基于卫星可靠度和MTTR星座空间备份策略设计

基于卫星可靠度建立了星座系统可靠度模型,分析了星座构型、卫星的可靠度、备份卫星数目对星座系统可靠度的影响。通过分析备份卫星的可用性、卫星的固有可用度,提出了备份卫星轨道设计约束条件。基于平均修复时间建立了备份卫星重构控制模型,分析了备份卫星数目、备份卫星轨道、平均修复时间对备份卫星重构控制平均特征速度的影响。最后针对卫星星座对系统可靠度和平均修复时间的需求,提出了一套备份卫星子星座构型优化设计方法并给出了设计实例。     

基于CARTWHEEL构型的小卫星星座有效基线分析

编队小卫星有效基线分析是编队小卫星SAR系统性能分析的关键,提出了针对Cartwheel编队构型的精确基线分析方法.将小卫星星座绕飞轨迹Hill方程与地球自转相结合,综合考虑两者的影响,精确的对Cartwheel构型星座有效基线进行仿真计算,并且对星座在不同轨道位置的基线偏差进行了分析.     

卫星星座及其覆盖问题建模与可视化仿真

为了便于对卫星星座及其覆盖特性进行研究,笔者独立开发了一套卫星星座可视化仿真软件,该软件可以动态演示星座的三维几何构型、卫星的姿态运动以及相应的卫星星下点和覆盖区。该软件由存储、计算和结果显示模块组成。存储模块使用了数据库技术来对相应的初始参数进行操作;结果显示模块使用了OPENGL和简单GIS技术来演示星座运行、卫星姿态以及星下点轨迹和覆盖圆情况。并给出了计算模块所使用的轨道动力学模型、姿态模型以及覆盖模型。轨道动力学模型考虑了大气阻力和J2项摄动,并使用Cowell法建立轨道运动微分方程,利用Adams线性多步法进行求解,以保持较高的计算精度。姿态模型主要使用姿态四元数建立相应的姿态运动。覆盖模型则针对稀疏星座对固定目标的重访时间进行了建模,提出了数值法与解析法求解重访时间的方案。最后给出了程序运行效果与仿真算例。     

GEO-LEO双站SAR地面分辨特性及轨道构型分析

针对地球同步轨道卫星发射低轨道卫星接收的新体制双站合成孔径雷达(geosynchronous-earth-orbit-low-earth-orbit bistatic synthetic aperture radar,GEO-LEO BiSAR)具有收发平台轨道差异大、空间大尺度异构等特点,对地面分辨特性和轨道构型进行了分析。文中从收发平台的空间几何关系出发,深入分析了地面二维分辨率和分辨率方向角等性能,给出在不同观测模式下的构型约束规律,并规划了轨道构型设计方案。仿真实验结果验证了理论分析的正确性。     

星载防空警戒雷达的总体方案设计

本文针对美国本土防空及海面警戒的基本任务,提出了一种星载雷达的总体方案。文中考虑了双站和单站两种工作方式。对轨道高度、卫星星座的大小、雷达频率以及功率孔径乘积进行了综合分析和对比研究,其中还考虑了在近期内航天飞机发射能力的限制,以及现实的太阳能电源系统功率容量的限制。 本文对多种天线配置方案和扫描方式进行了探讨,包括机械扫描、与两维机械扫描相结合的有限电子扫描、与机械旋转相结合的一维电子扫描以及全相控阵。 最终所选择的系统是一种L波段组合馈电式相控阵雷达。它采用相位中心偏置天线,对主波束中运动目标的检测采用单脉冲异常检测法或相位归零技术。文中对由3至12颗卫星组成的各种卫星星座方案进行了分析研究,星座中的卫星高度为600海里至2000海里。     

