高倾角椭圆轨道移动通信卫星

由于欧洲处于高纬度地区,为建立高质量的卫星移动通信系统,近年来提出了商倾角椭圆轨道移动通信卫星方案、主要是12小时“闪电”轨道和24小时“极区”轨道。这种方案的优点主要是能耐受信号衰落和遮挡,并可简化地面天线的指向要求。对大多数西欧国家来说,相对于地球静止轨道通信卫星的仰角平均在30°左右,这样低的仰角会遇到严重的信号衰减和山、建筑物等各种遮挡。为此法国制定了利用“极区”轨道的Sycomores移动通信卫星方案,英国自1981年来在研究“闪电”轨道移动卫星,1986年西德也提出了“闪电”轨道     

GEO/IGSO混合区域导航星座的设计与优化算法

区域导航星座能够以较低成本和较短时间获得目标区域导航能力，且地球同步轨道是构建非极区区域导航星座的重要轨道类型。提出一种基于GEO（地球静止轨道）和IGSO（倾斜地球同步轨道）的区域导航星座设计方法。基于星下点轨迹特性构造对称星座设计参数和优化参数集，并考虑地球扁率长期摄动影响，计算星座轨道参数。以导航服务区的统计GDOP（几何精度因子）为目标函数，利用差分进化算法构建星座优化模型。以印度IRNSS的7星星座为例，仿真检验了设计和优化算法的正确性，讨论了IRNSS星座优化构型和轨道类型选取。本方法采用的对称星座设计参数少，能够提升GEO/IGSO混合区域导航星座的全局优化效率，为后续非对称星座快速提供最佳星数和构型设计。     

基于改进MOPSO算法的区域侦察弹性星座重构方法

针对区域侦察弹性星座重构问题,提出了基于改进多目标粒子群优化算法(multi objective particle swarm optimization,MOPSO)的区域侦察弹性星座重构方法。该方法采用一箭多星发射和在轨卫星相位机动相结合的方式对受损星座重构。首先选取了星座覆盖、重构成本、重构时间和星座弹性四方面的指标;其次对一箭多星发射过程和卫星相位机动过程进行了分析,对失效轨道面内剩余正常卫星采取均匀相位的策略。以恢复原有星座性能为目的,考虑最大重访时间、重构成本、重构时间及弹性,建立了重构时间和重构成本最优的重构优化模型。最后对MOPSO算法进行了改进,提出了基于学习机制的种群更新策略,通过变量转化将离散变量转化为连续变量,解决了重构优化模型中混合变量优化问题。针对某一受损星座进行仿真,重构时间最优的重构方案为发射6颗新卫星结合在轨卫星均匀相位;重构成本最优的重构方案为发射4颗新卫星结合在轨卫星均匀相位。案例表明提出的重构方法有效,可为侦察星座的建设提供参考。     

俄罗斯

正俄计划部署4颗大椭圆轨道卫星为使其卫星编队能实现对北极地区的覆盖,俄罗斯卫星通信公司(RSCC)计划订购4颗名为"快讯"RV大椭圆轨道卫星。"快讯"RV系统和其地球同步卫星可以满足俄境内和整个北极区域固定和移动用户的卫星通信服务需求。这些卫星的椭圆轨道将让俄卫通能够向北纬76度提供通信服务。俄罗斯卫星通信公司是俄最大的静地通信卫星运营商。     

区域覆盖特殊椭圆轨道星座优化设计

分析了椭圆轨道的优良特性,它可集中覆盖地面上某一指定纬度带或区域.阐述了临界倾角太阳同步回归轨道这种特殊椭圆轨道的设计方法,总结了其轨道要素的计算步骤.探讨了临界倾角太阳同步回归轨道星座的设计思路,指出了影响星座对目标覆盖性能的关键参数是各个卫星通过目标上空的时刻.介绍了用遗传算法进行星座优化设计的数学模型,利用遗传算法进行了优化设计.讨论了优化结果的统计规律,符合该规律的星座就是本文所研究的特殊椭圆轨道星座,星座性能分析结果表明这种星座适用于区域覆盖.      

