卫星星座设计介绍课件

星座设计基本理论A(h)：卫星脚印面积N：全球覆盖所需要的卫星数目例如：h=1400kmN>12H=780kmN>19星座设计基本理论A(h)：卫星脚印面积1经典轨道参数1a：半主轴e：偏心率v：trueanomaly

真近点角，表示卫星在轨位置注：b为半短轴经典轨道参数1a：半主轴注：b为半短轴2经典轨道参数2i：轨道面倾角：升节点经度：近地点角距注：x为春分线方向经典轨道参数2i：轨道面倾角注：x为春分线方向3常见轨道圆形轨道对称、易分析、匀速运动但是由于地球旋转，轨道在地面的投射速率是不均匀的，在赤道处速率高于高纬度地区。GEO、LEO、MEO高椭圆轨道(HEO:highlyellipticalorbit)高偏心率，如前苏联的Molniyaorbit，周期12小时地球同步转移轨道（GTO：geosynchronoustransferorbit）近地点200km左右，远地点为地球同步轨道高度用于将卫星从LEO转移到GEO常见轨道圆形轨道4其它相关公式轨道周期：轨道能量istheEarth’sgravitationalparameter,398,601.2km3/sec2.aistheorbit’sradiuswhereranduaretheorbit’sinstantaneousradiusandvelocity.其它相关公式轨道周期：istheEarth’sgrav5其它轨道定义1Periodicgroundtrackorbit.GEO卫星，地面轨迹为一点；Moniya卫星，地面轨迹为U型合理均衡nodalregression与地球旋转，保证地面轨迹经过若干轨道后能够回到初始位置Sun-synchronousorbit.为观测行星，对同一纬度地区保持同样的光照条件调整nodalregression，驱动轨道面与太阳onedeg/day的运动相匹配往往为倾角大于90度的近极轨道（典型轨道倾角为100度，高度1000km左右）其它轨道定义1Periodicgroundtrackor6太阳同步轨道6amviewofsun-synchronousorbitfromabovetheNorthPole6amviewofsun-synchronousorbitfromthesun’sview.太阳同步轨道6amviewofsun-synchro7其它轨道定义2Ellipso-typeorbit.主要用于城市商用通信HEO：保证卫星在地球的白天部分尽可能长时间地逗留在服务城市上方，在地球的夜晚部分逗留时间最短太阳同步轨道：保证基本在同一时间访问需要服务的城市严格倾角：68.3度，保证近地点和远地点固定不变，远地点接近服务城市上方。其它轨道定义2Ellipso-typeorbit.8基本星座类型圆轨道星座GEO星座：NASATDRSSsystemWalker星座：Motorola’sIridiumconstellationT/P/F；Tisthetotalnumberofsatellites,Pisthenumberoforbitplanes,andFisthephasingparameter.（Thephase-angleoffsetisgivenby360F/TdegtoensureamoreoptimalpackingofEarth’scoveragecircles）Streets-of-coverageconstellation首先设计一个轨道面的覆盖域，然后复制轨道，直到全球覆盖基本星座类型圆轨道星座9异型星座编队飞行（formationflying)TheideaistoputagroupofsatellitesinorbitaroundEarthandforcethemtoflyinageometricpatternsuchasatriangle.quasihaloconstellationaroundtheL1Lagrangepoint.L1isapointbetweenthesunandtheEarth,roughly1.5millionkmawayfromEarthalongthesun-Earthline(whereEarth/sungravitationbalanceswiththerotationalforcetoproducearelativeequilibrium).异型星座编队飞行（formationflying)10WalkerConstellation卫星数T，轨道数n，每轨道卫星数mm个卫星均匀分布在轨道面上,360/m所有n个轨道面具有相同的倾角i(一般相对于赤道面）轨道面的升节点均匀分布在赤道面上，360/n不同轨道面卫星的相对位置关系：相邻轨道面的卫星经过其升节点的时间间隔相等WalkerConstellation卫星数T，轨道数n，11Starpattern（极轨，近极轨）1Seam单层星形网络通过streetofcoverage设计覆盖域Seamless双层极轨网络：地面每一点同时能看到两颗运行方向相反卫星。可以用单向或双向的Manhattan网络表示、分析Starpattern（极轨，近极轨）1Seam12Starpattern2Starpattern213Starpattern3Starpattern314Deltapattern（倾斜轨道）1可以看作双层星形网络，但是所能覆盖的纬度带较窄。通过仔细设计可以保持永久星间链路。(torus环面拓扑，又称Balladrosette星座）Deltapattern（倾斜轨道）1可以看作双层星形网15Deltapattern2(torustopo)Deltapattern2(torustopo)16Deltapattern3concentratesontheboundsofmultiplesatellitevisibilitybyinterleavinglowinclinationmultipleplanescontainingfewsatellitesandusingcarefulphasingtofillinthegapsbetweensatellitefootprintsinthesameplane.AlthoughinterleavingandcarefulphasealignmentofplanesforcoverageisadoptedbyGlobalstartodecreasethenumberofsatellitesrequired,itplacesseverecon