侯 穎,米志超,于衛(wèi)波,牛大偉

(解放軍理工大學通信工程學院,江蘇南京210007)

星地一體化導航系統(tǒng)星間鏈路仿真及分析*

侯 穎,米志超,于衛(wèi)波,牛大偉

(解放軍理工大學通信工程學院,江蘇南京210007)

在導航衛(wèi)星系統(tǒng)中,為了解決星間鏈路拓撲規(guī)劃不合理而導致的星地信息傳輸時延大的問題,提出了一種新的星間鏈路規(guī)劃方法。該方法優(yōu)先考慮星地間的可視覆蓋關系,保證衛(wèi)星與地面站之間實時的信息傳輸。利用STK仿真軟件構建了衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲,進而利用OPNET仿真軟件完成了性能仿真驗證。仿真結果表明,新的拓撲減小了星地數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴶?shù)和端到端時延,符合星地一體化的需求。

衛(wèi)星導航系統(tǒng) 星地一體化 星間鏈路 仿真

0 引 言

隨著衛(wèi)星應用需求的日益發(fā)展,衛(wèi)星導航系統(tǒng)已經(jīng)成為國家的一項重要的戰(zhàn)略性基礎資源[1]。建立星間鏈路可以提高導航系統(tǒng)的抗毀能力和自主運行能力,增強衛(wèi)星網(wǎng)絡的靈活性和穩(wěn)定性。在導航衛(wèi)星星座內建立星間鏈路,組建衛(wèi)星網(wǎng)絡(Satellite Networks)[2],已經(jīng)成為導航衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢[3]。由于衛(wèi)星上可搭載的天線數(shù)量通常少于可建立星間鏈路的衛(wèi)星數(shù)量,因此衛(wèi)星運行時要在其可視衛(wèi)星中進行有選擇的建鏈。

國外對于衛(wèi)星星間鏈路的研究工作開展地比較早,現(xiàn)在已經(jīng)在國際上得到了較為廣泛的應用和推廣,美國的GPS BLOCK IIR[4]導航衛(wèi)星系統(tǒng)是目前在軌導航星座中唯一實現(xiàn)星間鏈路的系統(tǒng),通過星間鏈路測距和通信,可以在沒有地面站支持的條件下維持180天的自主導航。

國內部分學者也從理論上對星間鏈路進行了初步的研究和分析,文獻[5]對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的星間鏈路參數(shù)進行了分析;文獻[6]提出了星座星間鏈路的構建準則及優(yōu)化設計;文獻[7]針對衛(wèi)星點波束覆蓋的問題提出了衛(wèi)星點波束中心選取算法,;文獻[8]提出了一種兼顧導航衛(wèi)星系統(tǒng)進行星間測距和數(shù)據(jù)通信的星間鏈路分配算法。

但現(xiàn)有的大部分星間鏈路的研究都是在通信衛(wèi)星系統(tǒng)的基礎上展開,側重于衛(wèi)星星座的全連通性和通信性能優(yōu)化。導航衛(wèi)星系統(tǒng)與通信衛(wèi)星系統(tǒng)在需求與用途方面都有較大區(qū)別,其大部分功率用于播發(fā)導航信號,針對通信衛(wèi)星系統(tǒng)的研究成果不能直接應用到導航衛(wèi)星系統(tǒng)[9]。而針對導航衛(wèi)星的研究又大多側重于星間數(shù)據(jù)通信性能優(yōu)化,忽略了衛(wèi)星與地面站的數(shù)據(jù)傳輸性能,即導航系統(tǒng)的星地一體化特性。

導航衛(wèi)星系統(tǒng)中的信息傳輸主要包括三方面:衛(wèi)星與地面站之間的信息傳輸,衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的信息傳輸,以及地面站與用戶目標之間的應用數(shù)據(jù)傳輸。對導航衛(wèi)星系統(tǒng)而言,衛(wèi)星間本身信息交互的需求并不強烈,最主要的信息傳輸是地面站與衛(wèi)星間的業(yè)務信息、鏈路管理信息等的上注與下傳。星間鏈路的設計必須要關注衛(wèi)星與地面站之間的信息傳遞和信息中繼問題,這也是文中的研究重點。

