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大规模星座近圆无奇异同步快速轨道预报方法

宇航学报 2023年第10期44卷 1503-1511页

作者：聂涛潘政雨李金峰徐瑞秦凡崔平远北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081

针对大规模星座轨道预报存在卫星数量多、摄动方程强非线性等难题,提出一种基于平均速率矩阵的多星同步快速轨道预报算法。该算法首先基于哈密顿力学理论建立了二阶带谐项摄动下的轨道动力学模型,其次,利用无奇异轨道根数提出了一种近... 详细信息

针对大规模星座轨道预报存在卫星数量多、摄动方程强非线性等难题,提出一种基于平均速率矩阵的多星同步快速轨道预报算法。该算法首先基于哈密顿力学理论建立了二阶带谐项摄动下的轨道动力学模型,其次,利用无奇异轨道根数提出了一种近圆无奇异解析轨道预报模型,并基于Fourier-Bessel级数理论消除真近点角使模型只含有平近点角,简化预报计算过程,在此基础上,基于矩阵理论构造了多星轨道同步预报算法,实现多星轨道同步快速预报。以“星链”卫星星座为例进行仿真,结果表明:提出的方法能够将计算速度提高一个数量级,7天的轨道预报误差小于2.7 km。

关键词：轨道预报大规模星座二阶带谐项摄动轨道根数速率矩阵

基于自适应模拟退火的大规模星座测控资源调度算法

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航空学报 2023年第12期44卷 260-281页

作者：伍国华王天宇中南大学交通运输与工程学院长沙410073

随着在轨卫星数量快速增长,使得本就相对匮乏的测控(TT&C)资源更加紧张。面向大规模星座的测控资源调度问题受到多重约束条件的限制,是一个冲突性很强的复杂组合优化问题。为提高卫星测控系统的测控能力和测控任务的完成收益,提出一种... 详细信息

随着在轨卫星数量快速增长,使得本就相对匮乏的测控(TT&C)资源更加紧张。面向大规模星座的测控资源调度问题受到多重约束条件的限制,是一个冲突性很强的复杂组合优化问题。为提高卫星测控系统的测控能力和测控任务的完成收益,提出一种改进的自适应模拟退火算法以解决大规模星座测控资源调度问题。首先分析卫星测控资源调度问题的业务流程,针对卫星测控任务需求和资源使用约束,建立了以最大化任务完成总收益为优化目标的约束满足模型,并且提出一种评估任务选择可用测控弧段冲突度的方法,设计了基于适应度的任务分配算法以生成一个质量较优的初始可行解。然后设计了结合扰动策略和禁忌表的自适应模拟退火算法,即在算法迭代过程中自适应的控制温度和邻域结构选择概率的更新,通过禁忌表的短期记忆机制避免重复搜索,结合扰动策略对解进行一定的扰动,从而跳出局部最优解,增强算法的寻优性能。最后为验证所提出算法的有效性,开展大量的仿真实验,将该算法与模拟退火算法、遗传算法、基于适应度的任务分配算法和最大权重最先分配算法进行对比。实验结果表明:所提算法相比传统算法在任务收益率方面分别提高了10.34%、23.59%、23.20%和46.51%。

关键词：大规模星座测控资源调度冲突度模拟退火算法自适应

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加权负载均衡合同网大规模星座任务分配方法

航天控制 2023年第4期41卷 59-66页

作者：王朝辉徐瑞李朝玉王棒北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工业和信息化部重点实验室北京100081

为了充分发挥大规模星座带来的在轨可用卫星资源丰富的优势,解决星座和任务规模扩大带来的任务分配求解空间大的问题,提出了一种分布式加权负载均衡合同网任务分配方法。对任务窗口进行预筛选,减少卫星参与投标数量,节约在轨计算通信资... 详细信息

为了充分发挥大规模星座带来的在轨可用卫星资源丰富的优势,解决星座和任务规模扩大带来的任务分配求解空间大的问题,提出了一种分布式加权负载均衡合同网任务分配方法。对任务窗口进行预筛选,减少卫星参与投标数量,节约在轨计算通信资源;在合同网任务分配过程中,将任务投标值加入负载均衡加权系数,提升星座系统负载均衡性能。通过仿真验证,在观测收益相当的情况下,本文所提方法相较于集中式任务分配方法分配求解耗时可减少94%以上,系统负载均衡度优于传统任务分配算法,表明该方法适用于大规模星座任务分配。

