Математические модели, методы и алгоритмы анализа и синтеза возмущенных спутниковых систем глобальной связи

• Автор: Дуллиев, Айдар Мансурович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Два численных метода решения уравнений.

1.1. Итерационный алгоритм проектирования точки на невыпуклое многообразие в линейном нормированном пространстве
1.2. Частный случай метода последовательных приближений для решения автономных дифференциальных уравнений, содержащих малый параметр

Выводы к главе 1

Глава 2. Задача анализа баллистических структур спутниковых систем многоканальной связи, расположенных на прецессирующих эллиптических орбитах, и алгоритм ее решения.

2.1. Основные определения и допущения. Постановка задачи.

2.2. Индикаторы циклов и их свойства

2.3. Алгоритмы задачи анализа.

2.4. Численные примеры

Выводы к главе 2
Глава 3. Задача синтеза спутниковых систем многоканальной связи,
расположенных на прецессирующих эллиптических орбитах, и алгоритм ее решения
3.1. Постановка задачи синтеза
3.2. Липшицевость индикатора Агканальной связи.
3.3. Алгоритм задачи синтеза
3.4. Численные примеры
Выводы к главе 3
Глава 4. Эволюция средних почти круговых орбит ИСЗ под влиянием нецентральное гравитационного поля Земли и лунносолнечных возмущений
4.1. Постановка задачи.
4.2. Приближение для медленных переменных.
4.3. Приближение для быстрой переменной.
4.4. Численные примеры
Выводы к главе 4
Заключение
Литература


Это объясняется рядом очевидных преимуществ [1,2], важными из которых являются небольшое количество спутников, охватывающих значительную часть поверхности Земли, и непрерывное осуществление круглосуточной связи без перехода ее с одного спутника на другой. Однако большая задержка сигнала, вследствие большого удаления спутника от Земли и конечной скорости света, делает их применимыми, как правило, только для радио- и телевещания. Для систем радиотелефонной связи большая задержка сигнала крайне нежелательна, так как приводит к плохому качеству связи (например, наличие эхо-сигналов на обоих концах линии) и повышению стоимости пользовательских терминалов. Более того, геостационарные орбиты не охватывают полярные районы, а также неудобны ввиду некоторых технических недостатков, связанных с высокими строениями в местах плотной застройки (подробнее см. Поэтому первоначально ССС обеспечивали в основном фиксированную спутниковую связь (связь между стационарными объектами), и лишь с запуском негеостационарных космических аппаратов и внедрением цифровых методов связи широкое развитие получила подвижная спутниковая связь, базирующаяся на низких и средних орбитах. Отметим, что современные системы подвижной спутниковой связи совместимы с традиционными наземными системами подвижной связи. Негеостационарные ССС в свою очередь подразделяются на средневысотные МЕО (высота - -0 км; количество космических аппаратов - 8-; зона покрытия одним спутником - -%) и низкоорбитальные LEO (высота - 0- км; количество космических аппаратов - -; зона покрытия одним спутником - 3-7%). К настоящему времени реально функционируют несколько негеостационарных ССС. Вкратце опишем две из них: Iridium и GlobalStar [3-5]. Первая из них относится к числу спутниковых систем глобальной связи (ССГС), отличительной чертой которых является возможность обеспечивать абонента связью в любой точке планеты. Космический сегмент системы Iridium состоит из спутников, расположенных на круговых приполярных орбитах с наклонением ,4° и высотой 0 км. ИСЗ размещены в 6 орбитальных плоскостях, в каждой из которых находятся по спутников. Угловое расстояние между плоскостями равно ,6°, за исключением 1 и 6 плоскостей угол между которыми составляет примерно °. На каждом ИСЗ установлено по 4 антенны межспутниковой связи, направленные в продольной и поперечной плоскостях, соответственно для связи с двумя смежными спутниками и двумя на соседней орбите. Система GlobalStar также предназначена для организации спутниковой связи. Космическая группировка состоит из основных ИСЗ и 4 резервных, расположенных на 8 круговых орбитах - по 6 основных ИСЗ на каждой. Наклонение орбит составляет °, а высота - км. Однако она, в отличие от ССС Iridium, не обладает независимостью от наземных телекоммуникационных сетей и не использует межспутниковые каналы связи. Последнее приводит к увеличению количества (до 0) и повышению сложности шлюзовых станций. Кроме того, ширина всей зоны обслуживания ограничена ° северной и южной широты. Поэтому в Антарктиде, на Северном полюсе, в северных регионах России и Гренландии, в некоторых районах Северного морского пути пользование системой Global star невозможно (в ССГС Iridium подобной проблемы не возникает). Сравнение двух рассмотренных систем показывает, что ССГС обладают одним важным достоинством по сравнению с другими разновидностями ССС, а именно: они могут обеспечивать глобальную связь в реальном масштабе времени, что повышает оперативность обмена информацией между абонентами самых различных категорий. В последнее время некоторые страны проводят разработку ССГС на низких и средних орбитах, среди которых хотелось бы отметить один интересный и амбициозный проект под названием Teledesic-ICO. В рамках этого проекта первоначально планировалось задействовать до 0 низкоорбитальных спутников, однако сейчас, по имеющейся информации, размещённой на официальном сайте компании Teledcsic (http://www. ИСЗ, которая разделена на орбит с спутниками на каждой. При этом каждый ИСЗ может обмениваться данными по каналам межспутниковой связи ISL (Intersatellite Links - ISL) с восемью своими ближайшими соседями (со скоростью до 1,2Гбит/с).