卫星星座设计介绍

1、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=1400kmN12H=780kmN19,经典轨道参数1,a：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2,i：轨道面倾角：升节点经度：近地点角距,注：x为春分线方向,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：geosyn

2、chronoustransferorbit）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,其它相关公式,轨道周期：轨道能量,istheEarthsgravitationalparameter,398,601.2km3/sec2.aistheorbitsradius,whereranduaretheorbitsinstantaneousradiusandvelocity.,其它轨道定义1,Periodicgroundtrackorbit.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

3、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）,太阳同步轨道,6amviewofsun-synchronousorbitfromabovetheNorthPole6amviewofsun-synchronousorbitfromthesunsview.,其它轨道定义2,Ellipso-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

4、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。,基本星座类型,圆轨道星座GEO星座：NASATDRSSsystemWalker星座：MotorolasIridiumconstellationT/P/F；Tisthetotalnumberofsatellites,Pisthenumberoforbitplanes,andFisthephasingparameter.（Thephase-angleoffsetisgivenby360F/Tdegtoensureamoreopt

5、imalpackingofEarthscoveragecircles）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,异型星座,编队飞行（formationflying)TheideaistoputagroupofsatellitesinorbitaroundEarthandforcethemtoflyinageometricpatternsuchasatriangle.quasihaloconstellationaroundtheL1Lagrangepoint.L1isapointbetweenthesunandtheE

6、arth,roughly1.5millionkmawayfromEarthalongthesun-Earthline(whereEarth/sungravitationbalanceswiththerotationalforcetoproducearelativeequilibrium).,WalkerConstellation,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,Starpattern（极轨

7、，近极轨）1,Seam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,Starpattern2,Starpattern3,Deltapattern（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）,Deltapattern2(torustopo),Deltapattern3,concentratesontheboundsofmultiplesatellitevisibilitybyinterleavinglowinclinationmultipleplanescontainingfewsatellitesandusingcarefulphasingtofillinthegapsbetweensatellitefootprintsinthesameplane.AlthoughinterleavingandcarefulphasealignmentofplanesforcoverageisadoptedbyGlobalstartodecreasethenumberofsatellitesrequir