信号进行数字化,数字处理部分则采用可编程数字器件FPGA和DSP实现。实验结果表明,该系统满足波束形成的要求,并具有良好的通用性和灵活性。     

基于焦面场的多波束反射面天线二维DOA估计

利用致密焦面阵列馈源,通过二维来波方向（direction of arrival,DOA）估计算法判别干扰信号的方向,是多波束反射面天线设计中的一个重要环节。由于阵列馈源接收的信号由源信号在反射面焦平面上的电场决定,其阵列流形与常规DOA估计平面阵列的阵列流形不相同;焦面场一般是不均匀的,因此选用的阵列单元接收的信号幅度也不相同,部分阵列单元接收的信号会比较微弱;不同的焦面场选用的阵列单元不同,对应的阵列结构也不相同,且其往往是不规则的;源信号经过反射面反射后,阵列单元接收的信号之间的相关性会降低。这些因素决定了阵列馈源的DOA估计具有特殊性。因此结合焦面场,设计了多波束反射面天线二维DOA估计方法,并进行了仿真,仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。     

基于贪婪算法的卫星地面站任务规划方法

针对卫星地面站系统任务规划问题 ,在可视时间和任务时间的约束条件下 ,为满足最大化资源利用的目标 ,基于贪婪算法提出了一种解决该问题的有效方法 ,为进一步研究该类问题 ,给出了一种新的思路。     

卫星地面站资源调度优化模型及启发式算法

针对涉及合理确定各地面站各类设备的数量及其分布,对设备进行最优调度,提高地面系统资源利用率等卫星地面站资源优化问题,建立了一种非线性泛函优化模型,并根据实际,在适当假设的基础上建立了系统的0-1规划模型。为了求解模型,提出基于地面站资源冲突消解策略,提出了一种启发式调度算法。利用该算法,研究了一个5站10星问题的调度方案,并与人工经验调度方案进行了比较。结果表明,采用这种启发式调度算法,卫星获得服务的时间增加,平均每天服务总圈数没有明显下降,说明该算法是有效的。     

求解卫星地面站调度问题的演化学习型蚁群算法

随着观测需求的日益增加,越来越多的卫星和地面站加入到对地观测系统中,迫切需要采用科学手段对卫星地面站资源进行合理分配。针对卫星地面站调度问题,构建了一种演化学习型蚁群算法。实验结果表明,该算法能有效求解卫星地面站调度问题。将蚁群优化模型和知识模型进行优势互补,可极大提高演化学习型蚁群算法的效率,为现有优化方法的改进提供了一种有益借鉴。     

基于多径效应考虑的微波着陆系统天线设计方法

为实现最大程度地降低场地环境的多径误差影响,提出了一种MLS(Microwave landingsystem)角度引导天线设计方法.该方法在深入研究场地环境多径误差的基础上,通过定义多径误差因子,给出了引起的测角误差的三方面因素:多径与直达信号电压比、天线波束宽度及多径信号微分偏移量,建立了多径测角误差与天线参数波束宽度和旁瓣电平的关系.以特定环境的MLS方位天线设计为例,给出了保证天线性能的条件下天线孔径尺寸、旁瓣电平和多径误差之间的确定性平衡关系,为MLS设计人员考虑多径误差情况下判定天线参数提供了一种有效的途径.     

一种基于OBE的智能天线波束形成算法

根据OBE算法原理,提出一种智能天线自适应波束形成盲算法。首先建立自适应算法的信号模型,讨论了算法的结构,该算法是建立在解扩、重扩判决指导上,对均方误差准则下的最优权值进行迭代估计;然后分析了OBE算法的原理,在此基础上构建了自适应波束形成的迭代式。最后对算法的性能进行了仿真,仿真结果表明:该算法达到了自适应波束形成的要求,与LS-DRMTA算法相比具有更佳的收敛和输出性能。     

