低轨星座多波束相控阵天线研究进展与发展趋势

多波束相控阵天线是一种利用波束形成网络,同时实现多个独立的高增益波束的多波束天线,具有高灵活性和宽角度扫描等优点,是低轨通信卫星系统的核心载荷之一。旨在针对应用于低轨星座的星载多波束相控阵天线进行归纳和分析。对低轨星座多波束相控阵天线的发展历程、波束形成技术、关键技术进行了介绍,并对低轨星座多波束相控阵天线的未来发展趋势进行了分析,为我国未来低轨卫星星座建设提供技术参考。     

日运营商向低轨高通星座项目投资

<正>日本通信卫星运营商天空完美日星公司5月11日宣布,同要建设低轨宽带星座的美国低轨星企业公司签订协议,将向低轨星公司的高通量低轨星座项目投资,并参与其宽带服务推销,投资额未对外公布。低轨星公司的低轨星座拟由108颗卫星组网,采用激光星间链路,号称将提供可同地面光纤系统相媲美的低延迟高通量数据通信服务。这些卫星打算在2019年开始发射。全球各大通信卫星运营商参     

波音提出V和C波段大型星座方案

正波音公司已要求美国和国际监管机构放宽对C和V波段低轨卫星宽带星座的限制,并已明确提出了发射并运营由1396~2956颗V波段卫星构成的一个网络的许可证申请。作为一家大型静地轨道通信卫星制造商,波音毅然决然地同那些声称低轨星座可被设计成不会对高轨卫星和地面无线网络造成干扰的人站在了一起。波音的V波段网络拟采用高度为1200千米的轨道,同一网公司由700颗卫星构成的Ku和Ka波段网络要采用的轨道相同。在6月22日提交给美     

法公布商业航天投资举措

<正>法国政府9月11日宣布要开展一系列技术投资,以使本国企业能赢得低轨卫星互联网星座、新一代高分辨率光学对地观测卫星和静地轨道高通量宽带卫星的建造合同。这些投资兑现了法政府官员所做的承诺,即在对运载持续关注了3年、从而确立了下一代阿里安6火箭项目之后,法国的注意力将会转向卫星。法经济与工业部长马克隆称,涉及高端对地观测卫星及高轨和低轨通信卫星的这一投资计     

低轨卫星星座精密定轨及运行控制发展综述

对低轨卫星星座精密定轨及运行控制进行了综述。首先将低轨卫星精密定轨的关键技术分为星载GNSS高精度定轨、星间链路高精度定轨和联合中继卫星高精度定轨3个方面,梳理了研究进展,分析了未来低轨卫星精密定轨的发展趋势。然后分析了低轨卫星星座的摄动力,介绍了运行控制的概念,将关键技术分为纬度幅角控制技术和升交点赤经控制技术,分别梳理了研究进展,给出了未来低轨卫星星座运行控制的发展趋势。     

面向导航增强的低轨星座设计与应用

随着传统产业升级和新兴技术的发展,社会生产和生活对分米级、厘米级的实时精准定位需求日益凸显。低轨卫星轨道高度低、信号强度大、短时间内几何构型变化快,因此应用低轨卫星开展导航增强服务成为研究热点。低轨卫星的增强服务性能依赖于星座的快速组网和设计,低轨卫星星座构型、轨道高度、轨道倾角等是影响其覆盖性能和增强性能的关键因素。全面分析了低轨星座设计的关键要素,包括轨道高度、轨道倾角和单星覆盖性、地面人口密度、空间环境等,在此基础上设计了单构型和复合构型低轨导航增强星座,并进一步分析低轨星座的覆盖性能。结果显示:复合低轨导航增强星座可以实现对全球的连续覆盖,同时满足极地高密度覆盖和低纬度的连续覆盖需求,对北斗导航系统的增强效果明显。     

国外主要低轨互联网卫星星座进展及启示

正低轨道卫星系统是由多个卫星构成的可以进行实时信息处理的大型卫星系统,其中卫星分布称为卫星星座。最早提出并被人熟知的通信卫星系统是20世纪90年代的"铱"星座。近年来航天技术发展迅速,小卫星技术及运载火箭重复使用技术日趋成熟,使得卫星部署成本大幅降低。2012年创立的一网(OneWeb)公司,通过建立低轨互联网卫星星座来解决广大亚、非、拉地区没有互联网接入而造成的"数字鸿沟"问题。     

