基于发射波束旁瓣零陷的低轨卫星干扰规避策略

随着宽带低轨卫星系统的迅速发展,Ku、Ka等通信频段逐渐趋于饱和,非静止轨道(NGSO)卫星在工作时难免对采用相同频率工作的静止轨道(GSO)卫星产生干扰。目前常采用空间隔离的策略来规避干扰,NGSO卫星始终会对共线区域产生最强的干扰,增大隔离角可以减少干扰但会大大损失卫星波束的有效覆盖范围。基于此,提出一种基于发射波束旁瓣零陷的干扰规避策略,通过建立LEO卫星坐标系将天线阵面按行、列阵元划分,在列阵元维度上采用稳健LCMV算法实现宽零陷,在行阵元维度上结合波束指向进行扩展,最终在共线区域方向上形成一条“零陷带”。通过仿真分析,所提策略能在规避共线干扰的同时有效减少LEO卫星的干扰规避隔离区,算法复杂度低,在卫星上易于实现。

前向数据接入方式对导航星座网络通信性能的影响分析

对采用时分多址轮询建链体制的导航星座星间链路网络,为了指导星间链路网络地面前向数据接入的应用,分析了不同地面前向数据接入方式的星-星-地联合数据交互机制及其对网络通信性能的影响,并结合应用代价给出了综合评价和使用建议。以前向数据最快路径接入方式和固定节点接入方式为代表,分析了星间链路网络与地面间星-星-地联合数据交互机制的特点,明确了两种方式下星间链路网络拓扑路由规划策略的制定原则。通过构建Walker 24/3/1导航星座星间链路网络数据处理模型及典型星地运行场景,对两种地面前向数据接入方式仿真分析了星间链路通信容量和传输时延等网络通信性能,比较分析了通信容量及数据拥塞规律,得出前向数据最快路径接入方式相比于固定节点接入方式在通信性能上有较明显优势的结论。最后,综合给出了两种星-星-地联合数据交互机制的应用性评价,同时给出了在通信容量较低且通信时延要求不高、但可靠性要求较高的应用条件下,可适度采用固定节点接入方式的建议。

基于OPNET的一种导航卫星系统通用仿真模型

为了考察装配指向性星间链路的导航卫星系统性能,从导航星座数据通信的需求出发,本文基于软件OPNET设计了一种导航卫星系统通信性能通用仿真模型。该模型可应用于一类装配指向性天线的时分体制导航卫星系统,通过模拟境外卫星信息下传和地面站信息上注等过程,对信息的通信时延进行统计,分析不同星间链路方案设计下的导航系统通信性能。通过对一种星间链路设计方案进行仿真,验证了该导航系统通信性能通用仿真模型的可行性。

基于动态聚类的卫星导航信号多波束抗干扰方法

针对卫星导航抗干扰需求,研究了基于自适应波束形成的多波束抗干扰技术.为了解决传统固定多波束抗干扰方法在波束数目受限时无法兼顾所有导航卫星信号导致接收性能下降的问题,提出了一种基于K-means聚类算法的动态指向多波束抗干扰方法.建立天线阵列进行仿真,结果表明,该方法在接收的北斗卫星信号数目多于波束数目时,抗干扰性能优于传统方法.

低轨卫星通信系统波束成形算法

宽带卫星互联网的迅速发展使得卫星通信进入新纪元,大规模低轨卫星星座的建立使得频谱资源逐渐饱和,频率使用的高度重合导致各个卫星通信系统间存在严重的干扰问题。卫星载荷通常使用相控阵天线进行通信,通过收发端波束成形来降低系统干扰。在接收端采用自适应波束成形算法,通过自适应调零来抑制干扰;在发送端采用低旁瓣波束成形算法,通过对旁瓣施加特定的约束压低旁瓣电平来降低干扰。针对地面接收端和卫星发送端分别分析3种抗干扰波束成形算法,为降低卫星通信系统的干扰问题提供波束层面的方法。

基于改进遗传算法的导航卫星星间链路网络动态拓扑优化技术

由于卫星平台限制,星载Ka波段星间链路(ISLs)天线的数量通常少于可见卫星的数量。针对星间链路数量受限的链路拓扑优化问题,基于有限状态自动机(FSA)思想建立了一种拓扑处理机制。综合卫星间可视性、链路数量等约束条件,提出了以星间测量最大位置精度因子(PDOP)最小化作为优化目标的链路拓扑优化模型。针对传统遗传算法的基因变异机制和染色体交叉机制无法满足优化模型约束条件的难题,提出了单点溯源变异(SPTV)机制和基于“杂交+自交”思想的时隙杂交(TSX)与位置自交(PSX)染色体交叉机制。仿真结果表明,采用TSX-PSX染色体交叉机制实现的星间最大PDOP值相比采用TSX机制减小了27.28%,并且避免了冲突问题的产生,改进遗传算法对链路拓扑优化的有效性得到验证。