IGSO/GEO卫星对北斗系统导航性能的贡献分析

北斗卫星导航系统作为全球四大系统之中是唯一采用IGSO/GEO/MEO异构星座的导航系统。通过STK仿真分析IGSO/GEO/MEO星座和MEO星座的卫星可见数、位置精度衰减因子和定位精度等指标,确定IGSO/GEO卫星在单站和全球情况下对北斗星座导航性能的影响,给出IGSO/GEO卫星对北斗导航性能增强的区域。这对IGSO/GEO卫星应用于导航系统起到一定理论支撑作用。

基于碰撞概率的GEO业务卫星空间安全规避策略

针对GEO业务卫星空间规避问题,提出一种基于碰撞概率优化的GEO卫星空间规避策略.建立脉冲推力控制下的位保模型,解释碰撞概率的假设条件与计算原理,针对GEO卫星对原有碰撞概率计算方法进行改进,提出了一种考虑了速度误差的碰撞概率计算方法,以脉冲速度大小为变量,以消耗速度冲量最小和碰撞概率最小为优化目标,基于非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,对碰撞概率较大的问题求出其帕累托最优解.考虑GEO卫星定点保持的业务要求,得到满足其位保精度的空间规避策略,并进行仿真验证了空间规避策略的有效性.研究结果可为在轨业务卫星实现满足位保要求的空间安全规避提供思路.

BDS GEO卫星的电离层VTEC反演性能评估

北斗卫星导航系统(BDS)的地球同步轨道(GEO)卫星可以对固定穿刺点总电子含量(TEC)进行连续观测,可为电离层模型精化提供约束,但BDS GEO卫星探测范围包含了20000 km以上的稀薄等离子体,为了进一步研究其对TEC反演造成的影响,提出一种性能评估方法:利用BDS GEO卫星双频观测数据提取电离层穿刺点处的垂向电子总含量(VTEC);然后分析穿刺点处VTEC变化特性,并与全球电离层图、相邻中圆轨道(MEO)卫星反演VTEC比较;最后以经验电子模型为参考,评估2种卫星探测的等离子体层总电子含量。结果表明:研究区域内GEO-VTEC与全球电离层图有较好的一致性;在不同的地磁条件下,GEO-VTEC与MEO-VTEC偏差的均方根值接近,最大不超过2.46个总电子含量单位;GEO与MEO卫星探测的等离子体层TEC值接近,20000 km以上的等离子体对于TEC的影响可以忽略。说明GEO-VTEC与常用电离层产品以及MEO-VTEC的性能一致。

GEO卫星热控能源优化设计方法研究及实践

为减少热控制分系统的能源需求,减轻整星的能源负担,分别从精准热补偿、错峰热补偿、精细化热设计、整星资源统筹等几个角度提出了热控能源优化设计方案。提出了一种预埋式管路辐射器,并将其上的低温补偿加热器实施在管路上后进行一体预埋,形成一体化辐射器。采用光照阴影分时段的差别式阈值控制,利用整星热容降低阴影期补偿功耗需求等方法。经仿真分析及试验验证,以上几种方式均能够有效减少热控制系统的热补偿功耗需求。

GEO与IGSO卫星轨道数值积分可行性分析

我国正在组建的北斗卫星导航系统采用了一定数量的GEO和IGSO卫星,为了验证对MEO(如GPS)卫星适用的轨道数值积分方法对GEO和IGSO卫星是否同样适用,本文在二体意义下分别对GEO和IGSO卫星进行了轨道数值积分,先使用变步长的RKF7(8)阶积分法积分10步后,再使用定步长的10阶Adams预测-校正系统进行积分48小时,然后与其理论值进行了分析比较,结果表明原来适用于MEO卫星的轨道积分方法仍然适用于GEO/IGSO卫星。

GEO卫星对BDS中长基线精密定位的影响分析

针对北斗卫星导航系统(BDS)中特有的地球静止轨道(GEO)卫星存在轨道精度低和空间结构变化缓慢的问题,分析GEO卫星对BDS中长基线精密定位的影响:基于BDS中长基线精密定位算法,采用连续运行参考站系统(CORS)观测数据,对倾斜地球同步轨道(IGSO)+中圆地球轨道(MEO)+GEO组合和IGSO+MEO组合分别进行基线解算,探讨GEO卫星对BDS中长基线精密定位的卫星几何构型、宽巷模糊度固定效果、窄巷模糊度首次固定时间及定位精度的影响。实验结果表明,部分GEO卫星宽巷模糊度的小数部分存在系统性偏差,其宽巷模糊度需要5 h左右才能得到90%的固定率;加入GEO卫星后,窄巷模糊度首次固定时间从25缩短到16min,缩短了36%;BDS全星座组合的2h静态解算精度水平方向为2.1 cm,高程方向为3.5 cm;GEO卫星有利于提升BDS中长基线定位性能。

