利用STK计算卫星通信链路余量

通信链路余量是卫星总体设计时经常需要计算的重要参数,以往设计时需要设计师掌握多个系统相关参数,手工计算出错率高。文章利用STK软件中的成熟模块,计算轨道相关参数,并导入天线方向图及数学模型计算大气损耗、雨衰等参数,逼真程度高,并可计算卫星任一弧段的链路余量,是卫星通信系统总体设计的有利手段。     

Ka波段数字信道化体制宽带通信卫星链路预算

对Ka波段数字信道化技术体制的宽带通信卫星的通信链路进行了预算。在地球同步轨道宽带通信卫星的两个移动用户的返向链路应用场景中,针对Ka波段的雨衰问题,根据国际电联(ITU-R)最新(2015年)发布的建议书建立并实现了完整的雨衰预测模型和计算软件,给出了上下行链路的雨衰预测值;针对数字信道化体制下突出的互调干扰问题,有别于现有透明转发器根据功率回退值的工程计算方法,采用转发器噪声功率比(NPR)指标对互调干扰噪声进行了量化计算。给出了返向上下行链路和复合链路预算的过程和完整预算结果,在获得通信速率20 Mb/s时复合链路余量为1.96dB,符合实际情况。所提方法有较高的工程参考价值。     

中继测控链路动态分析与计算方法研究

中继测控链路计算是进行中继测控链路性能分析的重要手段。就任意可视弧段而言,中继终端和中继卫星之间的相对位置都是不断变化的,这就引起部分链路参数随着时间和位置动态变化。文章提出了一种中继链路动态分析与计算的方法,建立了中继链路动态通信方程,最后以中继终端和天链一号01星某仿真可视弧段为例,进行了中继链路的动态分析与计算。结果表明,文章的链路计算与分析方法实际可行,对于中继终端实际工程应用和在轨试验具有参考价值。     

Ka频段双圆极化频率复用的星地数传链路分析

为进一步提高低轨遥感卫星数据的下传速率,文章采用国际电信联盟(ITU)的星地链路计算模型,对Ka频段双圆极化频率复用(简称"极化复用")的雨衰和去极化效应进行了定量影响分析。分析结果表明:采用Ka频段同频极化复用具备可行性,通道传输速率达6Gbit/s,可有效解决海量数据的下传难题;但只有建立在干旱少雨的地面站(如喀什站),才能实现95%的链路可用率,而对降雨量中等的地面站(如北京站),则无法实现95%的链路可用率。     

极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用

极化分割频率复用技术（简称极化复用技术）是解决数据传输频带资源紧张的技术途径之一,能够拓展一倍频率资源。文章针对极化复用技术在遥感卫星数据传输中的应用进行分析,推导出了星地传输极化复用信号影响因子F的定量计算公式,利用国际电联（ITU）的星地链路计算模型,给出了雨衰和降雨去极化效应的定量影响分析,对我国遥感卫星应用极化复用技术提出了有益的工程建议。     

Ku波段卫星通信雨衰估算

介绍Ku波段3种计算雨衰的数学模型,讨论该波段雨衰特性,根据3种数学模型估算了各种情况下的雨衰值,并同实测数据进行比较。最后讨论我国雨区分布情况及Ku波段雨衰裕度取值。     

邻近空间链路探测器器间通信测试方法

Proximity-1邻近空间链路协议(简称Proximity-1协议)采用了全双工通信、链路自适应等技术,非常适合火星探测器器间通信链路。为了对全双工通信、链路自适应等功能进行系统级验证分析,文章结合火星探测方案与综合测试需求,提出了器间链路测试方案,并基于地面设备对Proximity-1协议的关键技术进行系统级测试。结果表明:全双工通信、自适应切换等功能均得到有效验证。文章设计的系统级验证方法,可为未来飞控工作提供参考。     

一种绕飞编队卫星星间链路系统的总体设计方法

为了建立高精度相对定位编队卫星的星间链路,提出了一种基于GPS的绕飞编队卫星星间链路系统设计方法。针对我国首次以InSAR为背景的任务,以某绕飞编队星座星间链路系统总体方案为例,利用STK/MATLAB分析软件,对天线覆盖区与组阵进行了仿真分析,并根据分析结果做了系统优化,包括星间轨道构型、天线设计组阵图、天线安装位置、链路预算、星间通信措施设计分析以及电磁兼容性分析等。结果表明:基于GPS的编队卫星能够从系统角度优化设计建立星间链路,从而完成编队跟飞、绕飞期间的星间通信与测量任务,为卫星建立星座构型、相对定位测量提供了可靠、稳定的传输通道。该设计方法可为同类卫星或其他类型卫星星间链路系统设计提供参考。     

