动态扰动下低轨预警卫星系统任务规划问题分析

论文探索分析了动态扰动下低轨预警卫星系统任务规划问题,讨论了低轨预警系统任务规划中的动态扰动因素,并对其进行定量化描述;提出了低轨预警系统动态任务规划模式,在此基础上研究探讨了系统动态规划中重规划周期的确定方法;建立了动态扰动下低轨预警系统任务规划模型,并将资源扰动下动态规划模型转化为新任务插入下基于二级优化目标的动态规划模型,设计了求解动态规划模型的启发式方法,并进行了实例验证,为动态规划问题研究提供借鉴意义.     

基于周期的低轨预警系统任务动态重规划策略

根据预警系统资源的特点和导弹跟踪任务的实时性和不确定性,天基低轨预警系统任务规划具有动态性的特点。为解决低轨系统动态任务规划问题,提出了低轨预警系统动态任务规划模式,分析了周期重规划调度策略,探讨了系统动态重规划中重规划周期的确定方法,并对其中的弹道预测误差椭球和双星定位精度两个关键问题进行了建模,为动态问题建模求解提供基础。     

一种面向低轨遥感星座的路由任务规划算法研究

为了解决遥感星座数据传输时效性差的问题,利用星间链组网,提出了一种适应于断续猝发特征星间网络的路由任务规划算法。该算法以遥感卫星成像任务规划结果为驱动,结合卫星网络拓扑结构的时变性特点,改进基于快照序列的拓扑划分方法,降低路由切换频率,减少链路切换代价损失。并将卫星与地面站之间的路由看作低轨遥感星座路由的一部分,在选择星地最短路由路径的同时实现星地建链总时长最大化。仿真结果表明,该算法能够显著提升低轨遥感卫星星座的数据传输能力。     

Ka频段低轨卫星跟踪技术研究

大口径天线在跟踪Ka频段低轨遥感卫星时,由于半功率波束宽度很窄,对天线跟踪提出了更高的要求。从提升天线跟踪精度角度出发,提出了通过采用变积分PID控制及计算机辅助跟踪的方法,有效减小天线伺服环路的动态滞后,提高天线跟踪精度;从优化Ka频段跟踪捕获流程角度,提出了低仰角捕获跟踪及高仰角捕获跟踪时的不同策略,提高大口径天线Ka频段窄波束捕获成功率。采用上述方法和策略,通过仿真及工程调优可以显著提升天线跟踪精度,实现天线高精度跟踪。     

一种低轨卫星动态模型

分析了地球自转给低轨卫星动态模型带来的影响;针对大多数文献在低轨卫星动态模型中都未考虑地球自转的不足,提出了一种将地球自转考虑在内的低轨卫星动态模型,并在此模型的基础上对地面用户越区切换进行了分析;最后对模型进行了仿真分析,对于在低轨卫星动态模型中考虑地球自转的重要性做出了说明。     

低轨航空安全监视星座路由规划算法设计与仿真

针对基于低轨星间链路网络的航空安全信息传输的路由规划需求开展了路由规划算法设计,分别设计了多站就近落地、高可靠备份传输以及分区负载均衡等3种算法,并基于星间链路网络仿真平台进行了试验验证,试验结果表明所提出的算法能够满足低轨航空安全监视网络的高效、高可靠传输需求,可以为我国低轨航空安全监视系统建设提供一定的参考。     

遥感卫星滚动式动态任务规划技术

面对应急任务常态化趋势,通过分析卫星任务管控系统快速响应需求,提出了滚动式动态任务规划技术方法,研究了动态任务规划问题的求解过程,分析了动态任务规划滚动时间窗口选取策略、前瞻式任务与资源处理策略和星上资源连续使用原则等。该方法在遥感卫星任务管控系统中的工程化应用将能够大大提升系统应急任务快速响应时效性,降低任务动态调整复杂度,规避星上任务频繁调整风险。该方法将为面向任务快速响应的新一代任务管控系统建设奠定技术基础。     