另一方面,針對導航衛(wèi)星系統(tǒng)的星間鏈路研究多將研究重點集中在層間星間鏈路和異軌星間鏈路方面,對于同軌星間鏈路往往做一個簡單的設定。事實上,同軌衛(wèi)星雖然幾何關系相對固定,但是不同的同軌星間鏈路拓撲也會對導航衛(wèi)星系統(tǒng)的星地一體化特性產生較大影響,有必要對此進行分析研究。

綜上所述,文中以一種典型的Walker型導航星座系統(tǒng)為研究基礎,著重考慮衛(wèi)星與地面站的數(shù)據(jù)傳輸性能,仿真分析了同軌星間鏈路拓撲對系統(tǒng)星地一體化性能的影響,研究結果對于導航星座系統(tǒng)的同軌星間鏈路的建立具備參考意義。

1 星間鏈路規(guī)劃原理描述

1.1 可見關系要求

為保證系統(tǒng)正常運行,導航衛(wèi)星星座應滿足一定的可見性要求,主要包括導航系統(tǒng)與地面站的可見性和衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的可見性兩方面。

地面站與導航衛(wèi)星系統(tǒng)的可見取決于衛(wèi)星對地球表面的覆蓋特性,當衛(wèi)星與地面站可見時,衛(wèi)星可以直接與地面站通過星地鏈路建立通信傳輸渠道,否則就需要通過星間鏈路中繼進行信息傳輸。

衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的可見關系有三種可能,始終可見、間歇可見和始終不可見,衛(wèi)星之間可建立星間鏈路的前提條件是兩衛(wèi)星可見。同一軌道平面內各衛(wèi)星的相對位置關系固定,不存在距離和角度的變化,可見的同軌衛(wèi)星間可以建立穩(wěn)定的永久星間鏈路。不同軌道平面的兩顆衛(wèi)星能否建立星間鏈路則與衛(wèi)星相對位置的變化密切相關,始終可見的衛(wèi)星可以建立固定的鏈路拓撲規(guī)劃,間歇可見的衛(wèi)星只能采用動態(tài)的拓撲規(guī)劃。

1.2 數(shù)學描述

星間鏈路設計算法的輸入是根據(jù)導航系統(tǒng)運行規(guī)律而得出的一系列固定的可見關系,包括衛(wèi)星與地面站和衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的可見關系,可以由STK衛(wèi)星仿真軟件產生。算法的輸出是一個計算周期內導航系統(tǒng)的鏈路分配方案。

可見關系通過兩個0-1矩陣V1和V2來描述。V1=[Vai]用來描述衛(wèi)星與地面站之間的可見關系, a為系統(tǒng)中的地面站節(jié)點,i為系統(tǒng)中的衛(wèi)星節(jié)點。V2=[Vij]用來描述衛(wèi)星之間的可見關系,i與j均為系統(tǒng)中的衛(wèi)星節(jié)點。矩陣中的元素v=1表示兩節(jié)點可見,v=0則表示兩節(jié)點不可見。導航系統(tǒng)星間鏈路分配方案通過0-1矩陣L=[lij]來描述。i與j均為系統(tǒng)中的衛(wèi)星節(jié)點,元素lij=1表示在衛(wèi)星i與衛(wèi)星j之間建立星間鏈路,lij=0表示在衛(wèi)星i與衛(wèi)星j之間不建立星間鏈路。

因此,星間鏈路的規(guī)劃問題可以描述為:給定兩個可視矩陣V1和V2,獲取鏈路分配矩陣L,且對于任意的lij=1,在V2中相應的vij=1,即衛(wèi)星之間可見是建立星間鏈路的前提。

2 星間鏈路規(guī)劃過程

文中提出的星間鏈路規(guī)劃,優(yōu)先保證衛(wèi)星到地面站數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴶?shù)最小化,核心思想是:當衛(wèi)星可以見到地面站時,衛(wèi)星直接與地面站通信;當衛(wèi)星不可以見到地面站時,在其可見衛(wèi)星中選擇可以與地面站直接通信的衛(wèi)星進行中繼,且優(yōu)先考慮星間鏈路狀態(tài)穩(wěn)定的同軌衛(wèi)星;當衛(wèi)星及其可見衛(wèi)星均與地面站不可見,則按照最短路徑算法選取合適路徑。具體步驟如下所示:

Step1:初始化,輸入星地可見關系矩陣V1和衛(wèi)星之間可見關系矩陣V2;

Step2:星地可見關系篩選,在矩陣V1中選取所有當vai=0時vaj=1的節(jié)點,即當衛(wèi)星與地面站不可見時,可以與地面站直接通信的衛(wèi)星節(jié)點;

