LEO卫星移动通信系统用户切换探讨

低轨道（LEO）卫星移动通信系统是卫星距离地面500～1500km,运行周期2～4小时的卫星通信系统。铱系统、全球星系统及系统是地轨道卫星移动通信系统发展最快的范例。LEO卫星移动通信系统具有广阔的发展前景     

Approach to Improving TT＆C Coverage Rate of LEO and MEO Spacecrafts in China

1Foreword　Ground basedspacecraftTT&CnetworkinChinaconsistsoffixedgroundstations,mobilestations ,telemetryships ,andtelemetryairplanes.BecausegroundstationswhichsupportLEOandMEOspacecraftsaresituatedinthenativedistrict,itsgeographylongitudecrossesabout5 0°(12 5°E -75°E) ,thegeographylatitudecrossesabout30°(4 5°N - 15°N) .Therefore ,LEOandMEOspacecraftsrunning 14 - 16passeverydayaroundtheEarthcanonlybetracked 6 - 8pass,andtrackingarclastsabout 10minforsinglestationeachpass,about 2…     

美国电子侦察卫星简介

电子侦察卫星是用于侦收敌方电子设备的电磁辐射信号以获取情报的人造地球卫星。电子侦察卫星侦察范围广、速度快、效率高,且不受地域和天气条件的限制,可对敌方进行长时间、大范围的连续侦察监视,获取时效性很强的军事情报,是现代战略情报侦察中必不可少的手段。美、俄、法、英都已发射过这种卫星,但以美国的卫星功能最强。     

北斗GEO卫星广播星历的直接拟合算法研究

针对因北斗地球静止轨道(GEO)卫星的小倾角特性,经典全球卫星定位系统(GPS)广播星历拟合算法不能直接应用于北斗GEO卫星这一问题,提出了一种基于无奇点变换的北斗GEO卫星广播星历直接拟合算法.该算法采用一组无奇点轨道根数代替经典轨道根数,解决了由GEO轨道的小倾角特性引起的经典广播星历拟合过程中法化矩阵奇异的问题;同时,避免了接收机GEO广播星历参数用户算法中坐标旋转的过程,减少了GEO用户算法的计算步骤.经仿真验证:该算法可很好地适用于北斗GEO卫星广播星历拟合,且拟合精度高,完全满足接收机导航定位的精度.但对于圆地球轨道(MEO)和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星,该算法实用性较差,仍须进一步研究和改进.     

太阳辐射流量实测值对低地球轨道卫星轨道预报的影响

太阳辐射流量是影响卫星轨道预报精度的重要因素之一。在太阳活动活跃期,空间环境的变化十分频繁,太阳辐射流量的变化也是如此。这里,我们对2011年6月份的太阳辐射流量峰值及谷值两种极端情况下,分别对低地球轨道卫星轨道进行预报,结果表明：对700km高度的圆轨道卫星而言,一个月预报的位置差异可以达33 km左右,速度差异可以达0.035 km/s左右。     

通信广播卫星的最佳轨位

通信广播卫星对于指定的覆盖区而言,它在静止轨道上的定点位置有个最佳值。本文从减小功率通量密度损失,提高接收仰角要求出发,在理论上导出通信广播卫星的最佳轨位的数学模型,经微型计算机模拟,确定中国通信广播卫星的最佳轨位为104.25°E。文中按此定点位置要求,给出中国主要城市卫星站参数的计算机运行结果。     

GEO卫星机动后的星历快速恢复方法

GEO卫星可用于导航卫星,存在一个重要的问题是：GEO卫星机动较为频繁,卫星机动力不易建模．基于转发式测轨数据,常用的动力学统计定轨方法在无机动力的巡航状态下可以获得很高的精度,但当机动发生后,预报轨道将很快失效,一直到机动结束后较长时间内星历都不能有效使用．为改善这种状况,我们研究机动后星历的快速恢复方法．首先使用高精度转发式测轨数据,分析了GEO卫星机动情形下的运动规律．然后在卫星机动结束并进入巡航状态后,使用密集的短弧段观测数据,把公共系统偏差、各站系统偏差等作为常数,主要解算6个轨道根数,用统计定轨方法进行轨道预报,减少解算参数提高预报精度,实现卫星星历的快速恢复．结果表明：在目前的转发式测轨网布站情形下,对鑫诺一号卫星,利用15min数据预报2h,轨道精度（O-C）约为5m;利用30min数据预报2h,轨道精度（O-C）约为3m．     

卫星轨道摄动与地球重力场之间的关系

本文描述了地球重力场对卫星的非球形摄动影响的基本原理,以高轨道GPS卫星和低轨CHAMP卫星为例,给出了数值计算结果与分析.     

