[发明专利]一种低轨通、导、遥系统的多层异构星座方案及最小配置设计方法

权利要求书

1.一种低轨通、导、遥系统的多层异构星座方案，其特征在于，所述星座包括：

第一星座，所述第一星座的星座构型为极轨星座，所述第一星座包括部署在第一预设轨道上的多个第一卫星，所述第一卫星上配置通导遥一体化载荷，所述第一星座用于为全球提供实时连续的通信和导航增强服务，以及提供基础遥感服务；

第二星座，所述第二星座的星座构型为Walker-δ星座，所述第二星座包括部署在第二预设轨道上的多个第二卫星，所述第二卫星上配置光学遥感载荷，所述第二星座用于为特定纬度范围内的区域提供能够满足特定重访时间要求的高精度遥感服务；

其中，所述第一预设轨道和所述第二预设轨道均为低轨道，且所述第一预设轨道的高度大于所述第二预设轨道。

2.根据权利要求1所述的低轨通、导、遥系统的多层异构星座方案，其特征在于，所述第一星座的轨道类型为太阳同步轨道，所述第一预设轨道的高度为1200km，轨道倾角为100.4°，所述第一星座包括5个第一轨道面，每个所述第一轨道面部署有9个所述第一卫星，用于为全球提供实时连续的覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的低轨通、导、遥系统的多层异构星座方案，其特征在于，所述第二预设轨道的高度为600km，轨道倾角为55°，所述第二星座包括13个第二轨道面，每个所述第二轨道面部署有4个所述第二卫星，用于为南北纬60°范围内的区域提供重访时间小于30分钟的覆盖。

4.一种低轨通、导、遥系统的多层异构星座最小配置设计方法，其特征在于，所述方法用于确定如权利要求1所述的低轨通、导、遥系统的多层异构星座的最小配置，包括：

给定第一预设轨道高度和第一星座的轨道构型；

基于给定的第一预设轨道高度和第一星座的轨道构型，计算确定每个第一轨道面能够形成连续覆盖带的最少第一卫星数量，利用连续覆盖带宽度、覆盖带重叠系数和第一轨道面数三者间的相互关系，计算确定能够实现全球覆盖的第一星座的最少第一轨道面数；

给定第二预设轨道高度范围、特定纬度范围要求和特定重访时间要求；

基于给定的第二预设轨道高度范围，计算确定能够满足特定重访时间要求的第二轨道面上的最少第二卫星数，计算确定能够满足特定纬度范围要求的最少第二轨道面数。

5.根据权利要求4所述的低轨通、导、遥系统的多层异构星座最小配置设计方法，其特征在于，利用以下公式计算确定每个第一轨道面能够形成连续覆盖带的最少第一卫星数量；

其中，S_A表示第一轨道面上部署的第一卫星数，d_σ表示仰角大于5°条件下的第一卫星对地面覆盖半角，d_σ由第一预设轨道高度确定。

6.根据权利要求5所述的低轨通、导、遥系统的多层异构星座最小配置设计方法，其特征在于，利用以下公式确定连续覆盖带宽度；

利用以下公式计算确定能够实现全球覆盖的第一星座的最少第一轨道面数；

其中，d_S表示连续覆盖带宽度，P_A表示第一星座的第一轨道面数，κ表示覆盖带重叠系数，κ≥1。

7.根据权利要求4所述的低轨通、导、遥系统的多层异构星座最小配置设计方法，其特征在于，利用以下公式计算确定能够满足特定重访时间要求的第二轨道面上的最少第二卫星数；

其中，S_S表示第二轨道面上部署的第二卫星数，n表示卫星轨道周期，T₀表示特定重访时间要求中的最大重访时间。

8.根据权利要求7所述的低轨通、导、遥系统的多层异构星座最小配置设计方法，其特征在于，利用以下公式计算确定能够满足特定纬度范围要求的最少第二轨道面数；

其中，P_S表示第二星座的第二轨道面数，d_τ表示在卫星姿态机动条件下可达的地面覆盖半角，i_S表示第二星座的轨道倾角，i_S由特定纬度范围要求确定，且满足表示特定纬度范围要求中的最大纬度。