低轨巨型星座国际协调机制需求分析

低轨巨型星座有望对全球航天产业发展带来革命性变化,将对现有外空全球治理机制和规则带来重要改变,开展低轨巨型星座国际协调机制研究对有关新规则发展研究具有重要意义。文章创新性地采用应用层、建设层和影响层3层架构,对低轨巨型星座国际协调需求以及现有国际协调机制的作用与不足进行了较为系统全面的分析。应用层国际协调需求主要包括电信服务市场准入、与地面通信系统融合、提升用户体验等3个方面;建设层国际协调需求主要包括频率轨位协调、设施共享、系统互联互操作、卫星系统研制和发射技术标准化、自由的全球化航天上游市场等5个方面;影响层国际协调需求主要包括应急通信服务、减少数字鸿沟和扶贫、空间碎片、频率干扰响应与处置以及天文观测等5个方面。低轨巨型星座运营商和政府监管机构在国际协调需求方面存在较大差异。未来有可能在国际上形成两种低轨巨型星座协调机制,一种服务于运营商利益,另一种则主要用于解决监管部门的诉求。     

面向卫星通信系统的低成本超表面相控阵技术

低轨通信卫星系统因其传输延迟小、通信容量大、发射运营成本低等优势,受到了国内外的广泛关注。然而,低轨通信卫星技术的发展对星载天线系统提出了挑战。为提高卫星星座的通信容量以及实现对用户的跟踪覆盖,波束扫描、波束可重构及多波束覆盖不可或缺。在低成本建设运营的背景下,迫切地需要一种低成本的天线系统方案。作为一种低成本新型相控阵技术,综述了超表面相控阵天线技术及其在波束调控中的应用。首先对超表面天线波束形成的方法进行了简单的研究,之后介绍了超表面电磁调控的机理以及实现可重构的手段,最后介绍了超表面相控阵天线在波束形成、波束扫描、多波束产生中的应用。该技术相较于传统相控阵技术,大幅降低了成本,且在电磁波极化、频率调控中展现出巨大的灵活性。通过对该技术的综述,展望了超表面相控阵在低轨通信卫星中的应用。     

低轨巨型星座网络容量评估与分析

低轨卫星网络可以提供广覆盖、低时延、大容量的通信服务和随遇接入的网络服务，可有效弥补地面通信网络和高轨卫星网络的不足。近年来“星链”“一网”等星座项目推动了低轨巨型星座的飞速发展。卫星网络容量是网络性能评价的重要指标，传统方法计算复杂度高、耗时长，且计算开销随网络节点数迅速增加，在巨型星座网络评估中产生巨大计算开销。面向低轨巨型星座网络容量评估问题，提出了一种基于最大流的网络容量评估方法，与传统方法相比计算复杂度和计算耗时大大降低。以“星链”星座为例，分析了星座构型、星间链路拓扑连接方式、链路容量及用户需求量对巨型星座网络容量的影响。仿真分析结果对未来低轨巨型星座网络建设具有指导意义。     

通信卫星灵活载荷技术综述

通信卫星逐步由高轨地球同步轨道卫星向高、中、低轨结合的全球覆盖卫星方向发展，多业务和多重覆盖的发展趋势对通信卫星的灵活性提出了更高的要求。通信卫星配备灵活载荷已经成为重要发展方向，对面向个人用户的高通量通信卫星及高、中、低轨结合的组网通信卫星来说尤为重要。配备灵活载荷的通信卫星能实现端到端业务，能灵活调整覆盖区，实现灵活组网，并提升资源利用率。分析了国内外通信卫星灵活载荷的发展动态，介绍了通信卫星灵活载荷的技术特点，并给出了有效载荷方案，最后阐述了通信卫星灵活载荷发展的关键技术及发展思路。     

天基红外低轨星座对目标的跟踪算法研究

建立了天基红外低轨星座对自由段目标的观测模型,考虑了精确的目标运动模型。针对天基红外低轨星座的任务特点,从收敛速度、估计精度、估计有效性以及运算效率等方面比较了批处理滤波、EKF、UKF、高阶UKF和粒子滤波等算法的性能。仿真结果表明,综合考虑各种因素的影响,UKF具有最佳估计性能,能够对天基红外低轨星座中自由段目标进行有效跟踪。该文的理论分析和仿真实验对天基红外低轨星座的跟踪滤波器设计具有重要的指导意义。     