Step3:星間可見關系篩選,在矩陣V2中選取Vij=1的節(jié)點對,即篩選出相互可見、可以建立星間鏈路的衛(wèi)星;

Step4:將step2、step3的篩選結果取交集,在矩陣L中置lij=1,作為建鏈的備選集合,并在每次選擇中優(yōu)先選擇對地可見概率大的節(jié)點建鏈。

3 場景建模與性能仿真分析

3.1 仿真環(huán)境描述

文中采用衛(wèi)星仿真工具包STK搭建衛(wèi)星網(wǎng)絡仿真環(huán)境,完成場景建模。從上個世紀60年代起,人們先后提出了很多星座設計方法[10]。實踐證明,三軌道面星座是下一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)星座設計的趨勢。文中的導航星座采用文獻[11]中提出的典型導航星座模型,24顆中軌道(MEO)衛(wèi)星均勻分布在3個軌道面上,構成標準的Walker24/3/2星座[12]。軌道高度為21 500 km,軌道傾角55°,星上天線波束數(shù)量為4,星座運行周期約12h50m。對第x軌道面(x=1、2、3)的8顆衛(wèi)星順時針標記為Mx1、Mx2、……、Mx2。n個地面站構成集合E={地面站1,地面站2,……,地面站n}。

為了更直觀的分析星地數(shù)據(jù)傳輸性能,文中在OPNET[13]中進行了相關參數(shù)的仿真測試。為便于分析,在網(wǎng)絡仿真中僅建立包含第一軌道面的8顆衛(wèi)星和地面站集合的網(wǎng)絡拓撲結構,路由算法采用Dijkstra算法。仿真中,數(shù)據(jù)由衛(wèi)星節(jié)點發(fā)送給地面站,仿真時間為24h,參數(shù)指標為衛(wèi)星到地面站數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴶?shù)和端到端時延。

根據(jù)Walker星座的空間對稱性可知,軌道面中任一衛(wèi)星的幾何特性都可以代表該星座中所有星的幾何特性,因此文中只需討論析第一顆衛(wèi)星M11的各項參數(shù),就可以推導出其他衛(wèi)星的相關參數(shù)。

3.2 可見關系分析

任意兩顆衛(wèi)星可以構建星間鏈路,以及衛(wèi)星可以與地面站直接通信的首要條件,均為兩節(jié)點處于相互可見狀態(tài)。在分析星間鏈路之前,首先要對衛(wèi)星與地面站之間的可見概率進行分析。

在STK仿真軟件中生成一個系統(tǒng)運行周期內衛(wèi)星與地面站的可見性分析報告,當M11對地面站不可見時,其它各衛(wèi)星對地面站的可見概率如表1所示,依次為M15,M14,M16,M13,M17,M12,M18。

表1 對地面站的可見概率Table 1 Probability to be visible for the earth

分析M11與同軌道面內的各顆衛(wèi)星的可見關系可知,衛(wèi)星M11與衛(wèi)星M15相位差為180°,由于地球的阻擋效應,兩顆衛(wèi)星始終處于不可見狀態(tài), M15雖然對地面站可見概率最大,但并不能與M11建立星間鏈路。而M11與同軌道其他的6顆衛(wèi)星則始終處于可見狀態(tài)。在同一軌道平面內衛(wèi)星間幾何關系相對固定,不存在距離和角度的變化,因此M11可以與M12、M1、M14、M16、M17、M18建立永久星間鏈路。

在文中的導航星座中,以每顆MEO衛(wèi)星可建立兩條同軌星間鏈路為例,通常情況下,Walker星座中的層內星間鏈路拓撲為四鏈路模式,每顆衛(wèi)星分別與同軌道平面內的兩顆衛(wèi)星,相鄰軌道平面的兩顆衛(wèi)星建立星間鏈路[14]。在同軌星間鏈路的建立上,現(xiàn)有研究往往出于簡單考慮,選擇每顆衛(wèi)星前后相鄰兩顆衛(wèi)星,即距離最近的兩顆衛(wèi)星。但事實上,考慮到衛(wèi)星與地面站的可視覆蓋關系,相鄰衛(wèi)星的空間幾何特性并不一定是最好的,M11前后相鄰的兩顆衛(wèi)星M12和M18,對地面站的可見概率恰好是最小的。按照文中的規(guī)劃方法,則選取的是對地面站可見概率最大的兩顆衛(wèi)星,M14和M16。