低轨卫星星座动态波束关闭算法

针对低轨多波束卫星星座网络中空间段卫星对地覆盖不均匀导致某些区域相对密集,造成严重的波束间干扰与不必要的波束资源开销等问题,提出了在满足覆盖等要求下的波束关闭算法。以多波束低轨星座网络为研究对象,分析并建立了低轨星座网络波束关闭的最优化问题,进而分析并论证了该问题的NP完全属性,给出了探索式求解方法。以共计3 168个波束的铱星星座网络为仿真场景,仿真分析了所提出的探索式波束关闭算法。仿真结果表明,所提算法仅需要1 913个波束即可实现对全球区域的连续覆盖,降低了39.61%的波束资源开销。     

面向区域目标的遥感卫星任务规划算法

面向区域目标的遥感任务规划问题主要解决如何在多遥感卫星条件下,对区域目标进行合理的任务分解和分配。提出了一种动态划分方法,通过加入卫星观测范围因素,改进了现有的静态划分方法。该方法划分生成的候选条带数量大大增加,使算法求解难度增大。基于邻域搜索思想,综合贪婪规则、随机模式和变邻域等因素提出了快速求解区域目标任务规划问题的贪婪随机变邻域搜索算法。最后通过实例进行了验证,结果证明应用该算法能较快得到比较好的解。     

分治算法与动态规划算法研究

计算机在各个领域应用的过程中,都会涉及到用高效的算法解决问题。分治算法和动态规划算法作为程序设计的基本算法,它有助于我们更高效地获得问题的解决方案。文章对两种算法进行了梳理,将两种算法融入到实际问题中,便于更好地领略两种算法的思想、设计过程。     

低轨卫星星座物联网业务量建模

随着物联网(IoT)规模的不断发展,其业务需求呈现出多样化、全球化的趋势。针对地面物联网无法覆盖全球的缺点,卫星物联网尤其是低轨卫星星座(LEOSC)物联网可以有效地为地面物联网提供覆盖性能上的补充和延伸。由于低轨卫星星座物联网系统广覆盖、高动态的特点,其业务量统计特性需要考虑到环境因素造成的影响,这导致其业务量分布与...     

一种增量部署太赫兹链路的巨型近地轨道星座网络路由算法

太赫兹通信作为6G研究的关键技术之一,将在下一代巨型近地轨道(LEO)星座网络中与其他频段链路共存,在这样增量部署太赫兹的巨型LEO星座网络中,星间链路扭曲窗口期的路径次优问题将变得更加明显,现有的路由算法仅依赖于最短时延路径难以解决这个问题。为此该文提出一种增量部署太赫兹链路的时空图建模,以及考虑弯管转发和星间链路相结合的自适应选择路由算法(ATLS)。在Hypatia网络模拟器中的测试表明,与已有的路由方式相比,ATLS路由能够将任务完成时间降低了17.14%,端到端时延降低16.67%。     

利用低轨卫星星座的移动通信系统

本文介绍两种利用低轨地理卫星星座进行移动通信的系统。一种是英法联合研究提出的利用24颗低轨卫星组成的移动通信；另一种是美国研究提出的利用192颗低轨卫星组成的移动通信系统。最后将低轨卫星移动通信系统与同步卫星移动通信系统及高轨卫星移动通信系统进行了比较。     

低轨卫星网小区移动性对切换的影响

低轨卫星网络点波束覆盖布局与用户相对运动方向决定了用户在小区间的切换关系,并直接影响用户切换性能。该文针对两种典型的小区运动模式建立了移动模型,分析了驻留时间、切换概率和平均切换次数等移动性指标,并结合具体的信道分配策略分析比较了小区移动性对用户切换性能的影响。结果表明在小区低重叠度的条件下小区运动模式Ⅱ的用户切换性能优于模式Ⅰ,更适用于低轨卫星网络,为低轨卫星点波束的布局提供了参考。     