低轨红外观测星座时空观测漏洞分析

提出了低轨红外观测星座时空观测漏洞概念,分析了漏洞的成因、形状和变化规律,给出了漏洞活动范围、数量和大小的计算方法。仿真计算了三个Walkerδ-星座的漏洞指标,给出了基于漏洞指标的星座评价方法。研究对低轨红外观测星座的设计有一定的指导意义。     

基于多目标进化算法的MEO区域通信星座优化设计

在分析星座轨道要素的基础上，研究了用改进非劣分层遗传算法（NSGA—Ⅱ）对中轨道（MEO）卫星的区域通信卫星近地点幅角、升交点赤经和平近点角等星座参数进行优化的方法，并对有5颗椭圆中轨卫星的星座进行了优化仿真。结果表明，优化后的星座不仅能在我国领土范围内提供实时通信服务，而且具有一定的全球覆盖能力。     

32颗GPS卫星星座空间覆盖特性建模与仿真

GPS卫星要准确完成定位功能可见卫星数应不少于4颗.通过建立针对低轨、中高轨和大椭圆轨道目标卫星的GPS信号空间几何覆盖模型,利用Matlab计算针对低轨、中高轨和大椭圆轨道的可见卫星数,对目前美国32颗GPS卫星星座的空间覆盖特性进行仿真.仿真结果显示,32颗GPS卫星星座不仅可以对低轨目标实现全轨道覆盖,而且对中高轨和大椭圆轨道也有所覆盖,大大扩展了24颗GPS卫星星座的空间应用.     

大型低轨航天器与星座卫星的碰撞风险研究

针对商业小卫星星座迅猛发展对航天器飞行安全造成潜在威胁的问题，以600 km高度星座和大型低轨航天器为研究对象，通过区域方法(BOX)和碰撞概率风险评估方法，分析了星座与大型低轨航天器的碰撞风险。根据星座轨道演化分析表明，整个星座卫星与大型低轨航天器可能发生碰撞的时间相对集中，持续时间约 1~ 2年。BOX方法计算结果表明，每颗卫星与大型低轨航天器交会，并进入红色预警门限的交会次数约10次左右。碰撞概率计算结果表明，约有5%的卫星进入红色预警门限，星座如果在寿命末期采取无控再入将对大型低轨航天器在1~2年内产生较大的威胁。     

低轨互联网星座业务发展趋势分析

<正>一、概述利用低轨通信卫星星座实现全球互联网无缝链接以整合多媒体、多渠道的通信广播业务是近两年刚刚出现的新概念。这种新兴业务理念以传统通信卫星制造商、运营商和内容提供商始料未及的速度迅速形成,具体的业务规划已经相继浮出水面。随着智能移动终端功能日渐丰富和成本降低,互联网应用服务发展蓬勃,新形态的全球互联网业务纷纷涌现,蒸蒸日上。集语音、信息、多媒体、游戏和互联网广播以及双向通信于一体的移动互联网应用服务丰富     

红外低轨星座凝视传感器的空间覆盖性能分析

针对探测冷背景条件下的空间目标的红外低轨系统,分析了红外低轨星座中凝视传感器对空间目标的探测特点,建立了红外凝视传感器的几何观测模型,考虑其探测距离和范围的约束,提出了一种红外凝视传感器对空间区域的覆盖判定方法,并给了一组表征星座凝视传感器对空间区域覆盖性能的指标。基于点覆盖数值仿真方法,得到了典型红外低轨星座凝视传感器的多重覆盖空间高度分层分布、纬度带多重几何覆盖分布以及立体空间区域多重覆盖高度分布等方面的性能特征,可以体现星座对空间立体区域覆盖的差异性。仿真结果表明了覆盖判别方法和空间覆盖性能指标的有效性,结论可为红外低轨星座设计及其空间应用设计提供一定的参考依据。     

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。     

国内低轨遥感星座密集组网现状及发展态势

<正>近年来,由小卫星或纳卫星组网的遥感星座呈现井喷趋势,"高景"一号星座组网成功、"高分"一号星座组网成功、"长光"一号星座顺利组网,以及"深圳"一号卫星等一批新型星座启动建设。据统计,我国在2030年前规划中的低轨遥感星座卫星总数超过800颗。国外已经有一些关于低轨星座的成功运营案例,如行星(Planet)公司构建了目前具有全球高分辨率、高频次、全覆盖能力的遥感卫星系统。低轨遥感星座目前正在以低成本、近实时、广覆盖、高分辨率、快速获取的方式,提供全球空间大数据,引领数字地球由观测时代进入实时地球新时代。