根據(jù)星座對稱性,兩種方法形成的同軌星間鏈路拓撲模式如圖1所示。

圖1 同軌星間鏈路拓撲Fig.1 Topologies of intra-orbit ISLs

為表述方便,文中將兩種拓撲分別命名為環(huán)形拓撲和八角星拓撲。當衛(wèi)星本身無法和地面站直接通信,必須借助其他衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)轉發(fā)時,環(huán)形拓撲中,與源節(jié)點衛(wèi)星建立鏈路的兩顆衛(wèi)星有大于80%的概率同樣無法與地面站直接通信,還需要繼續(xù)進行數(shù)據(jù)轉發(fā),直到數(shù)據(jù)到達可與地面站直接通信的衛(wèi)星;而八角星拓撲中,與源節(jié)點衛(wèi)星建立鏈路的兩顆衛(wèi)星可以與地面站直接通信的概率超過了50%,有很大的概率可以在較小的跳數(shù)內完成數(shù)據(jù)對地面站的傳輸。

3.3 跳數(shù)分析

跳數(shù)是指分組從源節(jié)點產生經(jīng)轉發(fā)投遞到目的節(jié)點的過程中經(jīng)過的中繼節(jié)點的個數(shù)。圖2和圖3分別給出了在一個仿真周期內,數(shù)據(jù)從衛(wèi)星發(fā)送到地面站傳輸?shù)膶崟r跳數(shù)和平均跳數(shù)的比較。

圖2 跳數(shù)比較Fig.2 Hops of two topologies

圖3 平均跳數(shù)比較Fig.3 Average hops of two topologies

由圖2和圖3可以看出,在大多數(shù)時間內八角星拓撲的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴶?shù)要小于環(huán)形拓撲,并且在一個仿真周期內,環(huán)形拓撲的平均跳數(shù)約為2.4,八角星拓撲的平均跳數(shù)約為1.9,八角星拓撲的數(shù)據(jù)傳輸平均跳數(shù)也小于環(huán)形拓撲,與上文的分析結果一致。

3.4 分組端到端時延分析

分組端到端時延是指分組成功投遞到目的節(jié)點的時刻與源節(jié)點產生該分組時刻的差值,是QoS (Quality of Service)最重要的參數(shù)之一。當不考慮排隊和處理時延的情況下,圖4給出了在一個仿真周期內,數(shù)據(jù)從衛(wèi)星發(fā)送到地面站端到端時延對比情況(左為環(huán)形拓撲,右為八角星拓撲)。

圖4 分組端到端時延比較Fig.4 End-to-End delay of two topologies

從圖4可以看出,在大部分時間里,環(huán)形拓撲的端到端傳輸時延值要大于八角星拓撲。同時也看到,八角星拓撲存在幾個高峰,下面分析這幾個高時延時段出現(xiàn)的原因。幾個時延高峰出現(xiàn)的時間段分別為115～129 min,180～243 min,268～309 min,以M11衛(wèi)星到地面站的數(shù)據(jù)傳輸過程為例,表2展示了這些時間段內地面站的可見衛(wèi)星以及兩種拓撲的衛(wèi)星到地面站數(shù)據(jù)傳輸路徑。

表2 可見衛(wèi)星和數(shù)據(jù)傳播路徑Table 2 Visibility relationship and data path

在這幾個高時延段,地面站可以看到的衛(wèi)星多為M11衛(wèi)星的相鄰衛(wèi)星(M12、M13)或相對衛(wèi)星(M15),由于環(huán)形拓撲選擇建鏈的衛(wèi)星為相鄰衛(wèi)星,這種情況下環(huán)形拓撲的星地數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)要等于或小于八角星拓撲。又因為八角星拓撲星間一跳距離約是環(huán)形拓撲的2.4倍,因此這幾個時間段間內八角星拓撲的星地間數(shù)據(jù)傳輸距離要高于環(huán)形拓撲,產生了較大的端到端時延。

上述分析中的端到端時延僅考慮了傳播時延,時延大小只與數(shù)據(jù)的傳輸距離有關。然而事實上,分組端到端時延還包括數(shù)據(jù)的排隊和處理時延,即數(shù)據(jù)每經(jīng)過一跳在中轉節(jié)點上耗費的時間。下面將排隊和處理時延加入考慮范圍。在一個仿真周期時間內,當排隊和處理時延值為0 s、0.05 s、0.10 s、0.15 s、0.20 s時,同軌星間鏈路為環(huán)形拓撲和八角形拓撲的情況下,數(shù)據(jù)從衛(wèi)星發(fā)送到地面站平均時延變化,如圖5所示。圖5中橫坐標為排隊和處理時延取值。

