星间链路技术的研究现状与发展趋势

星间链路技术是提高全球卫星导航系统的精度和自主导航能力的一项关键技术。介绍了全球主要卫星导航系统星间链路的建设情况,综述了国内外关于星间链路的重要研究,包括星座的特性分析、星间链路的构建准则、星间链路的拓扑分析、星间链路传播信号的设计以及星间链路信号的发射和接收等,指出了目前研究的侧重点,展望了星间链路的发展趋势和未来的研究方向。相关内容可为星间链路的进一步研究提供参考。     

星载AIS接收链路设计与仿真

分析和论证了自动识别系统(AIS)在低轨卫星中应用所涉及的相关问题,阐述了AIS系统特征 ,理论分析了低轨卫星与目标船舶的作用距离、低轨卫星的运行周期、多普勒频移对星载AI S通信的影响,并对星载接收链路进行了预计,给出了星载AIS接收机的实现方案。最后,对 相关理论结果进行了仿真。     

一种基于纠缠交换的远程量子链路建立策略

提出一种以纠缠交换作为核心技术的远程量子链路建立策略,建立了基于链路状态矩阵的量子链路模型并分析了纠缠交换的实现和矩阵表示。提出了链路协议栈以及端到端的建立策略,分析了矩阵控制下的纠缠交换和纠缠纯化流程,计算得出了在基于自动重传请求(ARQ)协议经典信息辅助下的链路时延和吞吐量与节点数、误帧率、平均距离、操作成功率之间的定量关系。仿真结果表明：处于同一状态区间内的链路性能随节点数呈现出较为一致和平缓的变化;不同区间内的链路性能差异较为显著,在节点平均距离为1 km、经典信息误帧率为0、纠缠保真度为0.98的情况下,当节点数分别为32、33和34时,链路时延分别为1.0770 ms、1.0903 ms和1.6690 ms,链路吞吐量分别为0.9285 kb/s、0.9172 kb/s和0.5992 kb/s。     

多层卫星网络激光星间链路空间特性仿真

多层卫星网络结构由于其鲁棒性强,可实现无缝覆盖等特点而成为研究热点。针对 高轨/中轨/低轨(GEO/MEO/LEO)多层卫星网络结构,研究了各个节点间的激光链路,推导出 了 不同轨道间两个卫星位置关系的坐标转换公式。对同层间激光链路(OISL)、异层间激光链路 ( OIOL) 俯仰角、方位角以及距离参数和GEO对LEO覆盖特性进行了仿真。结果表明,卫 星光学终端俯仰指瞄范围完全可以满足目标星的移动要求,但水平指瞄范围和扫描速度是影 响星间激光链路性能的主要因素。     

卫星导航系统上行注入的研究现状与发展趋势

上行注入系统是卫星导航系统的生命线,是卫星导航系统不可或缺的一部分。详细研究了国外全球卫星导航系统和区域卫星导航系统的上行注入方案：全球定位系统（GPS）正由GPS II阶段过渡到GPS III阶段,上行注入也从全球布站的单星直接注入方案转变为本土布站的基于星间链路转发的注入方案,“伽利略”（Galileo）采取了全球布站的单星直接注入方案,而俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）、准天顶卫星导航系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(IRNSS)采取了本土布站的单星直接注入方案。随着各大全球系统逐步研究、规划和开发星间链路,基于星间链路转发的上行注入方案势必成为全球系统的上行注入方案发展趋势,链路协同注入和高速传输也必然成为该方案的关键技术。     

Turbo编码GMSK信号的多普勒频移捕获与跟踪

提出了Turbo编码GMSK信号的多普勒频移捕获和跟踪方案。该方案首先采用AR模型 进行多普勒频移的初始捕获,其次采用基于FFT 的联合帧同步和频偏估计算法捕获剩余频差 ,最后利用判决反馈PLL跟踪多普勒频移的变化。仿真结果表明：该算法在低信噪比时可快 速捕获超过符号速率的多普勒频移,并能以很小的误差跟踪多普勒频移的变化,此时解调器 误码率性能恶化量较小。     

DS/FH扩频测控信号的一种同步方案分析

针对航天测控信号的高动态特点,提出了直扩/跳频混合扩频(DS/FH)测控信号的一种快速同步方案.阐述了采用频率快速扫描和基于FFT算法的三维快捕方法.通过对码多普勒及多普勒频移跳变现象的分析,得到了利用跳频图案和多普勒频移的跟踪结果来实时补偿最大为8.2 kHz的多普勒跳变量的方法.在比较了几种载波跟踪方法的基础上,给出了采用算法嵌入式环路跟踪测控信号的建议.     