基于仿真的双基站卫星星座设计

根据双基站卫星星座的特点，分析了卫星和空间站之间的可视窗、通讯窗、过顶时间要求下的通讯约束，并进一步设计双基站卫星星座的轨道高度、倾角、升交点赤经、轨道数目及卫星分布选择、星际链路建立。该星座克服了以地球为基地的卫星星座测控信号传递路程长，信号受到环境干扰大的不足。并充分利用空间站的优势，更有效的发挥卫星及其星座的作用。以服务于未来我国空间站的专用数据中继系统为例，进行双基站星座设计。从仿真结果可以看出，所设计的星座作为未来我国空间站的数据中继系统是有效的、可行的。     

跟踪与数据中继卫星系统星座构形的仿真初探

本文概述了跟踪与数据中继卫星系统的定义与优越性,分析了影响我国数据中继卫星网星座构形的主要因素,提出利用卫星工具包(STK)软件实现仿真分析数据中继卫星网星座构形的方法与步骤,并设计了高、中、低三种轨道中继卫星与用户卫星之间的可见性分析仿真实验,最后,初步分析了仿真实验获得的数据,并根据仿真结果提出了我国跟踪与数据中继卫星系统星座构形的初步设想。     

区域覆盖星座结构与参数同时优化的进化算法

针对区域覆盖卫星星座的优化设计问题,设计了一种能同时优化星座结构和参数的进化算法。算法采用固定长度的染色体编码,由星座可能的最多轨道面数和各轨道面内最多卫星数目确定的最多变量个数决定染色体编码长度。根据个体星座的轨道面数和各轨道面卫星数的实际值确定染色体中哪些基因是冗余的,并将这些冗余的基因设为隐性,达到可变维数优化的目的,从而实现星座结构的优化。染色体采用二进制/实数混合编码的方式处理同时具有整数/连续变量的星座优化问题,二进制编码部分采用二进制的进化算子,实数编码部分采用一组星座设计专用的进化算子。在一个虚拟的区域海洋监视卫星星座优化设计中的应用显示了该算法的有效性。     

LEO&GEO双层卫星网络的动态路由技术

基于低地球轨道和静止地球轨道（low Earth orbit & geo-synchronous Earth orbit, LEO&GEO）双层卫星网络结构,对其覆盖特性和星间链路（inter satellite link,ISL）特性进行了仿真分析。提出了分层分簇的管理方法,只有主簇头与GEO卫星有连接关系,简化了互联关系的复杂性。在该卫星组网结构中,利用星座网络拓扑的特点,提出一种负载均衡的动态路由算法,综合考虑了路径时延和ISL链路负载。与单层卫星网络相比,双层卫星网络可以更加均匀地分配通信量,仅在低层LEO卫星路由跳数超出一定阈值或者卫星网络链路利用率超过某个门限范围时,才利用上层GEO卫星进行中转传输,仿真结果表明,所提路由算法可以实现更低的时延、延迟抖动以及更优的服务质量性能。     

侦察卫星星座目标发现概率与最大访问间隔分析

以区域内特定目标的搜索为背景,分析侦察卫星对某地面区域内运动目标的探测类型和搜索方式,并建立目标发现概率与单星探测概率和星座最大访问时间间隔的关系模型。分别以大型舰船和飞机为探测目标,对光学侦察、电子侦察和雷达侦察等三种类型侦察卫星星座的技术性能指标和作战性能指标之间的关系进行了仿真分析。     

星载双基地雷达杂波抑制能力分析与构型优选

星载双基地雷达具有覆盖范围广、抗隐身,抗干扰等优势,在未来具有极大的应用潜力.然而,由于星载双基系统具有轨道构型差异大、空间尺度异构的特点,使得双基系统的杂波谱结构在不同的轨道构型下具有较大的差异.本文结合星载双基几何模型,综合考虑分辨率空变、地形起伏等因素对杂波协方差矩阵的影响,分析了同轨道高度下的类单基构型与远距双...     

