Dynamic Characteristics of Inter-Satellite Links in LEO Networks

To establish an efficient inter-satellite link (ISL) in an LEO network, the effect of geometric characteristics of ISL on the ISLs and the devices on the LEO satellite should be examined. Because of the continuous movement of the LEO satellite, the time-varying behaviours of the ISL's geometric charactersistics continuously change with the changes of the satellite's position on the orbit. These dynamic geometric characteristics of the ISLs are important for ISL's performance analyzing and the design of the devices on the LEO satellite. This paper describes dynamic geometric characteristics of ISL, analyzes the impact of these regulations on the tracking system of the satellite's antenna and the power adjusting system of the satellite's transmitter, with the Iridium system as an example.     

低轨卫星辅助的干扰源位置确定

为提高针对影响同步通信卫星正常工作的地面干扰源定位精度,回避无邻近卫星无法定位问题,提出低轨卫星辅助的新方法。该方法充分利用低轨飞行所带来的长基线、近距离的好处,并以多普勒差为观测变量,卫星轨道参数为待估参数,可进一步改善定位精度。针对建立的定位数学模型进行计算,其结果显示,当低轨卫星的高度在5000km时,全区域定位精度优于1km。     

减少移动卫星对地面站干扰的计算时间

在计算中低轨道移动卫星对固定业务地面站干扰时 ,如何缩减计算时间是个突出的问题。该文提出了加大计算步长和设置仰角阈值两种方法 ,分析了理论上减少计算时间的可能性 ,并通过典型的实例计算研究了这两种方法对计算精度和计算时间的影响。结果表明 ,取样步长往往可以取到相当大 (2 0 0～ 30 0 s左右 ) ,从而使得计算时间大大减小 ;另外 ,通过设置合理的仰角阈值 (15°左右 ) ,引起的误差是允许的 ,也能使得计算时间减少为原来的 90     

低轨星座导航增强能力研究与仿真

低轨卫星星座具有几何图形变化快、落地信号功率强、全球天基监测覆盖等天然优势,可对中高轨全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)星座进行有效补充和增强,提升全球定位、导航与授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)服务的精度、完好性、可用性和抗干扰等能力,已成为下一代卫星导航系统重要的发展方向.本文总结了国内外低轨星座发展现状,对不同低轨星座进行了分析和设计,对低轨星座提升导航定位精度、加速精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)收敛、全球天基监测等导航增强能力进行了分析,重点论证了低轨星座突破现有中高轨GNSS技术瓶颈的机遇和体系增量能力,给出了相应的仿真分析结果,以期对我国低轨星座和北斗卫星导航系统的融合发展提供参考和建议.     

A multi-path routing algorithm of LEO satellite networks based on an improved ant colony system

Geography rectangle is used to reduce signaling overhead of the LEO satellite networks.Moreover,a multi-path routing algorithm based on an improved ant colony system （MPRA-AC） is proposed.Matrix indicating the importance of the link between satellites is introduced into MPRA-AC in order to find the optimal path more quickly.Simulation results show that MPRA-AC reduces the number of iterations to achieve a satisfactory solution.At the same time,the packet delivery ratio of LEO satellite networks when running MPRA-AC and DSR-LSN （dynamic source routing algorithm for LEO satellite networks） is compared.The packet delivery ratio is about 7.9％ lower when running DSR-LSN.Moreover,because of the mechanism of active load balancing of MPRA-AC,simulation results show that MPRA-AC outperforms DSR-LSN in link utilization when data packets are transmitted in the networks.     

LEO卫星通信系统位置管理的多星选择策略

针对低轨卫星移动通信系统用户在多星覆盖的情况下的位置注册问题,提出了仰角和覆盖时间加 权策略。这种策略既可保证注册卫星覆盖移动终端的时间长,又可保证移动终端处于低仰角的概率低,保 证较好的寻呼信道条件,减少了位置更新和寻呼移动终端的信令开销。     

一种改进的Turbo码译码算法及其FPGA实现

为有效降低Turbo码在硬件实现时的译码复杂度并减少其存储资源消耗,将现有Turbo码译码算法中Log-MAP算法和Max-Log-MAP算法进行融合改进,提出一种适于并行计算的改进Max-Log-MAP算法,即在译码计算中间参数的过程中,只将具有多个输入变量的max*(·)运算简化为取最大值的max运算,而对具有2个输入变量的max*(·)运算进行精确计算. 仿真结果表明,改进Max-Log-MAP算法的复杂度可以接近Max-Log-MAP算法,而性能接近Log-MAP算法. 将采用新算法的Turbo码编译码器在现场可编程门阵列(FPGA)上实现,并应用于低轨卫星通信系统(LED)中的,能在保证Turbo编译码优异性能的同时,获得较低复杂度和较低资源消耗,有利于减小卫星手持通信终端的体积,降低功耗.      

低轨道移动卫星信道中的DDPSK调制特性

针对低轨道卫星移动通信信道的大范围快速时变的多普勒频移特性,提出并分析了双差分相位调制方式（DDPSK）。结果证明,DDPSK与相关相位调制、差分相位调制相比,对于频率变化有很好的稳定性,能够克服大频偏对于移动通信的影响。并进一步给出了它在带遮蔽效应的莱斯信道的误码特性。     

频域相关器在低轨小卫星中的应用

针对频域相关器在频域上进行直接序列扩频信号的捕获,可以显著地加快捕获速度,缩短捕获时间,在进行直接FFT补零做法的性能分析后,指出直接补零会带来性能的恶化。然后提出了一种新的算法,即把频域相关长度加倍,证明它可以完美地解决频域相关器的FFT长度不匹配的问题,同时与时域相关器相比,仍然大大地降低了计算量,缩短了捕获时间,并给出了在基于数字信号处理器(DSP)实现时频域相关器和时域相关器的计算量比较结果。     

基于Hill方程近地卫星模型预测轨道保持方法

近地卫星偏离标称轨道的过程可以表示为该卫星和一个在标称轨迹上运行的"虚"卫星的相对运动,服从Hill方程。在此基础上建立一种在线控制方法,利用模型预测控制(MPC)进行轨道优化和偏差消除,使用多变量优化的控制算法,将控制量的大小与轨道器的轨道偏差联系起来,形成反馈系统,通过给出开环和前馈-反馈闭环两种形式的控制方程,建立基于甚小推力发动机多次点火的轨道控制方法,从而确定控制量将卫星轨道实时保持在偏差管道内。