衛(wèi)星導航系統(tǒng)星間組網關鍵技術研究.pdf

1、隨著軍事斗爭向導航領域的不斷擴展，進一步增強導航戰(zhàn)能力、提高系統(tǒng)頑存性、解決區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)局限性的需求日益迫切，使得發(fā)展星間鏈路實現(xiàn)導航星座星間組網成為新一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文針對星間鏈路技術支持下的星間組網若干關鍵技術進行研究，主要解決如何通過星間網絡實現(xiàn)星間雙向觀測和星間數據傳輸的問題。本研究主要內容包括：
　?、琶枋隽诵情g鏈路條件下的星地聯(lián)合工作模式及星座自主工作模式，明確了系統(tǒng)對星間網絡的工程需求；根據開放系統(tǒng)

2、互連/參考模型（OSI/RM）定制適用于導航系統(tǒng)星間網絡的體系結構，描述了在此體系結構下的星間測距實現(xiàn)、分層結構及各層的功能定義；分析得出星座構型、星載天線波束賦形及掃描范圍、網絡拓撲控制策略等決定星間網絡拓撲結構的主要因素；以衛(wèi)星見的幾何關系為基礎，提出了星間可視性的數學定義，在考慮星載天線波束覆蓋（或掃描）范圍的約束條件下，提出了一種基于星座幾何結構的星間可視性解析算法。
　?、蒲芯啃l(wèi)星采用點波束條件下的星間建鏈問題。分析了采

3、用點波束進行星間組網時，星間觀測所需的切換與通信網絡的連續(xù)性之間存在的矛盾；以有限狀態(tài)思想為基礎，提出了一種處理時變網絡拓撲的方法，將時變拓撲的鏈路分配問題轉換為固定拓撲結構下的鏈路分配問題，大大簡化了問題的復雜度；以兼顧星間觀測和網絡通信需求為目標，建立了點波束分配問題的數學模型，對鏈路分配問題進行了數學描述，明確了解決問題要達到的實際目標，給出了鏈路分配問題的處理流程。提出了一種適用于導航系統(tǒng)星間網絡的鏈路分配算法，在實現(xiàn)最大化星間

4、觀測基礎上力求降低網絡的整網代價，對工程應用具有較強的理論參考價值。
　　⑶研究衛(wèi)星采用環(huán)帶廣域波束條件下的時分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）工作機制。根據導航星座星間拓撲結構特點，提出了一種適用于導航系統(tǒng)星間組網的可搶占TDMA體制，在此基礎上上定義了TDMA幀結構和搶占方式，推導了該體制下兩星之間鏈路代價計算公式，得出了被搶占衛(wèi)星的選擇策略；在明確時隙優(yōu)化目標的基礎上，利用圖論方法

5、對隙編排優(yōu)化的目標并進行了數學抽象和描述，提出了該體制下的時隙優(yōu)化編排算法。通過仿真分析，本文提出的TDMA體制與傳統(tǒng)TDMA相比具有更好的網絡通信性能，理論成果對也可用于其他領域TDMA機制研究。
　?、妊芯苛诵情g網絡的數據廣播問題。采用構建骨干子網方式解決星間網據廣播路由中的廣播風暴問題，分析了虛擬骨干網與支配集理論之間的內在聯(lián)系，闡述了基于虛擬骨干網的數據廣播方法；建立了構建虛擬骨干網問題的數學模型，即解算圖的邊代價和最小連