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卫星导航星间链路分配优化算法研究

发布时间:2018-05-08 13:29

  本文选题:卫星导航 + 星间链路 ; 参考:《湖南大学》2016年硕士论文


【摘要】:导航卫星星座通过星间链路组网进行星间测距与数据传输能够极大提高导航卫星系统的性能,建设星间链路已成为全球导航卫星系统的发展趋势。不仅如此,通过星间链路组网进行星间测距还能弥补我国无法全球布站所带来的观测量不足的劣势。链路分配是建立星间链路进行组网通信的前提,目前国内外大多数的研究是针对宽波束广播式天线下的星间链路分配,而针对点波束天线下的星间链路分配的研究较少。因此,本文以混合导航卫星星座为参考,研究其点波束天线下的星间链路分配算法,主要研究内容可以概括为以下几个方面:1)导航星座星间链路工作体制及拓扑结构分析。首先确定了Walker24/3/1+3GEO+3IGSO的混合星座,其次分析了导航卫星频率及天线的选择,确定了时分空分多址接入模式。最后给出了卫星网络的拓扑处理方法。2)星间链路组网性能及约束条件的研究。本文根据星间链路网络的需求,提出了星间链路的性能指标。又对星间链路的约束条件进行了数学描述与分析,并计算了星座的可见性,给出了星间俯仰角、方位角、星间距离、可见星数等取值范围及变化趋势。3)星间链路分配优化算法研究。根据星间链路的工作体制及星间可见性的计算结果,提出了一种兼顾星间测距与境内星-境外星通信的链路分配算法。并进行仿真实验,验证了该方法的可行性。仿真结果表明,本文提出的星间链路分配算法的星间PDOP值小于3,信息从境内星传播到所有境外星的通信时延小于6秒,能够满足工程试验的需求,对混合星座星间链路的建设具有一定应用价值及参考意义。
[Abstract]:Navigation satellite constellation can greatly improve the performance of navigation satellite system by intersatellite distance measurement and data transmission through intersatellite link network. The construction of intersatellite link has become the development trend of global navigation satellite system (GNSS). Moreover, intersatellite ranging by intersatellite link network can make up for the shortage of observations caused by our country's inability to deploy global stations. Link allocation is the premise of establishing inter-satellite links for network communication. At present, most of the researches at home and abroad focus on inter-satellite link allocation under broad-beam broadcast antenna, but less on inter-satellite link allocation under point-beam antenna. Therefore, based on the hybrid navigation satellite constellation, this paper studies the inter-satellite link allocation algorithm under the dot-beam antenna. The main research contents can be summarized as follows: 1) the operational system and topological structure of the intersatellite link in the navigation constellation. First, the hybrid constellation of Walker24/3/1 3GEO 3IGSO is determined. Secondly, the frequency and antenna selection of navigation satellite is analyzed, and the time division space division multiple access mode is determined. Finally, the topology processing method of satellite network. 2) the performance and constraint conditions of intersatellite link network are studied. According to the demand of intersatellite link network, the performance index of intersatellite link is proposed in this paper. The constraint conditions of intersatellite link are described and analyzed, the visibility of constellation is calculated, and the pitch angle, azimuth angle and distance between stars are given. It can be seen that the range and trend of equal number of stars. 3) the optimal algorithm of inter-satellite link allocation. According to the operational system of intersatellite link and the calculation results of inter-satellite visibility, a link allocation algorithm is proposed, which takes account of the inter-satellite ranging and the communication between domestic and foreign satellites. The feasibility of the method is verified by simulation experiments. The simulation results show that the inter-satellite PDOP of the proposed algorithm is less than 3, and the communication delay from the domestic satellite to all the foreign satellites is less than 6 seconds, which can meet the requirements of engineering experiments. It has certain application value and reference significance to the construction of intersatellite link of hybrid constellation.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN967.1

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本文编号:1861595

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