基于迁移深度强化学习的低轨卫星跳波束资源分配方案

针对低轨(LEO)卫星场景下,传统资源分配方案容易造成特定小区资源分配无法满足需求的问题,该文提出一种基于迁移深度强化学习(TDRL)的低轨卫星跳波束资源分配方案。首先,该方案联合星上缓冲信息、业务到达情况和信道状态,以最小化卫星上数据包平均时延为目标,建立支持跳波束技术的低轨卫星资源分配优化模型。其次,针对低轨卫星网络的动态多变性,该文考虑动态随机变化的通信资源和通信需求,采用深度Q网络(DQN)算法利用神经网络作为非线性近似函数。进一步,为实现并加速深度强化学习(DRL)算法在其他目标任务中的收敛过程,该文引入迁移学习(TL)概念,利用源卫星学习的调度任务快速寻找目标卫星的波束调度和功率分配策略。仿真结果表明,该文所提出的算法能够优化卫星服务过程中的时隙分配,减少数据包的平均传输时延,并有效提高系统的吞吐量和资源利用效率。     

一种低轨双星高脉冲重复频率雷达信号的定位模糊消除算法

针对低轨(LEO)双星到达时间差(TDOA)定位系统中雷达信号的定位模糊问题,该文分析了高重频信号的模糊特性,演示了虚假定位点的产生过程,提出一种基于时差序列变化趋势匹配(VTMT)的定位模糊消除算法。在测量时差序列与定位结果对应的理论时差序列之间的残差近似服从正态分布的条件下,通过两个序列的欧式距离作为相似程度衡量依据,筛选出测量时差线与理论时差线最为接近的定位点作为目标辐射源真实位置。校验台测试信号验证了该算法的有效性。仿真结果表明,该算法能够显著提高无模糊定位概率,对长基线时差定位系统中雷达信号的定位具有较高的应用价值。     

MIMO场景下的低轨卫星选星算法

低轨(LEO)宽带星座卫星通信作为地面5G无线通信系统的重要补充,始终面临地面可视卫星数量大、传统选星算法计算复杂度高等难题。为实现高效的卫星分组选择算法,基于多输入多输出(MIMO)系统原理,以大尺度路径损耗模型为基础,结合递减卫星选择算法,从而以较低计算复杂度、更快收敛速度有效逼近最优容量性能。该算法在典型LEO星座系统构型下通过数值仿真得到了验证,为未来5G低轨卫星星座通信传输方案设计提供了一种参考思路。     

智能超表面辅助低轨卫星通信技术综述

卫星通信能够提供超视距、大容量的通信服务,但在城市区域、峡谷森林等视线受遮蔽严重的区域,会出现视距衰落严重、多径效应显著等问题,影响通信质量。近年来出现的智能超表面(RIS)可以通过动态控制反射单元的电磁性质,构建可控电磁环境,为改善低轨(LEO)卫星通信质量提供新的思路。本文基于RIS基本原理与优势,对RIS用于LEO卫星通信中信道建模、信道估计、波束成形等关键技术进行探讨,最后分析了目前RIS在实际应用中面临的主要挑战,以期为LEO卫星场景下的RIS研究提供参考。     

适于低轨卫星IP网络的核心群合并共享树组播算法

为了解决低轨卫星IP网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,该文提出了一种低树代价的组播算法,即核心群合并共享树(CCST)算法,包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法。DAC方法基于逻辑位置形成的虚拟静态、结构规则的网络拓扑选择核节点。在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而使得组播树的树代价最小,大大提高了网络的传输带宽利用率和组播传输效率。最后,与低轨卫星IP网络中的其他几种典型算法进行了性能对比,仿真结果说明,CCST算法的树代价性能比其它算法有较大改善,而端到端传播时延略高。