通过改进的仿真器对LEO系统进行延时性能研究

卫星技术的进步使得配置一个由低轨卫星组成的卫星星座来实现通信成为现实。介绍了一种仿真工具的扩展,并通过这种工具对LEO卫星系统端到端的传播延时性能进行了研究。     

水下被动定位方法回顾与展望

被动定位,特别是远程被动定位是声纳技术发展的关键和难点。为了提高声纳的探测性能,近年来,在传统的三子阵定位法基础上,出现了一此新的定位方法－－目标运动分析（TMA）和匹配场处理（MFP）。本文分别介绍了3种方法的基本原理及主要实现方式。分析了传统三子阵定位法的局限性。对目标运动分析和匹配场处理技术介绍了其研究热点和发展趋势,这两方面的研究相辅相成,成为今后一段时间内远程被动定位技术的发展方向。     

低轨道卫星功率带宽资源联合分配方法

由于低轨道卫星星上功率和带宽资源有限,设计有效的资源分配方法具有重要的意义.基于此提出了一种低轨道星间功率带宽资源联合分配方法,提高了星间资源分配的公平性和网络业务承载能力.该方法应用地面站数目和星地链路存在时间刻画星间链路容量的比例,将星间资源分配问题归纳为非线性混合整数规划问题.通过引入动态可行域,定义二元变量更新操作来改进燕子群算法,用于优化模型求解.仿真得出卫星瞬时吞吐容量和瞬时网络容量变化具有周期性,并伴有随机波动,所提方法牺牲了网络容量,获取了星间资源分配的公平性.     

一种应用于低轨卫星的APRMA MAC协议

针对低轨卫星通信信道碰撞检测能力弱,时延较长和大业务量的特点,提出一种具有接入控制机制的自适应APRMA MAC协议。通过对信道负载和业务优先级判断来确定不同业务的接入概率函数,并且接入概率在每个时隙中通过更新来动态适应系统资源的变化。该MAC协议确保多个终端合理共享有限的无线资源同时,系统能达到高容量。通过仿真对语音业务丢包概率、数据包平均时延和数据业务吞吐量三个衡量协议性能指标与传统协议进行分析对比,证明了APRMA协议的性能。     

北斗GEO卫星微动条件下的GNSS-R土壤湿度反演

全球定位系统GPS发射的L波段导航信号源已被用于估测地球表面的土壤湿度,但由于卫星具有一定的重返周期,所以对固定区域土壤湿度反演的性能受到不断变化的星下点轨迹的限制。北斗GEO（geostationary earth orbit）卫星是地球静止轨道卫星,同时又存在着周期性的微动,利用它的反射信号来反演土壤湿度受到其微动特性的影响。针对这个问题,本文研究了利用GEO卫星反射信号功率进行固定区域内土壤湿度反演的可行性。本文首先分析了GEO卫星的微动特征和反射区域的变化;然后采用包络提取和三次多项式插值的方法来恢复SNR的趋势变化规律,以消除因为GEO卫星轻微运动带来的周期性波动和噪声,并且根据现场收集的部分实验数据确定的校准参数值对反射系数进行校正;最后,我们使用测试数据进行土壤湿度反演,得到每半小时固定区域的连续土壤湿度反演值。结果表明,土壤湿度反演值与原位土壤湿度值的变化趋势基本一致,反演的平均绝对误差小于4.63％。可见,BDS GEO卫星信号可以作为GNSS反射计的重要数据来源。     

Performance Analysis for Regional Satellite Positioning System Based upon GEO/HEO Hybrid Constellation

Scheme of positioning constellation would greatly influence the positioning performance. In this paper, a GEO/HEO hybrid constellation with 3 HEO satellites deployed in 3 orbits and 3 GEO satellites for regional positioning is presented. Firstly, elements for 3 GEO and 3 HEO are optimized from regional visibility for the selected region of interest. Secondly, positioning performance is provided through GDOP(geometric dilution of precision) and PDOP(positional dilution of precision). Simulation results show that similar accuracy with GPS can be gained by this constellation.     

