微纳卫星组网星间链路设计及关键技术分析

微纳卫星组网应用可大幅度提高航天装备的能力,较单颗大卫星具有明显的优势。首先,介绍了国内外微纳卫星组网的研究情况,以组网侦察应用为例分析了星间测量与通信链路的技术需求,并进行了系统架构和体制设计;其次,在星座设计基础上开展系统仿真,并提出了一体化设备实现方案;最后,分析了微纳卫星组网系统中几项重要的关键技术及其解决方案,对系统的设计和工程实现具有参考价值。     

基于Simulink的星间链路信道仿真分析

对星间链路信道统计模型进行了理论分析,在MATLAB/Simulink平台上,设计并实现了一种星间链路仿真模型。该模型充分考虑了星间链路信道中的多普勒频移、卫星星座的周期性引起的自由空间传播衰减,以及链路中存在的干扰、噪声、时延等对卫星通信信号的影响。仿真结果证明了该模型的正确性。     

卫星导航系统上行注入的研究现状与发展趋势

上行注入系统是卫星导航系统的生命线,是卫星导航系统不可或缺的一部分。详细研究了国外全球卫星导航系统和区域卫星导航系统的上行注入方案：全球定位系统（GPS）正由GPS II阶段过渡到GPS III阶段,上行注入也从全球布站的单星直接注入方案转变为本土布站的基于星间链路转发的注入方案,“伽利略”（Galileo）采取了全球布站的单星直接注入方案,而俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）、准天顶卫星导航系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(IRNSS)采取了本土布站的单星直接注入方案。随着各大全球系统逐步研究、规划和开发星间链路,基于星间链路转发的上行注入方案势必成为全球系统的上行注入方案发展趋势,链路协同注入和高速传输也必然成为该方案的关键技术。     

编队微小卫星变码速率星间通信系统仿真研究

本文以3颗微小卫星在同一个轨道面内编队飞行并对地进行三维立体测绘为背景,根据编队飞行星间链路的特殊要求,推导了低轨道编队卫星星间链路的计算公式;提出了根据星间通信距离改变码速率的通信方案,并对编队飞行卫星变码速率通信系统进行了仿真研究.     

导航卫星星间链路测试评估技术研究

随着北斗导航卫星的陆续发射,导航设备功能在逐步完善,卫星导航装备性能的好坏直接影响到定位精度,利用地面系统完成对导航卫星性能指标的测试评估变得尤为重要.针对非视导航卫星难以进行观测的问题,设计了一种星间链路测试评估系统平台架构,探讨了利用星间链路对导航卫星进行测试评估的方法,分别对接收性能指标、发射性能指标和测量性能指...     

卫星星间链路多普勒频移仿真

在卫星通信过程中,对具有相对运动的卫星,星间链路的多普勒频移是不能忽视的。分析了空间圆轨道卫星星间链路的距离以及距离变化率,并进行了公式推导。在此基础上提出了一种以链路距离变化率作为卫星相对运动速度来计算星间链路多普勒频移的新方法,并以铱星系统和某中轨卫星系统为例,分别对同层高度星间链路和异层高度星间链路的多普勒频移进行仿真,给出了仿真结果。分析与结果表明,该方法合理、有效。     

一种新的卫星导航系统快速选星方法

 从几何精度因子(GDOP)与星座几何布局的关系出发,提出了用于多星座卫星导航系统的快速选星方法——几何布局选星法.该方法以满足定位要求为前提,按卫星在星座中均布为原则来进行选星.仿真结果表明,相对传统GDOP选星法,计算量减少99%以上,而GDOP满足要求,同时,选星数较少且简洁快速,有效满足了选星求解的实时性和精度要求.     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。     