改进的雷达距离门动目标显示处理器

一、引言对大多数多普勒雷达来说,其主要任务是以动目标固有的多普勒频移为原理,从固定目标中检测动目标。当与固定目标比较时,多普勒频移可以用来增强动目标的可见度。动目标显示雷达(MTI)利用了这种多普勒频移比普通脉冲雷达增加了可见度。MTI的改善因子是MTI系统的一个质量因数,它是一个功率比,定义为I=R_O/R_I,式中:R_O与R_I是对所有目标速度取平均值时接收机输出端和输入端目标与杂波之功率比。这个定义适用于MTI系统的杂波衰减和MTI系统的增益随目标速度而引起的变化,因此,它是MTI系统改善目标/杂波比能力的一个量度。     

星载单通道单脉冲自跟踪系统设计

对中继卫星的捕获跟踪是建立星间数据链路首要前提,星载自跟踪系统有着广泛的应用前景。针对Ka频段波束窄、星载设备小型化要求高等特点,提出了星载自跟踪系统设计方案。方案采用单通道单脉冲方式,利用TE21模馈源技术从天线获取自跟踪信号,通过微波前端模块将信号调制、合并为单通道,然后在捕获跟踪接收机中提取误差角度,实现天线角度的精确跟踪。经过链路分析,证明系统设计有效可行。根据方案研制出原理样机并进行了试验验证,跟踪精度在X、Y方向优于±0.05°,满足星间链路跟踪精度要求。     

空间站高精度时频微波链路系统体制设计及关键技术

在空间站上建立较地面高一个量级的时间频率系统，通过高精度时频链路为全球民用系统提供更为精准的空间时频基准，具有非常重要的科学和军事意义。首先，探讨了国外在空间站高精度时频传递技术方面的现状和应用；其次，在空间站双向时频传递原理的基础上，对比欧空局（ESA）的方案提出了适合我国空间站时频系统微波链路的设计思路；最后，重点分析和研究了高精度时频传递的两项关键技术，对于开展详细系统设计以及实现皮秒量级测量精度具有重要作用。     

扩频和高速数据信号的星间天线角跟踪系统设计

分析了中继卫星星间链路低速扩频和高速数据传输信号时,使用单通道单脉冲、有限个系统中频带宽档位、包络检波方法进行角跟踪的可行性,给出了角跟踪误差信号和信噪比计算公式、中频带宽的选取原则.结果表明,该方法适合所有星间链路信号类型的角跟踪,简化了星地控制.     

论光波的多普勒效应和红移

讨论光波多普勒效应频移的普遍公式,给出红移的相关内容,并运用光波频移探讨宇宙的模型。     

全球卫星导航系统星间链路层协议设计

分析了全球卫星导航系统（GNSS）发展的现状,指出建立GNSS星间链路（ISL）的需 求。针对这样的需求,提出以高级在轨系统（AOS）空间数据链路层协议建议书为参考来设 计适用于GNSS的星间链路层协议。对GNSS星间可能传输的业务信息基于AOS的建议进行了归 类,认为GNSS星间链路层协议可以使用AOS,具体给出了AOS建议下星间链路层协议的设计。 为使协议更适合GNSS ISL链路层,主要从3个方面对AOS进行改进,即：优化了虚拟信道数 据单元的结构,削减了3种服务,改进了虚拟信道调度与复用方法。对协议的性能进行了分 析仿真,得出了信道误码率、帧长、包长和吞吐量的关系,仿真结果表明所设计的协议可 作为GNSS星间链路协议设计的参考。     

基于FPGA的宽动态范围DPSK解调器设计

为了解决大多普勒频移、猝发通信条件下传统接收机结构复杂的问题,设计并实现了一 种基于FPGA实现的宽动态范围全数字DPSK基带接收机。采用1 bit A/D带通采样技术和差分 检测技术,在最大40 kHz多普勒频移条件下实现了70 dB动态范围。该技术已用于 某低成本毫米波数据通信系统中,实现了码速率为10 Mbit/s、动态范围大于70 dB的D PSK信号解调,系统误比特率为10-6。     

