区域性覆盖的卫星轨道和星座设计

探讨了区域性覆盖卫星星座设计方法.为实现我国区域连续覆盖,对倾斜圆轨道星座,σ星座,椭圆回归轨道星座,极轨卫星星座,赤道轨道星座等设计方案优缺点进行研究,综合比较和仿真分析,赤道轨道星座和倾斜圆轨道星座,是对我国区域连续覆盖的较好方案.     

σ星座设计与仿真

σ星座作为一种具有独特星下点轨迹特性的特殊Walker星座类型,有关σ星座设计方法的描述在众多文献中相对缺乏,许多阐述也并不完备。基于此,深入研究了地面轨迹分离数与σ星座构型的关系,建立了σ星座空间几何模型,提出了一种σ星座设计解析方法。通过STK软件仿真验证了该设计方法的可行性,仿真结果表明,σ星座在高轨通信卫星星座和预警卫星星座的设计方面具有巨大的应用前景。     

地心甚高轨道星座构形协同捕获控制策略

针对地心甚高轨道星座构形协同捕获控制问题,基于虚拟编队方法设计了协同捕获控制策略,采用三脉冲燃耗最优轨迹规划算法对构形捕获轨迹进行协同规划;并且结合自适应全程积分滑模控制器对卫星各自转移轨迹进行跟踪控制。以10万km轨道高度的三星星座构形捕获为例进行仿真验证,仿真结果表明:该策略可以有效应用于地心甚高轨道星座构形捕获控制,能够在燃耗较少的情况下使星座中卫星同时到达各自的标称位置,同时具有较高的精度。     

导航星座损伤模式优化分析

基于攻防对抗下的导航星座损伤模式优化分析,建立了导航星座的区域PDOP可用性优化模型,解决了不规则构型卫星星座出现较多损伤卫星时无法有效求解的问题。针对全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统(BDS)进行了优化仿真和对比分析。结果表明,导航星座的轨道平面数越多,其应对出现导航星座损伤的能力越强。建立的优化模型对导航星座构型设计和应对攻防对抗中星座出现损伤具有一定参考价值。     

卫星星座实时覆盖性能仿真与分析

对基于卫星星座的核爆探测系统对监测地幅实时覆盖性能进行了分析,采用对物理空间离散化的思想进行地表网格划分,建立了一种可对任意地形复杂区域进行实时覆盖分析的计算方法;并以MATLAB为仿真平台开发了星座系统仿真分析软件,在此基础上建立了星座实时覆盖分析的仿真模型,并应用于给定星座的实时覆盖性能分析。     

融合遗传蚁群算法的区域覆盖卫星星座优化算法

针对特定区域覆盖并密集重访的卫星星座优化设计问题,采用回归轨道和共星下点轨迹星座的设计方案,提出特定区域内重点地区权值排序覆盖并融合遗传蚁群算法优化求解卫星星座轨道参数的方法。分析区域覆盖星座的设计需求,建立回归轨道覆盖区域模型,利用遗传蚁群算法计算出最优轨道根数,使用共星下点轨迹星座求解算法求出所有星座参数。仿真实验结果表明优化设计的星座满足对于区域目标的覆盖时间和重访次数需求,并对重要地点按照权值排序进行了侧重性覆盖和重访,验证了算法的可行性。     

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。     

基于奇偶矢量的多星座RAIM算法

随着GNSS接收机技术的不断发展,基于多星座下的GNSS接收机自主完好性监测(RAIM)算法也已被国内外学者广泛研究。首先介绍了接收机自主完好性监测奇偶矢量算法的原理,然后分别对单星座、多星座组合下的RAIM算法进行了研究和仿真,图形化和数据化的仿真结果充分证明了多星座组合下的完好性监测性能优于单星座下完好性监测性能。     

星地融合网络的上行链路覆盖性能分析模型

星地融合网络可以提供天、空、地、海立体全场景信息覆盖,满足用户多样的业务需求。针对星地融合网络,提出了基于覆盖概率的星座数和基站数的分析模型（AMCP）。该模型为星地融合网络的上行链路覆盖概率提供了分析方法。表述卫星星座数和基站数对用户信号的干扰,构建满足用户覆盖概率条件下的卫星星座数和基站密度的表达式。通过仿真分析了卫星星座数和基站密度对覆盖概率的影响,仿真结果为设计星地融合网络提供分析基础。     

太阳对中低轨红外预警星座跟踪传感器的影响

中低轨天基红外星座是一种新型的能对自由段目标进行跟踪的导弹预警星座,太阳是影响其跟踪覆盖性能的重要背景条件。详细分析了太阳对跟踪传感器的影响条件、方式和大小,并进行了仿真验证。研究表明太阳对单颗卫星的影响较大,并且呈现周期性,但对整个星座的影响有限。     

