面向大规模低地球轨道卫星网络的星间链路连接策略

针对大规模低地球轨道(LEO)卫星网络,提出了2类新型星间链路(ISL)连接策略:Grid-V和Grid+,并对传统的Grid连接策略进行改进。所提策略充分利用了次邻轨和跨邻轨星间链路,Grid-V连接策略舍弃了Grid连接策略的轨内链路,利用次邻轨和跨邻轨的星间链路形成网络拓扑;Grid+连接策略在保留Grid连接策略中的星间链路基础上,允许卫星与同轨道或者次邻轨道卫星建立跨星连接。针对Walker-Delta星座构型的大规模LEO卫星网络,设计了基于所提星间链路连接策略的最短距离路由算法,并分别从几何拓扑和数据包层面对路由进行了系统级仿真,以评估各连接策略的性能。仿真结果表明,在几何拓扑层面,所提策略可以有效减少平均路由跳数与路径切换次数;在数据包层面,所提策略在往返时延及抖动、路径占用率、平均吞吐量等方面具有更好的性能。

单能电子突增对地球同步轨道卫星聚酰亚胺介质的深层充电效应影响

地球同步轨道时常会发生某单一能量附近高能电子通量突增现象,大量电子注入导致航天器绝缘介质充电效应更加显著。为了更好地评估单能电子突增现象下地球同步轨道航天器介质内部充电水平,建立了3 mm厚平板聚酰亚胺三维模型,采用了一种高能电子辐射和电场数值计算的Geant4-COMSOL联合充电评估方法,分别获得了0.4、0.7、1.0与1.3 MeV这4种单能电子以及地球同步轨道FLUMIC电子能谱辐射下聚酰亚胺内部电荷沉积速率和辐射剂量率分布,同时计算了其内部电场强度和电位分布;将单能电子与FLUMIC能谱叠加,研究了叠加辐射环境下聚酰亚胺内部电场和电位分布,并通过电荷传输过程分析了辐射条件与材料特性对电场强度和电位的影响规律。结果表明,在特定绝缘结构下,0.7 MeV单能电子入射产生的电位最高;1.0 MeV单能电子入射产生的电场强度最高;当同步轨道发生单能电子突增现象时,1.0 MeV电子突增加强了电场强度,1.3 MeV电子削弱了电场强度,基于电荷传输过程解释了叠加辐射环境下的充电规律。研究表明,地球同步轨道下特定结构绝缘介质在发生单能电子突增时,注入电子会导致充电效应加强而产生最坏情况,而更高的电子能量反而穿透材料并提升介质电导率,有效地降低了材料内部电场。

面向全球部署的地球同步轨道卫星全实时测控方案研究

全球部署地球同步轨道卫星时面临的全实时测控问题,设计综合利用星地链路和星间链路的测控方案.该方案将测控任务划分为视线内和视线外两个阶段,视线内以星地链路为主,星间链路为辅,完成测控/数传信息的实时传输;视线外通过构建数据数传接力星形成体系内星间链路,结合北斗导航星座星间链路/中继卫星星间链路构成体系外星间链路,实现测控/数传信息的实时传输.分析测控/数传链路在任务周期内的链路余量、传输时延等指标,评估了方案的可靠性.结果表明,该文设计的方案测控任务的可靠度在0.99以上,数传任务的可靠度可达0.9,能够有效支持地球同步带卫星全球部署,满足测控任务需求.

地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法

在实际作战中,地球同步轨道卫星通常是最先发现弹道导弹发射的预警装备,然而,其提供的缺维探测信息,使得传统的引导交接方法难以直接应用于其对低轨卫星的目标引导上。针对此问题,对地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法进行研究。首先,根据弹道导弹在发射及主动段飞行过程中产生红外辐射特性时的飞行高度约束,计算在单颗地球同步轨道卫星引导下,低轨卫星红外传感器的方位和俯仰探测范围。其次,对低轨卫星红外传感器的探测距离进行建模和计算,实现低轨卫星对目标的成功探测。最后,通过模拟仿真实验,验证了该方法的有效性和准确性。

轨道倾角对地球同步轨道通信卫星外热流影响分析

我国传统地球静止轨道(GEO)卫星外热流经验已不满足当前地球同步轨道(GSO)通信卫星热设计需求。为此,文章针对小倾角GSO卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星开展姿态控制策略、轨道倾角及升交点赤经对卫星外热流的影响规律研究。分析结果表明:对于小倾角GSO卫星,姿态与轨道升交点赤经对南北面外热流有不容忽视的影响;对采用实时偏航控制的IGSO通信卫星,应关注太阳翼红外热流对卫星本体的影响。

