利用CubeSat自由漂移群提高南极通信网络覆盖,该文是通信网络类论文范文跟漂移和南极和CubeSat类函授毕业论文范文.
通信网络论文参考文献：
一、引言：
我国目前在南极已经建有四座科考站： 长城站（62.22 ° S,59.86 ° W）、中山站（69.37 ° S,76.38° E）、昆仑站（80.42° S,77.12° E）和泰山站（73.85° S,76.97° E）,科考站的建设为中国科学家及科研团体或组织对南极开展了多项学科考察研究、进行多项重大科学研究的科学实验提供了条件,但是由于地势偏远,环境恶劣,南极地区的通信基础设施薄弱,通常依靠卫星进行通信.纬度70° -80°以上的地球静止轨道（Geostationary Orbit,GEO）卫星的宽带服务有限甚至不存在；而对于窄带服务,唯一开放可用的支持双向通信的也只有铱星[1].因此,发展南极通信,对于进一步的科考实验至关重要.近年来,随着近地微小卫星的发展,发射一个自由漂移的CubeSat 群是一个可以提高南极通信服务质量的有效方案.
二、卫星通信简介：
本节针对卫星通信进行介绍.卫星通信是地球站与地球站之间或地球站与航天器之间利用通信卫星的转发器进行的无线电通信,在全球通信系统中发挥着至关重要的作用.大约有2000 颗人造卫星绕地球传播模拟和数字信号,将语音,视频和数据传送到全球的一个或多个地点.卫星通信方式主要包括卫星移动通信、卫星固定通信、卫星直接广播和卫星中继通信.提供的服务包括语音和视频通话,互联网接入,电视和广播频道等.卫星通信可以提供长距离的通信能力,并且可以在无法用于其他通信形式的环境或条件下运行.因此,卫星通信是极地通信的一种最为有效的方式,其特点如下：
1）全球可用性；2）高可靠性；3）高可扩展性.卫星通信有两个主要部分：由传输、接收和辅助设备组成的地面站部分,以及卫星本身的空间部分.典型的卫星链路涉及从地球站到卫星的信号的传输,卫星接收并放大该信号后将其重新发回地球,信号被地球站和终端接收并重新放大.地面卫星接收机包括直接到户（DTH）卫星设备,移动接收设备和手持设备等.
低轨卫星移动通信系统作为一种延时小、全球无缝覆盖的系统,在近几十年来得到了快速发展.统计结果显示,截至 2015 年12 月31 日,在轨运行的各类低轨卫星有986 颗,其中提供区域和全球通信服务的有707 颗[2].
三、基于CubeSat 群的卫星通信
随着航天研究的不断深入,针对低轨道的空间探测任务以及对地观测任务需求日益增多.CubeSat 克服了传统卫星成本高、研发周期长等缺点,是一种针对低轨道空间任务而研制的具备多载荷适配性的低成本航天器平台,拥有低成本,短开发周期,功能扩展性强等特性.针对极低地区的通信,CubeSat 不失为一种有效的途径.
CubeSat 由于没有任何推进系统,组成的将是一个自由漂移的群,而不是一个相对位置固定的星座[3].原因如下：通过普通运载火箭部署,可能会从任意方向发射,同时,稍微不同的弹射速度也将会导致轨道参数的不同,并且使卫星之间相对于彼此漂移.
此外,在卫星运行过程中,所有的卫星都会经历一系列导致轨道摄动的力量,轨道摄动也将使得卫星轨迹发生一定变化,其主要影响因素来自于：
1）地球的引力与扁率
由于地球是一个不规则球体,在探究轨道摄动时需要考虑各种不规则因素,卫星的轨道,尤其是LEO（低轨道,小于1500km）轨道会受到很大的影响.
2）大气摄动
大气摄动是卫星在较低的轨道运行所受到的来自大气的阻力,尤其是低于300km 的轨道会迅速衰减,航天器会在短时间内坠入大气层[4].
3）天体摄动
太阳和月球的重力也会对卫星轨道施加额外的力量,形成第三体扰动,对于近地轨道来说主要是月地摄动.
4）太阳光压
卫星在受到太阳照射时,反射或者吸收光子而产生对飞行器的压力.特别是具有太阳帆板的卫星会收到较大的太阳光压摄动,该摄动会对卫星的偏心率造成影响.
卫星经历的阻力将降低轨道高度,并随着轨道高度的降低而不可避免地将卫星带回地球.鉴于上述原因,为了便于星群状态的研究,本文考虑群体中的所有卫星都具有相同的形状和大小,利用二体轨道模型进行实验仿真[5].
