基于链路特性的卫星网络拓扑更新周期研究*

针对卫星网络拓扑更新时隙划分问题,提出了一种基于链路特性的卫星网络拓扑更新周期估算方法。首先对卫星网络拓扑更新周期进行建模,分别建立了卫星覆盖时间模型、链路长度特性模型和卫星网络拓扑更新周期估算模型;然后通过对不同星座卫星的仿真验证了此方法的有效性。该方法综合覆盖时间、时延抖动和链路长度特性三个因素对网络拓扑更新周期进行估算,提供了从链路特性到网络拓扑再到路由计算的研究视角,并通过网络拓扑这个桥梁将链路特性和路由计算连接起来,使其成为有机整体,对卫星网络的有效设计有一定的指导意义。     

全球限时重访星座构型设计

针对全球范围内任意地点的限时快速重访星座设计问题,进行了重点研究。对不同轨道类型卫星的对地覆盖特性进行了分析,重点针对星座重访时间问题进行了研究。基于赤道的打靶法星座设计方法,设计了可在全球范围内可实现任意地点限时重访的星座构型设计方法,并且得出了全球范围2小时重访的星座设计构型,并对以上结果进行了仿真验证。实验结果表明,提出的星座构型设计具有正确性以及使星座使用的卫星数量达到最低。     

基于GEO/MEO星座的卫星网络抗毁结构研究

设计并分析了一种基于链路冗余与修补方法的双层抗毁卫星网络。通过对网络中MEO星层进行基于快照周期的分群管理和群首备份选择机制,从星座组网结构方面提高卫星网络的抗毁性能;通过设计网络结构中群内、星层以及整个星座的通信链路,特别是对星座中MEO星层的通信链路进行充分的冗余设计,以及启用视距范围内间隔失效卫星间次相邻卫星节点链路连接的链路设计,从星座网络的通信链路上提高整个卫星网络的抗毁性能。最后对所设计的卫星网络的结构性能进行了简要分析。     

3层体系结构卫星网络的性能分析

现有基于分层体系结构的卫星网络存在覆盖盲区,难以为特定地区或高纬度地区提供服务,针对该问题设计一种LEO/HEO/GEO 3层卫星网络体系结构。分析3层卫星网络的对地覆盖性能,并用卫星工具箱进行仿真。结果表明,该网络可实现对我国和南纬75?～北纬90?间区域的24 h完全覆盖。     

区域覆盖卫星星座设计

针对个性化卫星星座设计,给出了区域覆盖星座优化设计方法.建立了卫星星座设计模型,提出了卫星星座区域覆盖时间统计方法,给出了区域覆盖性能指标.采用混合编码的遗传算法对区域覆盖卫星星座进行优化设计.算例结果表明本文方法快速有效,优化结果满足任务要求.     

STSS星座空间覆盖性能分析方法研究

弹道导弹中段是对抗集中体现的区域,美国计划研制空间跟踪与监视系统(STSS),以实现对于中段目标的探测和识别能力.主要针对STSS星座的全球空间覆盖性能开展研究.为了使卫星提供精确拦截导弹的信息,根据任务需求的角度分析了STSS可能的星座构型和参数,可通过分析STSS卫星的地球临边探测方式,提出了基于地心角的STSS星座空间覆盖性能仿真分析方法.并对其可能采取的星座构型分析了其空间覆盖能力进行仿真.仿真结果表明未来STSS星座将对弹道导弹中段突防构成严重威胁.     

多层卫星网络路由协议研究

多层卫星网络是卫星星座发展的一种理想组网模式,组网的关键技术在于路由协议的选取和设计。本文介绍了多层卫星网络的概况,按照不同的标准对现有多层卫星网络路由协议进行了分类,详细分析了现有的几类典型的路由协议,指出了存在的问题,并对以后的研究方向作了展望。     

一种基于GEO/MEO星层组网的卫星网络抗毁路由研究

提出一种新的基于GEO/MEO星层组网的抗毁路由算法（DRRA）,基于分群管理、群首备份、链路冗余、链路修补的星座结构.在基于卫星移动的动态卫星网络中,在数据包路由抗毁、数据包路由最短延时等方面具有优势.这主要在于：①在充分考虑该卫星网络结构特点的基础上采用卫星分群管理和群首备份机制,以减少网络中冗余信息的流动和对特定中心节点的依赖;②在充分考虑卫星网络运行环境复杂与恶劣的基础上采用星间链路冗余、星间链路修补方案,以降低网络中星间链路失效和/或卫星节点失效对整个卫星网络通信性能的影响.     

LEO/HEO/GEO三层卫星网络层间ISL性能分析

针对现有基于分层体系结构的卫星网络存在覆盖盲区的问题,尤其是难以提供对特定地区或高纬度地区的覆盖服务,提出一种LEO/HEO/GEO三层卫星网络体系结构,在此基础上对三层卫星网络的层间星间链路几何特性进行了分析,并应用STK进行了仿真。仿真结果表明在该三层卫星网络中,GEO层中卫星可24小时不间断地与LEO层及HEO层中所有卫星建立动态层间星间链路。     

星座覆盖性能评估的改进网格点仿真法

卫星星座覆盖性能指标评估的快速性对星座优化设计有重要的意义。根据改进的网格点仿真法,得到星座中每一颗卫星对地面点的覆盖时刻集;建立了一套卫星覆盖时刻集的合并方法,并给出了根据星座覆盖时刻集计算覆盖性能指标的方法。最后对Molniya轨道卫星星座进行了仿真,分析了星座在纬度线上的多重覆盖性能指标分布,以及不同数量卫星和网格点对计算时间的影响。仿真结果表明了改进网格点仿真的有效性和快速性。