基于链路聚合控制协议的堆叠网络设计与应用

文章介绍了国内最大卧式空间环境模拟器KM7A的系统网络架构,在该网络中应用了堆叠网络以及链路聚合控制协议(LACP),通过链路聚合控制协议对所有关键设备进行链路绑定,实现了关键设备和数据链路的冗余,大大缩短了主/备试验网络数据链路的切换时间,避免了单链路失效,提升了数据传输链路的稳定性和故障容错性。     

星间异步通信链路的误码率测试技术

误码率是星间链路通信系统中的一个重要指标。文章提出了适用于星间双向异步通信链路直传、转发模式的误码率测试方法,通过串口一网口转换方案实现了对多节点的星间通信链路进行数据传输误码率检测。设计了双向异步信道传输误码分析算法并利用软件实现,提供对星间链路多种码型、多种传输帧协议的误码率测试功能,能够给出双向异步信道传输误码的详细参数,分析星间双向异步通信链路的误码成因。     

利用GNSS星间链路的航天器定轨方法研究

针对利用全球卫星导航系统(GNSS)星间链路实现用户航天器定轨时存在的链路资源有限问题,构建基于GNSS星间链路的用户航天器定轨模型,设计了应用流程,重点研究了星间链路测量频度、可建立链路数量等链路规划模式对用户航天器定轨结果的影响,并分别针对高轨用户航天器和中低轨用户航天器进行仿真分析和试验验证。结果表明:用户航天器与GNSS卫星建立星间链路的频度越高、数目越多,动力学法轨道改进的效果越好;对高轨用户航天器采用广播星历,即使每6h只有1条观测链路,也可以获得40m以内的定轨精度;对低轨用户航天器采用精密星历,当每次观测链路增加到5条时,基本可以获得1m以内的定轨精度。     

多层卫星网络的星间链路分析与路由协议

根据多层卫星星座网络的链路长度与可见性模型,建立了多层卫星网络的数学模型,并据此提出了一种适于多层卫星网络应用的层次路由协议。新协议主要包括拓扑测算、路由计算和路由转发。仿真计算结果表明,该协议的计算速度快、拓扑更新的通信开销小、链路利用率高,其性能优于Bellman和多层卫星网络路由(ML-SR)算法。     

Ka频段点波束天线指向精度对星地数传链路的影响分析

为满足低轨遥感卫星海量数据的高速下传需求,Ka频段双圆极化频率复用数传技术已被逐步应用,而其使用的机械式点波束数传天线对指向精度和极化隔离度有很高的指标要求。文章对Ka频段点波束天线的辐射增益和交叉极化隔离等特性进行了讨论,从工程应用的角度定量研究了交叉极化的产生及其对链路极化损耗、链路余量和链路可用率的影响,重点分析了Ka频段点波束天线在不同指向精度时对不同地面站极化复用数传链路的影响。Ka频段点波束天线指向精度优于1°时,只能满足北京地面站99.0%链路可用率的可靠数据传输,可以满足喀什地面站99.9%链路可用率的可靠数据传输。文章的分析结果可为低轨遥感卫星Ka频段点波束天线的设计与研制提供参考,尤其是可为Ka频段双极化复用数传链路的总体设计和卫星任务规划提供分析依据。     

导航星座星间链路运行管理模式研究

导航星座星间链路是我国首个网络化的星间链路,文章结合导航星座星间链路运行管理的实践,明确了星间链路运行管理的概念、内涵、功能等;从导航星座星间链路运行和管控的特点出发,对运行管理的模式及各模式下的场景进行了精细化设计和定义;分析了导航星座星间链路运行管理模式之间、场景之间的转化关系和转化条件,明确了各种模式下星间链路运行管理的重点内容。通过选取常规服务模式下节点故障处置恢复事件进行分解,证明星间链路的精细化运行管理有力地支持了导航星座的高效稳定运行。此外,基于导航星座星间链路运行管理的经验,提出了星间链路运行管理的一体化、网络化、服务化的发展方向。     

