[發明專利]一種利用軌道要素進行描述的典型Walker星座數學模型

在審

• 申請號: 202010043307.5
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111177948A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 趙永佳
• 申請（專利權）人: 東方紅衛星移動通信有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 重慶啟恒騰元專利代理事務所(普通合伙) 50232
• 代理人: 萬建

本發明涉及航天衛星互聯網星座設計技術領域，具體涉及一種利用軌道要素進行描述的典型Walker星座數學模型，包括(a_j,k，e_j,k，i_j,k，Ω_j,k，ω_j,k，f_j,k)六個軌道要素；所述Walker星座種類包括星形星座、δ星座、玫瑰星座與σ星座；在所述軌道六要素中，a_j,k，e_j,k，i_j,k，Ω_j,k，ω_j,k共同描述所述Walker星座的星座構型，f_j,k描述所述Walker星座的星座運行狀態。本發明在衛星互聯網星座仿真時，可搭建以軌道六要素為輸入的仿真環境，進而分析星座系統性能，有利于實現通用設計。

技術領域

本發明屬于航天衛星互聯網星座設計技術領域，特別是涉及一種利用軌道要素進行描述的典型Walker星座數學模型。

背景技術

星座通常由一類或多類軌道衛星構成一個整體，Walker星座是全球、緯度帶覆蓋最有效的星座，包括星形星座、δ星座、玫瑰星座與σ星座等，其中δ星座得到了廣泛應用，σ星座和玫瑰星座都是δ星座的特例。目前對上述幾種典型Walker星座的參數描述模型均有研究基礎，可為星座設計、星座仿真分析以及優化設計分析時提供參考。

軌道高度為h的星形星座，P個軌道面在軌道平面有共同交點，升交點赤經為Ω，每條軌道上有S顆衛星，衛星的總數N＝PS，相位因子為F，參數描述模型為N/P/F:Ω,h。

軌道高度為h的δ星座，P個軌道面的軌道傾角為i，每條軌道上有S顆衛星，衛星的總數N＝PS，相位因子為F，參數描述模型為N/P/F:i,h。

軌道高度為h的玫瑰星座，衛星的總數為N，軌道面P＝N，軌道傾角為i，相位因子為m，參數描述模型為N/m:i,h。

軌道高度為h的σ星座為M天運行(M+1)圈的準回歸軌道，P個軌道面的軌道傾角為i，每條軌道上有S顆衛星，衛星的總數N＝PS，參數描述模型為N/M:i,h。

上述參數描述模型中，不同種類星座構型對應不同的結構參數或特征碼，參數描述模型具有以下不足：

(1)星座仿真時需對不同構型的星座性能進行分析，搭建仿真環境時需針對不同星座構型開發相應接口，不利于通用設計；

(2)星座仿真時需要實時分析星座運行狀態，參數描述模型只能描述星座的構型狀態，無法表示星座的運行狀態；

(3)星座參數模型僅包含部分軌道要素，甚至不包含軌道要素，不熟悉參數模型的設計人員難以快速了解構型的軌道特性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用軌道要素進行描述的典型Walker星座數學模型，彌補現階段Walker星座參數模型的不足，采用本發明所提供的數學模型可利用一致的要素描述幾種典型的Walker星座，方便進行軌道分析，同時可為衛星互聯網星座仿真提供統一的軌道設計輸入，形成統一的仿真接口，避免仿真程序的冗余性，方便繼承使用，提供統一的設計輸入。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：