基于星间链路GNSS自主完好性加权算法

全球卫星导航系统在自主导航工作模式下,传统的地面支持完好性系统无法满足用户的完好性要求。因此提出一种基于星间链路的全球卫星导航系统(GNSS)自主完好性加权算法,通过改进稳健估计理论中的M-估计对星间链路测距加权的计算方法,降低故障卫星星间测距值的影响,以保持星座自主时间同步和精密定轨处理的连续、稳定与精度。仿真结果表明,在一颗及两颗故障卫星情况下,基于星间链路的GNSS自主完好性加权算法,可以有效地消除故障卫星对自主导航精密定轨的影响,星座具有与无故障时相当的自主定轨精度。     

基于星间测距和地面发射源的导航星座整网自主定轨

导航卫星星座自主定轨技术是我国新一代卫星导航系统的关键技术之一.但是仅仅依靠星间相互测距定轨会因缺少地面基准而出现基准秩亏现象.针对这个问题,提出利用少量地面发射源随机工作的方式提供地面基准,将星间测距和地面发射源信息融合起来进行星座整网定轨,进一步提高定轨精度.最后利用仿真实验对该方法的合理有效性进行了验证.     

全球卫星导航系统自主导航完好性隔离算法

全球卫星导航系统在自主导航工作模式下,为了保持星座系统的稳定,保证系统的完好性,需要对故障卫星进行及时可靠的隔离。因此提出一种基于星间链路的全球卫星导航系统(GNSS)自主完好性隔离算法,分析全球卫星导航系统故障判别方式,设计了基于星间链路的故障隔离流程,提出了基于星间测距误差和判别的故障检测及隔离算法。仿真结果表明,基于星间链路的GNSS自主完好性隔离算法,可以有效隔离故障卫星,保持星座自主导航精度,并且算法实现复杂度较小,易于工程实现。     

基于平均可工作概率的星间链路整网抗干扰性能评估方法

导航战条件下的全系统自主导航运行是卫星导航系统星间链路建设的重要目标之一。对星间链路在导航战情况下的工作性能进行准确评估具有非常重要的意义。星间链路的整网抗干扰性能与单星抗干扰能力、星间信号体制、建链策略、网络体制等多种因素均有关系,比较复杂,从而为其准确评估带来很大困难。为准确评估导航战条件下星间链路的整网抗干扰性能,对影响星间链路整网抗干扰性能的各种因素进行分析,并在此基础上对整网抗干扰性能评估场景进行建模设计。提出了以干扰场景遍历条件下的平均可工作概率为指标的星间链路抗干扰性能评估方法,定义了可用率评估指标体系,从而使准确、定量评估星间链路整网抗干扰性能成为可能。     

基于星上天线仰角约束的星间可视卫星集解析算法

星座自主导航需要对星间可视性规律做定量分析,可为进一步研究星间自主组网策略以及星间网络拓扑设计提供理论依据,同时星上自主建立星间链路需要卫星已知其可视卫星集合,因此有必要研究星间可视性解析算法.建立了基于星上环带天线仰角约束的星间可视性判定模型,结合星座几何特性以及卫星运动规律,以时间为变量,推导了卫星在运动过程中对同...     

轮询建链规则下导航卫星信息传输路径选择

基于轮询建链的相控阵星间链路方案在星间观测等方面具有优势,同时也对信息传输的路径选择提出了挑战。针对轮询建链规则下网络拓扑频繁时变的问题,对信息传输的路径选择进行了研究。在Walker24/3/2星座基础上假定了一种轮询建链规则,构建了相应的数学模型对信息传输过程进行描述,在假定规则和所提数学模型的基础上,提出了一种星座内信息传输路径选择方法,保证在不影响星间测距的前提下,解决了多个导航信息在任意卫星节点间并发传输时的路径选择计算问题。最后以单个信息和2个信息流的并发传输为例,通过Matlab仿真计算证明了方法的可行性,对全球导航系统星间链路的路由选择具有一定的参考价值。     

Walker星座自主定轨误差分析

通过对Walker星座中卫星间的相对运动进行分析,给出星间相对距离的解析表达式及其对轨道根数的偏导数,直观地描述在同轨道面和异轨道面的星间观测对轨道根数变化的体现情况;根据星座中卫星的相对位置,提出合理的约束条件和平差方法,利用星间测距网实现星座的整网定位;通过仿真算例,比较在不同情况下,采用合适的整网定位方法对轨道根数的系统误差和随机误差修正的情况。     

基于稳态遗传算法的间歇式覆盖天基雷达星座优化设计

针对天基雷达星座的构型优化设计,建立了能够反映星座重要工作性能的单双基地间歇式覆盖模型、星间链路模型、双基地雷达的动目标检测模型,得到了低轨道卫星星座星间链路判断准则,给出了统计评价特性和综合评估指标体系。在此基础上,建立星座设计的优化模型,采用基于可行解搜索法的协同演化遗传算法并融入稳态遗传进化策略,有效地处理带有复杂计算的目标函数和约束条件的星座优化问题,计算分析实例表明利用该方法进行星座设计是非常有效的。     

