动态星间链路分析及其STK_Matlab实现.pdf

在通信技术迅速发展的当下，中低轨道卫星通信系统愈发受到重视，它们通常由多颗卫星组成网络，目的是实现广域的通信覆盖。这样的系统包括美国的国防卫星通信系统三代（DSCS-III）、军事星（Milstar）以及著名的铱星（Iridium）等。中低轨道卫星的一个显著特点在于其覆盖面积相对较小，并且与地面站的持续通信时间较短，这会限制卫星网络的通信效率。星间链路（Inter-Satellite Link，简称ISL）技术的应用，可以让卫星通过互相之间的链接组成网络，从而减少对地面站的依赖，提高通信的效率和可靠性。 为了确保星间链路通信的稳定性和有效性，必须精确分析和计算星间链路的距离、多普勒频移以及其他重要参数，从而进行高效的链路预算。为此，本研究提出了一种“交点”模型，用以精确计算星间链路的距离，此模型带来的误差仅在米级。基于此，研究者们构建了多普勒频移和链路预算的动态分析模型，并利用了STK（Satellite Tool Kit）和Matlab的强大功能进行了接口实现和动态仿真分析。 STK作为一个专业的卫星轨道分析和设计工具，它能快速建立星座模型，并输出卫星的位置和速度信息。Matlab则以其强大的数值计算能力和灵活的算法实现能力闻名，这使得在STK和Matlab联合应用中，可以对卫星通信系统进行深入的动态分析。通过STK/Matlab接口实现的动态分析，不仅能够计算出星间链路的距离，还可以计算出多普勒频移、多普勒频移变化率、载波到噪声比（载温比）和系统门限余量等关键参数，这些参数对于星间链路通信系统设计至关重要。 文章举例了以24/3/2构型的Walker星座作为仿真的例子，这种星座是由美国科学家John Walker提出的，它通过一系列的几何参数定义，实现了卫星间有效的覆盖和链接。通过这个例子的仿真分析，可以得到动态变化的多普勒频移及其变化率、载波到噪声比以及门限余量等，这些是星间链路通信系统设计中不可或缺的重要参数。 文章的关键词揭示了研究的核心内容：星座、星间链路、STK/Matlab接口、链路预算以及多普勒频移。这些内容涵盖了卫星通信系统分析和设计的关键方面。文章通过中图分类号TN927、文献标识码A以及doi号，也对文章的学术来源和引用格式做了规范说明。 本研究通过提出一种新的星间链路距离计算模型，并结合STK和Matlab的仿真分析能力，为星间链路通信系统设计提供了一种新的、精确的分析方法。这不仅有助于提高中低轨道卫星通信系统的性能和可靠性，也为未来类似系统的设计与优化提供了理论与实践参考。