一种适用于我国的TDRSS星座方案

提出了一种适用于我国的跟踪与数据中继卫星系统(tracking and data relay satellite system,TDRSS)星座方案。系统以中轨卫星星座为基础,由卫星星座、星际链路和地面信关站组成,可为我国的低轨航天器与地面站之间提供不间断的数据链路。理论分析和仿真结果表明,采用该星座方案的卫星中继系统能全天时覆盖全球低空空域,有较好的对地覆盖特性。     

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。     

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.     

卫星星座导航数学仿真系统及其关键技术研究

为了研究卫星导航系统的星座覆盖性能,信号链路、时间系统等关键技术和性能指标,有必要建立导航星座仿真系统,完成导航星座系统在各种模式下的工作状态模拟并对其结果进行分析和评估.论述了基于高层体系结构(HLA)仿真平台下的卫星星座导航数学仿真系统的总体设计,介绍了卫星导航星座分系统以及仿真支撑环境的功能.在此基础上,分别对仿真时间的推进策略、数据分发管理、仿真时间同步以及卫星轨道确定等关键技术进行了分析与研究.试验结果表明,本文设计的仿真系统及采用的若干关键技术,能够很好的满足仿真与评估的需求,对我国北斗卫星导航系统的研制具有重要的参考价值.     

卫星组网与星座控制设计、分析、仿真系统研究

设计和开发了卫星组网与星座控制设计、分析、仿真系统。该系统具有卫星组网优化设计、星座控制优化设计、星座性能分析、星座运行和控制过程仿真演示的功能,系统中的每个组成单元软件可以通过任务设定软件进行预定任务要求星座的设计、分析和仿真,也可以根据自身输入参数进行卫星组网与星座控制的设计、分析和仿真。最后利用该系统完成了对一个导航星座的设计、分析和仿真。     

通导一体化环月星座设计初探

探月活动的深入开展对月球中继星座的覆盖连续性、通信即时性、导航精准性及建设成本的要求越来越高。通导一体化的出现可为月球星座设计带来新思路, 可在为月面用户提供通信中继服务的同时, 在三重覆盖下实现高精度月面用户定位。针对不同卫星数量、不同轨道高度的环月星座轨道, 分析了其单重、双重和三重全月面全时覆盖的性能, 提出了特定高度下针对不同覆盖重数所需卫星数量的理论最小值, 并进行了仿真验证; 而后在通导一体化设计准则下, 对三重覆盖的情况进行了月面用户定位仿真分析, 结果显示三重覆盖定位精度可达米级。     

卫星移动通信星座系统的建模/仿真

卫星移动通信系统常采用星座的方式构建,能够实现真正意义上的全球覆盖。它是一个复杂的系统,其核心星座系统部分的设计过程中需考虑时间、空间覆盖特性,进行链路和成本分析等,单纯的数学计算难以集成化地对设计过程的各方面以及设计方案进行全面、直观的分析,因此采用现代仿真技术,基于HLA/RTI和STK,建立卫星移动通信星座仿真系统,通过XML方式灵活的存取数据库中的模型数据和配置方案,进行星座系统设计,并对设计方案进行实时或超实时的仿真运行,得到全面的分析、评估结果,仿真系统具有直观的二维、三维场景和曲线、报表显示功能,可为卫星移动通信星座系统的设计提供一个集成化、可视化的仿真试验平台,并可在一定程度上支持其他卫星星座设计。     

导航系统性能的并行仿真分析

针对用于卫星导航系统定位、测速和授时性能分析与评估的仿真系统运行时间过长的缺陷,以全球格网精度因子分析为例,提出了利用局域网机群、采用并行仿真技术来提高仿真运行速度的解决方案.为了实现负载均衡,先后采用了格网数目平均分配、根据CPU主频分配格网实体、按照基准测试时间分配格网实体三种实体划分方法;为了减少进程间通信,设计了一种由逻辑进程的第一个格网实体接收来自星座实体的带有各卫星坐标的事件,并在格网实体之间依次转发此事件的事件发送机制.实验结果表明,采用根据CPU主频分配格网实体的并行仿真方法,可获得理想的加速比.     

基于Markov过程的导航系统星座可用性分析

卫星导航系统星座可用性分析面临准确性和快速性的矛盾。论文在研究全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）星座可用性分析需求的基础上,系统地定义了导航系统可用性的基本概念,给出了基于分系统部件失效计算导航星座可用性的方法,提出了基于Markov过程的单星可用度算法,建立了基于星座状态概率的服务可用性计算模型,并结合导航基本原理模型得到了导航星座的可用性。最后,基于此方法针对北斗区域卫星导航系统相关数据对其星座可用性进行了仿真和实验分析。结果表明,本文所提方法和模型能够满足卫星导航系统星座可用性分析的特殊需求。     

基于Ｐｅｔｒｉ网的低轨星座空间覆盖属性分析

针对低轨（low earth orbit, LEO）星座系统的空间覆盖性能,提出应用着色Petri网（colored Petri net, CPN）建模仿真分析星座对目标空间覆盖属性的方法。通过低轨探测星座系统的三层CPN建模和仿真,分析整体星座的逻辑结构特性和多星动态协同事件操作流程及操作事件的因果/并发时序关系,创建了一种LEO探测卫星对任意时间、任意地点和任意弹道的空间目标覆盖属性研究途径,以获得星座对任意来袭目标的最优探测操作流程。     