欧洲GEO卫星星簇宽带通信系统——SkyLAN

星簇概念克服了大容量通信卫星需要大平台的缺点,并通过模块化设计使空间段的开发使用能跟上需求的发展变化,具有很大的灵活性和鲁棒性,同时它也减少了系统的初始投资,具有很高的实际应用价值。SkyLAN是由欧空局(ESA)主导开发的一个GEO卫星星簇网络系统,它由一组较小的GEO卫星组成,卫星之间通过星间链路实现互联互操作,从而完成一颗大卫星功能。文章对SkyLAN的基本概念进行了描述,介绍和分析了三种典型应用系统的发展概况,对我国星簇卫星系统发展具有一定的借鉴意义。     

毫米波星间通信测距一体化技术研究

近年来卫星编队飞行和星间链路技术成为了航天领域的研究热点。在这种趋势之下,需要通过星间的相互通信与相对位置测量来保障编队构型的相对稳定以及实现星间协作。将星间通信和星距测量融合到一体化平台中可以实现通信测距一体化,能够降低负载,符合当前卫星的发展趋势。针对卫星毫米波星间链路设计了一体化波形,同时提出一系列信号处理技术完成波形的同步以及分离,实现了星间通信测距一体化。针对分离波形以及功放非线性对通信信号的影响,使用了基于深度学习的信号检测算法,降低了通信数据的误比特率。仿真结果验证了所设计的一体化波形及信号处理技术在星间链路应用的可行性。     

G NSS／INS 组合导航接收机技术

全球导航卫星系统（GNSS ）的一个非常重要的应用是与惯性导航系统（INS ）进行组合导航。介绍了GNSS／INS组合导航接收机的工作原理,对接收机的关键技术进行了重点分析,并对其应用前景进行了展望。     

卫星导航系统标准现状分析

卫星导航系统是一种天基无线电导航系统,随着其系统应用的不断深入,相关技术标准的制定日益重要,已逐渐成为卫星导航产业化的基础。运用分析、归纳、分类和比较的方法对目前国内外主要卫星导航系统相关标准进行了详细梳理,并在此基础上分析了卫星导航标准的现状,提出了建立卫星导航系统标准体系的意见和建议。     

复合式惯导系统

与平台式惯导系统相比,捷联式惯导系统具有体积小,成本低,启动时间快及可靠性高等优点。但其表现受到载体角运动的影响。结合捷联式惯导系统和平台式惯导系统的优点,该文研究了一种复合式惯导系统。首先,详细描述了该系统的原理;其次,推导出该系统的误差方程。从理论上分析了该系统的性能不会受到载体角运动的影响。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

Satellite Navigation and Communications: An Integrated Vision

The paper addresses advanced layered architectures for the development of integration scenarios between satellite navigation and communications systems and services. This synercic cooperation represents – in author's vision – the core of future global networks. The concept of integration and its translation into an integrated network is displayed, together with examples of possible architectures for navigation-communications applications. In this frame, the paper addresses also the possible exploitation of stratospheric platforms (HAP) as permanent and on-demand blocks concurring to the effective deployment of the integrated vision. Marina Ruggieri graduated in Electronics Engineering in 1984 at the University of Roma. She was: with FACE-ITT and GTC-ITT (Roanoke, VA) in the High Frequency Division (1985–1986); Research and Teaching Assistant at the University of Roma Tor Vergata (RTV) (1986–1991); Associate Professor in Telecommunications at Univ. of L'Aquila (1991–1994) and at the University of RTV (1994–2000). Since November 2000 she is Full Professor in Telecommunications at the RTV (Faculty of Engineering), teaching DSP, Information and Coding. Since 2003 she directs a Master in “Advanced Satellite Communications and Navigation Systems” at RTV.Since 1999 she has been appointed member of the Board of Governors of the IEEE AES Society.Her research mainly concerns space communications and navigation systems (in particular satellites) as well as mobile and multimedia networks.She is the Principal Investigator of satellite scientific communications missions (DAVID, WAVE) of ASI, national research programs (CABIS) on CDMA integrated mobile systems and on satellite-HAP integrated networks for multimedia applications (SHINES), co-financed by MIUR. She co-ordinates RTV Unit in various European Projects: EU FP6 IP MAGNET (My personal Adaptive Global NET); EU ASIA LINK EAGER-NetWIC (Euro-Asian Network for Strengthening Graduate Education and Research in Wireless Communications); EU Network NEXWAY; GALILEO JU 1st Call: VERT (VEhicular Remote Tolling); and in the ASI program on V-band payloads (TRANSPONDERS).She is Editor of the IEEE Transactions on AES for “Space Systems”, Chair of the IEEE AES Space Systems Panel. Since 2002, she is co-chair of Track 2 “Space Missions, Systems, and Architecture” of the AES Conference; she has been re-appointed in the IEEE Judith A. Resnik Award Committee for 2004; she has been member of TPC for PLANS 2004.She was awarded the 1990 Piero Fanti International Prize and she had a nomination for the Harry M.Mimmo Award in 1996 and the Cristoforo Colombo Award in 2002.She is author of about 220 papers, on international journals/transactions and proceedings of international conferences, book chapters and books.She is an IEEE Senior Member (S'84-M'85-SM'94).     

