[發明專利]一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統

有效

• 申請號: 201911097129.8
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN111049565B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 張磊;周鈉;鄒恒光;任軍強;陳特;禹航
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

本發明涉及一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統，屬于衛星通信領域；包括中心節點衛星和2個星組；中心節點衛星和2個星組均位于衛星軌道上；且2個星組對稱分布在中心節點衛星的兩側；星組包括n個單星；n為正整數且，n≥3；星組的中心位置位于衛星軌道上；n個單星以星組的中心為圓心，呈環形均勻分布；所述中心節點衛星和2個星組中心距地球表面36000km；且每個星組與中心節點衛星相對于地球中心的夾角a為0.8°?1°；本發明既能夠支持分布式星群內多顆衛星的共位運行，同時多顆衛星之間的相對位置和姿態變化較小。

技術領域

本發明屬于衛星通信領域，涉及一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統。

背景技術

地球同步軌道(GEO)是當前高軌通信衛星最常用的軌道，該軌道具有覆蓋面積廣、相對地面靜止、光照條件好等優點。正因如此，GEO軌道也是當前頻率軌位最為緊張和擁擠的空間軌道類型。

為了充分利用軌道資源，自上世紀70年代歐洲人提出軌道群控制的概念后，多星共位技術在國外的探討逐漸深入。進入20世紀80年代后，實際需要更使得利用軌道群的思想實現同步軌道多星共位引起人們廣泛的興趣，歐洲、美國和日本等國家和地區先后發表了不少相關的文章。該技術在80年代后期開始進入實用階段。例如，日本廣播衛星BS-2a、BS-2b在東經110度的靜止軌道上共位，印度INSAT3B、INSAT2E在東經93.5度實現共位，韓國ASTRA1A、1B、1C、1D四顆衛星在東經19.2度實現共位。

目前國內外普遍采用集中式的共位隔離策略，即通過對共位衛星進行經度、傾角、偏心率等隔離策略，將共位衛星的空間距離保持在一定安全距離以上。

經度隔離策略，也是最直接的共位策略。通過引入經度差，使得共位雙星產生切向隔離距離，并保持該隔離距離大于雙星最小允許接近距離。

偏心率隔離策略，即通過引入偏心率差，使得共位雙星在徑向和切向產生隔離距離，并保持該隔離距離大于雙星最小允許接近距離。

單獨采用傾角隔離策略，不能保證在任意時刻共位雙星法向隔離距離不為零。因此往往采用傾角結合偏心率隔離策略使得共位衛星保持安全隔離距離。

上述共位方法中，經度隔離法利用衛星的經度差進行經度方向的隔離，沿經度方向劃分為相等的幾份，每一份作為一顆衛星的漂移范圍，一般情況下，經度隔離策略僅適合2—3星共位控制；傾角隔離法不能保證在任意時刻共位雙星法向隔離距離不為零，當衛星運行至軌道面與赤道面交點時，由傾角偏置引起的法向距離為零(碰撞)，仍需改變其它軌道根數以便使相對距離不為零；偏心率隔離法可以控制衛星沿徑向和切向的隔離范圍，共位衛星間相對位置呈周期性劇烈變化，星間鏈路構建較為復雜。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統，既能夠支持分布式星群內多顆衛星的共位運行，同時多顆衛星之間的相對位置和姿態變化較小。

本發明解決技術的方案是：

一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統，包括中心節點衛星和2個星組；中心節點衛星和2個星組均位于衛星軌道上；且2個星組對稱分布在中心節點衛星的兩側；星組包括n個單星；n為正整數且，n≥3。

在上述的一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統，所述中心節點衛星和2個星組中心距地球表面36000km；且每個星組與中心節點衛星相對于地球中心的夾角a為0.8°-1°。

在上述的一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統，以中心節點衛星相對于地球中心的標準位置為0°；則中心節點衛星的相對于標準位置運動角度幅度范圍為-0.05°～0.05°。

在上述的一種基于多星共位的GEO分布式星群軌道系統，所述星組的中心位置位于衛星軌道上；n個單星以星組的中心為圓心，呈環形均勻分布。