空间信息传输与仿真技术PDF电子书下载

第1篇 空间信息传输技术基础第1章 航天器轨道 3

1.1 航天器轨道运动基本规律 3

1.1.1 开普勒第一定律 3

1.1.2 开普勒第二定律 4

1.1.3 开普勒第三定律 5

1.2 卫星轨道分类 5

1.3 卫星星座 8

1.3.1 基本概念和参数 8

1.3.2 卫星星座分类 10

1.4 天体坐标系统 13

1.4.1 地心惯性坐标系 13

1.4.2 近焦点坐标系 14

1.4.3 地心固定坐标系 15

1.5 航天器的星下点轨迹 15

1.5.1 无旋地球上的星下点轨迹 15

1.5.2 旋转地球上的星下点轨迹 16

第2章 空间通信电波传播 17

2.1 传播损耗 17

2.1.1 自由空间传播损耗 17

2.1.2 对流层引起的损耗 18

2.1.3 电离层引起的损耗 23

2.2 多径衰落 33

2.3 多普勒频移 37

2.3.1 星地链路多普勒频移 37

2.3.2 星间链路多普勒频移 38

2.4 传播噪声 41

2.4.1 馈线损耗 42

2.4.2 热噪声 42

2.4.3 天线噪声 43

2.4.4 交调噪声 44

2.4.5 接收系统的总噪声 44

第3章 空间通信相关技术 45

3.1 调制解调技术 45

3.1.1 二进制相移键控 46

3.1.2 四相相移键控 48

3.1.3 偏移四相相移键控 49

3.1.4 二进制频移键控 49

3.1.5 最小频移键控 50

3.1.6 高斯最小频移键控 51

3.1.7 调制方式的性能 52

3.2 多址技术 53

3.2.1 频分多址技术 53

3.2.2 时分多址技术 56

3.2.3 码分多址技术 57

3.2.4 空分多址技术 59

3.2.5 多址方式的比较 61

第2篇 空间信息传输关键技术第4章 空间信息网络通信链路 65

4.1 通信链路分类 66

4.2 通信链路频率 67

4.2.1 星间链路的频率分配 67

4.2.2 星间链路的频率选择 71

4.3 通信链路设计 72

4.3.1 静态链路设计 74

4.3.2 动态链路设计 74

4.3.3 链路预算 75

4.4 星间链路静态特性 76

4.4.1 星间链路的生存时间 76

4.4.2 星间链路的长度特性 78

4.4.3 星间链路的指向性 79

4.5 星间链路动态特性 81

4.5.1 星间链路的长度变化率 81

4.5.2 星间链路的指向性变化率 83

4.6 链路性能影响因素 84

4.6.1 自由空间传播损耗 84

4.6.2 多普勒频移 85

4.6.3 空间环境 85

4.6.4 信道对传输信号的损害 86

第5章 空间信息网络拓扑结构 88

5.1 网络拓扑结构分类 88

5.1.1 星形拓扑结构 89

5.1.2 环形拓扑结构 89

5.1.3 树形拓扑 91

5.1.4 网状拓扑结构 91

5.2 空间信息网络拓扑结构描述 92

5.2.1 拓扑结构的规律性 92

5.2.2 拓扑结构的图表示法 93

5.2.3 网络拓扑结构特征参数 95

5.3 拓扑结构生成与更新方法 98

5.3.1 拓扑结构生成 98

5.3.2 拓扑结构更新 107

第6章 空间信息网络移动性管理 110

6.1 空间信息网络拓扑动态性 111

6.2 卫星网络中的切换 113

6.2.1 卫星间切换 114

6.2.2 链路切换 116

6.2.3 点波束切换 117

6.2.4 基本切换准则 119

6.3 典型路由切换策略 120

6.3.1 距离最短路由切换策略 121

6.3.2 时延最小路由切换策略 122

6.3.3 跳数最小路由切换策略 124

6.3.4 持续时间最长路由切换策略 126

6.3.5 负荷最小路由切换策略 129

6.3.6 其他路由切换策略 131

6.4 综合路由切换策略 132

6.4.1 综合路由切换策略概述 133

6.4.2 综合路由切换策略性能 137

第7章 空间信息网络路由技术 139

7.1 空间信息网络路由设计目标 139

7.2 空间信息网络路由设计面临的问题 140