Starlink对我国GEO卫星通信下行链路的时域干扰分析

针对Starlink一期卫星与我国地球同步静止轨道(GEO)卫星之间的同频干扰问题,首先以载干比为干扰评价指标,搭建了Starlink星座与我国GEO卫星通信系统馈电链路下行干扰模型,设计了单颗Starlink卫星和Starlink一期星座系统的干扰仿真场景;其次,在Ka频段下,仿真分析了单颗Starlink卫星和Starlink一期星座的干扰仿真场景对我国GEO卫星馈电链路下行信号的时域干扰,包括干扰时间段、实时干扰情况、干扰时间占比和等效功率通量密度。仿真结果表明:GEO地面信关站(Beijing站)一天内受到来自Starlink星座的有害干扰时间百分比为2.64%,远远超过了国际电信联盟标准化组织(ITU)-RS.1528的卫星系统干扰保护标准规定的0.1%,Beijing站接收端的等效功率通量密度(EPFD)以及多个地区GEO地面信关站接收端的EPFD均不能满足ITU的限值要求。采取增大天线尺寸的方法可降低干扰程度。仿真得出的结果可以为我国对Starlink星座的影响分析和后续的处置手段提供参考。

基于CEI测量的GEO目标快速轨道恢复

连线干涉测量(Connected Element Interferometry,CEI)是一种全天时全天候的被动测角技术,已用于空间目标的跟踪监视.地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星需要频繁机动以保持轨位或完成其他任务,其机动后的快速轨道恢复能力对于监视预警极为重要.针对基于CEI的GEO短弧定轨和预报,分析了定轨算法的形亏和数亏,在附加先验轨道约束的短弧定轨基础上,提出了轨道半长轴初值的自适应优化方法.利用亚太七号卫星的CEI仿真和实测数据进行了短弧定轨和预报,实验结果表明,采用优化后的半长轴初值,30min短弧定轨和10min预报的卫星位置分量精度均优于4km,能够满足非合作GEO目标机动后快速轨道恢复的需求.

GEO和IGSO卫星增强GPS性能的仿真分析

为了增强GPS在亚太地区的导航性能,提出了一种利用GEO和IGSO卫星增强GPS星座的方法。通过仿真分析,研究了该地区在星座增强前后的卫星可见性、PDOP值等方面的变化规律,通过对比导航系统在全球范围内的性能表现,证明这种增强系统在定位精度和可用性方面均有较大提高。

磁暴期间北斗GEO卫星电离层异常研究

北斗GEO卫星可获取准固定穿刺点处的电离层TEC时变序列。基于北斗GEO卫星观测数据解算电离层TEC及相应ROTI指数,并分析2017年9月磁暴期间电离层TEC异常变化特征。实验结果表明,在磁暴发生前后,GEO卫星解算得到的电离层TEC值均出现了明显增强,且LHAZ测站处的TEC最大值出现在磁暴前一天。同时,在磁暴主相阶段2个测站多颗GEO卫星解算得到的电离层ROTI指数均探测到了异常变化,表明在此次磁暴期间发生了明显的电离层闪烁事件。实验结果验证了北斗GEO卫星监测电离层时空变化的可行性,为电离层研究提供了更丰富的监测手段。

高轨导航卫星(GEO和IGSO)的发展构想

一、国外高轨导航卫星发展现状卫星导航系统由于其系统误差,提供的服务无法满足部分高精度、高完好性用户的需求,采用高轨卫星的星基导航增强系统便应运而生,如图1所示。星基增强系统向服务区域内用户实时广播导航电文的星历、钟差和电离层的改正数和完好性信息,用户利用基本导航星座播发的伪距和电文信息,结合接收的改正参数和完好性信息进行差分和完好性处理。

北斗GEO卫星在磁暴电离层扰动分析中的应用

为了研究磁暴发生期间,电离层受其影响产生的异常扰动现象的特性,本文利用北斗系统中地球静止轨道(GEO)的特性,选取沿等纬度、经度和地磁纬度规则分布的地面站观测数据,针对2019年5月11日与5月14日发生的磁暴事件,对磁暴期间电离层扰动进行了分析,实验表明5月14日磁暴事件造成的电离层扰动在各点处有着更相似的时频特性;同时计算得到了磁暴沿纬线的平均传播速度为657.9 m/s,沿经线的平均传播速度为480.1 m/s,沿地磁纬线的平均传播速度为1 591.2 m/s。

