全球覆盖稳定拓扑LEO/MEO双层卫星激光网络设计

利用覆盖带法,设计了全球连续覆盖低轨道(LEO,lowearth orbit)/中轨道(MEO,mediumearth orbit)双层卫星光网络结构。LEO层是一个零相位因子walkerdelta星座,系统具准静态的Mesh逻辑结构。MEO层由赤道和极地轨道两个轨道组成,补充了LEO层对赤道地区覆盖的不足。覆盖性能结果表明,该网络上升轨道卫星对全球提供99.9%的平均覆盖,对我国提供100%的覆盖。链路性能仿真表明,双层卫星网络结构网络拓扑稳定,相邻节点仰角变化范围小,非常适合激光链路,与国外同类型星座相比所需卫星数少。     

空间信息网络中的星座设计方法研究

提出了一种"骨干网+增强网"的混合星座设计方法,即以GEO卫星节点构成骨干网,以IGSO、HEO、MEO或LEO卫星等其他轨道卫星节点作为增强网,实现全球覆盖。并设计一种了"4GEO+5IGSO"混合星座,对其覆盖性能进行了详细分析。仿真结果表明,所提出的方法采用较少数量的卫星即可满足全球无缝覆盖并可仅依靠中国信关站落地。     

一种MEO星座的覆盖性能及组网方案分析

地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星轨道位置资源稀缺已久,巨型低轨卫星星座的发展浪潮使得低轨轨道资源也变得空前紧张,中地球轨道(medium earth orbit,MEO)星座作为GEO和低地球轨道(low earth orbit,LEO)星座的折中,必将成为各国博弈的角逐场,参考世界各MEO星座和我国国情,提出了一种(6+4)MEO星座方案,并使用STK(Satellite Tool Kit)软件对星座覆盖性能、星际链路特性和信关站选址及覆盖性能进行了仿真分析,该方案通过地面站中继实现轨道间通信,有效规避了利用星际链路实现轨际通信时存在的各种问题,使系统得到简化、可靠性得到提高,在全球低轨卫星轨道资源紧张的形势下具有很强的战略价值。     

计算机仿真在混合星座覆盖分析中的应用

目前混合星座的卫星覆盖分析与仿真是一个热点研究问题。本文设计了大椭圆和地球同步轨道卫星的混合星座模型,对混合星座模型的覆盖情况进行了仿真分析,讨论了GEO星座和不同大椭圆星座组成的两种混合星座的卫星覆盖性能。研究结果对区域观测研究和通信星座设计有一定的参考价值。     

天基红外卫星协同预警临空高速目标配置优化

围绕天基红外卫星协同预警临空高速目标配置问题,考虑临空高速目标预警的任务需求和不同轨道卫星的覆盖特性,建立了GEO、HEO和LEO红外预警卫星的配置优化模型。在给定的威胁想定和传感器参数设置下,经仿真求解,构型为“5GEO+3HEO+24/4/2LEO”的天基红外预警卫星星座可满足临空高速目标防御对天基预警系统的预警需求。     

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。     

面向区域的GEO红外预警卫星部署研究

面向区域的地球同步轨道(GEO)红外预警卫星能为特定区域反导作战提供及时可靠的预警信息,想定了预警区域的经纬度范围,提出以空域覆盖性能和定位精度为性能准则部署GEO预警卫星。首先基于GEO卫星对地覆盖模型建立了卫星空域覆盖性能模型;然后分析GEO卫星与特定预警区域的空间几何关系,以几何精度衰减因子(GDOP)为定位精度衡量指标,建立了GEO星座对预警区域的定位精度模型;最后通过仿真综合分析了不同卫星部署方式对空域覆盖性能和定位精度的影响,给出了面向区域的GEO红外预警卫星部署的指导性结论。     

计算机仿真在混合星座通信性能研究中的应用

目前卫星通信系统中的混合星座设计是一个热点研究问题.本文分析了GEO和IGSO组成的混合星座的星座覆盖性能、对地通信时长等问题.研究表明,采用2颗或3颗IGSO卫星构成的星座能够提供较好的覆盖性能(多星覆盖率及高通信仰角),采用混合星座能够有效解决GEO卫星在高纬度区域的低仰角问题,满足某些特殊区域的应用需求.因此,采用GEO和IGSO的混合星座通信系统具有较好的技术可行性.     