卫星导航系统星间链路发展的关键影响因素分析

建设有星间链路支持的导航星座已经成为新一代卫星导航系统的发展趋势之一。各国发展卫星导航系统的战略意图、综合国力、技术水平、国土分布等情况不同,导致导航系统对星间链路有不同的需求和约束,各系统发展论证的星间链路技术方案也各有不同。通过梳理国外卫星导航系统星间链路的发展论证过程,归纳出国外建设卫星导航系统星间链路考虑的3个共性关键因素:需求、技术与经济,并分析了以上因素对星间链路发展的影响。     

基于星历辅助的导航星座星间链路捕获初始信息求解算法

针对星间链路信号动态范围大、捕获时间要求短之间的矛盾,提出了一种捕获初始信息的求解算法。该算法基于导航星座的星历资源和动态特性,采用迭代的方法对信号传输时延和多普勒频率进行估计。分析指出,该算法实现过程简单,收敛速度快,估计精度高,两次迭代即可实现时延估计精度达到纳秒级,大大降低了捕获实现的难度和复杂度,适合星上资源要求比较严格的场合。分析基于北斗导航星座模型展开,对我国北斗导航星间链路的设计提供了参考。     

运用动态规划的智能卫星集群星间通信路由算法

通过建立智能卫星集群网络模型,把智能卫星集群星间通信路由问题转换为时延最短路径问题,进而提出一种求解此问题的智能卫星集群星间通信路由算法.该路由算法采用动态规划策略分阶段规划智能卫星集群两个成员之间的星间通信路由,在每个规划阶段,负责发送数据的智能卫星自主调用一种星间通信路由静态规划算法,以求出其在当前时刻的后继卫星来...     

利用SLR数据校准GPS精密定轨系统误差

分析了卫星激光测距(Satellite Laser Ranging, 简称SLR)检核GPS精密定轨精度基本原理,结合GPS精密定轨误差特点,提出了一种利用SLR数据校准GPS精密定轨系统误差的新方法.新方法在卫星一次过境的短弧段内,利用多个激光测站的分时观测数据,采用多站分时投影思想,重构系统误差,辨识三个方向的定轨精度差异.新方法需要一定数据量的支持,仿真结果表明,利用3个以上测站分时投影可以校准定轨线性系统误差,并且站星矢量之间的夹角越大,效果越好.     

基于压缩估计的单星观测定轨方法研究

分析了单星观测模式下的天基测控系统的可行性,并针对该观测模式下轨道确定中法矩阵的特点,提出了一种基于压缩估计的定轨方法,该方法对法矩阵进行变换,避免了法矩阵奇异造成的误差传递。证明了当满足一定条件时,该压缩方法的估计精度要高于传统的定轨方法。并结合单星观测的特殊性,提出了误差传递因子,设计了单星观测下的压缩估计定轨算法。最后以单星模式下的天基测控系统作为仿真背景进行了仿真试验。结果表明,该压缩估计可有效提高单星观测模式下的轨道确定精度。     

多层卫星通信网络结构设计与分析

针对单层卫星网络时延高、网络阻塞概率大等问题,研究了多层卫星网络的系统结构及其特点。结合不同轨道卫星特点,引入分层卫星网络结构,采用Walker和极轨星座覆盖带设计法,设计了多层卫星网络星座。采用"弱连接"模型作为星际链路建立的基本原则,并对星座的覆盖性能和星际链路特性进行了仿真分析,结果表明,多层卫星网络在覆盖特性和星际链路性能上更具优势。     

基于脉冲星观测的导航星座自主导航数据融合方法

为解决完全依赖基于星间观测的导航星座长期自主导航的基准秩亏问题,提出基于脉冲星和星间链路的组合导航方法。给出了该方法的基本原理。为合理分散计算,采用简化和改进后的广义联邦滤波算法来对两种观测数据进行融合。仿真试验对该方法的合理性和可行性进行了验证。     

基于GEO/LEO两层星座的卫星组网结构分析

提出了一种基于GEO/LEO两层星座的卫星组网结构,在两层星座中建立了立体交叉的层内、层间星际链路,实现了GEO/LEO两层卫星星座的优势互补,具有组网灵活、管理简单等特点.通过快照周期定义了星座中各卫星的逻辑位置,并基于逻辑位置提出了对LEO卫星的分群和分组管理:包括LEO卫星的逻辑分群,群内LEO卫星的分组,以及分组内组长LEO卫星的选取和备份机制.在该卫星组网结构中,各星座协同运行,数据传输方式多样,能提高卫星网络的性能.