非静止轨道卫星系统考虑通信中断的服务质量分析

基于Globalstar和Odyssey两个Walker delta星座,建立星间链路网络,重点分析网络中的不同轨道间星间链的动态特性,特别是与星上跟瞄系统密切相关的俯仰角、方位角和链路长度变化,为卫星网络路由提供依据.对传统的卫星路由策略作了改进,利用卫星系统的冗余覆盖的特性,选择不同策略下的最优路径.针对用户不能忍受通信中断的情况,提出考虑消除中断的路由策略,进行服务质量的分析比较.同时也比较在消除中断的路由策略下,LEO同MEO网络差异之处.消除通信中断是以其它QoS性能下降为代价.     

多普勒因子中角度信息的探讨

一般多普勒测速都是测量径向速度,也就是测量速度矢量的径向分量。方法都是测多普勒频移。其实多普勒频移,既包含有径向速度分量,也包含有速度矢量的标积。只是在测低速飞行体时,后者比前者小β~2数量级,因而忽略了速度矢量标积项,有的干脆对消掉(如双程多普勒测速),这就失去了提取角度信息手段。如果能提取示这一项,则从多普勒频移中就能得到飞行体的速度的绝对值和速度矢量与视线方向之间的夹角。这里仅从理论上进行一些讨论。虽然要实现工程应用还有一定困难,但以目前水平来说是有可能实现的了。     

战术数据链射频辐射特征控制技术

传统的链路自适应技术只追求高效数据传输,会导致射频暴露,在电子战中无法保障数据链载体的安全性。以战术数据链主动射频隐身和高效通信为研究对象,利用多目标优化技术联合控制战术数据链的射频辐射特征（包含辐射时间、辐射功率和辐射波形）,建立了一种战术数据链链路自适应技术模型。该模型以给定距离的截获概率和给定距离的可靠传输速率为二重优化目标,以辐射特征为优化变量,并以第四代宽带无线通信系统LTE-A (Long Term Evolution-Advanced) 的部分调制编码参数为实例,证实了由所述链路自适应技术模型优化所得的最优解可以同时实现数据链的射频隐身和高效数据传输。     

用于高动态目标探测雷达的相位编码脉冲压缩技术

为避免多普勒频移对相位编码信号脉冲压缩处理的影响,提出了利用已知脉冲编码序列对回波信号进行逐符号共轭点乘的脉冲压缩方法,将对齐的回波信号转换为单频信号,并利用傅里叶变换实现信号能量的积累。理论分析与计算机仿真表明,多普勒频移对脉冲压缩性能无影响。该方法适合于应用到对高动态目标进行探测的雷达系统中。     

线性调频脉压雷达部分相参干扰性能分析

针对线性调频脉压雷达部分相参干扰信号参数设计的问题,在线 性调频脉压雷达移频干扰和部分截取干扰的基础上,建立了一般化的线性调频脉压雷达部分 相参干扰模型,通过理论推导和计算机仿真分析了部分相参干扰信号参数对功率损失、距离 移动、脉压主瓣宽度等干扰性能的影响,分析结果表明：功率损失、脉压主瓣宽度由频移量 和截取长度共同决定,随截取长度的增大而减小,随频移量的增大而增大;距离移动仅由频 移量决定,与截取部分无关。分析结果为部分相参干扰信号参数设计提供了理论依据。     

基于LACP模拟三层交换机链路聚合技术

跨交换机的数据流量过大导致的带宽不足,可以配置交换机的链路聚合功能来拓展带宽。链路聚合（Link Aggretion）也称为端口捆绑、端口聚集或链路聚集,链路聚合是将多个端口聚合在一起形成一个汇聚组,以实现出/入负荷在各成员端口中的分担。从外面看来,一个汇聚组就是一个端口,使用链路汇聚服务的上层实体把同一聚合组内多争物理链路视为一条逻辑链路。实现了在一个端口上大数据流量的网络通信,在真实环境下的实验结果证明链路聚合配置是可行的,有利于初学者练习和掌握。