“全球星”的系统设计特点

“全球星”系统是卫星技术相对简单、卫星数量适中、形成星座复杂程度较低的典型。该系统没有星间链路，在卫星上对通信信号不采用复杂的处理技术，可实现投资低、周期短、技术风险小等快、好、省的目标。“全球星”系统空间部分由在1414km低地球轨道的48颗卫星组成。低地球轨道允许实现类似地面蜂窝电话那种低功率手持机卫星个人通信。1星座参数48颗卫星位于倾角52”的圆轨道上，星座由8条轨道平面组成，每个轨道平面6颗卫星，轨道平面间隔为什”。轨道平面内的卫星间隔为600，轨道平面间的卫星相距7．5“。2系统容量在该方案中，用户最小…     

星座的发射规划研究

卫星的组网发射规划就是确定从地面把多颗卫星发射到所需求的轨道平面的适当时间问题.在保证组网卫星之间相位要求和发射单颗卫星限制条件的情况下,给出了一个轨道高度为800km、轨道倾角为45°的12颗星Wallker星座的发射窗口.其研究思路可为确定卫星群发射窗口提供参考.      

基于参考轨道的Walker星座相对相位保持策略

针对高轨道Walker全球星座相对相位保持问题,在分析星座几何结构演化规律基础上,提出了一种基于动态调整参考轨道的星座相对相位保持策略.该参考轨道的半长轴取星座所有卫星的平均轨道半长轴的平均值,通过计算各卫星相对参考轨道的相对相位偏差以及变化率,而后根据有关维持的约束条件来选择合适的卫星进行站点保持,使得所有卫星的相对参考轨道的相位偏差不超过允许值.当一旦有卫星进行了站点保持,则参考轨道就重新统计确定.文章通过一个12颗MEO卫星构成的Walker-δ星座的分析算例,表明这种相对保持策略可以减少星座的站点维持次数.本文提出的方法可以为我国今后卫星导航星座的维持提供参考.     

即将发射的首颗国际移动卫星－4

1概述□□国际移动卫星-4(Inmarsat-4)的空间段是2颗分别位于53°W和64°E的地球静止轨道卫星组成的星座,还包括1颗地面备用星。它们采用阿斯特留姆公司近期研制的欧洲星-3000卫星平台制造,而该平台是在经过飞行验证的欧洲星-2000平台的基础上发展而来的。Inmarsat-4卫星项目的     

O3b星座的成功之道

<正>O3b星座是在中地球轨道(ME0)上部署的星座,包括12颗卫星,其中有3颗是备用星,并计划再发射6颗星。每颗卫星重700千克。O3b星座的所有卫星均由泰雷兹·阿萊尼亚航天公司制造。卫星工作在高度为8062千米的地球赤道轨道上。O3b星座在2013年至2014年分三批,每批三颗,成功地发射了全部卫星。O3b星座主要覆盖南北纬45度区城内的地方。O3b的卫星工作在Ka频段,每个卫星配有12个指向可控的蝶形天线,所有卫星都采用透     

基于TLE的Starlink星座第一阶段部署情况分析

近年来,随着卫星技术的快速发展和低轨（low earth orbit,LEO）卫星宽带互联网建设需求的不断增加,低轨大规模星座发展日新月异。针对Starlink星座初始化部署问题,首先论述了“星链”（Starlink）星座现状,分析在轨卫星高度变化。然后利用公开的两行轨道根数（two-line element,TLE）,从卫星发射入轨、轨道面分布两个方面,简要分析了Starlink星座的部署情况,给出升交点的变化规律;同时仿真分析了Starlink星座对地面的覆盖性能。最后,给出星座轨道面和相位分布、故障卫星处置以及可见卫星数量。所分析的结果以期为中国未来部署大规模LEO星座的建设提供借鉴。     