甚长基线的双基地机载雷达杂波建模与分析

甚长基线双基地机载雷达是一种新的雷达配置模式,与普通的机载双基地雷达相比,它具有检测范围大、工作模式多等特点。在这种双基地雷达配置模式下,地面杂波呈现何种分布以及对空时自适应处理杂波抑制性能的影响有待研究。对甚长基线机载双基雷达的地杂波分布进行了研究,建立了杂波分布的一般模型,给出了杂波分布的具体表达式,分析了杂波分布与系统配置和检测距离之间的关系以及对空时自适应处理的影响。最后通过计算机仿真,验证了本文分析的正确性。     

正交圆轨道星座设计方法研究

讨论了全球覆盖正交圆轨道星座设计方法.推导了极轨道星座实现球冠覆盖时星座参数的精确计算公式,分析了精确计算公式与Beste的近似计算公式之间的关系,明确了近似计算公式的应用条件.提出采用极轨道星座结合赤道轨道星座构建全球覆盖正交圆轨道星座的思想,推导了正交圆轨道星座的参数计算公式,给出了一些星座方案,并与全球覆盖极轨道星座进行了覆盖性能的分析和比较,说明了正交圆轨道星座设计方法的有效性.     

空天双基地雷达中的距离模糊及重频设计

双基地雷达的杂波在距离维上不平稳,距离模糊将对检测性能造成很大影响。空天混合双基地雷达的发射机放置在卫星上,接收机采用无人机。建立了该模式下的杂波等距离环模型,发现距离模糊受双基地几何关系的影响很大,会随检测角度发生变化。提出了减小距离模糊的双基地配置方法,同时也计算了不产生距离模糊所允许的最大脉冲重频。     

区域性星座设计

主要讨论用中轨卫星来建立区域性卫星通信系统的星座设计方法。首先论述了低轨卫星座不适合用来建立区域性卫星通信系统 ,然后介绍了用鞭状中轨卫星链来设计区域性星座的方法 ,并给出星座参数计算与优化的步骤 ,最后给出了按照此方法得到的两种区域性星座方案的具体参数及其覆盖特性的仿真结果 ,并与玫瑰星座进行了比较 ,得出区域性中轨卫星通信系统是适合中国国情的卫星通信系统方案。     

单/双基地雷达的低空探测性能研究

从雷达方程出发,提出单、双基地雷达探测目标的判定式,通过实时采集典型目标的单双站雷达散射截面,计算出单、双基地雷达对该目标的低空探测范围图,得到有价值的结论。通过比较分析,证明双基地雷达在对目标低空探测方面优于单基地雷达,为双基地雷达用于工程实践提供了理论依据。     

基于轨道误差搜索的双基地ISAR包络对齐算法

针对空间目标这一应用背景提出了一种基于轨道信息的双基地逆合成孔径雷达包络对齐算法。首先推导了空间目标位置预报误差与慢时间之间的函数关系,分析表明,成像时间内轨道预报误差可用慢时间的二阶函数表示。在此基础上,利用轨道预报值和轨道误差搜索结果通过在频域补偿相位的方式完成了一维距离像包络的精确对齐。参数搜索过程中,确定了误差速度和加速度的搜索步进量,并以二维图像的对比度作为代价函数。仿真结果表明,相比于传统基于回波相关性的包络对齐算法,该算法更适用于因双基地角和极化失配等因素导致信噪比较低的双基地回波。     

星载双基地SAR干涉测高误差分析

针对星载双基地SAR干涉测高的新特点,给出了“空间基线”、“变基线”下的干涉测高原理,建立了绝对高程误差模型和相对高程误差模型。从提高测高精度、优化系统设计的角度出发,分析了相对高程和绝对高程测量精度受基线形式的影响,给出具有一般性意义的测高误差关于空间基线姿态的二维分布全貌图,分析了图中误差极点走廊和两类优良点的位置和相应的物理意义。将误差分布图用于指导辅星相对轨道设计,证明了该图对基于测高性能的辅星轨道优化设计具有重要意义。