PULSAR低轨卫星导航星座性能分析研究

低轨卫星导航系统是当前卫星导航领域关注热点,文章以美国修娜空间系统公司的PULSAR低轨卫星导航星座为例,首先介绍了其发展规划和最新进展,然后从对地覆盖特性、GNSS天基监测能力、星间建链情况、掩星事件数目等方面,分析了不同建设阶段的星座特性和最终定位性能。结果表明,在完全服务能力阶段,PULSAR星座能够提供全球8重以上(95%)覆盖,位置精度因子优于3.5(95%),具备米级独立定位能力,联合GNSS可将精密单点定位收敛时间显著缩短约90%,与此同时,在星载导航接收机的支持下,能够满足对GNSS的时空基准增强、空间天气监测、天基完好性监测等需求。相关结论可为我国低轨卫星导航系统建设提供参考。

低轨星座卫星快速开发与验证方案设计

针对低轨星座卫星快速开发与验证需求,提出试验星+工程星+接口验证平台(VPI)并行研制验证方案。通过工程星研制,对卫星结构、总装设计及供电主通道、推进贮供主通道等设计进行验证,支撑试验星设计优化与结构投产;VPI对星上电子单机接口、星上软件等进行迭代验证。通过试验星研制,对低轨星座卫星功能性能全面验证,确定星座卫星基线。该方案经多颗卫星实施验证,有效提高了低轨星座卫星验证效率。

境外低轨卫星互联网星座无许可落地的法律问题研究

“星链”等低轨卫星互联网星座可提供全球覆盖的天基通信系统,但其在一国落地运营须取得地面国“落地权”许可、地球站设置使用许可和电信业务运营许可等。境外低轨卫星互联网星座未经许可在一国落地,便侵犯了《国际电信联盟组织法》所承认的电信主权,也违反了《无线电规则》第一卷第18.1款和第三卷第22号、第25号决议的具体规定。这些具体规定包括:在一国境内操作发射地球站,须仅在该国主管部门授权的情况下进行;卫星网络或系统的通知主管部门,须在切实可行的范围内,将在一国主管部门境内设置操作的发射地球站,限定为该国主管部门已经许可或授权的发射地球站。现有规则在卫星运营商禁用未获许可终端地球站的范围和程度、通知主管部门和关联主管部门采取有效立法和监管措施确保规则实施、制定相关技术标准确立可随时中断业务的技术要求等方面尚存改进余地,可通过2027年世界无线电通信大会加以完善。

基于Matlab/STK的低轨卫星星座阵列天线共视方法

低轨卫星星座加装阵列天线具备信号传输链路短、信号接收增益高等优势,近年来在6G通信、遥感等各领域广泛应用。但低轨卫星星座组网后,多星阵列天线按相同波束指向完成空域扫描时,各卫星对地覆盖区域仅有部分重叠,影响多星协同工作效率。针对低轨卫星星座对地共视范围小的问题,提出了一种基于Matlab/STK的低轨星座阵列天线共视方法。该方法可在任意卫星轨道、任意时刻对全空域波束进行指向修正,并生成方位角修正表及俯仰角修正表,仿真验证了该方法可有效扩大低轨卫星星座对地共视区域范围,提升星座协同配合能力。

通感算融合赋能的低轨卫星星座网络架构与关键技术

为了进一步支撑空天地一体化多维协同通信、精准遥感和高效泛在计算的协同演进,低轨卫星星座网络亟需发展通信、感知、计算融合(ISCC)理论与关键技术。基于此,首先概述了低轨卫星星座网络的研究背景和通感算融合网络研究现状;进一步地,聚焦于通信、感知和计算的深度融合,深入分析了通感算融合赋能的低轨卫星星座网络架构与关键技术;最后探讨了通感算赋能的低轨卫星星座网络面临的未来挑战与发展前景。本研究有望为未来实现空天地一体化的多维协同通信、精准遥感和高效泛在计算奠定基础。

面向低轨巨型星座的多目标卫星接入优化

低轨巨型星座可以提供全球无缝覆盖的卫星通信服务,但也会导致用户被卫星多重覆盖,如何选择最优的卫星进行接入,成为低轨巨型星座接入技术的关键问题。对此,提出一种基于粒子群的多目标卫星接入优化算法。综合考虑星地距离、卫星剩余可服务时间和卫星剩余负载等目标函数,根据不同业务类型的QoS需求,对参数赋予相应的权值;针对可视卫星数量多且动态变化的特点,通过粒子群算法进行低复杂度求解。仿真表明,相较于对比算法,所提算法对星地距离和卫星剩余可服务时间进行了优化折中,保障了服务时间和通信质量,提高了接入成功率,能够灵活满足用户的不同业务类型需求,适应用户业务不同时空分布以及业务离散化的场景。