圖5 平均分組端到端時延比較Fig.5 Average end-to-end delay of two topologies

由圖5可以看出,當不考慮排隊和處理時延或排隊和處理時延值較小時,八角星拓撲相比環(huán)形拓撲雖然具有更優(yōu)的路徑跳數(shù),但因為幾個高時延區(qū)的存在,八角形拓撲星地數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄纸M端到端時延較大。但當排隊和處理增大至0.1s時,兩種拓撲的平均分組端到端時延基本相同。當排隊和處理時延值繼續(xù)增加時,八角星拓撲的跳數(shù)優(yōu)勢得以顯現(xiàn),與環(huán)形拓撲相比具有更優(yōu)的分組平均端到端時延。所以為了使導航系統(tǒng)具有更優(yōu)的星地一體化性能,同軌星間鏈路拓撲的選擇最好立足于系統(tǒng)的實際情況,而不能只是簡單的選擇相鄰衛(wèi)星構建星間鏈路。

4 結 語

現(xiàn)有的星間鏈路研究往往以衛(wèi)星之間通信性能的優(yōu)化為目標,以異軌星間鏈路和層間星間鏈路為重點,對同軌星間鏈路只做簡單的設定,很少考慮導航星座系統(tǒng)的星地一體化性能的要求和同軌星間鏈路拓撲的選擇。文中立足于一種典型的導航星座系統(tǒng),提出了一種星間鏈路拓撲規(guī)劃方法,并著重研究了同軌星間鏈路拓撲模型對于衛(wèi)星和地面站之間數(shù)據(jù)傳輸性能的影響。

仿真結果表明,在一個仿真周期的大部分時間內,相比于傳統(tǒng)的環(huán)形拓撲,文中提出的八角星拓撲具有更優(yōu)的跳數(shù)指標。在排隊和處理時延較小時,環(huán)形拓撲具有更優(yōu)的分組端到端時延,但隨著排隊和處理時延的增大,八角星拓撲的端到端時延優(yōu)勢將越來越大,因此同軌星間鏈路拓撲的選擇與系統(tǒng)中節(jié)點對數(shù)據(jù)的排隊和處理性能有關。當數(shù)據(jù)在節(jié)點的排隊和處理時延較大時,應優(yōu)先選擇八角星拓撲,反之則可選擇環(huán)形拓撲。文中的結論為導航衛(wèi)星系統(tǒng)同軌星間鏈路拓撲的選擇提供了一定的參考。

文中只是一個初步簡單的探索,在接下來的工作中,將對星地數(shù)據(jù)傳輸性能的優(yōu)化做進一步的研究,考慮消除八角形拓撲模型下的星地數(shù)據(jù)傳輸?shù)母邥r延期,通過在相應時間段內接入異軌衛(wèi)星或異層衛(wèi)星來減少星地間數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴶?shù)和端到端時延,探討異軌星間鏈路和層間星間鏈路對導航星座星地一體化性能的影響。

[1] 劉會杰,張乃通.全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的星座可見性研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術,2000,22(05):23-25.

LIU Hui-jie,ZHANG Nai-tong.Research on Constellation Visibility for Global Navigation Satellite System[J].Systems Engineering and Electronics,2000,22(05):23-25.

[2] LUDERS R D.Satellite Networks for Continuous zonal Coverage[J].Journal of the American Rocket Society. 1961(31):179-184.

[3] CHACOSA P.Autonomous Navigation and Crosslink Communication Systems for SpaceApplications[J]. Johns Hopkins APL Technical Digest,2001,22(02): 135-141.

[4] MONTENBRUCK O,HUGENTOBLER U,DACH R.Apparent Clock Variations of the Block IIF-1(SVN62)GPS Satellite[J].GPS Solutions,2012,16(03):303-313.

[5] 李贊,張乃通.衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)星間鏈路參數(shù)分析[J].通信學報,2000,21(06):92-96.

LI Zan,ZHANG Nai-tong.ISL Spacial Paremeters'A-nalysis of Mobile Satellite Communication System[J]. Journal on Communications,2000,21(06):92-96.