关键词：大规模星座任务分配合同网负载均衡分布式

利用中继卫星的航天器入轨段天基测控技术研究

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航天器工程 2024年第1期33卷 56-61页

作者：王雪宾冯兆祎张晓俊周庆刘红杰航天东方红卫星有限公司北京100094

大规模星座入轨段测控对卫星安全至关重要,但同一地面站同时支持的卫星数量有限。为解决大规模星座发射入轨段地面测控资源不足的问题,文章首先介绍了目前一箭多星的入轨段测控方法,然后从天基测控支持大规模星座入轨的可行性和可靠性... 详细信息

大规模星座入轨段测控对卫星安全至关重要,但同一地面站同时支持的卫星数量有限。为解决大规模星座发射入轨段地面测控资源不足的问题,文章首先介绍了目前一箭多星的入轨段测控方法,然后从天基测控支持大规模星座入轨的可行性和可靠性角度出发,对中继卫星的能力和中继测控终端的设计进行了研究,提出一种利用天基测控实现多星入轨段测控的方案。该方案详细分析了大规模星座卫星入轨初期测控链路的影响因素,并给出一种综合利用软件仿真结果和星上自主计算结果的稳定可靠的入轨段天基测控方案。该方案仅需在现有中继测控终端使用方法基础上进行适应性更改即可满足多星入轨需求,方法简便易实现。

关键词：天基测控中继系统入轨段大规模星座

基于相控阵自适应零陷的大规模NGSO星座间干扰规避策略研究

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中国无线电 2022年第6期 55-60页

作者：韩锐李英华李伟李世林王贺国家无线电监测中心国家无线电监测中心检测中心

针对大规模非静止轨道(Non-Geo Stationary Orbit,NGSO)通信星座系统间同频干扰的实时性和突发性问题,将自适应波束成形技术的变步长LMS(Least Mean Square,最小均方误差)算法应用于NGSO间干扰场景。分析自适应波束成形技术的适用场景,... 详细信息

针对大规模非静止轨道(Non-Geo Stationary Orbit,NGSO)通信星座系统间同频干扰的实时性和突发性问题,将自适应波束成形技术的变步长LMS(Least Mean Square,最小均方误差)算法应用于NGSO间干扰场景。分析自适应波束成形技术的适用场景,选取OneWeb星座系统与Starlink星座系统的馈线链路间下行干扰场景进行仿真。通过对现有算法进行系统收敛速度、稳健性的性能比较,当NLMS(Normalization Least Mean Square,归一化最小均方误差)算法的参数μ0=0.6时,算法具有较快的收敛速度以及较小的稳态误差,因此运算量小、易于星上硬件实现。分别利用固定步长LMS算法、ENLMS(Error Normalization Least Mean Square,误差归一化最小均方误差)算法以及μ0=0.6的NLMS算法计算最优权向量,并应用于干扰仿真场景。结果表明,μ0=0.6的NLMS算法最能有效规避NGSO通信星座系统间的同频干扰,ENLMS算法次之,固定LMS算法的干扰规避效果最差。

关键词：低轨卫星大规模星座 LMS算法干扰规避

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低轨大规模星座环境治理法律需求研究

空间碎片研究 2020年第1期20卷 33-38页

作者：孙湘筠李伟杰高国柱北京航空航天大学法学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094

近年来,随着卫星星座的蓬勃发展,低轨区域卫星数量呈现爆发式增长,由于低轨区域同时是空间碎片分布最密集的高度,卫星所面临的碰撞风险大幅升高,空间环境治理需求愈发迫切。文章从现有的国际空间法中提炼符合低轨卫星星座发展要求的环... 详细信息

近年来,随着卫星星座的蓬勃发展,低轨区域卫星数量呈现爆发式增长,由于低轨区域同时是空间碎片分布最密集的高度,卫星所面临的碰撞风险大幅升高,空间环境治理需求愈发迫切。文章从现有的国际空间法中提炼符合低轨卫星星座发展要求的环境保护规则,据此分析低轨卫星可能遇到的轨道维护、核动力源安全、空间碎片碰撞、卫星之间碰撞等问题,提出建立主动移除空间碎片责任机制,加强对空间环境及航天器运行状况的监测并积极进行信息共享等建议。

关键词：低轨卫星大规模星座空间法环境治理