一种中高轨混合的多层卫星骨干网络架构设计

卫星骨干网络将向宽带与中继融合方向发展,为陆、海、空、天基用户提供全球骨干传输、宽带接入、全域通联等服务。该文针对全域用户通联的新需求,创新采用“卫星骨干网络/全域用户接入”模型,提出一种具有层内、层间星间链路的中高轨混合的多层卫星骨干网络架构(3GEO+3IGSO/24MEO)。对该架构的全域覆盖性计算分析,得出该多层卫星骨干网络能够实现地球表面到地球同步轨道高度(约36000 km)全域100%覆盖,并为全域用户提供多重接入能力。进一步对路径数、最少跳数、最小时延等关键网络性能指标分析比较,说明了该架构中轨卫星与高轨卫星之间存在层间星间链路的必要性。分析结果表明:该架构能够满足全域宽带接入和全球骨干传输的需求。

中高轨卫星钴酸锂电池在轨特性分析

锂离子蓄电池组作为卫星的储能电源,在阴影期和太阳电池阵功率不足时为整星提供能源。分析中高轨锂电池的在轨特性可作为锂电池地面研制的参考。以在轨稳定可靠工作的中地球轨道(MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的钴酸锂蓄电池为研究对象,通过长期跟踪研究对象的在轨遥测数据,从单体一致性和长光照搁置周期两方面,对应用于中高轨卫星的钴酸锂蓄电池在轨特性进行了分析。中高轨卫星用钴酸锂蓄电池的在轨特性研究可为后续中高轨卫星锂电池组一致性控制、均衡和搁置管理设计提供重要参考。

一种基于先验信息的中高轨卫星遥测任务资源调度方法

中高轨卫星测控需求的特性导致遥测数据接收任务占用了绝大部分设备跟踪时长,但遥测任务的资源调度问题的相比遥控和测轨复杂性更高,使得其资源调度算法的自动化水平一直不高。根据中高轨卫星遥测数据接收任务需求和我国测控站布站情况,设计了一种基于先验信息的中高轨卫星遥测任务资源调度算法。该算法以中高轨卫星遥测任务需求整体满足率最大和算法复杂度最低为设计目标,以人工安排中高轨遥测任务测控工作计划积累的有益经验作为先验信息,赋予中高轨卫星遥测任务可行解优先级使用值。通过实际数据仿真分析,该算法极大缩小了中高轨卫星遥测任务可行解空间规模,有效提高了资源调度效率,资源满足率达到99.7%以上,遥测单收设备使用率超过97.7%,为卫星资源调度算法设计提供了参考。

电离层时空变化对中高轨SAR成像质量的影响分析

中高轨道合成孔径雷达(SAR)是下一代星载SAR重要的发展方向之一,电离层影响分析是推动中高轨道SAR系统发展的关键技术。该文针对中高轨道SAR的系统特点,结合电离层时空变化特征,建立了背景电离层对中高轨道SAR系统的影响分析模型,重点分析了背景电离层及其时空变化对中高轨SAR系统图像质量的影响,主要包括距离向和方位向图像分辨率的下降以及图像位移。分析结果表明,电离层及其时空变化对中高轨SAR图像质量产生较为严重的影响,相同电离层条件下,对于分辨率相同的SAR系统,随着轨道高度的增加,电离层引入的误差对距离向分辨率和图像畸变以及方位向分辨率和图像位移产生的影响程度将增大。

脉冲雷达探测中高轨道目标方法及试验

通过分析中高轨目标雷达回波信号特性,给出一种基于空间目标动力学约束的回波信号相参积累方法,介绍了信号积累模式下中高轨道目标的参数测量方法。通过对国内某型号雷达进行中高轨目标探测支路改造及相关试验,获取试验数据并对其进行分析,验证了原理的正确性和方法的可行性。

中高轨卫星海洋成像图像几何定位精度提升方法

针对中高轨卫星海洋成像时缺少控制点下的图像定位精度提升问题,提出一种提升定位精度的方法。该方法利用中高轨卫星成像范围大,配合姿态机动,在短时间内寻找有特征点的区域,通过卫星图像与高精度控制图像进行匹配,寻找控制点,求解偏置矩阵,并将该区域的偏置矩阵补偿到海洋地区,以达到提升图像定位精度的目的。结合中高轨卫星成像特点,对河南嵩山检校场和太原区域图像进行仿真,并利用嵩山检校场数据进行在轨几何检校,将检校参数补偿到太原区域。仿真结果表明:无控制点定位精度从118.3个像素提高到37.8个像素,证明了文章提出方法的有效性。

