低軌衛(wèi)星組網(wǎng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-08-17 02:35 本頁(yè)面
【正文】 1概述 衛(wèi)星星座是指由多顆衛(wèi)星按照一定規(guī)則和形狀 構(gòu)成的可提供一定覆蓋性能的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，是多顆衛(wèi)星進(jìn)行協(xié)同工作的基本形式。衛(wèi)星星座結(jié)構(gòu)會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和系統(tǒng)成本等。傳統(tǒng)的同步軌道衛(wèi)星軌道高、鏈路損耗大，對(duì)地面終端的 EIRP和接收天線的G／T值要求過(guò)高，難以實(shí)現(xiàn)手持機(jī)與衛(wèi)星直接進(jìn)行通信；而低軌衛(wèi)星由于鏈路損耗小，降低了對(duì)用戶終端EIRP和G／T值的要求，可支持地面小型終端與衛(wèi)星的直接通信，有利于信息的實(shí)時(shí)傳輸。 現(xiàn)代通信的發(fā)展要求衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)具有全球通信能力。低軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球覆蓋所需的衛(wèi)星數(shù)目 較多(Iridium系統(tǒng)66顆星)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本很高，對(duì)于我國(guó)這樣的發(fā)展中國(guó)家要在短期內(nèi)構(gòu)建全球性低 軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)，無(wú)論是在經(jīng)濟(jì)上還是在技術(shù)上都 存在較大困難。因此，在預(yù)期星座的整體構(gòu)型下，通過(guò)設(shè)計(jì)和篩選，合理部署少數(shù)衛(wèi)星以滿足當(dāng)前任務(wù) 和需求，并在今后發(fā)展中通過(guò)不斷發(fā)射新衛(wèi)星進(jìn)行補(bǔ)網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)星座的預(yù)期覆蓋和通信能力，是我國(guó)衛(wèi)星通信發(fā)展的一條可行之路。 2星座參數(shù)設(shè)計(jì) 橢圓軌道多用于區(qū)域性覆蓋，176。(為了避免拱點(diǎn)漂移)，這對(duì)中低緯度地區(qū)的覆蓋十分不利，而圓軌道的傾斜角可在0176?！?0176。 之間任意選擇?？紤]我國(guó)所處緯度范圍為北緯4176?！?54176。之間，星座設(shè)計(jì)宜應(yīng)采用傾斜圓軌道。軌道高度選擇主要是系統(tǒng)所需衛(wèi)星數(shù)目與地面終端EIRP和G／T值的折衷。同時(shí)，軌道高度的選擇還需考慮地球大氣層和范阿倫帶兩個(gè)因素的影響，通常認(rèn)為L(zhǎng)EO衛(wèi)星的可用軌道高度為700～2 000 km。為了便于衛(wèi)星軌道控制，通常選擇使用回歸軌道，即衛(wèi)星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期成整數(shù)比。衛(wèi) 星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期關(guān)系如下式所示： (1) 式中，k、n為整數(shù)，Ts為衛(wèi)星運(yùn)行周期，Te為地球自轉(zhuǎn)周期，且Te=86 164 s。根據(jù)開普勒定理，可得衛(wèi)星周期Ts(單位s)與軌道高度h關(guān)系如下： （2）式中，地球半徑Re=6 km，開普勒常數(shù)。取k=2，n=25，可得衛(wèi)星周期 Ts=6893 s，軌道高度h=1450 km。星座相位關(guān)系的確定是指確定衛(wèi)星在星群中的位置，它包括軌道傾角、軌道平面的布置、同一平面 內(nèi)衛(wèi)星的位置和相鄰軌道衛(wèi)星的相對(duì)位置關(guān)系。通常，為了使衛(wèi)星具有最大的均勻覆蓋特性，同一軌道 平面內(nèi)的衛(wèi)星應(yīng)均勻分布，即相鄰衛(wèi)星的相位差應(yīng) 滿足360／m，m為該軌道平面內(nèi)的衛(wèi)星數(shù)量。對(duì)于不同軌道平面內(nèi)衛(wèi)星，相對(duì)相位角的不同會(huì)使星座 的覆蓋特性相差甚遠(yuǎn)。 根據(jù)立體幾何的關(guān)系，推導(dǎo)出兩個(gè)
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