卫星移动通信行业发展浅析

本文分析了卫星移动通信产业相关概念、现状、发展的历程和趋势以及互联网卫星对行业的影响,以期为笔者所在公司制定战略发展方向提供参考。

GEO卫星受IGSO卫星干扰情况分析研究

文章以倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)地球站干扰对地静止轨道卫星(GEO)为研究对象,分析了IGSO卫星运行轨迹以及干扰信号出现的原理,最终得出规避干扰出现的建议或者措施,为卫星操作者提供技术参考。

基于PETRI网模型的LEO/MEO/GEO三层卫星网络的性能分析

基于Petri网模型方法和仿真方法 ,对一种低轨 /中轨 /同步地球轨 (LEO/MEO/GEO)三层卫星网络进行了性能分析 .首先建立了卫星网络的广义随机Petri网 (GSPN)模型 ,采用SPNP6 .0软件进行了网络性能分析 .然后 ,将分析结果与采用OPNET软件对该三层卫星网络模拟的结果进行了比较 ,验证了模型的正确性 ,并得出了诸如在高网络负载的情况下三层网络结构的性能优于单层等新的结论 .

GEO卫星区域电离层监测分析

由于GEO卫星的静地特性,由双频观测数据获取的穿刺点垂直总电子含量(VTEC)可以充分反映电离层的时域变化,而根据地面监测站的分布,可以进一步获取VTEC的空域变化。分析根据区域卫星导航系统观测数据计算VTEC的精度,理论分析表明VTEC精度优于2 TECU。根据实测数据计算分析我国高、中、低纬度不同穿刺点电离层平时、磁暴期间的周日变化特性和2011年全年变化特性,并与IGS全球电离层图(GIM)的穿刺点插值结果进行分析比较。结果表明,两者在电离层周日和全年变化趋势上具有很好的一致性,但磁暴期间我国低纬度地区GIM误差的峰值可达29TECU,2011年全年评估结果 GIM误差标准差为2～8 TECU。根据2011年的观测结果,电离层VTEC呈现出明显的半年异常现象。区域卫星导航系统为我国的电离层监测尤其是空间天气期间的电离层监测提供了新的支持。

SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法

提出了一种支持向量回归机(SVRM)辅助的北斗地球静止轨道(GEO)卫星反射信号土壤湿度反演方法。使用全球导航卫星系统反射信号(GNSS-R)右旋圆极化(RHCP)天线和左旋圆极化(LHCP)天线接收体制进行了地基实验,采集了北斗GEO卫星直射、反射信号原始数据,并从中提取直射、反射信号的相关功率,结合北斗GEO卫星的高度角与方位角信息作为输入,烘干称重法获取的土壤湿度作为输出对使用径向基(RBF)核函数的ε-SVRM进行了训练。独立测试集上的结果表明,SVRM辅助的北斗GEO卫星反射信号土壤湿度反演方法获取的土壤湿度结果与烘干称重法获取的土壤湿度参考值误差控制在3%以内,线性回归方程决定系数为0.8979,均方根误差RMSE为1.4926%,证明了该方法具有良好的泛化特性,实际应用中效果良好。

GEO卫星对BDS相对定位性能的影响分析

对BDS高精度相对定位中GEO卫星的影响进行研究和分析。首先实现非差观测模型的BDS定位解算,在非差观测模型的基础上实现BDS高精度相对定位解算模型,然后分别利用全星座卫星和IGSO+MEO组合进行高精度相对定位处理,分析GEO卫星对BDS相对定位收敛时间和定位精度以及PDOP值的影响。结果表明,GEO卫星能稳定增加观测卫星数量,改善PDOP值,提高定位收敛速度和精度,BDS全星座高精度相对定位静态单天解与动态解均达到或优于cm级。

IGSO在卫星移动通信中的应用研究

研究利用IGSO星座提供卫星移动通信业务所涉及到的星座覆盖性能、多普勒频移及业务支持能力等问题。研究表明,采用2颗或3颗IGSO卫星构成的星座能够对我国区域提供较好的覆盖性能(单星和多星覆盖率及平均通信仰角),而引入的多普勒频移并不大。链路计算结果表明,采用IGSO卫星能够有效解决GEO卫星在高纬度区域的低仰角问题,并能用比较小的IGSO卫星来达到非常大的GEO卫星才能实现的性能。因此,采用IGSO的区域卫星移动通信系统具有较好的技术可行性。

一种GEO/LEO双层卫星网络路由算法及仿真研究

时间虚拟化策略的时间片过短将影响路由性能,提出一种基于GEO/LEO双层卫星网络的时间虚拟化和分层管理的路由算法(VLRA),对时间虚拟化策略进行合理改进,通过新的分层管理思想,在每个时间片开始进行路由计算和更新。分析和仿真验证表明,改进的时间虚拟化策略得到的时间片更合理,利于网络的路由和通信。GEO/LEO双层卫星网络下VLRA算法时延稳定,并具有较好的丢包率和吞吐量性能。