基于遗传算法的低轨卫星物联网星座任务规划问题

针对无星间链路的低轨卫星物联网星座,设计一种基于遗传算法的任务规划算法,旨在通过多地面站实现数据实时通信的同时,最大化卫星和地面站的资源配置。首先设计最大化卫星在轨服务时长的目标函数和限制冲突弧段的约束条件,构建低轨卫星物联网星座任务规划模型;然后以遗传算法为基础,引入冲突弧段和早停机制,设计低轨卫星物联网星座任务规划算法。在此基础上,使用由18颗无星间链路的低轨通信卫星构成的卫星星座和4个地面站进行实验。同时为了验证算法性能,使用先来先服务算法对实验数据进行任务规划。实验结果表明,设计的低轨卫星物联网星座任务规划算法可以显著提高地面站接收通信卫星数据的调度能力,解决卫星数量众多而地面站不足的矛盾。

低轨卫星通信星座虚拟运营模式研究

低轨卫星通信产业的蓬勃发展,离不开成熟的规模化运营,而在地面移动网络的发展中,虚拟运营商的出现为市场带来更多定制化与多样化的通信产品,这一发展模式值得卫星通信产业借鉴。本文基于虚拟运营理念的低轨卫星通信星座运营模式进行研究,分析在完全型、轻量型及分销型三种运营模式下,低轨卫星通信基础运营商与虚拟运营商各自侧重点。并对低轨卫星通信虚拟运营行业未来发展的机遇与挑战展开分析,列举具有发展潜力的细分市场与应用场景,以期为低轨卫星通信产业的应用落地提供一定的参考与借鉴。

基于低轨星座的卫星导航增强系统技术研究

不断扩展的导航应用场景对导航系统服务能力提出了更高要求。针对现有卫星导航系统及其增强系统面临的问题,剖析了国内外低轨卫星技术特点及发展趋势,阐述了一种基于低轨星座的卫星导航增强系统架构及原理,针对系统设计中存在的关键技术进行了分析,提出了解决思路和发展建议。

手机直连低轨卫星的应用场景及业务需求分析

手机直连卫星是低轨(low earth orbiting,LEO)星座系统的重要应用方向之一。概述了手机直连卫星的主要技术路线、应用场景及业务类型;分析了低轨星座的建设成本、承载能力、运营收入;提出了我国手机直连卫星通信的主要应用应以广覆盖、海量连接为主,而卫星大流量宽带上网应用存在商业闭环的风险;最后探讨了结合应用需求的技术发展建议。

低轨导航增强卫星星座设计

针对目前全球低轨卫星快速发展的现状,对低轨导航增强卫星星座设计方法进行了详细的研究。首先推导了轨道高度与可视球冠的关系,结合太空垃圾分布,从覆盖范围、经济性及碰撞风险几方面联合确定了轨道高度。然后推导了用户仰角与轨道倾角的关系,分析了实现南北极点覆盖的轨道倾角。接着结合铱星星座,推导出单一星座构型无法实现全球范围内均匀的可见星和精度衰减因子(Dilution of Precision,DOP)值分布。最后提出了一种组合低轨卫星星座设计方法。结果表明,该方法设计的组合星座在实现全球覆盖的同时,能够实现可见星数量与DOP值在全球范围内的均匀分布。

低轨卫星星座网的切换研究

提出了一种适用于装备有星际链路的低轨卫星星座网的切换策略——最小跳数切换策略。该策略以端到端连接的跳数为基础,充分利用了低轨星座网的特点,将切换过程与路由有机地结合为一体,有效解决了不同卫星之间的切换问题。仿真结果表明,同已有的切换策略相比,该策略能够提供一定程度的QoS保障,获得较好的系统性能,如较低的传播延时和较小的切换频率,具有很好的实用价值。

国外新兴商业低轨卫星通信星座发展述评

近年来,在商业投资的推动下低轨卫星通信星座网络快速发展,不断有新的商业低轨卫星通信星座计划涌现。实际上20世纪90年代也曾掀起过低轨通信卫星星座浪潮,但结果却未能达到最初的设想。总结了20世纪90年代提出的低轨通信卫星计划的经验教训,概述了目前典型的新兴低轨商业卫星通信星座特性及发展现状,根据之前星座的经验教训提出了对当前商业低轨卫星通信星座发展的思考。