基于姿态和地形效应的多波束测深模型

针对海底地形测量中多波束系统价格昂贵和测量船颠簸的问题,以已有的海底水深数据为基础,根据多波束系统工作原理,建立多波束系统数字水深测量模型,对其中波束角效应,载体姿态效应和地形效应产生的测深影响进行改正,进而对海底进行模拟扫描,以改正后的水深测量数据生成实时测量地形。仿真结果表明,该模型比较符合理论分析及实际情况,测深改正后生成地图的精度明显提高。该载体姿态改正方法在海洋水深测量和模拟实际多波束系统中有一定的应用价值。     

星载宽带宽波束四臂螺旋天线设计

为满足低轨道卫星接收天线的技术要求,设计并制作了一种宽带、宽波束的四臂螺旋天线.应用无限巴伦结合宽带功分器的馈电网络以展宽天线的工作带宽,结合FEKO及HFSS进行天线的结构参数设计,并进行了仿真和实验.仿真结果与测试结果吻合较好.证明设计的天线可以宽带工作,并且在要求的频率范围内波束宽度超过180度.     

动态超表面天线阵列混合发射波束成形

动态超表面天线(dynamic metasurface antenna, DMA)阵列是一种可实现模拟-数字混合波束成形的新型阵列结构, 其模拟波束成形部分由DMA实现, 系统实现的复杂度低。本文研究基于DMA阵列的混合发射波束成形, 核心问题是模拟与数字发射权值的联合优化。该文基于交替优化思想将模拟-数字权值联合优化问题分解为多个子问题, 提出一种基于交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)的求解方法。该方法首先引入辅助变量简化问题模型, 然后通过交替优化求解辅助变量、数字权值和模拟权值。其中, 辅助变量求解具有闭式表达式, 数字权值与模拟权值解耦合后利用ADMM分别求解。仿真结果表明, DMA阵列与典型的唯相混合阵列和恒模约束下的唯相阵列相比, 具有更好的混合发射波束成形性能。     

卫星蜂窝通信系统中的点波束设计

讨论了卫星蜂窝通信系统的点波束设计。目前等波束宽度模型和等点波束面积模型是两种常用的点波束模型。在分析链路损耗与点波束天线增益之间制约关系的基础上,提出了一种新的点波束优化设计模型———链路电平平衡点波束模型。计算结果表明,该点波束模型能使各点波束小区的链路电平预算余量达到平衡,并使星上功率得到更有效的利用,弥补了现有模型的不足,具有较高的应用价值。     

优先级动态变化的多地面站数传规划问题研究

多地面站数传规划问题是一个复杂的组合优化问题,目前的研究大都假设各个数据下传任务没有优先级,或优先级固定。考虑数据下传任务优先级动态变化特性,建立了冲突时段约束图模型,提出了基于遗传算法的多地面站数传规划算法。根据模拟的数据进行实验及分析,表明该方法能有效解决多地面站数传规划问题。     

多星地面站系统资源配置优化研究综述

地面站系统设备配置的合理与否将直接影响多卫星系统整体效能的发挥.提出了对多卫星地面站系统的设备进行优化配置的整体技术思路和主要研究内容.通过对国内外相关领域研究情况的分析、借鉴,对问题解决中的多星系统描述模型、多星地面站系统设备配置方案效能评价、多星任务调度策略与算法、设备配置方案优化算法等关键技术进行了探讨.为对多卫星地面站系统进行分析评价与设备优化配置研究指出了方向,具有理论和指导意义.     

卫星数据中继天线的跟踪规律研究

用户星数据中继天线对中继卫星的跟踪规律研究是一个基本的、十分重要的问题.从工程应用角度研究了用户星数据中继天线对中继卫星的跟踪规律.首先对研究中涉及的坐标系进行了定义.基于开普勒轨道运动方程推导了一套数据中继天线跟踪中继卫星的角度及其变化角速度的数学模型.通过这套模型可以推算用户星跟踪数据中继卫星时中继天线转动的方位角和俯仰角的变化规律.最后通过仿真算例的结果分析验证了模型的正确性.