基于用户行为的LEO境外业务建模与仿真

LEO(低轨道星座)系统具有组网复杂、承载业务类型多等特点。采用基于用户行为的分层用户模型,对用户在LEO(低轨道星座)系统中的业务行为进行建模,控制用户模型的参数,生成业务流,利用网络仿真工具OPNET将业务流加载在建好的网络模型当中,对LEO系统的境外通信业务量进行分析与仿真,通过仿真得到系统的最大业务承载量,为系统的设计提供可靠依据。     

一种区域性覆盖星座设计与仿真方法

主要研究了对地面目标进行连续覆盖的星座设计问题。首先分析了星座最小仰角与星下点轨迹、轨道高度的关系,然后推导了对覆盖性能有重要影响的星间覆盖间隔时间和轨道面覆盖间隔时间的计算公式,提出理论算法与STK仿真相结合优化星座设计的方法,给出适合于中国的非静止轨道星座方案。仿真结果表明,该星座能对中国实施24h不间断覆盖通信。     

基于分布式星群的双层星座设计

当前,陆地通信系统已无法满足日益复杂的信息需求,利用空间信息网络实现全球范围内的无缝覆盖和高效容量传输成为研究热点。现有卫星通信系统以单层星座为主,缺少高低轨卫星之间的协同。提出了一种基于分布式星群的双层星座设计,以基于分布式星群的低轨卫星作为网络架构的基础,采用星间链路实现低轨卫星之间的通信,通过高轨卫星实现中低纬度地区覆盖性能加强。仿真结果表明,所提方法在仅依靠在国内部署卫星地面站的前提下可实现全球多重覆盖。     

Low earth orbit satellite systems for communications

It may be that we are now entering the era of LEO constellation satellite communications after thirty years of domination by the GEO systems. This paper heralds the coming of the new era with a tutorial approach to the system design and trade-offs of LEO constellation system design. It discusses orbital configurations, network topologies and routeing considerations, multiple access schemes and link performance design. In so doing it brings out the major design parameters and how they interact with each other. Also considered are the service applications for the LEO constellation systems, and the important difference between real-time and delayed communication systems is highlighted. Examples of single and multi-beam (cellular) coverage system link designs are presented for L-K_a frequency bands. Future papers will consider aspects of the LEO spacecraft and launchers.     

一种考虑反向缝的全球低轨卫星通信系统的波束排布方法

针对全球低轨卫星通信系统的动态性引起的反向缝区域覆盖问题,采用辐射场到地球覆盖区的转换方法,仿真分析了单个卫星服务区为圆形、椭圆和矩形时的全球覆盖情况,并采用椭圆子波束排布对椭圆和矩形的卫星覆盖进行了分析。结果表明,在不增加波束个数的前提下,采用波导缝隙阵的长椭圆子波束,单个卫星矩形覆盖可以有效解决卫星反向缝区域无法完全覆盖的问题。通过对多星影响下的载干比统计方法进行分析,得出这种卫星波束排布方法满足卫星通信的要求,为低轨卫星的天线波束设计提供了理论参考。     

中国低轨移动卫星通信系统星座设计

本文研究低轨移动卫星通信系统设计中的一个基本问题－－星座设计问题，并给邮了我国低圆轨道移动卫星通信系统的星座设计方案，该星座是以三个轨道平面组成的２４颗星系统，它的高度为１３２６ｋｍ，轨道参数由本文提出的优化算法进行设计，本文用统计的方法对我国低轨系统方案和Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ系统（２４颗星方案）的覆盖性能进行分析比较，结果表明本文提出的系统对我国的覆盖特性优于Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ系统，本文还对圆     