欧空局打算研制大椭圆轨道通信卫星

欧空局今年将向成员国提议发展一种大椭圆轨道通信卫星——“阿基米德”卫星(Archimedes)。这种卫星将仿照苏联“闪电号”通信卫星的大椭圆轨道,为陆地移动用户提供电话通信。汽车、火车或飞机上的用户只需一个手提箱大小的卫星终端便可在欧洲任何地方进行高质量的电话联系。卫星还可以在整个欧洲进行数字式无线电广播,其价格比目前欧洲的地基无线电台便宜得多。“闪电号”通信卫星在近极地轨道运行,其远地点高度为40000公     

多等级区域侦察弹性星座设计方法

针对传统侦察星座目标单一、弹性低的问题，提出了多等级区域侦察弹性星座的设计方法。该方法将星座设计过程按区域等级信息分为多个子星座逐步设计，直到整体星座对所有的区域性能满足设计要求。以区域被划分为3个等级为例，首先对星座设计需求、设计指标及设计步骤进行了分析。其次推导了地面最低分辨率和轨道高度的关系并确定了不同子星座的轨道高度。最后考虑轨道倾角、一箭多星发射、光照和升交点漂移同步约束，构建基础星座、子星座1和子星座2的优化模型。最终设计星座为3层混合星座，共8个轨道面和70颗卫星，星座对各等级区域的最大重访时间分别为10937s，12241s和17437s，弹性指数为2213%，2420%和6361%。结果表明该方法设计的星座可实现对区域覆盖和弹性分级的设计要求，证明了方法的有效性。对比Walker星座设计方法，在同等设计要求下，Walker星座所需卫星数为156颗，多等级区域侦察弹性星座所需卫星数远低于Walker星座，结果进一步证明了该星座设计方法的优越性。     

全球巨型低轨星座通信网络发展、特征与思考

正低轨宽带通信卫星星座的大容量、高速率、全球覆盖特点,要求其星座规模相比低轨移动通信卫星星座的卫星数量呈数量级增长,卫星星座巨型化特征显著。而近年来,以巨型低轨道通信卫星星座为基础的空间宽带通信网络发展进入新的高潮。本文从国际主流巨型低轨星座通信网络的发展入手,阐述了巨型空间互联网系统发展的特征及系统建设面临的挑战,并就我国同类系统未来的方向进行思考。     

“高速公路”宽带通信星座计划问世

今年7月14日，休斯通信公司向美国联邦通信委员会（FCC）递交了建立“高速公路”（Expressway）星座系统的申请书。该系统将由14颗地球静止轨道卫星组成，总经费约需39亿美元。这个新式的宽带通信系统将使用KU频段和以前的商业通信卫星从未使用过的V频段（46～56GHZ），它将提供大容量的宽带通信业务，主要为全球的大公司服务。无论从总成本、卫星数量和通信容量哪方面看，该系统均堪称是迄今为止最雄心勃勃的卫星计划之一。“高速公路”星座系统将占用全球的IO个轨道位置，它能以1．5Mbit人的传输速率提供58．8万条高速线路。休斯通…     

国内及区域性移动通信卫星方案设想

概要介绍了中国移动卫星通信市场的基本需求;提出了建立中国移动通信卫星系统的一些基本设计考虑,包括系统的设计目标及任务、通信体制的选择、轨道的选择、频段的选择等;并摘要介绍了中国及亚太地区区域性移动通信卫星方案的基本性能参数,如卫星ＥＩＲＰ,ＳＦＤ,Ｇ／Ｔ值等,并证明了利用静止轨道通信卫星进行手持机通信的可行性。     

基于改进的NSGA-Ⅱ算法的区域覆盖卫星星座优化

对基于Pareto最优概念的非劣性分层遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了改进，与区域覆盖卫星星座的多目标优化设计相结合，提出基于改进的NSGA-Ⅱ算法的区域覆盖卫星星座优化设计方法，并利用多属性决策中的字典序法，根据目标的重要程度，在得到的Pareto解中进行选择．最后，利用STK和Matlab工具对遥感卫星星座进行了仿真，仿真结果表明该算法可以找到多个Pareto解，避免了传统的多目标优化求解方法的权值选择问题，并且比简单遗传算法具有更好的灵活性，从而解决了多目标优化的星座设计问题。     

不规则区域成像覆盖星座构型优化设计

近年来卫星对地观测需要呈现逐年上升趋势.从单个目标点的对地观测卫星星座构型设计方法入手,推广为设计满足不规则大范围成像区域重访时间需求的卫星星座.以卫星数目最少及满足重访时间要求为优化目标,采用改进的模拟退火算法,结合改进的等面积网格点覆盖法,提出了一种针对不规则区域成像全覆盖的卫星星座构型优化设计方法.分析了光照因素对重访时间、所需卫星数目以及星座构型的影响,并通过仿真分析验证了算法的可行性.      