Lite-FRR:基于分段路由的卫星网络轻量化快速重路由算法研究

低地球轨道(Low Earth Orbit, LEO)卫星网络具有低时延和大容量的特性,成为未来卫星通信领域的一个关键发展趋势。由于卫星处于电磁开放空间,易受到电磁干扰和网络攻击等因素影响,导致网络节点或链路出现故障。为应对挑战,确保卫星网络在出现故障时能够保持流量转发的稳定性,在深入分析现有重路由算法在卫星网络应用中的优势与局限性的基础上,创新性提出了一种基于分段路由(Segment Routing, SR)的轻量化快速重路由(Lightweight-Fast Re-Routing, Lite-FRR)算法,通过利用卫星网络的时空信息来计算备份的无环路径,有效降低计算复杂度。考虑卫星星座的空间分布特性,设计了一种隧道传输机制,以实现卫星网络的快速重路由(Fast Re-Routing, FRR)。仿真实验结果表明,在432颗卫星星座场景下,当卫星网络遭遇链路故障,Lite-FRR备份路由计算时间仅为传统拓扑无关无环路备份(Topology Independent-Loop Free Alternate, TI-LFA)算法的1/20,有效减少备份路径的计算时间,确保了流量业务传输的高质量,提升了卫星网络的可靠性,也为未来卫星通信的发展提供了有力支撑。

LEO卫星网络切换判决方法研究综述

低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络因轨道高度低、传输时延小,可实现全球范围内全天时全天候无缝覆盖,在应急通信、情报侦查和灾害救援等领域得到了广泛应用。然而,由于LEO卫星与终端之间的高速相对运动导致频繁的切换问题,切换判决作为切换中的关键环节,直接影响切换是否能够成功以及切换性能的好坏,是实现可靠平滑切换的重要前提。结合LEO卫星网络切换判决方法研究进展,综述了基于单属性决策和多属性决策的2类切换判决方法;归纳了常用的图论模型切换判决方法;总结了机器学习在LEO卫星网络切换判决中的应用;结合常用评价性能指标对不同切换判决方法进行了对比分析;对未来LEO卫星网络切换研究值得关注的问题进行了展望,为后续相关研究提供解决思路。

基于地球同步轨道卫星的输电线路山火监测方法研究与应用分析

为了满足输电线路山火易发地区的低漏检、高精度、大范围、高时效性火点近实时监测需求,本文以地球同步轨道卫星影像为基础,提出了一种基于MC-CNN的山火检测算法。通过结合大津算法(OTSU)和上下文算法来增加潜在火点,从而在一定程度上降低火点检测的漏检率;引入PCA算法对输入特征进行优化,构建多通道网络结构,并利用联合概率和PSO参数寻优算法获取不同通道火点识别权重,在加权平均的基础上最终判定火点;同时,采用固定高温热源和太阳耀斑对虚假火点进行去除,以降低误报率。为了验证所提算法的有效性,本文随机选取了2019年至2022年期间输电线路附近历史卫星监测山火案例,并利用已知火点样本对火点反演结果进行验证。计算结果显示,该算法的火点检测精度达到了89.4%。

电缆在地球同步轨道空间等离子体环境中表面充放电性能

针对宇航用电缆可靠性评价问题,分析了卫星用电缆在地球同步轨道空间等离子体环境中的表面充放电机理,设计了地面模拟试验,并通过试验对电缆的表面充放电性能进行了研究,之后针对电缆在空间中长时间使用有可能出现破损裂痕的现象,通过试验对比对破损电缆进行了表面充放电性能的研究。研究结果表明:在地球同步轨道空间等离子体带电环境中,电缆表面电位可能达数千伏,并伴随峰-峰值数安的静电放电;破损电缆在破损处会产生放电使放电电流注入电路,可对电缆内部电路连接的其他器件产生影响。

镜面投影法确定地球同步卫星精密轨道

针对地球同步卫星(GEO)轨道面变化缓慢且能知道较准确近似值的特点,提出了镜面投影法。它以轨道面作对称面(镜面),将原观测站投影生成虚拟观测站;利用原站星距构成虚拟观测值。原观测值与虚拟观测值联合用于轨道参数估计,可以大大地增强观测几何结构,改善法方程状态,提高参数估值的精度。仿真计算的结果表明,新方法的效果明显。