基于STK的Starlink星座覆盖仿真分析

利用卫星仿真工具包(STK)建立了Starlink星座覆盖模型,对其在南北纬70°范围内的覆盖能力进行了仿真分析,具体分析了星链星座对华盛顿、北京、中国台湾、基辅四个地点及其所在四个地区的覆盖能力。仿真结果表明,目前,星链星座能够达到对南北纬约60°之间地区的100%覆盖率,1.5版星链卫星开始覆盖两极地区,星链星座向实现全球覆盖方向稳步发展;星链星座对华盛顿、北京以及基辅等高纬度地区能够实现24小时全覆盖,且覆盖重数较大;对中国台湾等低纬度地区还有部分时刻无法实现连续覆盖,但整体覆盖能力正稳步提升。     

利用星间伪距观测进行编队星座相对状态测量

以三星编队星座为例 ,讨论利用高精度的星间伪距观测进行星间相对位置、姿态和时间参数确定的一些问题 ,包括 :坐标系、独立参数的选取和观测方程的建立 ,星座状态的转换 ,天线的安装和指向等 ,并针对一个对地观测的星座进行了仿真和分析     

电子侦察卫星多星侦察覆盖区域及仿真分析

针对单颗电子侦察卫星侦察覆盖范围有限的弱点,利用多颗电子侦察卫星组成卫星环、卫星星座进行侦察。建立了电子侦察卫星环对地侦察覆盖区域计算模型,对卫星环形成的覆盖带宽度和侦察盲区面积进行了计算。构建了电子侦察卫星星座对地侦察覆盖区域计算模型,讨论了相邻卫星环盲区半径与盲区中心距之间的关系对卫星星座对地侦察覆盖区域的影响。最后对卫星环侦察覆盖区域与卫星星座盲区随轨道高度、侦察天线波束角以及轨道倾角的变化关系进行了仿真分析。     

单航天器无需变轨与Walker星座多星交会的充分条件及特性分析

以Walker星座为研究对象,对单航天器无需变轨实现多星交会的问题展开研究。从Walker星座相位同构特性出发,得到了单航天器无需变轨能够对多颗星座卫星交会的充分条件,对交会的星座卫星的数目和星座卫星组合等问题进行了研究。在此基础上,提出了利用解析法求解交会轨道的轨道设计方法,并对交会轨道的特性进行了分析。对交会更多星座卫星(大于3颗)的可能性展开了讨论。研究结果可为单航天器无需变轨对星座多星交会提供理论依据。     

基于SLAM的图形建模仿真环境

本文详细介绍了基于ＳＬＡＭ的图形建模仿真环境的设计与应用，包括图形建模环境的实现，ＳＬＡＭ网络的进程交互仿真策略以及仿真器的设计，并进一步探讨了该系统用于协同仿真进行混合异构建模的思想。     

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。     

GPS和类GPS测距技术联合用于双星编队星座的状态确定

编队卫星状态的高精度确定是编队星座功能实现的重要基础。针对对地观测的双星编队星座的状态确定问题,为了提高状态确定的精度,在GPS技术的基础上,引入了类GPS测距技术,建立了联合GPS和类GPS测距技术进行状态整体确定的两种数学模型,并讨论了GPS星间单差模糊度和类GPS星内单差模糊度的同时初始化方法,最后进行了数值仿真。仿真结果显示,类GPS观测值尤其是类GPS星内载波单差观测值的引入,明显提高了双星编队星座的状态确定精度,其中绝对姿态角的精度达到rad,相对位置的精度达到m,相对钟差的精度达到s。仿真证明方法正确有效,模型二更优于模型一。     

MEO非共振轨道导航星座摄动补偿控制

针对我国新一代全球导航星座长期构型维持控制问题,提出了MEO星座构型状态描述方法,分析了主要摄动力和轨道参数偏差作用下的星座构型演化规律,结合实测数据对稳定性规律进行了验证;研究了参数偏置摄动补偿控制原理,提出了一种改进的解耦控制方案,分析了星座部署时间对摄动补偿控制量的影响规律,得到了一些有益的关键性结论,为我国全球导航系统的星座构型设计和运控策略制定奠定了基础。     

解析法区域覆盖卫星星座设计

对典型卫星星座进行了分析。使用解析方法,以卫星载荷的工作高度范围为约束条件,以有效利用卫星覆盖区域为原则,给出设计区域覆盖卫星星座的详细步骤,得出卫星轨道根数和星座轨道参数。利用卫星工具包(STK)生成卫星星座图。     

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。