[发明专利]一种重点区域按需覆盖的全球通信星座设计方法

摘要

本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种重点区域按需覆盖的全球通信星座设计方法。具体为该星座包括若干个沿赤道均匀分布的轨道平面，每个轨道平面上仅有一颗卫星。卫星的轨道周期为地球自转周期的整数分之一，星座中所有卫星的星下点轨迹重合。通过调整星座的回归周期、轨道倾角、偏心率、近地点幅角、第一颗卫星的升交点地理经度和平近点角等设计参数，星座能够根据任务需要，按需对重点区域提供高仰角的通信覆盖服务。本发明方法设计的星座能实现区域覆盖，通过调整星座设计参数即可针对南/北半球的特定区域提供星下点轨迹重复、高仰角的通信服务，使达到覆盖要求所需的卫星数目减少，空间和地面系统的复杂性也较低，因而系统更加经济。

主权项

1.一种重点区域按需覆盖的全球通信星座设计方法，其特征在于，所述方法的步骤为(1)确定期望的按需覆盖区域，明确这些区域的地形特征；(2)确定星座的卫星数量和轨道面数；共地面轨迹星座由n个轨道高度、轨道倾角相同的轨道面组成，n个轨道面沿赤道均匀分布，每个轨道面只有1颗卫星；(3)根据覆盖条带宽度和通信延迟要求确定星座回归周期1/j和轨道高度，j为回归轨道设计参数；(4)根据期望按需覆盖区域的地理纬度确定轨道倾角i；(5)根据期望高仰角覆盖区域的地理分布、地形特征、期望高仰角时刻和同步卫星干扰情况，分别确定卫星偏心率e、近地点幅角ω以及第一颗卫星的升交点地理经度λ0和第一颗卫星的平近点角M0；所述卫星偏心率e和近地点幅角ω决定了星座星下点轨迹的形状，和星座对南/北半球覆盖的占空比，通过改变星下点轨迹的形状调整星下点轨迹在期望高仰角覆盖区域的走向，以及星座对南/北半球覆盖的占空比；只有当e≠0时，才会出现近地点幅角ω，调整e和ω的不同取值将使得星下点轨迹倾斜方向和程度发生改变，即选择卫星的偏心率和近地点幅角，并考虑期望覆盖区域的地形特征，使远地点附近的星下点轨迹以特定的走向穿越期望的按需覆盖区域，获得高可视仰角和可视时长；(6)调整星座中其余卫星的升交点赤经和平近点角，使得所有的卫星具有相同的星下点轨迹；升交点赤经差为ΔΩ＝|Ω1‑Ω2|，其中Ω1和Ω2分别表示相邻两个轨道面的升交点赤经，ΔM表示卫星2滞后于卫星1的相位，如果地球自转ΔΩ的时间和卫星2在其轨道平面上运行ΔM的时间相同，则卫星1和卫星2具有相同的星下点轨迹。