編隊(duì)小衛(wèi)星星間通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、編隊(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)將傳統(tǒng)單顆衛(wèi)星的任務(wù)分散給協(xié)同合作的多顆小衛(wèi)星，能夠有效地提高天基系統(tǒng)的抗干擾與抗摧毀能力，縮短設(shè)計(jì)周期，降低研制成本，但同時(shí)也引入衛(wèi)星間通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的難題。如何將多顆衛(wèi)星互聯(lián)，建立可靠的星間鏈路（ISLs），形成以衛(wèi)星作為交換節(jié)點(diǎn)的空間通信網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)涉及到編隊(duì)隊(duì)形、星間鏈路、通信技術(shù)、調(diào)制解調(diào)方式、多址方式以及信道編譯碼方式等多項(xiàng)技術(shù)的攻關(guān)難點(diǎn)。本文通過對構(gòu)建編隊(duì)小衛(wèi)星星間通信系統(tǒng)中所需的各個(gè)主要環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)出

2、一套完善的編隊(duì)小衛(wèi)星星間通信系統(tǒng)仿真平臺，并提出基于該平臺的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
　　針對編隊(duì)小衛(wèi)星之間大多普勒頻移和擴(kuò)頻碼快速捕獲的特殊要求，在折衷考慮算法復(fù)雜度及捕獲性能的基礎(chǔ)上，提出一種適用于低軌衛(wèi)星擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的反復(fù)累加捕獲算法。該方法根據(jù)串行滑動相關(guān)法，增加延遲T來判別多普勒頻移造成的碼片周期偏移，采用反復(fù)循環(huán)累加原理改善捕獲環(huán)路的判決量信噪比，并通過多路反復(fù)累加環(huán)路克服碼元滑動，解決了在低信噪比、高動態(tài)、大多普勒頻移情況下擴(kuò)

3、頻碼的高效捕獲問題。
　　結(jié)合編隊(duì)小衛(wèi)星通信的特點(diǎn)，針對傳統(tǒng)BP譯碼算法計(jì)算量大、譯碼效率低下的問題，提出一種改進(jìn)的BP譯碼算法。該譯碼算法在迭代譯碼過程中只需要更新有可能發(fā)生錯(cuò)誤的比特信息，而不更新可靠性非常高的比特信息，進(jìn)而提高譯碼效率、減少譯碼延時(shí)。根據(jù)改進(jìn)的BP譯碼算法設(shè)計(jì)了一種并行高速譯碼器，并在高斯信道對不同碼長和不同迭代次數(shù)的LDPC碼的糾錯(cuò)性能進(jìn)行仿真比較。仿真結(jié)果表明：改進(jìn)的 BP譯碼算法相對傳統(tǒng)的 BP譯碼算法

4、，在譯碼性能損失極小的前提下，顯著地減少了迭代過程中的運(yùn)算量，提高了譯碼效率；根據(jù)改進(jìn)BP譯碼算法設(shè)計(jì)的并行譯碼器可達(dá)到較高的譯碼速度。
　　為了解決編隊(duì)衛(wèi)星星間通信的功率與數(shù)據(jù)傳輸速率之間的矛盾，提出了變碼速率星間通信方案，并通過數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證方案的有效性。該方案在交互數(shù)據(jù)量較小時(shí)，星上通信系統(tǒng)工作在較低碼速率，而當(dāng)交互數(shù)據(jù)量較大時(shí)工作在較高碼速率上的問題。針對編隊(duì)隊(duì)形長期穩(wěn)定的小衛(wèi)星星間通信系統(tǒng)，給出基于改進(jìn)型遺傳算法的空間圓形

5、編隊(duì)隊(duì)形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，搭建帶有參考信號的直擴(kuò)星間通信系統(tǒng)，并對其進(jìn)行仿真研究，為編隊(duì)飛行和星間通信演示實(shí)驗(yàn)提供良好的理論基礎(chǔ)。
　　針對編隊(duì)小衛(wèi)星星間通信的具體要求，提出基于Petri網(wǎng)的編隊(duì)小衛(wèi)星星間通信系統(tǒng)仿真平臺。該平臺聯(lián)合空間環(huán)境、姿態(tài)和軌道等分系統(tǒng)，重點(diǎn)對星間通信系統(tǒng)中信道編譯碼模塊和擴(kuò)頻解擴(kuò)模塊中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證；在此基礎(chǔ)上提出了基于多學(xué)科仿真平臺的星間通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用仿真結(jié)果表明：基于Petri網(wǎng)的編隊(duì)小