一种单星对同步轨道卫星的仅测角定位跟踪算法

针对中低轨卫星对同步轨道卫星定位时存在的可观测时间短等限制,结合同步轨道卫星轨道的特点,利用测角信息计算出距离信息。将距离信息与测角信息一起建立新的测量方程,进而提出一种新的基于J2000.0惯性系的单颗中低轨卫星对同步轨道卫星的扩展卡尔曼仅测角被动跟踪定轨方法,并对测量方程的变量和坐标转换给出了明确定义。仿真结果表明,该算法实现了单颗中低轨卫星对同步轨道卫星的仅测角被动跟踪定轨,若已获得被测星的先验知识,该算法收敛时间优于未引入距离信息的常规算法。     

实施机械倾斜过顶跟踪时倾斜范围及倾斜轴方向的确定

着重描述了实施机械倾斜过顶跟踪时倾斜范围的选取方法以及由此引出的关于倾斜轴方向的确定和定位精度的问题。理论分析与工程实践表明，倾斜范围与天线方位最大速度、卫星轨道高度及倾斜轴的方向及定位精度有关。在倾斜轴的方向及定位精度确定的情况下，卫星轨道高度一天，天线的方位速度愈小，倾斜角度愈大；天线方位速度一定时，轨道愈低，倾斜低，倾斜角愈大。倾斜轴定位精度的降低，会增大倾斜范围。经实际工程验证，这种倾斜范     

基于遗传算法的非静止轨道卫星分集星座优化设计方法

本文介绍了利用遗传算法优化设计非静止轨道卫星星座的方法——卫星星座遗传算法。由该算法设计出的星座具有卫星数量最少、最小最大卫星高度、卫星间最小相移，最大的轨道面夹角，最优卫星分集轨道倾角和最佳LEO、MEO星座参数。MEO、LEO、ICO和Globalstar星座的仿真结果表明：使用卫星星座遗传算法设计二重卫星分集，不但减少了卫星总数，且卫星分集可见度性能显著提高。     

移动卫星通信系统的轨道和覆盖特性分析（上）

本文研究了卫星运动轨道的基本理论，对不同参数的卫星轨道进行了比较，给出轨道仿真软件的运行结果，并分析了卫星覆盖特性的算法，采用计算机软件仿真，得到移动卫星通信系统的覆盖特性及链路切换时间和链路中继时间的统计结果。     

土耳其将采用新型倾斜轨道卫星跟踪系统

土耳其将成为一种低成本卫星跟踪系统的首家用户。这种卫星跟踪系统由通信卫星公司(COMSAT)研制,能使卫星滑入倾斜轨道,以延长通信卫星的使用寿命。该系统帮助土耳其把用于第五代国际电信卫星(Intelsat V)F7航天器上转发器的使用寿命再提高4～5年,担负着土耳其国家电视网通信业务。     

基于最大似然估计的锁频环改进算法

在森林、室内、高空轨道等弱信号环境中,卫星导航接收机已不能使用传统锁频环正常跟踪接收信号多普勒频率,针对这一问题,基于最大似然估计提出了一种改进的锁频环算法,在传统锁频环混频器之前加入最大似然估计模块,给出了该算法的推导过程,结合传统锁频环的实现结构,提出一种整合了该算法的实现方案。仿真结果表明,该算法比传统锁频环在频率跟踪性能上有很大的改进。     

低轨凝视卫星动态跟踪对成像的影响分析

为实现凝视卫星动态跟踪清晰成像,建立了卫星对地实时跟踪成像的数学模型,推导了卫星凝视跟踪成像时本体坐标系相对轨道坐标系的姿态角和角速度的变化,设计了物像位置与速度矢量映射算法,搭建了焦平面像点与地面景物点位置与速度变化的一一对应关系,结合蒙特卡洛方法统计分析了动态跟踪成像过程中卫星的姿态变化及姿态动态跟踪精度对成像的影响。最后,利用CMOS相机和小卫星姿态控制系统全物理仿真平台对凝视成像进行了仿真分析。结果表明:卫星凝视成像过程中,像面存在卫星姿态变化及姿态动态跟踪精度引起的像在探测元上的驻留时间小于探测器的积分时间,分析及仿真得出,为满足驻留时间大于或等于积分时间的要求,仿真平台动态跟踪精度优于0.002(°)/s时,可实现500 km凝视卫星2 m分辨率动态跟踪清晰成像。     