Performance evaluation of an optimized intersegment handover procedure for hybrid constellation satellite systems

Satellite system architectures based on geostationary or Low Earth Orbit (LEO)/Medium Earth Orbit (MEO) constellation suffer from their intrinsic limitations in terms of coverage or flexibility. Traffic requirements concerning broadband services are expected to be very uneven both in time and space. To match this requirement and to improve coverage an innovative satellite system architecture, composed of a LEO/MEO segment to complement a Geostationary Earth Orbit (GEO) segment, has been proposed. In this scenario, to achieve interworking and to make it possible to hold the call while switching between the two segments, efficient intersegment handover (ISHO) procedures must be identified. The paper, after introducing the classical ISHO schemes, aims at defining and analysing an ISHO procedure developed to perform handover in case of hybrid constellations based on the use of both GEO and LEO/MEO orbits. Performance evaluation will be carried out for different system configurations utilizing a dynamic satellite constellation simulator in the time domain. The execution delay and its complementary cumulative distribution have been evaluated for different constellation geometry at different distances from the gateway. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种GEO/LEO卫星网络中的路由优化策略

空间信息网络具有全球覆盖的能力,是能够保证高速率传输和较宽的带宽,支持灵活的、大规模的网络结构。GEO/LEO双层卫星网络由于具有覆盖关系简单、实施复杂性低等优势成为构建多层卫星网络的新思路。基于卫星群和卫星簇的分层结构,提出了一种GEO/LEO卫星网络中的路由优化策略,该策略主要是通过引入优化卫星路由表和路由信息数据报来实现的。最后的复杂性分析表明该策略在降低网络的星上存储开销和星间通信开销方面具有较高的优越性。     

区域覆盖共地面轨迹星座的优化设计

该文讨论了使用中轨共地面轨迹星座建立区域覆盖卫星通信系统的优化设计方法。在深入研究共地面轨迹星座参数特性的基础上,提出了一种能够完整描述该类型星座的编码标识方法,推导了星座与星座的等价关系,讨论了利用该类型星座实现区域覆盖时的优化方法,给出了适用于我国的多个优化星座方案实例。从仿真结果可以看出,该类型星座能够以较少数量的卫星为我国提供良好的覆盖性能,适于我国的区域覆盖卫星通信系统采用。     

从银河航天首发星在轨测试分析低轨宽带卫星通信的优势

LEO星座网络由许多卫星和地面设备组成。旨在为终端提供具有全球覆盖,高数据速率和灵活部署能力的系统服务。作为目前国内估值最高的商业航天企业之一,也是我国商业航天及卫星互联网领域第一只独角兽企业,银河航天于2020年1月16日发射了第一颗低轨宽带通信卫星,到目前为止,该星已经进行了近一年的一系列测试和验证。这些测试涵盖卫星跟踪能力,卫星通信信道特性和呼叫处理以及相关的性能和容量。同时,基于用户波束的覆盖范围,尝试了针对恶劣气候和地形灵活部署的一些尝试。基本上,通过现场验证场景可以看出,LEO具有广泛的服务覆盖范围和较低的延迟,并且具有较宽的带宽和良好的适应性,因此具有独特的优势。它正成为非地面网络(NTN)的新机遇。     

Coverage performances analysis on Combined-GEO-IGSO satellite constellation

The Combined-GEO-IGSO constellation is the combination of Geostationary Earth Orbit (GEO) satellite and Inclining GeoSynchronous Orbit (IGSO) satellite. The Combined-GEO-IGSO constellation can integrate the advantages of GEO and IGSO to achieve regional coverage. In order to discuss the performances of the Combined-GEO-IGSO constellation, the performances of coverage, elevation, diversity, and transmission are simulated in China and surrounding regions by Satellite Tool Kit (STK). The simulation results show that: the combined constellation can reach higher multi-satellite coverage and higher communication elevation in China and surrounding areas; the Doppler shift, delay, and propagation loss of this constellation have little impact on the system. As regional coverage constellation, the Combined-GEO-IGSO is feasible.