低轨星座系统业务建模与仿真

低轨星座系统组网复杂,业务类型多且动态性强。为对系统业务进行分析和估计,首先 构建其业务建模与仿真框架,其中业务模型分为业务源模型和网络模型,业务源模型采用分 层触发方式实现对网内用户行为的精确描述,网络模型采用模块化方式以增强可扩展性。在 此基础上,针对“天基＋地基”模式的星座系统建设方案,对境外业务进行分析,基于业务 模型设计仿真场景,通过仿真获得不同用户数下星际链路所需承载的业务量,较好地解决 了卫星星际链路有效载荷的重量分配问题,为低轨星座系统的设计和性能评估提供参考。
     

“鸿雁”星座闪亮亮相 移动通信或将全球无缝覆盖

正在第12届珠海航展上首次展出的"鸿雁"通信卫星星座系统(以下简称"鸿雁"星座),是中国空间技术研究院东方红卫星移动通信有限公司自主建设的全球低地球轨道卫星通信系统,该系统着眼于全球覆盖、星间互联的天基系统与地面网络的全面融合,为各类用户提供多种卫星数据信息及综合业务服务。     

星座通信网建设过程中的端到端延时及存储需求分析

为了降低星座通信网建设过程中的端到端延时及星上存储需求,提出了异轨一箭多星(MSMP)方法。在星座通信网每个阶段,该方法把发射的多颗卫星注入到多个相邻轨道平面上合适的相位,使得用户接入卫星的时间窗口分布更加均衡。实验结果表明,MSMP方法在建设过程中的平均端到端延时及存储需求比传统的同轨一箭多星(MSIP)方法分别小70.1%和42.8%。     

多层卫星通信网络设计及星间链路几何特征分析

首先比较LEO、MEO、GEO和HEO卫星构成的通信网络的优缺点,针对性地提出一种多层卫星通信网络方案,设计了一种由LEO、MEO和GEO卫星构成的多层卫星通信网络,该网络是第一个以Walker delta型星座构成的含有各种ISL的多层卫星网络,所需卫星数目最少.通过仿真模拟了卫星星座,应用几何分析的方法研究了网络中ISL的俯仰角、方位角和路径长度三个参量的变化规律,对星上跟瞄系统的设计和转发器功率的选择有指导意义,为选用时延最短路由和满足服务质量提供依据.多层卫星网络能够综合单层卫星的优点,发挥其在覆盖范围、星间链路、传输时延等方面的巨大优势,满足各种业务的不同QoS要求.     

美又有两个大低轨卫星系统获许可证

美又有两个大低轨卫星系统获许可证作为其全球星座建设工作的第一阶段，星座通信公司将先发射１２颗艾科卫星美国联邦通信委员会最近又向两个将通过非静地轨道小卫星提供国际移动电话业务的卫星通信项目颁发了许可证。这两个项目分属星座通信有限公司和移动通信控股有限公...     

Orbcomm星座卫星系统发展历程及其最新动态研究

Orbcomm星座卫星系统是美国三大低轨移动星座卫星系统之一,文章从其发展历程出发,简要介绍了Orbcomm星座卫星各阶段发展情况、技术特征、支持的业务以及最新发展动态等内容。     

火星全球导航卫星系统

讨论了建立类地行星全球导航定位系统的意义,并对火星全球导航卫星系统星座的布构型进行了初步分析设计.对不同导航星座的覆盖特性与导航定位性能进行了评估,给出了最佳星座设计,它可以作为将来建立火星导航卫星系统的星座设计参考.     

小卫星和通信卫星星座技术特征分析

介绍了小卫星的发展情况和特点 ,给出了小卫星星座的概念和星座的主要设计参数 ,指出了编队飞行和组网技术在应用方面面临的挑战。然后分析了最新发展的通信卫星星座技术和星座卫星通信系统的设计原则 ,对中、低轨道星座系统进行了综合分析 ,并在此基础上进一步提出若干低轨道星座组网方案。最后指出了小卫星组网的若干关键技术及发展趋势。     