编队卫星轨道参数的量测融合估计

多传感器量测融合技术应用于参数估计,可显著提高估计精度,增强系统的可靠性,保障估计的连续性。该文提出了一种基于扩维滤波的编队卫星轨道参数的量测融合估计算法,该算法直接从卫星的绝对轨道运动方程出发建立滤波器的状态方程,解决了实际中Hill方程的前提假设不能成立且无法对卫星轨道的各种摄动进行建模的问题。仿真实验验证了算法的可行性和有效性。     

低轨道卫星网络中星际链路的研究

给出了极轨道星座的设计方案。分析了星际链路的空间几何关系。结合极轨道星座的例子,通过卫星仿真软件STK进行卫星星座仿真,分析得到低轨卫星系统星际链路的仿真结果,并简要提出低轨道卫星组网的路由算法。     

当前GPS卫星星座的空间可见性分析

首先提出GPS卫星空间可见性判断准则．然后，利用国际地球动力学服务(IGS)跟踪站提供的GPS卫星广播星历数据，统计分析0～40000km各个轨道高度层的卫星可见性．结果表明：在当前GPS卫星星座配置下，当飞行器轨道高度小于4000km时，完全能够保证同步跟踪6颗以上卫星，而且平均GDOP值小于2；当轨道高度达到12000km时，同步跟踪4颗以上卫星的时段也能达到50％。最后，给出沿设计弹道的GPS导航定位仿真结果，进一步展示了在中、低轨道的飞行器上使用GPS卫星资源进行导航定位的可行性。     

基于Bayes弹道导弹主动段融合跟踪算法

弹道导弹主动段拦截中对导弹跟踪精度要求很高,如何将多种主动段探测装备得到的数据进行融合得到更加精确的数据是当前亟待解决的难题。针对此问题,文中研究了导弹预警卫星与雷达融合跟踪,提出了一种基于Bayes理论的弹道导弹主动段融合跟踪算法。该算法分别建立了导弹预警卫星和雷达对主动段探测模型和跟踪模型,应用POFACETS软件仿真了一种类型弹道导弹,并将其获得的导弹RCS数据应用到算法中,提高了算法的准确性。仿真实验表明,该融合跟踪算法可以获得比多个传感器算术平均值更精确的结果,具有较高的可靠性。     

程序跟踪下一种误差修正的方法

低轨道遥感卫星地面接收系统越来越小型化,对成本和可靠性要求也提出更高的要求.文中分析了遥感卫星目标误差的形成,提供了一种在程序跟踪条件下误差修正的方法和模型,并根据实际卫星的跟踪数据进行了仿真分析.该方法可以丰富现有系统的跟踪手段,并可以为未来无人值守型接收系统及深空探测接收系统提供借鉴作用.     

一种应用于VICTS天线的组合跟踪算法

可变倾角连续断面节阵列(VICTS)天线在使用单一跟踪算法跟踪卫星时,存在跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾,导致天线不能稳定地跟踪卫星。文章在分析VICTS天线的基础上对步进跟踪算法进行改进,提出一种基于程序跟踪、步进跟踪的组合跟踪算法。通过设定信标AGC阈值把跟踪状态分为程序跟踪、步进跟踪,并将跟踪态和信标AGC值作为跟踪状态的切换条件,保证了天线工作时的跟踪速度和跟踪精度,由此提高了VICTS天线的跟踪效率。仿真实验结果表明,该算法有效地解决了跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾,使天线能够快速、稳定和精确地跟踪卫星。     

巴西的ECO─8卫星通信系统

低轨道轻型卫星最普通的方案是在倾斜极轨道中采用大的全球星群。本文详细介绍了ＥＣＯ－８赤道低轨道通信系统。该系统包括８颗２００ｋｇ重的卫星，组成离地面２０００ｋｍ的赤道星群，为赤道国家提供低轨道通信。它可覆盖从南纬３０°到北纬３０°的赤道带，该区域包括赤道附近的全部边远地区，低轨道通信在赤道地区起着重要作用。虽然该系统是以巴西市场为基础而设计的，但它同样可为其它赤道国家提供相同的业务。     

