Un método de extrapolación de órbita de satélite en órbita terrestre baja basado en la coordinación de efemérides de múltiples satélites y el promedio móvil integrado autorregresivo fraccionario de múltiples flujos
Autores: Lin, Wenliang; Yi, Jian; Wang, Tong; Wang, Ke; Huang, Zexi; Deng, Zhongliang; Liu, Yang; Liao, Yicheng; Kang, Heng; Liu, Zeyang; Zhang, Junyu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un método de extrapolación de órbita de satélite en órbita terrestre baja basado en la coordinación de efemérides de múltiples satélites y el promedio móvil integrado autorregresivo fraccionario de múltiples flujos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Leo
Satélite
Efemérides
Comunicación
Efectos Doppler
Comunicaciones móviles
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 45
Citaciones: Sin citaciones
La red de internet satelital de órbita terrestre baja (LEO-SIN) se ha convertido en un tema candente para la próxima generación de comunicaciones móviles, sirviendo como un medio crucial para lograr una cobertura de banda ancha global y, especialmente, la comunicación de teléfono móvil directamente a satélite (MPDTSC). El movimiento ultra-rápido de los satélites LEO en relación con la Tierra resulta en serios efectos Doppler, lo que lleva a la desincronización de la señal en el extremo del usuario (UE), y el movimiento relativo de alta velocidad provoca frecuentes transferencias de satélites. La efeméride satelital, que indica la posición del satélite, tiene el potencial de determinar la posición de la transmisión (Tx) dentro del LEO-SIN, mejorando así la fiabilidad y eficiencia de la comunicación satelital. La adopción de efemérides en el LEO-SIN ha enfrentado algunos nuevos desafíos: (1) cómo pueden los UEs adquirir efemérides antes de que la sincronización de la señal esté completa, (2) cómo minimizar la frecuencia de la transmisión de efemérides, y (3) cómo disminuir la sobrecarga de la transmisión de efemérides. Para abordar los desafíos mencionados, este documento propone un método para extrapolar la órbita del LEO-SIN basado en la coordinación de efemérides de múltiples satélites (MSEC) y el promedio móvil integrado autorregresivo fraccionario de múltiples flujos (MS-FARIMA). Primero, se establece un modelo de análisis de error global de múltiples factores para el error de extrapolación de efemérides, que lo descompone en tres tipos; a saber, error aleatorio (RE), error de tendencia (TE) y error periódico (PE), con un enfoque en aumentar la precisión de la extrapolación mejorando el RE y el TE. En segundo lugar, se elimina el RE utilizando las efemérides de múltiples satélites recibidas en el mismo UE al mismo tiempo, así como múltiples efemérides del mismo satélite en diferentes momentos. Posteriormente, proponemos un nuevo algoritmo FARIMA con la innovación de una predicción de series temporales de datos de múltiples flujos (TSF), que mejora efectivamente los errores de extrapolación de efemérides. Finalmente, los resultados de la simulación muestran que el método propuesto reduce los errores de extrapolación de efemérides en un 33.5% en comparación con los métodos existentes, lo que también contribuye a una mejora en el rendimiento de la estimación del desplazamiento de frecuencia Doppler (DFO) de MPDTSC.
Descripción
La red de internet satelital de órbita terrestre baja (LEO-SIN) se ha convertido en un tema candente para la próxima generación de comunicaciones móviles, sirviendo como un medio crucial para lograr una cobertura de banda ancha global y, especialmente, la comunicación de teléfono móvil directamente a satélite (MPDTSC). El movimiento ultra-rápido de los satélites LEO en relación con la Tierra resulta en serios efectos Doppler, lo que lleva a la desincronización de la señal en el extremo del usuario (UE), y el movimiento relativo de alta velocidad provoca frecuentes transferencias de satélites. La efeméride satelital, que indica la posición del satélite, tiene el potencial de determinar la posición de la transmisión (Tx) dentro del LEO-SIN, mejorando así la fiabilidad y eficiencia de la comunicación satelital. La adopción de efemérides en el LEO-SIN ha enfrentado algunos nuevos desafíos: (1) cómo pueden los UEs adquirir efemérides antes de que la sincronización de la señal esté completa, (2) cómo minimizar la frecuencia de la transmisión de efemérides, y (3) cómo disminuir la sobrecarga de la transmisión de efemérides. Para abordar los desafíos mencionados, este documento propone un método para extrapolar la órbita del LEO-SIN basado en la coordinación de efemérides de múltiples satélites (MSEC) y el promedio móvil integrado autorregresivo fraccionario de múltiples flujos (MS-FARIMA). Primero, se establece un modelo de análisis de error global de múltiples factores para el error de extrapolación de efemérides, que lo descompone en tres tipos; a saber, error aleatorio (RE), error de tendencia (TE) y error periódico (PE), con un enfoque en aumentar la precisión de la extrapolación mejorando el RE y el TE. En segundo lugar, se elimina el RE utilizando las efemérides de múltiples satélites recibidas en el mismo UE al mismo tiempo, así como múltiples efemérides del mismo satélite en diferentes momentos. Posteriormente, proponemos un nuevo algoritmo FARIMA con la innovación de una predicción de series temporales de datos de múltiples flujos (TSF), que mejora efectivamente los errores de extrapolación de efemérides. Finalmente, los resultados de la simulación muestran que el método propuesto reduce los errores de extrapolación de efemérides en un 33.5% en comparación con los métodos existentes, lo que también contribuye a una mejora en el rendimiento de la estimación del desplazamiento de frecuencia Doppler (DFO) de MPDTSC.