一种低轨卫星星座覆盖性能通用评价准则

针对不同构形卫星星座的统一评价问题,提出了一种低轨星座覆盖性能的通用评价准则,可对不同构形和不同高度的星座对地覆盖性能进行统一评价。该准则将星座的对地仰角特性转化为具有相同覆盖能力的标准卫星数,以之同星座中实际卫星数的比值作为星座覆盖性能指数对星座实施评价。利用该评价准则,计算了Iridium、Globalstar、Celestri和NeLS四种星座构形覆盖性能的评价指数并提出了改进方法。

低轨大规模卫星星座系统建模与干扰分析

针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题,对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink和OneWeb星座为研究对象,根据低轨卫星的星座参数,获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理;对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析,获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系,计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征;获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性,并分析不同场景下的干扰时间特征,从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况,且频率越高,干扰现象越明显。

一种适用于低轨卫星的SDN网络人工智能路由方法

本文站在新时代背景下,从低轨卫星的角度出发对SDN网络人工智能路由技术进行研究。先对低轨卫星星座设计进行阐述,然后从应用、控制和数据三方面对SDN网络架构进行分析,并以此展开对基于低轨卫星的SDN网络人工智能路由技术的有效阐述。目的是为相关从业者的工作提供参考与借鉴,进一步提升SDN网络与低轨卫星、人工智能路由技术的融合程度,确保整个网络架构的稳定。

区域性中低轨卫星移动通信系统星座设计

探讨了非静止轨道区域性覆盖卫星移动通信系统星座设计方法． 针对我国区域性覆盖，理论研究、计算和总结了各种中低轨星座设计方法的结果，包括全球覆盖星座、地带性覆盖星座、极圆轨道区域性覆盖星座、倾斜圆轨道区域性覆盖星座，同时提出了我国赤道轨道、椭圆轨道星座设计方法． 综合比较和仿真分析，赤道轨道地带性覆盖星座（ 总卫星数为５ 颗） 、倾斜圆轨道区域覆盖星座（ 总卫星数为８ 颗） 可作为我国区域性覆盖、非静止轨道卫星移动通信系统星座候选方案，以提供实时的窄带话音、数据、寻呼或宽带多媒体等业务．

“星链”低轨星座的主要发展动向及分析

目前,低轨卫星星座已成为全球卫星通信的主要手段。其中,最具代表性的是SpaceX公司的"星链"低轨卫星星座,其发展势头迅猛,计划建设一个全球覆盖、高速度、大容量和低时延的天基全球通信系统,提供面向全球的高速宽带接入服务。文中梳理了"星链"星座的空间段和地面段的构成情况,总结了该星座可能产生的影响,并对其未来的应用前景进行了预测。

低轨卫星星座星际链路后向切换的时延指标

设计高效的卫星星间链路切换协议是LEO卫星网络设计中的一个重要问题 ,卫星切换协议必须保证为移动终端用户提供无缝连接 ,也就是切换速度足够快 ,对系统性能影响尽量小的切换策略。针对LEO网络卫星的星间链路切换 ,提出了后向切换策略 ,详细定义了后向切换方式的信令交换过程 ,从理论上分析了后向切换对切换时延和端到端时延的影响。通过系统的仿真 。

低轨小卫星星座发展中的国际安全治理研究

随着低轨小卫星星座的迅速发展,相关的国际安全问题日益突出。主要原因在于低轨小卫星星座发展过程中规则标准不完善或针对性不强,不公平的低轨位置"先到先得"原则,小卫星为节约成本防御能力更低,低轨小卫星星座易受攻击的节点更多,以及遭受网络攻击时归因困难,太空交通事故易发等,这些都使得低轨小卫星星座面临较严重的威胁。为此,中国作为发展中的太空大国,应积极参与低轨小卫星星座安全治理,推动国际电信联盟主导性介入频率/轨道相关立法规范和监督执行,避免"囤积频谱"和恶性争夺行为。同时,提高小卫星网络防御能力,发展太空态势感知能力,推动建立国际沟通合作机制,增加小卫星星座安全弹性和安全保障。另外,要利用合适时机和有效方式,推动相关机构制定小卫星主动离轨能力、数据共享的标准要求,以及更具可操作性的太空碎片缓解措施。