Design for the simulation of space based information network

1 .INTRODUCTIONNewcommunication network si mulations are nee-dedin space based networkto demonstrate ensuingadvances in global operations and distributed re-source management . Theseinclude full-scale si mu-lation of networking, protocols ,information dis-tribution,and display to lead tointegrated demon-strations of full-scale land-,air-,sea-,and space-based network having explicit modelling of net-work dynamics ,inter-satellite links (ISLs) , up-downlinks ( UDLs) ,schedulers ,protocols …     

采用遗传算法的中轨区域通信星座优化设计

区域通信星座的研究具有重要的现实意义，给出一种利用遗传算法设计中轨区域通信星座的方法。首先分析、确定中轨通信星座优化涉及的轨道控制参数，然后讨论了星座覆盖性能的评价准则，对星座系统的轨道控制参数集进行二进制编码后，利用遗传算法来获得对服务区具有最佳覆盖性能的星座类型。为了验证该方法的有效性，选择我国本土的一块区域，以最大覆盖率为目标进行仿真，结果表明该方法可以在给定条件下获得性能良好的星座方案。     

基于GALILEO及GPS-GALILEO组合系统的仿真分析

根据GALILEO卫星系统的设计参数，建立了卫星运动方程，编制了GALILEO系统的星座仿真软件：并结合GPS系统，以中国地壳运动观测网的25个基准站为地面观测站，对大陆范围内基于GPS、GALILEO以及GALILEO—GPS组合系统进行单点定位时的卫星可见性和给定精度下的定位可信度进行了系统的分析。仿真结果表明，在中国大陆范围内，GALILEO系统在时间域和空间域上的整体稳定性优于GPS系统。在一定的定位精度要求下，二者的平面定位可信度基本一致，GALILEO的高程定位可信度优于GPS系统；组合的GPS—GALILEO系统无论在卫星可见性方面，还是在定位可信度方面，均优于单一的定位系统。     

基于状态-动作模型的中继卫星操作规划问题建模

通过分析中继卫星操作规划问题特点,提出一种基于状态-动作模型的任务规划建模方法。采用PDDL语言对中继卫星的领域知识进行描述,解决动作的持续时间约束、复杂资源约束以及一类特殊的外部事件的表达问题。最终建立的中继卫星操作规划模型表明,该方法较传统规划建模方法具有更强的描述能力。通过引入领域知识将操作任务规划问题分解为规模较小的子规划问题,并给出子任务对应的可选动作集合,从而减小了规划解的搜索空间,提高了求解效率。     

基于旋转角度的跑步运动仿真

提出基于旋转角度的方法仿真跑步运动.跑步时人体四肢和躯干都在绕关节做重复旋转运动,基于旋转角度的跑步模型根据各关节的旋转角度计算人体运动时不同部位的位置,进而求解跑步运动行为.根据该模型提出一种跑步运动仿真方法/程序,该方法可以用于跑步运动仿真和提供建模所需的人体部位的位置数据,因而可缩短建模周期.用一个慢跑仿真案例示例了该方法的仿真过程.     

一种简化的移动卫星网仿真方案

鉴于以星座组网模式建立的卫星网在仿真上实现的难度很大，提出了一种简化的卫星网仿真方案，利用地面固定的有线网络，在其中加入卫星网特性模型，使其完全呈现出卫星网固有的动态网络拓扑特性和动态网络时延特性。最后在OPNET上实现了本仿真方案。     

基于马尔可夫过程的GNSS星座可用性评估

卫星导航的星座可用性是评价导航系统性能的重要指标之一。基于马尔可夫过程建立了同时考虑卫星故障率和修复率的单星可用性模型,结合卫星的备份情况提出了空间信号层和服务层的星座可用性评估方法模型。基于上述评估模型,结合大量实测数据分析了空间信号层和服务层的星座可用性概率。结果表明:全球定位系统(global positioning system, GPS)星座可用性评估模型是有效的,GPS星座可用性符合其系统性能规范。提出的星座可用性评估方法对北斗卫星导航系统的全球化建设及其可用性评估有一定的参考价值。     

一种加权傅里叶变换域通信方法

为提高通信的安全性,将多项加权分数傅里叶变换(multi-terms weighted-type fractional Fourier transform, MWFRFT)与变换域通信系统(transform domain communication system, TDCS)相结合,提出一种加权傅里叶变换域通信方法。首先使用MWFRFT对原信号进行处理;然后利用混沌序列产生的伪随机相位生成TDCS基函数;最后将所得信号与基函数调制并用于隐蔽通信。为验证该方法的可行性,对信号的星座变换特性以及相关特性进行了仿真分析,结果表明,MWFRFT具有较好的星座混淆性,利用混沌映射得到的TDCS基函数相关性有所提高,因此,该方法适用于隐蔽通信。     

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。