基于Sigma点卡尔曼滤波的天基红外低轨卫星目标跟踪

临近空间高超声速飞行器的飞行速度很高,采用一般的探测手段难以对其进行跟踪,文中采用天基红外低轨卫星对其进行跟踪,建立了适当的目标运动模型和观测模型,分析研究了Sigma点卡尔曼滤波(SPKF)算法,与EKF算法相比,对非线性系统的估计具有较高的精度,且不需要求解复杂的雅克比矩阵。提出了将基于Sigma点卡尔曼滤波的交互式多模型(SPKF-IMM)算法用于天基红外低轨卫星对空间目标跟踪。利用三维空间的机动目标对算法进行了仿真分析,仿真结果表明:该算法具有较好的跟踪性能,进一步验证了SPKF-IMM算法的有效性。     

天基监视中的双星相对运动模型研究

以天基监视为背景,依据几何学原理和矢量计算工具,主要研究了双星相对运动模型。一方面,突破力学求解方式,采用一种区别于传统轨道根数的卫星轨道生成规则,可清晰直观地描述卫星轨道;另一方面,结合光电跟踪系统,研究了双星运动过程中的相对方向变化。通过对异面太阳同步圆轨和共面地球同步圆轨双星相对运动模型的仿真计算,获得了卫星轨道、相对距离、方位角、俯仰角、方位角速率、俯仰角速率的变化结果,分析结果证明了此方法的合理性,可为天基监视中的工作区域选择、卫星轨道设计、监视系统设计和捕获跟踪瞄准控制系统设计等物理问题和关键技术提供定性和半定量参考。     

地球同步轨道红外预警卫星仿真模型研究

天基红外预警卫星通过红外传感器探测弹道导弹主动段飞行时散发的红外尾焰,能在早期发现和跟踪弹道导弹目标。其中地球同步轨道卫星由于轨道高度高,因而具有更广的探测范围,是目前广泛使用的一种红外预警卫星,也是反导系统仿真中的重要研究对象。文中主要描述了一种地球同步轨道卫星探测功能的仿真建模方法,重点论述了地球同步轨道卫星目标发现条件并推导了探测范围计算公式,对于红外预警卫星的仿真及规划等问题的研究具有一定意义。     

分布式卫星SAR沿航迹干涉编队构型优化

沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精度的模型,该模型可用来对满足绕飞轨道的分布式卫星群的构型进行优化设计。采用随机搜索算法进行了仿真试验,试验结果验证了本文方法的有效性。     

基于VC++的GPS软件接收机设计

由于GPS软件接收机具有需要硬件资源极少、可移植性强、开发新算法成本低等诸多优点,成为了新一代GPS接收机研制的热点.完成了基于快速傅里叶变换(FFT)算法的卫星信号的捕获算法、基于混合载波跟踪环的载波跟踪和码跟踪算法、卫星星历数据的提取及卫星状态解算算法和伪距测量算法等算法的仿真验证,介绍了基于VC++的GPS软件接收机的设计方法和过程.该软件接收机可以输出各个通道跟踪到卫星信号的载波频率、伪码频率及伪距,卫星星历及卫星状态,接收机的位置、速度信息以及各种DOP值等诸多信息.最后,给出了所开发的GPS软件接收机在实际GPS数字中频信号下的定位结果.结果表明,该软件接收机的定位误差在20 m以内.该GPS软件接收机系统采用纯软件的方法实现了硬件GPS接收机数字中频信号后的所有功能,算法修改灵活,可为进一步研究GPS接收机的各种算法提供一种方便快捷的仿真平台.     

面向区域覆盖的遥感卫星轨道布设优化算法

面向区域覆盖的遥感卫星轨道布设是典型的多目标优化问题,设计具有针对性的求解模型和高效的求解算法是解决该问题的关键。通过分析体现区域覆盖的主要评价指标,明确问题的基本输入输出和先决条件,建立了该问题的多目标优化数学模型。根据模型特点,基于快速非支配排序遗传算法NSGA-II设计了优化算法,采用快速非支配排序、精英保持、拥挤度距离等策略,减少了计算复杂性,提高了搜索速度。仿真结果表明,基于NSGA-II的卫星轨道布设优化算法可以有效解决面向区域覆盖的卫星轨道布设问题。