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基于延迟接受的低轨星座用户接入策略

航天器工程 2024年第1期33卷 26-35页

作者：李学富耿座学王英伍王培继赵思卫朱宇杨明魏小兰刘靖云南电网有限责任公司怒江供电局云南泸水673199 航天神舟智慧系统技术有限公司北京100029

针对低轨星座用户接入问题,设计了一种基于延迟接受的用户接入策略,综合考虑了多属性偏好序信息。对星地融合通讯系统进行建模,并利用连接关系矩阵描述用户与基站之间的覆盖关系。同时,根据卫星中继基站位置和低轨星座构型计算出卫星中... 详细信息

针对低轨星座用户接入问题,设计了一种基于延迟接受的用户接入策略,综合考虑了多属性偏好序信息。对星地融合通讯系统进行建模,并利用连接关系矩阵描述用户与基站之间的覆盖关系。同时,根据卫星中继基站位置和低轨星座构型计算出卫星中继基站与卫星之间的连接关系矩阵,并将频谱资源划分为信道单元。根据建立的模型,综合考虑信道资源分配和干扰管理,提出多属性评价的偏好序信息,包括用户与小区回程链路的信道增益、干扰增益、小区回程容量和小区负载水平等。经过理论分析证明了所提出的匹配策略的稳定性和帕累托最优性。仿真结果表明所提出的用户接入策略(UADA)算法性能明显优于其他算法。

关键词：星地融合通信系统低轨星座卫星中继基站用户接入策略延迟接受

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军用低轨星座:脱胎换骨渐露真容

太空探索 2024年第7期 54-59页

作者：张晨不详

近期,国际低轨星座领域出现了一些引人关注的新动向,除了“星链”等商业星座高速发展外,一些军用低轨星座也在紧锣密鼓地推进组网,用途涉及导弹红外信号追踪、高超声速武器战略预警、高精度对地观测、保密通信等多个方面。其实,军用低... 详细信息

近期,国际低轨星座领域出现了一些引人关注的新动向,除了“星链”等商业星座高速发展外,一些军用低轨星座也在紧锣密鼓地推进组网,用途涉及导弹红外信号追踪、高超声速武器战略预警、高精度对地观测、保密通信等多个方面。其实,军用低轨星座曾是美国“星球大战计划”中的重要概念,但受限于当时航天投送能力和较高的成本,长期未能成真。如今,随着运载火箭技术进步,载荷进入太空的能力相比早年有了指数级提升,低成本卫星技术迅速普及,促使军用低轨星座再次“登堂入室”。其中,美国军情部门依靠可重复使用火箭、通用化航天器平台等,走在了各国同行之前。

关键词：星球大战计划红外信号战略预警对地观测保密通信指数级投送能力低轨星座

基于遗传算法的低轨星座测控资源调度方案设计

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电信快报 2024年第1期 37-40,48页

作者：袁普钊江涛稽誉钟卫强电信科学技术第一研究所有限公司上海市200032

针对如何高效管理商业低轨星座测控资源调度的问题,基于遗传算法研究一种能够满足约束条件的改进方案。首先介绍卫星测控资源和测控过程;其次通过建立数学模型,将约束条件转化为数学表达式,规定目标函数和不同卫星测控站的收益值;然后... 详细信息

针对如何高效管理商业低轨星座测控资源调度的问题,基于遗传算法研究一种能够满足约束条件的改进方案。首先介绍卫星测控资源和测控过程;其次通过建立数学模型,将约束条件转化为数学表达式,规定目标函数和不同卫星测控站的收益值;然后介绍如何得到调度方案,对基本遗传算法进行改进。通过改进前后的对比结果发现相同初始条件下,改进后的算法能够减少资源消耗,提高总收益值。

关键词：低轨星座卫星测控遗传算法收益值

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低轨星座构型保持研究现状与分析

系统工程与电子技术 2023年第8期45卷 2562-2569页

作者：刘奇张弫饶建兵赵书阁李小玉向开恒中国航天科工集团空间工程发展有限公司北京100854 北京电子工程总体研究所北京100854 中国星网网络创新研究院有限公司北京100029

稳定的构型是星座发挥其正常功能的基础。首先结合卫星在轨运行动力学环境,回顾了地球重力场模型、日月引力模型、大气模型与太阳光压模型的发展,在此基础上介绍了大气模型和太阳光压模型的在轨修正技术。其次,阐述了星座构型保持的必... 详细信息

稳定的构型是星座发挥其正常功能的基础。首先结合卫星在轨运行动力学环境,回顾了地球重力场模型、日月引力模型、大气模型与太阳光压模型的发展,在此基础上介绍了大气模型和太阳光压模型的在轨修正技术。其次,阐述了星座构型保持的必要性与可行性,总结归纳了摄动补偿法、预先设计法、全局优化法、阻力差分法与极限环保持法等构型保持方法,对比了绝对保持与相对保持的控制基准与方法特点。最后,展望了针对不同高度的低轨(low Earth orbit,LEO)星座构型保持,旨在为LEO星座的构型保持策略设计提供参考。

关键词：低轨星座构型保持在轨修正摄动补偿阻力差分极限环

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PULSAR低轨卫星导航星座性能分析研究

航天器工程 2024年第1期33卷 1-10页

作者：张弓马福建聂欣陈秋丽李平张旭王腾中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 中国星网网络系统研究院有限公司北京100029

