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。     

基于异轨动态建链的低轨星座拓扑控制技术研究与仿真

低轨星座卫星通信系统中由于卫星间的相对运动使整个网络拓扑变化频繁,是一个全动态网络,这给低轨星座的拓扑控制带来了挑战.研究具有同轨及异轨星间链路的24/3/1 Walker星座网络,提出了两种异轨动态建链的拓扑控制方案,并对其进行了相应的仿真研究,得出了有价值的结论.     

一种新的低轨通信星座路由技术研究与仿真

低轨星座卫星通信系统由于卫星间的相对运动使卫星的相互可见关系不断变化,这给星上交换的路由选择带来了挑战.研究具有同轨及异轨星间链路,并具有星上交换的24/3/1 walker星座网络,将星间链路状态与星座网络的拓扑快照相结合,提出了两种路由优化方案-业务加权的路由优化方案以及基于K短路径的路由优化方案,并进行了仿真研究,得出了有用的结果.     

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。     

高轨卫星通信星座PS-GERT效能评估模型

卫星通信星座的效能评估不仅可以表征星座的通信能力,还可为优化星座结构提供依据。在深入分析星座结构关系的基础上,剖析基于通信链路的高轨(geostationary earth orbit, GEO)卫星通信网络和联系统(plus system, PS),借助图示评审技术(graphical evaluation and review technique, GERT)提出基于特征函数与传递概率的等价传递函数算法。首先,在分析通信链路重要度内涵的基础上,得出通信链路效能及其重要度的算法公式,构建GEO卫星星座PS-GERT效能评估模型。然后,利用傅里叶逆变换推导星座效能的概率密度函数。最后,以某GEO卫星通信星座为例进行分析,验证了所构建模型的优越性,不仅能够全面客观地评估星座效能,同时也为星座结构的优化奠定了理论基础。     

高轨卫星通信星座PS-GERT效能评估模型

卫星通信星座的效能评估不仅可以表征星座的通信能力,还可为优化星座结构提供依据。在深入分析星座结构关系的基础上,剖析基于通信链路的高轨(geostationary earth orbit, GEO)卫星通信网络和联系统(plus system, PS),借助图示评审技术(graphical evaluation and review technique, GERT)提出基于特征函数与传递概率的等价传递函数算法。首先,在分析通信链路重要度内涵的基础上,得出通信链路效能及其重要度的算法公式,构建GEO卫星星座PS-GERT效能评估模型。然后,利用傅里叶逆变换推导星座效能的概率密度函数。最后,以某GEO卫星通信星座为例进行分析,验证了所构建模型的优越性,不仅能够全面客观地评估星座效能,同时也为星座结构的优化奠定了理论基础。     

星际链路天线的建模与仿真

理论结合工程实践，介绍了卫星通信网络中的星际链路的特点及各种关键因素，重点讨论了星际链路天线的仿真模型，分别建立了天线方向图模型和天线增益模型，并给出了NS下的仿真分析方法，提高了NS下卫星通信网络的仿真精度。     

LEO/MEO卫星通信系统ISL网络路由及切换性能研究

为了研究高度不同的卫星通信网络的路由和切换性能,采用Walkerdelta型星座构成两种非静止轨道卫星通信系统,分析和比较了LEO和MEO卫星通信网络构成特点和星间链路的俯仰角、方位角和星间链路长度变化。采用不同的路由策略以满足不同服务质量的要求,分析该策略下的卫星网络性能。设计了一种混合路由策略,综合考虑时延、时延抖动、切换和通信中断4项指标,进而比较不同高度的两种卫星网络应用不同路由策略时的性能。结果表明,混合路由策略上述服务质量的综合指标最优,该策略能够为各种用户提供不同的服务质量,提高卫星通信系统有效性和可靠性。     

激光星际链路抖动噪声抑制的自适应技术研究

讨论了卫星通信系统中光星际链路特有的抖动噪声及其对信噪比影响的数学描述方法。抖动噪声的模型以指向系统设计为基础 ,用以描述信息发送过程中由于指向偏差引起的信号衰落和偏差的起伏引起的抖动噪声。讨论了一种自适应系统模型 ,可对抖动进行有效抑制 ,并给出了其系统性能。     