国外地球同步轨道遥感卫星发展初步研究

地球同步轨道遥感卫星因具备高时效性及持续探测能力等优势,已成为当前国际遥感卫星领域一个重要的发展方向。文章围绕地球同步轨道遥感卫星,重点针对光学、微波、电子侦察等国际地球同步轨道遥感卫星及卫星平台发展动态、发展趋势开展了调研与分析,梳理出国际发展情况对中国地球同步轨道遥感卫星领域发展的启示。文章从地球同步轨道遥感卫星领域发展战略的高度,进一步提出支撑该领域发展需重点突破的关键技术。

天体对地球同步静止轨道卫星的影响研究

天体对地球同步静止卫星的正常运行有极大的影响。探讨了卫星与地球、太阳及月球之间的相互关系,研究了它们对确定卫星轨道、姿态的影响,分析了它们对姿态造成干扰、导致太阳能供给中断的地影、月影及影响卫星通信的日凌中断现象,给出了精确预报这些现象的算法,这些方法已经成功地应用到我国在轨地球同步静止卫星的工程测控中。

地球同步轨道卫星编队飞行的区域性导航系统方案

卫星编队飞行组成虚拟平台 ,这是当前一个完全崭新和开拓性的研究课题。根据与时俱进 ,开拓创新的精神 ,本文提出一个地球同步轨道卫星编队飞行组成的区域性导航系统方案。这是至今为止在相同精度和相同覆盖区条件下卫星数量最少的 。

地球同步轨道三轴稳定卫星的扫描镜设计及考虑

两维扫描镜是同步轨道对地观测卫星的关键技术和核心技术之一。扫描镜材料、轻量化方案、扫描镜的支持方案以及扫描镜的热设计是保证整个系统的像质要求的关键因素。以风云四号扫描镜的设计为例 。

一种新型地球同步轨道卫星辐射制冷器的研制

提出了一种新型拼接式太阳屏的三级辐射制冷器概念,可有效提高制冷器的制冷效率。完成了样机研制,地面热模拟试验制冷性能:夏至有阳光时100 K/67 mW,无阳光时85 K/47.4 mW和90 K/86.4 mW,可以满足多元探测需求。

地球同步轨道长寿命卫星热控涂层太阳吸收率性能退化研究

文章介绍了15年地球同步轨道环境对卫星表面太阳吸收率性能影响的试验模拟研究,研究结果为长寿命卫星热设计及热控涂层选择和研制提供可靠依据;介绍自行研制的空间低能综合环境试验设备、太阳吸收率原位测试系统和空间低能综合环境模拟试验方法,并对航天器常用的S781白漆、SR107ZK白漆、F46镀银和OSR二次表面镜热控材料进行空间低能综合环境模拟试验,获得了这些热控涂层在地球同步轨道15年期间太阳吸收率性能退化模拟数据,与已有的飞行试验数据进行对比研究,取得满意的结果。

升交点赤经与轨道倾角对地球同步卫星地影的影响

为精确预报地球同步卫星地影,根据其发生原理用仿真分析法研究了升交点赤经和轨道倾角两个因素对地影的影响,给出了地影延续时间和最长日期变化等天数曲线。在实际的同步卫星长期管理中运用这些规律,取得了良好的效果。

地球同步轨道卫星多阶段任务可靠性建模

在分析地球同步轨道卫星首次变轨任务剖面的基础上,以模块化的思路进行卫星多阶段任务系统(phased-mission systems,PMS)建模,采用基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)的静态多阶段任务可靠性分析方法和基于马尔可夫模型的动态多阶段任务分析方法来计算地球同步轨道卫星转移轨道段首次变轨的可靠性。经与传统非任务剖面可靠性分析方法的计算结果比对可知,基于任务剖面的可靠性建模分析方法可得到较为真实和精细的结果,有助于卫星的轻量化设计和研制效益提高。

基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究

本文提出了一种基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航方法,作为解决未来高轨道卫星自主运行的先决条件。在整个系统中,以包含摄动项的HILL 方程作为状态方程,根据由姿态敏感器给出的卫星本体相对于地球和另外两个空间天体的方位,推导出测量方程,进而用简化的推广 Kalman 滤波算法进行状态估计。仿真表明,该方法收敛速度快,精度较高,是一种可行的地球同步轨道卫星自主导航方法。

地球同步卫星及其轨道计算

本文阐述了地球同步卫星的特征、用途及其轨道计算。内容包括地球同步卫星的发射、变轨。