国外低轨物联网星座系统发展分析

随着地面移动通信系统的建设发展和移动互联网业务的爆发式增长，多样化的移动通信需求和应用场景不断涌现，传统的“人与人”之间的通信正在扩展向“人与物”、“物与物”的通信。物联网（internet of things,IoT）技术近年飞速发展，并已投入广泛建设和应用。卫星因其广域覆盖和抗毁性，比较适应于大区域数据采集和物联业务。近年来随着卫星通信技术能力的提升和产业链条的优化，商业航天蓬勃发展，天地一体成为趋势。天基物联网、天地融合物联网成为新的关注点。国际上近年来涌现出数十个天基物联网系统，部分已投入工程建设和应用，已在天基物联网的系统架构和体制设计上取得进展。针对卫星物联网技术发展和建设应用开展调研，对Orbcomm、Kepler、SpaceMobile、ELO等低轨星座物联网系统的建设规划、能力定位、系统架构、星座方案、通信技术、频率资源、市场应用等方面进行了全面分析，并对天基物联网星座系统的发展趋势和关键问题进行总结。     

和差信号校相残差对星载自跟踪系统的影响

星载自跟踪系统由于其特殊的工作环境，易产生和差信号的校相残差，从而影响系统跟踪性能，严重时甚至会导致跟踪无法收敛，因此，研究其对自跟踪系统的影响规律，具有实际工程指导意义。由于实际系统具有惯性延时、非线性等特点，无法使用纯数学方法分析和差信号校相残差对自跟踪的影响。本文采用了数学分析结合仿真分析的方法，首先使用数学方法分析了校相残差对无惯性延时理想系统的影响，得到了校相残差对跟踪轨迹、收敛速度的影响规律。然后，结合星载自跟踪系统负载跟踪速度较低的特点，建立并简化了自跟踪系统仿真模型。仿真结果显示，实际系统相对于无惯性延时的理想系统，校相残差的影响更显著，但跟踪轨迹、变化规律相同；同时也验证了理论分析的正确性。结论表明，随着校相残差从零逐渐变大，跟踪轨迹由直线收敛、螺旋收敛、圆形环绕变为螺旋发散直至直线发散；校相残差对自跟踪系统的影响大小主要由控制系统惯性延时和开环增益决定，惯性延时、开环增益越大收敛速度越慢直至发散。     

低轨星座路由技术研究现状与展望

低轨星座网络具有覆盖范围广、传输时延少、顽存能力强等优点，在宽带互联网接入服务、物联网、导航增强等方面具有重要应用。星间路由是星座网络的关键技术，直接影响其服务性能。众多学者对路由展开广泛且深入的研究。首先基于拓扑获取方式、传输数据方式、路由计算地点及计算方式等分类方法分析并归纳了低轨星座路由。其次从时间虚拟化、虚拟节点、动态拓扑更新路由以及拥塞避免角度介绍了典型路由及其改进，总结并对比了主要路由的特点，最后在此基础上提出了低轨星座路由的发展趋势。     

一种基于组合策略的低轨星座网络流规划方法

低轨星座网络流规划方法是提升大型星座网络性能的关键技术。针对现有低轨星座网络流规划方法手段单一，难以兼顾全局性能优化与卫星自主灵活性等问题，研究提出了一种基于组合策略的低轨星座网络流规划方法，首先根据业务特点对网络流进行分类映射，针对6类映射业务的QoS差异，分别采用集中式、分布式和源端路由等路由控制策略；在此基础上将星座网络流规划问题抽象为求解带宽约束下的多源单汇网络最大流和多源多汇网络最大流问题，分别采用负载均衡路由和多约束QoS路由算法；对基于组合策略和单一策略的星座网络流规划方法进行了仿真分析，结果表明组合策略比集中式的传输时延低约20ms，丢包率低约9%，比分布式的带宽利用率高约42%，可有效提升星座网络性能，能够更好满足不同场景及需求。     

基于移动式网络的LEO卫星星座通信网络研究

为飞机等交通工具内的用户提供基于卫星的不间断IP连接，并在卫星星座网络内实现IP路由选择功能，是未来LEO卫星星座通信网络需要解决的关键问题。提出了基于移动式网络技术的LEO卫星星座通信网络体系结构，实现了卫星星座通信网络中的IP路由选择功能，并降低了对地面网路的依赖，实现了对用户段网络随时随地的连接支持。在对卫星星座通信网络中的星地切换模式进行分析的基础上，提出了一种基于虚拟移动路由器的快速星地切换和认证方法。通过NS2仿真试验，给出了新型LEO卫星星座通信网络的传输延迟特性以及快速切换方法的仿真试验结果。仿真试验表明，提出的网络结构是满足未来卫星星座发展需求的，星地间的切换是低时延的。     