功率受限条件下航天器测控链路优化途径

由于我国测控站范围的限制,需要通过天地基结合的方式对航天器进行测控。而天基地基测控距离的差距决定了两种方式链路资源的差异,如何平衡差异,优化系统,以达到资源和能源的最大化利用,意义非常。文章首先结合天地基组合测控系统的链路特点,对传统的系统设计进行了分析,然后在此基础上提出了两种测控系统的优化方案,通过对比,两种方案均实现了不同程度的优化。     

应用多智能体链路认知的低轨卫星网络路由算法

针对低轨卫星链路不稳定和负载不平衡等因素给网络路由带来的严重影响,提出了一种应用多智能体链路认知的低轨卫星网络路由算法。卫星网络通过多智能体对卫星链路投递率和链路可用性等环境进行感知和推理,获得卫星网络中星际链路质量评价,评价结果用于路由的优化,可达到提高网络吞吐率和使负载均衡的目的。以类似"铱"的卫星系统为仿真对象,对比文章算法和传统的自适应最短路径路由算法在吞吐量、丢包率和端到端时延方面的性能。仿真结果表明:文章提出的算法较自适应最短路径路由算法能增大吞吐量,降低丢包率,缩短高负载时的端到端时延,可有效提高低轨卫星通信网络的路由性能。     

真空热试验网络架构的改进

文章针对现有真空热试验网络存在的数据链路可靠性低、发生故障时主/备数据链路切换时间长的问题,提出了一种网络架构的改进方法,即网络核心层采用虚拟交换系统（virtual switching system,VSS）架构,利用以太网通道（multi-ethernet chanel,MEC）方式与汇聚层堆叠设备互联,汇聚层设备到接入层设备利用链路聚合控制协议（link aggregation control protocol,LACP）作链路绑定,实现关键设备和数据链路的冗余,网络单节点或单链路的主/备设备数据链路切换无时延。该架构已在真空热试验网进行了验证,运行效果良好,达到预期效果。     

全球导航星座星间链路技术发展建议

美国全球定位系统（GPS）的Block IIR和Block IIF系列导航卫星安装了UHF频段的星间链路收发设备,未来的GPS Ⅲ系列导航卫星将用Ka频段星间链路替代UHF频段星间链路,提高星间数据通信容量,增强抗干扰能力;俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）的新一代GLONASS-K系列导航卫星开始安装S频段星间链路收发设备;欧洲的伽利略（Galileo）卫星导航系统也在规划全球导航星座的星间链路体系;我国北斗（Compass）卫星导航系统正处在由区域覆盖向全球覆盖的过渡阶段,全球星座的星间链路正处在多种系统体制的抉择中。文章在对国外各种星间链路研究的基础上,从导航星座星间链路需求和特点出发,提出建议：1）建设高频段星间链路;2）加强星间天线与卫星总体的联合设计;3）星间网络协议要具有灵活性;4）尽可能保持每颗卫星的星间链路设备状态一致。文章考虑了现有国内技术储备和国外未来技术发展方向,提出的观点可以作为我国全球卫星导航系统对星间链路选择的参考,对我国Compass系统建设技术先进的星间链路有一定的指导意义。     

太阳闪烁影响下的星际通信链路参数设计

针对太阳闪烁作用于星际通信链路而产生的幅度闪烁、频谱扩展、相位闪烁、时延扩展问题，提出一种适用于星际通信链路的参数设计方法。该方法根据通信链路与太阳的几何关系，计算太阳风中等离子体作用于无线电波的幅度统计特性、时间谱特性，将计算结果作为通信链路的频率选择、传输信号带宽设计、调制方式选择、锁相环路带宽设计的约束条件，并以某空间探测任务为例进行了S、X、Ka三种频段下的信号传输性能仿真分析，结果表明，在太阳闪烁指数m<0.3的情况下，采用Ka频段+8PSK调制相结合的方式，对于太阳闪烁的抵抗能力最强。该方法设计的参数能够降低太阳闪烁对通信链路的影响，可作为工程实际系统设计的参照。     

基于探测机制的卫星链路拥塞控制算法研究

分析了目前卫星链路拥塞控制算法的研究现状,重点介绍了一种基于探测机制的拥塞控制算法,即通过发送低优先级且不携带有用信息的哑元来探测网络资源的可用性,改进并形成了新的拥塞控制算法。文章对该算法进行了详细分析,并运用OPNET仿真工具进行了网络仿真,在建立的网络模型中对新旧算法进行了比较。仿真结果表明,该算法能够提高卫星链路TCP连接的初始阶段以及链路出错条件下的吞吐量。