GPS/BDS/GLONASS组合系统相对定位选星算法

通过分析多系统相对精度衰减因子(RDOP)与选星数的关系,借鉴选星前后几何精度衰减因子(GDOP)差值随选星数变化的负指数衰减模型,利用从苏州获取的卫星数据,对选星前后的RDOP差值与选星数的关系进行了分析。根据可见星的空间分布规律,提出了一种基于卫星高度角和方位角进行分区筛选的快速选星算法;并利用从河南获取的卫星数据对该算法进行了验证。结果表明,该算法具有良好的稳定性,相比于最小RDOP法,以损失少量的精度换取了计算量大幅度的减少。     

低轨导航星座多普勒定位模型及性能分析

相较于北斗、GPS等全球卫星导航系统（GNSS）,低轨道卫星（LEO）具有更加显著的多普勒频移效应,有助于增强GNSS定位、导航和授时（PNT）服务性能。针对当前可用的LEO导航信号少,无法满足地面用户瞬时定位的问题,研究提出了基于一个由288颗LEO卫星构成的Walker星座,选取仿真了9个全球均匀分布的地面站多普勒观测值,建立了瞬时多普勒定位数学模型,并评估了其潜在的服务性能。结果表明：在中低纬度地区,LEO可视卫星为10~ 15颗左右,多普勒定位精度因子（PDOP）达到500 ~ 600;而在中高纬度地区,LEO可视卫星数达到30颗以上,对应的PDOP值降至180左右。静态多普勒定位可实现厘米至分米级精度,动态定位可实现瞬时分米至米级精度,高纬度地区的定位性能显著优于中低纬度地区。     

低轨卫星多普勒频移特性几何估计算法

为了能实时准确地计算低轨卫星的多普勒频移,提出了一种适用于不同偏心率的低轨道卫星多普勒频移几何计算方法.该方法无需地面终端经纬度位置及卫星实时坐标,仅由卫星轨道参数及终端处最大可视仰角即可得到当前可见窗内多普勒频移特性.算法计算过程简单、复杂度低、利于片上编程,仿真结果及数值分析均表明该算法具有较高的精确度,可为卫星通信接收机多普勒频移估计与补偿提供先验信息.      

3颗卫星条件下 GPS三维定位的新方法

提出了一种新型的双天线全球定位系统(GPS)接收机结构方案,用于某些恶劣定位条件下、接收信号的卫星数量较少时对用户位置进行解算.该方法可以在仅接收到3颗卫星信号的情况下,根据GPS的原始数据和伪距,进行较理想的三维位置估计,满足单机定位的精度.建立了基于非线性滤波的位置估计模型,根据该模型的特点,运用平淡卡尔曼滤波算法求解该模型.通过GPS定位实验,验证了该方法的可行性.     

LEO卫星网络中多媒体业务的切换策略

针对LEO卫星网络中多媒体业务的应用,分析了一种基于动态多普勒的切换管理算法,利用多普勒频移效应及卫星几何关系求出卫星发生切换的时间和位置。通过改进该算法和移动性模型为该应用提出一种基于切换预测的策略。为适当选取服务卫星,提出了最大服务时间、最大空闲信道数和最短距离这3种切换准则,它们都基于阻塞概率和中断概率的权衡。每个准则既可用于接入也可用于切换,故形成9种不同的切换准则组合。最后,以类Teledesic系统为例对改进算法和切换策略进行了仿真,结果表明所提方法是有效的。     

基于低轨卫星的并行DMF－RAKE接收机

在低轨卫星通信中，尤其是在低仰角通信时，进入接收机的通常是多径信号而不是直视信号，此时多径衰落和干扰特别严重，常采用高增益扩频技术，需要实现对长周期扩频码的捕获。针对这一问题，提出了一种基于并行数字匹配滤波器组的瑞克接收机，对其在瑞利衰落信道中的性能进行了分析。该接收机能在确保对长扩频码的整周期自相关的基础上，对各多径信号进行最大比合并，提高了信嗓比．以有效地抗衰落。仿真结果表明了方案的正确性。