SpaceFibre星载网络服务质量实现研究

为实现SpaceFibre星载网络中短时间内大量实时数据流的可靠传输，满足不同空间任务的服务质量(QoS)要求，提出一种基于二进制序列调度的新算法。该算法根据星载网络中的不同流量特征生成对应的二进制调度序列，可以很好地解决复杂数据流量的调度与不同数据流量带宽需求之间的权衡问题，实现了SpaceFibre协议框架下的QoS功能。最后给出了算法的延时性能分析与实例仿真，结果表明由该算法生成的二进制序列调度机制在传输时延上有着较好的灵活性和确定性。     

GNSS服务空域空间信号可用性比较与分析

通过基本参数对全球卫星导航系统（GPS、GLONASS、Galileo和北斗）空间信号可用性影响实验,得出四系统的A knee 值分别为3800km、1100km、3800km和1000km,对应的平均可见卫星数为25、16、22和14/22（亚太地区、MEO星座/混合星座）。分析了三种典型轨道用户的卫星可见性,北斗和GLONASS对MEO和HEO用户的空间信号可用性能较GPS和Galileo稍差,而在LEO用户的应用中,北斗空间信号可用性能却表现最优,平均可见卫星数约为20颗,可用性时间分布比较均匀。最后对GNSS空间有效持续时间段进行统计,随着用户高度的增加,有效持续时间段数增多、总有效持续时间减少;四系统提供全弧段有效服务空间分别为地面至6100km、1600km、6100km和1700km。     

一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

大规模低轨卫星星座的出现，对地面测控系统提出了更高的要求，这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先，概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景；然后，在分析传统CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问）与TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）接入技术性能的基础上，提出了一种自适应接入方案，使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。     

基于遗传算法的全球导航星座重构研究

全球卫星导航系统在部分卫星失效的情况下会引起地面导航性能下降甚至造成导航服务中断,但卫星数量众多的全球导航星座本身具有一定冗余性,在少数卫星失效时可以通过调整剩余工作卫星的轨道来降低失效影响。这种星座重构的维护方式具有快速响应故障和故障针对性强的特点。在星座重构中涉及到选取调整卫星及其轨道参数的问题。分析了用遗传算法实现星座重构方案优化的编码、适应度选取和进化过程,利用C 结合STK和GALIB完成了对24MEO 4GEO构成的全球导航星座在3颗以下MEO卫星失效时的星座重构方案优化,并对多种星座重构的轨道机动方案进行了对比。     

对GPS区域映射系统中比例优化的研究

GPS区域映射系统通过对分布式转发器的时延控制，实现定位区域上的映射关系，使由GPS制导的武器错误定位，从而偏离原有的目标，实现对重要目标的保护^[1]。文章首先给出了求解区域映射系统中虚拟点邻域的迭代算法，在此基础上分析了虚拟点与真实点的位置关系以及转发器的分布对映射比例的影响，并在有效干扰区域内，对如何选择虚拟点的位置和转发器的分布以达到映射比例的优化进行了研究，得出的结论为实际应用提供了参考。     

北斗双向授时技术在遥测地面站组网中的应用研究

卫星授时以其安全、可靠、稳定、精准等优势广泛应用于各领域。本文立足遥测地面站对时间的高精度、协同性、实时性、网络化的需求，在简述了几种典型授时技术应用特点的基础上，深入开展了北斗卫星授时技术研究。首先对北斗时间系统的组成，以及单向、双向授时技术优缺点等进行了论证，重点分析了RDSS（Radio Determination Satellite Service，卫星无线电测定业务）双向授时的技术实现、理论推导、误差影响和精度评估等；然后，结合遥测地面站授时现状和需求，提出了遥测地面站组网应用中时统的总体思路，通过三级控制、统一溯源、内外互联、由点到面的模式，构建了“以北斗双向授时为主，NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）计算机网络授时为辅”的网络化授时体系，并对遥测地面站组网应用场景和入网策略进行了分析论证。本文研究具有较强的实践性和可行性，可为网络化授时应用提供参考。