7.3 切换对路由的影响 142

7.4 空间信息网络节点编址 142

7.5 典型空间信息网络路由设计机制 143

7.5.1 系统周期分割类型 143

7.5.2 覆盖区域分割类型 144

7.5.3 基于数据驱动类型 145

7.5.4 拓扑依赖类型 145

7.6 空间信息网络路由分类 146

7.6.1 集中式路由和分布式路由 146

7.6.2 面向连接与无连接路由 147

7.6.3 静态和动态路由 149

7.6.4 单层和多层卫星网络路由 151

第8章 空间信息传输性能评估 161

8.1 空间信息传输的要求 161

8.2 信息传输能力评估常用指标 162

8.2.1 吞吐量 162

8.2.2 误码率 162

8.2.3 时延 163

8.2.4 时延抖动 166

8.2.5 差错率 167

8.2.6 丢包率 167

8.2.7 跳数 167

8.2.8 队列长度 168

8.3 空间信息网络性能分析基本模型 168

8.4 系统可用度 169

8.4.1 单系统的可用度 170

8.4.2 串联系统的可用度 170

8.4.3 并联系统的可用度 170

8.4.4 可用度指标矢量 171

8.5 系统可信度 171

8.6 系统综合能力 173

8.6.1 层次分析法确定指标权重 173

8.6.2 指标值的无量纲归一量化 177

8.6.3 性能聚合方法 184

第3篇 空间信息传输仿真技术第9章 建模与仿真理论 191

9.1 计算机仿真发展历史 191

9.2 系统、模型与仿真 193

9.2.1 系统的定义与分类 193

9.2.2 模型 195

9.2.3 仿真 196

9.3 系统建模 198

9.3.1 相似理论 199

9.3.2 建立系统模型的依据 201

9.3.3 建模的原则 202

9.3.4 系统模型的可信性 203

9.3.5 系统建模的方法 203

9.4 仿真实验 204

9.4.1 仿真的过程 204

9.4.2 仿真的分类 205

9.4.3 仿真相关技术 207

9.5 仿真在空间信息传输中的应用 209

9.6 仿真技术的发展与展望 211

9.6.1 计算机仿真技术的发展 211

9.6.2 计算机仿真技术的展望 212

第10章 卫星星座及链路仿真 214

10.1 STK软件介绍 214

10.2 STK建立Walker星座 215

10.2.1 建立Walker场景 215

10.2.2 生成Walker星座 217

10.2.3 生成Walker星座报告和图表 218

10.3 基于STK的卫星通信转发器仿真 221

10.3.1 设置场景 221

10.3.2 定义通信设备 222

10.3.3 模拟转发器 225

10.3.4 数字转发器 227

10.3.5 链路质量比较 229

10.4 基于STK的通信链路设计 229

10.4.1 设置场景 230

10.4.2 设置链路 230

10.4.3 设置通信限制 235

10.5 星间链路半实物仿真 242

10.5.1 发射模块 244

10.5.2 接收模块 247

10.5.3 干扰模块 247

第11章 空间信息网络路由仿真 249

11.1 空间信息网络路由仿真概述 249

11.2 基于OPNET的空间信息网络路由仿真 250

11.2.1 OPNET简介 250

11.2.2 基于OPENT的低轨道通信卫星网络仿真示例 256

11.3 基于NS2的空间信息网络路由仿真 269

11.3.1 NS2仿真软件及其卫星仿真模块 269

11.3.2 基于NS2的低轨通信卫星网络仿真示例 278

11.4 基于MLDesigner的空间信息网络路由仿真 283

11.4.1 MLDesigner简介 283

11.4.2 SatLab简介 284

11.4.3 基于MLDesigner的低轨通信卫星网络仿真示例 284

11.5 基于HLA的空间信息网络路由仿真 290

11.5.1 高层体系结构 291

11.5.2 基于HLA的仿真平台设计 292

11.5.3 基于仿真系统的中轨通信卫星网络路由仿真示例 296

参考文献 298