利用光照反射模型分析中高轨人造卫星测光特性

利用光照反射模型分析中高轨人造卫星测光特性,以不同形状特性、姿态稳定方式和技术状态的中高轨人造卫星为研究样本,进行可见光波段的时间序列测光观测,并给出了卫星视星等斜距改正和相位角计算的方法。首先,利用球状卫星测光特性实验数据验证了其镜面反射和漫反射光变特性理论模型计算结果,并进一步探讨了复杂形状卫星的光变特征。其次,分别对类柱状受控卫星和失控卫星的理论模型计算结果和实验观测数据进行对比分析。实验结果表明,卫星光变曲线与卫星物理特性,如生存状态、形状特性、姿态稳定方式等相关,可为分析卫星的技术状态及其历史演化过程提供判定依据。

利用GNSS星间链路对中高轨航天器测定轨的可行性研究

目前中高轨航天器精密轨道确定普遍采用地面跟踪测量体制,面临跟踪弧段不够、跟踪精度不高、无载体自主定位能力的问题。GNSS星间链路网络的建立为中高轨航天器定轨提供了新思路。介绍了基于GNSS星间链路的中高轨航天器定轨新方法,设计仿真模型分析了其可见性、定位精度、链路预算,并进行了自主定轨模拟计算。结果表明:以GNSS星间链路实现中高轨航天器测定轨,可见星数目多、定位精度好、链路余量高,对中高轨航天器在径向的定轨精度可以达到6m以内,切向和法向在2m以内。本文测定轨方案可行,为GNSS在新领域的应用提供了思路。

适应大范围星场密度变化的恒星辨识与抑制

大视场光学望远镜是中高轨目标搜索的重要设备,在搜索图像中除中高轨目标外还存在恒星目标,对恒星目标进行辨识与抑制是中高轨目标检测的必要环节之一。考虑银道面附近天区、曝光时间差异以及多云遮挡等因素的影响,图像中的星场密度变化区间非常大,传统的恒星辨识方法在计算准确性与实时性方面均存在局限性,导致恒星虚警、计算超时等情况的发生。为解决该问题,提出了一种基于惯性坐标时域相对不变性的恒星辨识与抑制方法。推导了地平坐标系与惯性坐标系的数学转换关系,并由此构建了恒星辨识模型;在不同的静态系统误差条件下,量化分析了恒星目标的惯性坐标时域相对不变性;最后,开展了恒星辨识与抑制算法的仿真与实验验证。仿真与实验结果表明:在时间间隔为10 s、静态系统误差为10″的条件下,恒星的惯性坐标最大相对差异为0.51″(赤经),0.16″(赤纬),其时域相对不变性满足恒星辨识需求,辨识过程完全不依赖星场密度。经100圈次中高轨目标实测图像验证,本文方法未出现恒星虚警及中高轨目标检测缺失的现象。

国外地基空间目标监视雷达装备技术发展及其启示

以发展先进空间态势感雷达,控制和掌握空间资源为导向,首先,给出了近年来国外地基空间目标监视雷达装备发展,介绍了包括美国太空篱笆、美国深空先进雷达、美国低成本太空监视雷达等在内的国外各装备研制背景、主要性能以及体系作战效能;然后,从国外装备介绍中总结了搜索跟踪一体化、分布式收发相参合成等当前国外地基空间目标监视雷达相关关键核心技术及发展趋势;最后,结合我国实际情况,给出了对我国地基空间目标监视雷达装备技术发展的几点启示。

基于NSGA-Ⅱ的通信星座重构方法研究

提出中高轨通信星座重构指标作为重构方案的评价标准,根据轨道机动所需能量消耗确定星座重构的轨道机动模型;然后,选择双层编码模式构建变量参数,并采用Pareto占优思想及非支配排序遗传算法构建重构优化模型,提出高轨通信星座重构方法;最后,根据设定的威胁场景分析确定重构环境,并对重构方法进行仿真验证。结果表明,该方法能够给出基于重构目标的最优重构解集,为受损星座快速恢复通信功能提供最优的可行方案,在中高轨通信星座重构问题中具有应用价值。

天基数据传输网络的多用户动态带宽分配技术

航天器的测控、数据传输分为天基和地基两种方式,其中天基的测控、数据传输因具有全球覆盖、随遇接入、实时信息回传等优势,具有很广泛的应用前景,同时对其多航天器的动态带宽分配提出了一定要求。在研究中高轨测控、数据传输星座网络架构和多址接入协议的基础上,提出面向数据传输任务的星上多波束、多航天器用户、多任务优先级的动态带宽分配算法,能很好地应用于中高轨星座按需、实时对多个用户的数据传输请求进行资源分配,并可作为天基测控、数据传输接入网络的基础模型。