多卫导组合系统的快速选星算法研究

 分析了多卫导组合系统几何精度因子(GDOP)与可见星仰角和方位角的关系,并由此提出了一种适用于多卫导组合系统的快速选星算法,首先提出了选星前后GDOP相对比值随选星数增加的负指数衰减模型,使用户可根据对定位精度的具体需求实时确定所需次优星数,其次基于可见星的仰角将所有可见星进行分类:低仰角区、中仰角区和高仰角区,最后通过可见星方位角的排序、作差,给出了中仰角区被排除卫星的分布规律,实现间接选星.仿真结果表明,该算法相对于传统的选星算法计算量大大减小,并在损失约12%的GDOP值的情况下,可有效减少近50%的导航运算量.     

一种组合导航系统的探讨

本文简要说明了导航设备的发展现状,并介绍了一种组合导航系统（惯性导航/多普勒导航/全球定位组合导航系统）,同时给出了它的一种实现方案,并对其应用前景作了简单的讨论。     

GPS组合导航系统的数据融合

首先介绍了车载GPS加上DR组合导航系统的设计,建立了车辆加速度及影响组合导航系统定位精度的主要误差的数学模型.然后针对一般组合滤波算法中,由于DR系统误差的引入,导致滤波效果不好的问题,提出了一种组合导航系统的数据融合.对车载GPS/DR组合导航系统提供的实际数据的处理结果表明,该方法既能提高GPS定位精度,又能有效控制DR系统的误差发散,从而有效地消除了一般组合滤波算法中DR系统误差对滤波器的影响,大大提高了组合系统的完整性和可靠性.令GPS在如香港交通环境:道路狭窄且多弯、交叉线多且密集、街道两侧高楼林立、桥梁多且较密集、隧道多且长、地形类似丘陵且高山较多,而且车辆也多行驶速度又快的情形下变得可行.     

导航卫星有效载荷在轨测试系统设计研究

导航卫星有效载荷在轨测试是卫星入轨后的重要试验,通过在轨测试实现对导航卫星运行状态的全面检测。在轨测试系统可以全面模拟地面运行控制系统的功能,是检验导航卫星功能和性能指标的专用测试设备。针对导航卫星的工作原理对有效载荷的构成进行了简要介绍,根据被测对象,提出了在轨测试系统的设计方案,描述了系统设备组成及各设备的功能特点,并对在轨测试系统中的关键技术的实现进行了分析。     

卫星导航星座在轨测试系统总体技术研究

卫星导航系统主要由空间段导航卫星、地面段运行控制系统和接收机组成。在轨测试是在导航卫星发射入轨后对其各项功能及指标进行全面检验,判断是否满足卫星导航系统运行的要求。导航卫星在轨测试设备具有与地面运行控制系统相同的信号体制和基本功能,专业用于导航卫星的在轨测试。介绍了导航卫星在轨测试设备的组成,简单分析了利用该设备进行导航卫星在轨测试的方法,提出了一套行之有效的针对导航卫星在轨测试的方案。