[6] 范麗,張育林.區(qū)域覆蓋混合星座設計[J].航天控制, 2007,25(06):52-55.

FAN Li,ZHANG Yu-lin.Regional Coverage Hybrid Constellation Design[J].Aerospace Control,2007,25 (06):52-55.

[7] 鮑凱,徐慨,項順祥,等.基于STK的點波束覆蓋分析與仿真[J].通信技術,2013,46(01):17-19.

BAO Kai,XU Kai,XIANG Shun-xiang,et al.Analysis and Simulation of Spot Beam Coverage based on STK [J].Communications Technology,2013,46(01):17-19.

[8] 石磊玉,向為,唐小妹,等.一種兼顧衛(wèi)星導航系統(tǒng)星間觀測及通信的鏈路分配算法[J].宇航學報,2011, 32(09):1971-1977.

SHI Lei-yu,XIANG Wei,TANG Xiao-mei,et al.A Link Assignment Algorithm Applicable to Crosslink Ranging and Data Exchange for Satellite Navigation System[J].Journal of Astronautics,2011,32(09):1971-1977.

[9] WANG Jing,XU Zhen,LIU Feng.Modeling and Simulation of Satellite-earth Integrated Routing Planning[J]. Computer Simulation,2011,28(07):142-145,176.

[10] LO M W.Satellite Constellation Design[J].IEEE Computing in Science and Engineering,1999,21 (01):58-67.

[11] 譚述森.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展與思考[J].宇航學報,2008,29(02):391-396.

TAN Shu-sen.Development and Thought of Compass Navigation Satellite System[J].Journal of Astronautics,2008,29(02):391-396.

[12] WALKER J G.Satellite Constellations[J].Journal of the British Interplanetary Society,1984(38):559-571.

[13] HNATYSHIN Y V,LOBO F A.Undergraduate Data Communications and Networking Projects Using OPNET and Wireshark Software[J].SigcseBulletin,2008, 40(01):241-245.

[14] 佘春東,王俊峰,劉立祥,等.Walker星座衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲結構動態(tài)性分析[J].通信學報,2006,27(08): 45-51.

SHE Chun-dong,WANG Jun-feng,LIU Li-xiang,et al.Topological Dynamics Analysis of Walker-constellation Satellite Networks[J].Journal on Communications,2006,27(08):45-51.

HOU Ying(1989-),female,graduate student,mainly engaged in the research of satellite navigation system.

米志超(1974—),男,博士,副教授,主要研究方向為衛(wèi)星組網(wǎng)技術;

MI Zhi-chao(1974-),male,Ph.D.,associate professor, mainly engaged in the research of satellite network technology.

于衛(wèi)波(1975—),男,博士,講師,主要研究方向為無線分組網(wǎng)絡;

YU Wei-bo(1975-),male,Ph.D.,lecturer,mainly engaged in the research of wireless packet network.

牛大偉(1979—),男,博士,講師,主要研究方向為無線自組網(wǎng)協(xié)議。

NIU Da-wei(1979-),male,Ph.D.,lecturer,mainly engaged in the research of wireless ad hoc network protocol.

Simulation and Analysis on Inter-Satellite Links of Satellite-Earth Integrated Navigation System

HOU Ying,MI Zhi-chao,YU Wei-bo,NIU Da-wei
(College of Communication Engineering,PLA University of Science and Technology,Nanjing Jiangsu 210007,China)

A novel inter-satellite links(ISLs)algorithm is proposed to solve the increase problem of satellite -to-earth transferring delay caused by unreasonable ISLs topology planning in the navigation satellite system.The algorithm pays the utmost attention to the satellite-earth visual coverage,and ensures the realtime information transmission between the satellites and the ground stations.The satellite network topology is constructed with STK simulation software,and the performance simulation completed with OPNET simulation software.The simulation result indicates that the new topology could reduce the satellite-to-earth transferring hops and end-to-end delay,and thus meet the demand of satellite-earth integrated system.

satellite navigation system;satellite-earth integration;ISLs;simulation

TP391.9

A

1002-0802(2014)02-0145-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.02.005

侯 穎(1989—),女,碩士研究生,主要研究方向為導航衛(wèi)星系統(tǒng);

國家自然科學基金(No.61103224);江蘇省自然科學基金(No.BK2011118)

Foundation Item:National Natural Science Foundation(No.61103224);Jiangsu Province Natural Science Foundation(No.BK2011118)