四、实验仿真
本文采用卫星工具包STK（Satellite Tool Kit,STK）来创建卫星轨道模型.STK 的核心能力是能够生成轨道和弹道数据,提供分析引擎用于数据分析,如可见性分析、遥感器分析、姿态分析,并能给出可视化的计算结果,生成全面的数据报告.通过在NORAD 数据库中对在轨卫星进行追踪的方式,本文不完全统计了100 颗自2013 年到2017 年成功发射的CubeSat 项目,并追踪其公司页面找到相关设计文献,从而收集到相关参数.由整理得到的数据可知,80% 以上的CubeSat 都是倾角在97° -98°的极轨道卫星,平均近地点高度为528km,平均远地点高度为572km,平均轨道周期为95.5min.基于以上数据,本文建立规模为1 颗、5 颗、10 颗的CubeSat 卫星群,对不同卫星群规模下的我国四个南极科考站的通信覆盖情况进行探究,仿真时间定为2018 年3 月1日至2018 年4 月1 日.
在为期的一个月的仿真实验中,不同数量CubeSat 组成的网络对于四个科考站的覆盖率见表1：
可以看出,随着CubeSat 星群规模的扩大,南极地区通信覆盖率有明显提升,由10 颗CubeSat 组成的卫星网络对于四个科考站的覆盖率均达到60% 以上,起到较好的覆盖效果.为了更直观的显示覆盖情况,给出在10 颗CubeSat 组网下四个站点一天内的覆盖情况,如图1 所示：
在以上四个站点的地理位置分析中,昆仑站相较于其他三个站点更靠近南极点,长城站则更靠近于南极圈.在其覆盖质量数值比较中,昆仑站的覆盖情况明显优于其他三个站点,意味着大部分时间此站发出的信息包都有经过的CubeSat 节点接收并代为存储转发,而其丧失覆盖的次数更少,丧失覆盖的平均时间更短,意味着只要坚持重发一段时间就能等来下一个卫星的覆盖,在更靠近极点的位置建站相对来说能够在此网络拓扑结构下获得较为优良的通信质量.而位于南极圈附近的长城站站点,其覆盖特性就相对堪忧,在10 颗CubeSat 星群下总覆盖时间占比仅为63.24%,这意味着南极站多达40% 的时间处于通信中断状态.对于一个稳定的通信系统来说,这是一个较为难以忍受的数值,因此这将是下一步通信建设需要考虑的地方.
五、结论
本文展示了如何使用自由漂移的CubeSat 群来改善南极通信网络的覆盖范围.通过STK 软件进行仿真,结果显示,随着CubeSat 星群规模的扩大,南极地区通信覆盖率有明显提升,当星群中有10 颗CubeSat 时,可以实现对南极四个科考站较好的覆盖.
但由于地球的几何特性影响,远离南极点的长城站通信覆盖情况相对堪忧,这为我们下一步研究提供了方向.
综上而言:此文为适合漂移和南极和CubeSat论文写作的大学硕士及关于通信网络本科毕业论文，相关通信网络开题报告范文和学术职称论文参考文献.
利用母语文化正迁移提高职业院校学生英语能力
摘要近几年,我国的英语相关教育学者已经重点关注母语在外语学习中的影响和作用,母语文化迁移分为正迁移和负迁移,那么,如何正确地利用母语文化迁移中的正迁移,来提升高职业院校学生的英语能力也是教育界较为关注.
利用分层式的作业提高初中数学复习有效性的行动
利用分层式的作业提高初中数学复习有效性的行动研究 曾 创（广东省广州市增城区新塘镇第三中学 广东 广州 510000）【摘要】 如何利用分层式的作业提高初中数学复习有效性,复习资料的合理性与学生复.
如何利用微信公众号提高电视新闻栏目收视率
张 浩重庆市消防新闻电视工作站,重庆 401121摘 要 互联网技术快速发展背景下,为电视新闻媒体的发展提供较多机遇与挑战 尽管近年来电视新闻媒体在发展中不断推陈出新,吸引较多新媒体的资源优势,但仍存.
充分利用新媒体平台，提高地方高校图书信息服务质量
充分利用新媒体平台,提高地方高校图书信息服务质量任碧凤（西昌学院,四川 西昌 615013）摘 要图书信息资料是高校最重要的办学资源,图书信息资源的利用在地方高校发展中起重要作用 新媒体是当前信息传递.