UMR: A utility-maximizing routing algorithm for delay-sensitive service in LEO satellite networks

This paper develops a routing algorithm for delay-sensitive packet transmission in a low earth orbit multi-hop satellite network consists of micro-satellites. The micro-satellite low earth orbit(MS-LEO) network endures unstable link connection and frequent link congestion due to the uneven user distribution and the link capacity variations. The proposed routing algorithm,referred to as the utility maximizing routing(UMR) algorithm, improve the network utility of the MS-LEO network for carrying flows with strict end-to-end delay bound requirement. In UMR, first, a link state parameter is defined to capture the link reliability on continuing to keep the end-to-end delay into constraint; then, on the basis of this parameter, a routing metric is formulated and a routing scheme is designed for balancing the reliability in delay bound guarantee among paths and building a path maximizing the network utility expectation. While the UMR algorithm has many advantages, it may result in a higher blocking rate of new calls. This phenomenon is discussed and a weight factor is introduced into UMR to provide a flexible performance option for network operator. A set of simulations are conducted to verify the good performance of UMR, in terms of balancing the traffic distribution on inter-satellite links, reducing the flow interruption rate,and improving the network utility.     

纯磁控微小卫星的姿态捕获控制研究

针对纯磁控微小卫星姿态捕获问题,提出了一种基于姿态角和姿态角速度反馈的磁
矩能量控制律。利用Matrosov定理证明了该控制律具有一致渐近稳定性,能够保证星体最终
稳定到唯一的零轨道姿态角平衡位置。结合某在研低轨纳星,分析了气动力矩作用下星体大
角度姿态捕获的纯磁控性能。仿真结果表明,所设计的能量控制律具有一致渐近稳定特性,
考虑气动力矩影响时可在一个轨道周期内完成纳星姿态捕获,控制精度较高。该控制律具有
较好的工程应用前景,对于低成本微小卫星的研制是一个有益的探索。     

神舟七号微小卫星伴随飞行技术试验

神舟七号 (SZ-7) 载人航天任务中释放的一颗微小伴随卫星 (BX-1), 首次开展了卫星在轨释放、对飞船观测和对轨道舱接近及绕飞等技术试验. 该卫星首次进行了GaInP2/GaAs/Ge 中国产太阳电池阵、锂离子蓄电池、微型液氨推进模块、小型化姿态跟踪控制模块、双焦距一体化可见光相机及小型化USB 测控应答机等技术验证. 本文介绍了SZ-7 微小卫星的设计方案, 讨论了形成稳定伴随飞行的轨道设计等技术, 并根据卫星在轨运行情况对试验任务进行了评价.      

HT-1微小卫星及其在国土资源调查中的应用

文章简要介绍了航天清华一号 (HT - 1)微小卫星及其图像质量状况 ,并以HT - 1扬州景图像为例 ,用ENVI软件对图像进行噪声消除、波段间错位纠正与假彩色合成、地面分辨率求算 ,探讨了其在国土资源调查中的应用。结果表明 :HT - 1图像信息量丰富 ,但噪声明显 ,可通过中值滤波基本消除 ;各波段图像间像元错位较大 ,仍可以通过波段配准来消除 ;地面分辨率为 :4 1 6 989m ,基本达到了设计的要求 ;能满足中比例尺的国土资源调查领域的应用要求     

微小卫星测控数传一体化发射机数字基带设计

提出一种适用于微小卫星的测控数传一体化射频直接调制发射机方案,并基于FPGA平台设计完成发射机数字基带系统。基带系统采用测控标准调制(NRZ-DPSK-PM)和恒包络调制(GMSK、根升余弦(O)QPSK调制)方式,多种参数和滤波系数可重配置,支持不同速率的统一S波段测控和数传通信,灵活性高,可作为微小卫星测控数传系统的通用数字化模块。     

用于微小卫星的微型双稳态电磁阀

为满足微小卫星对推进系统小质量、小体积、低功耗、低成本的要求，设计了一种微型双稳态电磁阀。采用尽量缩短阀门衔铁运动行程、合理设定衔铁两端间隙、用两个线圈实现开／关控制等措施，以及新的工艺和制造技术．实现了阀门的轻质、低功耗、快响应和长寿命。试验和实际应用结果表明，该阀门完全可满足微小卫星的应用要求。     

微小卫星液化气推进技术

为满足微小卫星推进系统轻质、小型化和低成本的要求，推荐了以氨为推进剂的液化气推进系统，它既保持冷气推进系统结构简单的优点，又克服了冷气推进剂贮苎存体积大的缺点。分析结果表明，以氨为推进剂的液化气推进系统具有多种优点，是微小卫星理想的推进系统。     

基于磁力矩定向阻尼特性的卫星姿态磁控制

根据磁力矩在地磁场中的定向阻尼特性，提出了磁控重力梯度和有阻尼器的非重力梯度卫星姿态控制律。给出了卫星姿态运动方程，并证明采用两种方法控制卫星姿态的稳定性。根据地磁场强度变化规律选择控制系数。理论分析和仿真结果表明，基于磁力矩定向阻尼特性的卫星姿态磁控制方法简单、精度较高。     

圆形太阳同步轨道卫星的空间热环境分析

近年来得到广泛应用的微小型卫星大多运行于圆形的太阳同步轨道,空间外热流的计算对卫星热控制系统的设计至关重要。分析了圆形太阳同步近地轨道受太阳照射的特性,建立了运行于圆形太阳同步轨道的三轴稳定的长方体卫星的外热流模型,归纳了太阳辐射热流、地球反照热流和地球辐射热流的瞬时和周期平均值的计算公式,分析了外热流的变化规律。分析指出太阳同步轨道的受晒特性主要由轨道的降交点地方时决定,外热流中太阳辐射最强,地球反照最弱。通过计算卫星各表面的外热流特性,可选择合适的散热面及太阳能电池安装面。     

SZ-7伴星姿态控制系统设计及在轨试验

中国SZ-7飞船伴星(BX-1)姿态控制系统已在轨正常运行一年多,圆满地完成了各项任务。至2009年10月所有部件工作正常,运行稳定。在轨运行期间伴星控制系统表现出良好的特性,与同类卫星控制系统相比,伴星控制系统具有体积小、质量轻、多任务、高安全性、高机动性等特点,分析并总结伴星姿控系统对于丰富小卫星控制系统设计经验,提高设计水平具有重要的意义,对今后类似小卫星平台的设计具有重要的参考价值。