低轨预警星座通信网络的路由算法

路由技术是低轨预警星座通信网络需解决的关键技术之一。设计了低轨预警星座通信网络的拓扑结构。提出了多约束最优路由模型,该模型将链路的时延、切换率和可用带宽转化为传输费用,表示了时延和跳数受限的最小费用路由问题。给出了求多约束最优路由问题的最优解算法,此算法通过缩小可行路径的搜索空间降低计算复杂性。仿真结果表明,该路由算法的复杂性和切换性能优于同类算法,适合于星上在线路由计算。     

区域性非静止轨道星座支持全球通信的构想

提出了一种利用覆盖特定地区的区域性非静止轨道卫星星座、星际链路、智能化网络控制中心、智能化终端来构成我国全球卫星通信系统的构想。系统采用区域性星座 ,投资少 ,符合我国国情。另外 ,所提出的这一系统构想无需在境外设置中继站 ,由我国自主控制 ,在重点支持国内业务的情况下 ,可同时拥有全球通信能力 ,因此具有特殊的意义     

同轨热备份GEO星座网络可靠性建模

地球同步轨道（GEO）通信卫星星座系统具有拓扑结构复杂、系统状态难以准确划分等特点.在分析包含三颗正常工作卫星和一颗同轨热备份卫星的GEO星座体系拓扑关系基础上,借助Markov过程对系统运行状态进行划分和聚合.依据Kolmogorov定理建立各聚合状态停留概率的微分方程组,通过Laplace变换及其逆变换进行星座网络可靠性指标的推导.分析备份星失效率变动时系统访问安全状态集、劣化状态集、警戒状态集和故障状态集共四类状态集的概率敏感性,为提高星座网络可靠性及制定备份策略提供定量支持.案例对某卫星通信公司设计的GEO星座体系的可靠性进行建模,对比了备份星在不同失效率下系统可靠度的变动.     

5G系统对大规模NGSO卫星系统干扰分析等效建模方法

在5G系统和大规模非静止轨道(non-geostationary orbit, NGSO)卫星系统的同频共存场景中, NGSO系统的星座规模大且具有动态时变性, 5G系统基站和用户数量众多, 存在难以确定5G系统实际位置以及干扰计算量较大等问题。本文以5G系统对NGSO系统的干扰为例分析了建模方法, 在对卫星星座建模时, 利用划分星座子空域方法减少干扰计算量, 在对5G系统建模时, 依据聚类方法以及全球城市人口数量, 使5G系统热点区域分布符合城市发展现状, 并利用辐射能量计算方法减少干扰计算量。仿真结果表明, 与传统外推方法对比, 本文方法具有相似的准确度, 并且可以大幅提高计算效率。     

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。     

基于遗传算法的区域覆盖共地面轨迹卫星星座的优化设计

讨论了使用MATLAB的遗传算法工具箱GATOOL进行区域覆盖共地面轨迹卫星星座的优化设计方法。介绍了共地面轨迹卫星星座的参数特性,讨论了使用遗传算法工具箱GATOOL进行区域覆盖共地面轨迹卫星星座优化设计的方法,针对中国区域进行了仿真设计。仿真结果表明,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。     

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。     

基于位置感知的大规模LEO星座分布式路由算法

针对传统星座路由算法应用在大规模低地球轨道(low earth orbit, LEO)星座中, 存在鲁棒性差、资源开销大、路由效率低等缺点。根据卫星运行时的位置可预测特性, 提出了基于位置感知的分布式路由算法。考虑卫星资源受限, 大规模LEO星座具有卫星节点多、动态性大等特点, 基于位置感知提出一种路径预选机制, 初步确定数据包的传输路径。在此基础上, 考虑业务服务质量(quality of service, QoS)需求, 基于状态和传播矢量函数提出一种路径收敛机制, 无重合确定数据包传输主路径和备用路径。理论和仿真结果证明, 相比于传统路由算法, 所提算法降低了路由存储和开销, 随着中断概率的增大, 提高了星座的吞吐量, 降低了端到端时延。