[發(fā)明專利]低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統及設計計算方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910022415.8
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101604996A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 吳繼禮;李勇軍;趙尚弘;蒙文;石磊;劉蘭;趙顧顥;易鵬;占生寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H04B10/00
• 分類號: H04B10/00
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司
• 代理人: 劉 華

1、一種全球覆蓋低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統，其特征在于該系統由一個基于覆蓋帶法設計的全球覆蓋低軌衛(wèi)星星座，再加入一個中軌衛(wèi)星星座組成雙層衛(wèi)星光網絡結構系統，系統至少連接有76顆衛(wèi)星，其中低軌道衛(wèi)星層至少設有7個軌道，每一個軌道至少連接有10個衛(wèi)星；中軌道衛(wèi)星層由外軌道和內軌道組成，其中外軌道分別連接有衛(wèi)星(11、12、13)，內軌道分別連接有衛(wèi)星(21、22、23)。

2、根據權利要求1所述的全球覆蓋低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統，其特征在于所述低軌層星座為一個walker-δ星座。

3、根據權利要求2所述的全球覆蓋低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統，其特征在于所述walker-δ星座由高度相同和傾角相等的圓軌道組成。

4、根據權利要求1所述的全球覆蓋低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統，其特征在于所述低軌道傾角為45°～55°，軌道高度1100～1500公里，軌道離心率為0。

5、根據權利要求1所述的全球覆蓋低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統，其特征在于所述中軌道高度為10354km時是一個回歸軌道，中軌衛(wèi)星星座兩個軌道傾角分別為0°和90°。

6、一種權利要求1所述的全球覆蓋低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統的設計計算方法，按下述步驟進行：

1)、低軌衛(wèi)星星座設計計算：

①、計算單個衛(wèi)星覆蓋圓半徑θ

θ＝arccos[Rcosε/(R+H)]-ε????(1)

式中符號表示：H為衛(wèi)星高度，R為地球半徑，ε為地面站對衛(wèi)星的仰角；

②、計算覆蓋帶半角Ψ

Ψ＝arcos[cosθ/cos(π/S)]????(2)

式中符號表示：π/S為軌道面內兩衛(wèi)星間距離；

滿足連續(xù)覆蓋的限制條件為：

④、α′≤Ψ+arccos[cosθ/cos(δ_B)]????(4)

利用球面直角三角形定理知道，實際赤經差：

⑤、sinα＝sinα′/sini????(5)

計算實際相鄰兩個衛(wèi)星相位差與虛擬相位差：

由于P個軌道面在赤道均勻分布，赤經差滿足條件：

⑦、P·α＝2π????(7)

上述的walker-δ星座由高度相同和傾角相等的圓軌道組成，軌道面沿赤道均勻分布，每個軌道面上衛(wèi)星均勻分布，相鄰軌道相鄰兩個衛(wèi)星間保持相位關系，用四個參數組合i：T/P/F表示，其中i為軌道傾角，T為星座衛(wèi)星數，P為軌道數，則S＝T/P為每個軌道衛(wèi)星數，F為相位因子且0≤F≤P-1，規(guī)定了任意相鄰兩個軌道面上相鄰衛(wèi)星間的相對位置；

以“赤道”為基準，設兩衛(wèi)星相位差為赤經差為α′，對應的實際相鄰衛(wèi)星相位差和赤經差分別為和α，軌道A和軌道B衛(wèi)星位置分別為δ_A和δ_B，此時軌道A一顆衛(wèi)星必然位于δ_A＝π/S，距離該衛(wèi)星最近的軌道B領先于衛(wèi)星A的衛(wèi)星必然位于：

在滿足條件(5)和(7)的情況下，就可以求得滿足連續(xù)覆蓋的最佳星座設計參數——P、S、i和

令f＝Ψ+arccos[cosθ/cos(δ_B)]-α′，則滿足(4)的限制條件轉化f≥0，取F＝0，則由(3)、(4)、(5)、(6)可以求得滿足連續(xù)覆蓋的星座參數，四種覆蓋要求設計方案為：

方案1：i＝50°，H＝1400km，ε_min＝10°；

方案2：i＝50°，H＝1300km，ε_min＝10°；

方案3：i＝50°，H＝1400km，ε_min＝15°；

方案4：i＝50°，H＝1300km，ε_min＝5°。

7、根據權利要求6所述的全球覆蓋低軌道/中軌道雙層衛(wèi)星光網絡結構系統的設計計算方法，其特征在于激光鏈路低軌衛(wèi)星星座為零相位因子。