美国照相侦察卫星系统现状

美国目前在轨的照相侦察卫星有 5颗 ,其中高级 KH- 11可见光成像卫星有 3颗 ,“长曲棍球” (L acrosse)雷达成像卫星有 2颗。这些卫星组成星座进行军事侦察 ,以提高时间分辨率。1　照相侦察卫星星座的配置3颗高级 KH- 11可见光成像侦察卫星分布于三个轨道平面。第一个轨道平面为晨昏轨道平面 ,轨道倾角 97.9°,位于该轨道平面上的高级 KH- 11能每天两次对中纬度地区进行重复侦察。1996年发射的美国 - 12 9卫星位于该轨道平面。第二个轨道平面为白天、黑夜轨道平面 ,轨道倾角 98.7°,1995年发射的美国 -116卫星位于该轨道平面内 ,它也能实…     

基于中轨与静止轨道卫星定位系统星座优化设计

文中分析了中国区域性覆盖卫星导航系统“北斗”系统的特点，提出了采用“北斗”系统静止轨道卫星结合若干倾斜圆轨中轨MEO卫星，构成中国区域性覆盖星座的设计思想。文章给出了卫星导航定位系统星座优化设计方法，比较了多种设计思想和多种轨道形式的设计方案。通过仿真计算分析，在多种设计结果中，得到了优选的2颗GEO卫星结合若干MEO卫星星座设计方案设计结论。并且针对所选星座的覆盖性能，仿真给出了区域性覆盖优选星座的PDOP特性。     

采用简单太阳翼指向控制的IGSO星座设计

在对以地球静止轨道（GEO）卫星为基础的全球覆盖通信星座的设计中,提出一种特殊的倾斜地球同步轨道（IGSO）星座,该星座中的卫星可采用与GEO卫星相同的太阳翼对日指向策略,避免了IGSO卫星为实现太阳翼对日指向采用偏航控制而引起的卫星设计复杂性和研制成本的增加。采用网格法对该星座的覆盖特性进行分析计算,结果表明这种IGSO星座可应用于单重覆盖或极区覆盖的任务,而3颗IGSO与3颗GEO卫星共同使用时可实现95%以上的全球通信覆盖率。     

欧洲"伽利略"卫星导航系统进展

全球卫星导航系统（GNSS）是一种天基无线电导航定位与时间传递系统,包括卫星星座、地面系统及用户终端设备等三大部分,可为地球表面和近地空间的广大用户提供全天候、全天时、高精度的三维位置、速度及时间信息。“伽利略”（Galileo）卫星星座由30颗卫星组成,这些卫星均匀分布在3个中高度地球轨道上．其星座构形为Walker27／3／1,并有3颗在轨备份星。卫星轨道高度为23616km,轨道倾角为56°,设计寿命20年。     

基于覆盖圆的太阳同步回归轨道卫星目标轨迹调整方法

遥感卫星星座在环境监测、地理测绘等领域运用中,需要考虑目标轨迹分布的优化问题.轨迹分布与星座的重访能力和进出站间隔保持等应用需求密切相关.目前对星下点轨迹分布的优化和调整还缺乏准确实用的方法,存在卫星数目增多带来的计算量增加问题和对多种需求综合考虑不够的问题.为了克服现有技术的不足,解决太阳同步回归轨道遥感卫星星座的目...     

低轨导航增强卫星星座设计

针对目前全球低轨卫星快速发展的现状,对低轨导航增强卫星星座设计方法进行了详细的研究。首先推导了轨道高度与可视球冠的关系,结合太空垃圾分布,从覆盖范围、经济性及碰撞风险几方面联合确定了轨道高度。然后推导了用户仰角与轨道倾角的关系,分析了实现南北极点覆盖的轨道倾角。接着结合铱星星座,推导出单一星座构型无法实现全球范围内均匀的可见星和精度衰减因子（Dilution of Precision,DOP）值分布。最后提出了一种组合低轨卫星星座设计方法。结果表明,该方法设计的组合星座在实现全球覆盖的同时,能够实现可见星数量与DOP值在全球范围内的均匀分布。     

基于最小PDOP准则的星间链路拓扑方案

星间链路是卫星导航系统实现自主运行的一项关键技术.研究了一种 Walker(24/3/2) 星座,通过对卫星间可见性以及星间链路相关约束条件的分析,计算并确定了同轨卫星的A,B类排列方案,探索了建立位置精度因子(PDOP,Position Dilution Of Precision)值最小,即测距精度最高的星间链路拓扑结构的方法,并在此基础上利用Dijkstra算法计算出卫星之间以及卫星与地面站之间的最优路径.通过对星间数据传输时间延迟和星座网络卫星节点数据流量的统计,表明这种链路生成方案切实可行,能够满足预先设定的技术指标要求.同时对最短路径、最小跳数和网络流量均衡3种不同的计算策略进行了仿真,验证了这3种策略所造成的结果差异.      