面向火星探测的中继通信星座设计

在深空通信中,传统的点对点通信方式已经不能满足远距离信息传输的要求。为给目标探测器提供更长时间的中继通信,针对火星目标探测器正常和应急特殊工作这2种不同的应用场景。分别设计了均匀覆盖和连续覆盖的火星中继星座。中继星座方案由1个轨道面内的3颗中继卫星组成,2个星座采用了不同的卫星相位间隔。     

地月空间信息网络链路分配算法研究

在设计拓扑时,如何分配每颗卫星上有限的通信终端建立通信链路,构建一个性能良好的网络拓扑,成为了一个重要的研究问题。以平均月球中继卫星到地面站路径距离最小为优化目标,以卫星携带的通信终端数目、月球中继卫星与地面站的连通性为约束条件,提出了基于竞争决策思想的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Competitive Decision, LAA-CD)和基于模拟退火法的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Simulated Annealing,LAA-SA),并与贪婪算法进行对比。仿真结果表明,LAA-CD和LAA-SA算法下所得拓扑的平均月球中继卫星到地面站距离均小于贪婪算法,且LAA-CD算法能够有效降低算法的时间复杂度。进一步对比了两种星座,发现相比拉格朗日轨道卫星星座,在月球极轨道卫星星座下所得拓扑具有更小的平均距离,为空间信息网络分配提供技术支撑。     

椭圆轨道卫星编队燃料最优机动实时算法

文章针对椭圆轨道编队卫星最优燃料机动的实时计算问题进行研究。利用LGL伪谱法对问题进行快速求解。由于最优燃料控制为非连续控制,如直接采用伪谱法则只有当离散点数目很大时,才能实现较高精度的编队机动控制,而这会影响算法的实时计算效率。为了克服这方面的不足,文章提出了一种时间尺度变换策略,并结合模型预测的滚动优化方法,设计了一种编队实时机动控制算法。该算法在兼顾解的全局最优性的同时改善了解的局部精确性,最后通过数值仿真验证了所设计算法的有效性。     

ESA为地球探索者计划遴选出3项任务概念

正2018年9月13日,中国科学院国家空间科学中心杨震在第三十一届全国空间探测学术研讨会上作了题为"一种通用星际中继通信卫星星座"的大会报告,介绍了在地球与火星之间的日心轨道上部署6颗卫星组成激光中继通信与导航卫星星座,面向私有企业和中小国家用户需求,为金星到小行星带乃至木星轨道范围内各类深空飞行器提供完整覆盖的商     

基于半分析式方法的全球导航星座设计

导航星座设计涉及诸多参数的优化组合,设计目标就是寻找一组参数组合,使其构成的星座在指定覆盖区域既能获得最优的星座性能,又节省系统建设成本和星座长期维持费用。首先,提出评价导航星座性能的技术指标、可用性算法以及半分析式星座设计方法;然后,详细论证设计参数对导航星座性能的影响,进而综合分析得到3种全球导航星座设计方案;最后,通过对比研究3种星座方案的性能指标和导航定位仿真结果,说明导航星座设计方法和设计方案的可行性。     

考虑燃料消耗均衡性的低轨通信星座在轨星座构型重构方法研究

针对低轨（low earth orbit,LEO）通信星座在轨重构问题，分析了低轨通信星座的特点，提出了4个重构指标，即全球平均覆盖率、燃料消耗均衡性、重构总时间和重构总速度增量，并分析了提高轨道高度的重构方式。采用基于分解的多目标进化算法（multiobjective evolutionary algorithm based on decomposition，MOEA/D）对重构进行建模分析。结果表明，模型优化结果可以得出多组最优解，构成帕累托前沿，并得出燃料消耗均衡性最优的解，针对两种失效模式得出的重构总时间均为3.6×105s，速度增量方差分别为261.4m2/s2和293.4m2/s2，这些解均可恢复星座原有的覆盖性能，并使燃料消耗最为均衡。     

竞争激烈的静止卫星移动电话系统

随着低轨道和中高轨道移动电话卫星星座的迅速发展，尤其是“铱”系统将在１９９８年９月正式提供商业移动电话业务，地球静止轨道大型通信卫星的经营者正面临着日益剧烈的市场竞争。工业界人士说，要与非静止轨道移动电话星座相抗衡，地球静止轨道卫星的制造商需要在计算...     

区域导航星座分析设计研究

导航星座设计涉及诸多参数的优化组合,星座设计目标就是寻找一组参数组合,使其构成的星座在指定覆盖区域既能获得最优星座性能,又节省系统建设成本和星座长期维持费用.在详细论述导航星座性能指标及其可用性算法,以及导航星座参数设计因素的基础上,进一步提出了半分析式区域导航星座设计方法,并综合分析得到4种区域导航星座设计方案.最后,通过对比研究星座性能指标及定位精度仿真结果,初步说明区域导航星座设计方法和设计方案的可行性和合理性.