北斗导航系统星间链路分配方法研究

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1、学校代号10532学号S150900725分类号TN927密级公开硕士学位论文北斗导航系统星间链路分配方法研究学位申请人姓名高贺培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称王玲教授学科专业电子科学与技术研究方向现代网络与通信技术论文提交日期2018年4月10日学校代号：10532学号：S150900725密级：公开湖南大学硕士学位论文北斗导航系统星间链路分配方法研究学位申请人姓名：高贺导师姓名及职称：王玲教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电子科学与技术论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年5月14日答辩委员会主席：黎福海教授ResearchonInter-sat

2、elliteLinkAllocationMethodinBeidouNavigationSystembyGAOHeB.E(HunanNormalUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinElectronicsScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANGLingApril,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：

3、所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□

4、，在_____年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日北斗导航系统星间链路分配方法研究摘要星间链路的建设与发展是未来卫星导航系统的重要发展方向之一。利用星间链路进行星上数据传输和星间测量，不仅能提高系统的定位导航精度，同时还能提升系统的自主导航能力。我国的北斗卫星导航系统正面临无法全球布站的难题，因此对于我国而言，大力发展星间链路技术具有非常重要的战略意义。本文在此大背景下，以北斗导航星座为基础，从星间测距和境外星与境内星通信的需求着手，对北斗导航系统星间链路分配方法进行了研究。具体研究内容如下：（1）星间链路工作原

5、理以及工作体制。首先分析了星间链路的具体功能以及工作原理，其次分别分析了系统中卫星的工作频段选择以及不同频段的工作体制，最后确定了文章中的星间通信体制。（2）确定星间链路分配的约束以及其性能指标。首先明确本文所用星座构型为北斗导航星座（24颗MEO卫星+3颗IGSO卫星+3颗GEO卫星）系统，其次分析星座间卫星的距离、星间天线可见关系以及星间几何可见性等约束，并给出数学描述及仿真分析。最后给出星间通信和星间测量的评估指标。（3）星间链路分配模型的构建。根据星间约束条件，借鉴GPS系统成熟的星间链路体制，利用有向图理论，建立了符合本文优化目标的星间链路分配模型。最后对可见星的星间俯仰角变

6、化、星间距离变化、方位角变化等主要特性的变化情况进行仿真分析。（4）根据链路分配模型以及约束条件，提出了基于遗传算法的时延最小数据传输的链路分配方法，并进行了仿真试验与结果分析。从数据传输方案和整表传输时延的角度分析了算法的有效性，并完成了算法性能的评估。仿真结果分析表明，本文所提出的境内外通信时延最小优化算法，国内两个地面站的条件下，任意时刻开始星间数据传输，北斗30颗星系统最多2跳（6s内）完成全部境外星的数据回传任务，满足境外数据快速回传的要求。（5）在时延最小数据传输链路分配方法的基础上，提出一种兼顾星间测量和星间通信的链路分配方法，并进行了仿真试验和结果分析。从境外星数据回传

7、时延和星间PDOP值的角度对算法进行了分析，验证了算法的有效性。结果分析表明，利用本文所提方法进行链路分配，在国内仅一个地面站的情况下，境外星数据回传时延不超过4跳，且星间PDOP值与最小值仅相差0.3左右。此算法所得结果满足境内外卫星间的数据传输和星间测量的需求。关键字：北斗导航系统；星间链路；数据传输；链路分配；遗传算法II硕士学位论文AbstractTheconstructionanddevelopmentofISLisoneofthed