Geosynchronous satellites expanding a future GNSS satellite constellation: A precise orbit determination study

The integration of geosynchronous orbit (GSO) satellites in Global Navigation Satellite Systems (GNSS) is mostly discussed to enable a regional enhancement for tracking. But how do GSO satellites affect the orbit determination of the rest of the constellation? How accurately can these orbits be determined in a future GNSS tracking scenario with optical links? In this simulation study we analyze the benefit of GSO satellites as an expansion of a MEO (Medium Earth Orbit) satellite constellation – we selected the Galileo satellite constellation – for MEO Precise Orbit Determination (POD). We address not only the impact on POD of MEO satellites but also the possibility to precisely determine the GSO satellites – geostationary orbits (GEO) and inclined geosynchronous orbits (IGSO) – in such an expanded MEO constellation. In addition to GNSS microwave observations, we analyze the influence of different optical links between the participating entities: Optical two-way Inter-Satellite Links (OISL) and ground-space oriented Optical Two-Way Links (OTWL). These optical measurements together with the GNSS microwave observations give a remarkable benefit for the POD capability. In the case of GNSS and OTWL, we simulate the measurements with regard to a network of 16 ground stations. We pay great attention to the simulation of systematic effects of all measurement techniques. We discuss the influence on the systematic errors as well as the formal orbit uncertainties. A MEO constellation expanded with GSO satellites as well as the use of optical links together with GNSS observations not only improves the MEO satellite orbits but also the GSOs to a great extent.     

遗传算法在星座多星接近轨道优化中的应用

以三颗非共轨的Walker星座卫星为研究对象, 对航天器无需变轨与其接近的可能性进行研究. 将Lambert方法得到的航天器轨道作为初始轨道, 利用遗传算法对初始轨道进行优化. 对初始轨道在参考时刻位置和速度的改变量进行编码,形成对应的种群. 以航天器与星座卫星之间的最近距离为适应度函数, 通过种群的繁殖得到优化结果. 结合仿真算例, 分析了最小二乘算法和遗传算法在轨道优化中的优劣以及接近过程中轨道摄动的影响. 结果表明, 遗传算法适用于所提出的轨道改进问题. 研究结果可为单航天器无需变轨对星座多星接近问题提供理论依据.      

导航星座不完整对星间自主定轨几何精度因子的影响

星间自主定轨是星座自主导航的关键技术. 在系统建设初期未完成全星座组网、卫星出现故障或受损等情况下, 部分卫星缺失将导致导航星座不完整, 其对星间自主定轨性能的影响值得研究. 本文在提出逐卫星加权最小二乘自主定轨估计方法的基础上, 引入几何精度因子作为衡量星座不完整影响卫星自主定轨性能的指标, 最后以Galileo星座为例进行了仿真与分析. 结果表明, Galileo星座中卫星进行自主定轨时其可视卫星的冗余度较高, 少数卫星缺失不会对星间自主定轨的几何精度因子产生明显影响. 只有当星座缺失卫星数达2/3时, 会使得部分卫星的几何精度因子超差, 卫星自主定轨性能明显下降.      

基于GEO／HEO混合星座的区域卫星定位系统性能分析

星座方案选择对卫星定位系统的性能具有很大影响。本文结合GNSS－2星座方案中的阿基米德计划，设计了针对我国区域的HEO／GEO混合星座，首先从可见性角度对GEO卫星定点参数和HEO卫星轨道参数进行了优选，之后，以GDOP和PDOP因子为衡量标准，在选定覆盖区域内，对混合星座的定位性能进行了分析，仿真结果表明，在覆盖区域内，该星座能够达到与GPS相当的定位精度。