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... 详细信息

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。

关键词：修娜空间系统低轨星座卫星导航星座特性

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低轨星座网络拓扑的抗毁性研究进展

计算机工程与应用 2022年第17期58卷 1-12页

作者：朱沁雨曹延华陶海成万颖航天工程大学研究生院北京101416 航天工程大学航天信息学院北京101416

近年来随着人类太空探索的快速发展,大量低轨星座相继部署,以星链为代表的星座已掀起了各国的研究热潮。该综述旨在结合低轨星座网络拓扑特点,对抗毁性评估指标和优化模型进行总结剖析。以星链为例,阐述了新型低轨星座的建设现状,对常... 详细信息

近年来随着人类太空探索的快速发展,大量低轨星座相继部署,以星链为代表的星座已掀起了各国的研究热潮。该综述旨在结合低轨星座网络拓扑特点,对抗毁性评估指标和优化模型进行总结剖析。以星链为例,阐述了新型低轨星座的建设现状,对常见的卫星网络拓扑构型进行了分类与优劣对比,分别从节点和链路两个角度梳理了近年来的建模方法。比较评价了典型的抗毁性评估测度与方法,总结了卫星网络拓扑优化算法的研究现状及存在问题,从应用层面提出展望。

关键词：低轨星座复杂网络星链网络拓扑抗毁性优化

低轨星座通信系统与地面IMT业务系统频率兼容性仿真方法

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天地一体化信息网络 2023年第2期4卷 82-92页

作者：赵冬陈宏秦屹昂李辉李文越中国电信集团卫星通信有限公司北京100035 北京羽寻科技有限公司北京100191

针对近年来低轨星座通信系统与地面IMT业务系统频率共用兼容性分析中,双方系统在时间维度、空间维度存在大尺度差异的问题,提出一种仿真建模方法,即在传统空间业务系统和地面IMT系统建模仿真的基础上,增加以时空换算为手段的微观与宏观... 详细信息

针对近年来低轨星座通信系统与地面IMT业务系统频率共用兼容性分析中,双方系统在时间维度、空间维度存在大尺度差异的问题,提出一种仿真建模方法,即在传统空间业务系统和地面IMT系统建模仿真的基础上,增加以时空换算为手段的微观与宏观系统间映射关系进行建模的仿真方法。

关键词：低轨星座频率共用仿真建模

基于A2C算法的低轨星座动态波束资源调度研究

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中国空间科学技术 2023年第3期43卷 123-133页

作者：刘伟郑润泽张磊高梓贺陶滢崔楷欣国家航天局卫星通信系统创新中心北京100094 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 西北工业大学西安710072 北京理工大学北京100081

巨型低轨星座为载人飞船、空间站、遥感卫星等用户航天器提供低时延、大容量的通信通道存在波束资源分配优化的难题。针对采用离散时间的深度强化学习A2C(advanced actor-critic)的智能优化框架进行了研究,结合遗传算法中个体和基因概... 详细信息

巨型低轨星座为载人飞船、空间站、遥感卫星等用户航天器提供低时延、大容量的通信通道存在波束资源分配优化的难题。针对采用离散时间的深度强化学习A2C(advanced actor-critic)的智能优化框架进行了研究,结合遗传算法中个体和基因概念、形成了可有效满足多用户、动态、并发接入需求的波束资源调度算法。基于仿真分析,提出的算法可在多种典型场景下具有适用性,支持在20 s内完成超过3000个任务的有效规划,任务成功率不低于91%。通过算法优化实现复杂度的降低,相对传统遗传算法可节约时间45%以上。同时对传统A2C算法框架中的收敛问题进行了优化,解决了传统全连接A2C算法无法收敛的难题,同时相比DQN(deep q-network)算法框架收敛速度提升38%以上。

关键词：低轨星座波束调度任务规划深度强化学习 A2C算法

面向低轨星座馈电链路切换问题的混合克隆选择算法

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控制与决策 2023年

作者：任思达冯彦翔陈炜张广辉杨宜康河北农业大学信息科学与技术学院西安交通大学自动化科学与工程学院河北农业大学人事处

随着低轨星座规模的不断扩张,本就相对匮乏的信关站资源变得更加紧张.为提高信关站天线的使用效率,提出一种混合克隆选择算法.首先将卫星与信关站可见弧段转化为任务集合,将馈电链路切换问题转化为任务分配问题,并建立相应的数学整数规... 详细信息

随着低轨星座规模的不断扩张,本就相对匮乏的信关站资源变得更加紧张.为提高信关站天线的使用效率,提出一种混合克隆选择算法.首先将卫星与信关站可见弧段转化为任务集合,将馈电链路切换问题转化为任务分配问题,并建立相应的数学整数规划模型.然后,将抗体编码为一组任务分配向量,结合启发式冲突消解规则,建立基于有向图最短路的解码方法,引入阈值参数降低解码的计算开销;提出基于自适应邻域选择的局部搜索算法,增强局部寻优能力.最后,搭建低轨星座馈电链路切换仿真场景,生成不同规模的算例来开展对比实验.仿真实验结果表明,所提算法能够快速收敛到小规模算例的最优解,同时在大规模算例上比现有启发式算法表现出更强的求解能力和更稳定的性能,从而验证了所提算法的有效性.

关键词：低轨星座馈电链路切换克隆选择算法有向图任务分配元启发式算法