[发明专利]一种可变构形的混轨卫星星座系统

说明书

一种可变构形的混轨卫星星座，包括GEO、IGSO和MEO三个子星座。GEO子星座包括n颗GEO卫星，分布在地球同步静止轨道的n个轨位上，相邻卫星之间覆盖区相连接，对中低纬地区完成全经度覆盖。IGSO子星座包括5颗IGSO卫星，其中IGSO1、IGSO2、IGSO3卫星在同一个轨道面内，且相邻卫星间相位差为120°；同时，IGSO3和IGSO4、IGSO5三颗卫星共地面轨迹。MEO子星座包含m×k颗卫星，分布在k个轨道面上，每个轨道面m颗卫星，MEO子星座具备全球覆盖能力。当进行星座构形重构时，IGSO4和IGSO5两颗卫星通过轨道机动进入HEO轨道并运行。本发明星座具有优秀全球覆盖能力、具有自我管理能力且结构灵活可变。

技术领域

本发明涉及一种卫星星座方案，适用于卫星星座系统方案设计及星座工程建设。

背景技术

人造卫星按照一定的空间分布规律运行于太空之上，形成卫星星座，简称为星座。星座构形是指卫星在星座中的分布规律，包括卫星轨道面分布、轨道内分布以及轨道类型及特征参数。星座构形设计是星座系统设计的一个关键基础部分。

星座设计作为一个学术领域，可追溯至上世纪60年代，星座方案层出不穷，其中最具代表性的是工程实现的Inmarsat、Iridium、Globalstar等通信星座，以及GPS、GLONASS、北斗等导航星座。近十年来，随着载荷技术的发展，星间链路构建成为热点，星座设计也因此进入了一个繁荣的时代。

目前，在国内外发表的学术著作以及工程实践中，星座设计往往是针对具体的需求进行构形设计的，星座方案简单而局限，且其轨道单一、结构不可变、系统性能有限。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种结构灵活可变、具有自我管理能力且具有优秀全球覆盖能力的卫星星座。

本发明的技术解决方案是：一种可变构形的混轨卫星星座，包括GEO、IGSO和MEO三个子星座，其中：

GEO子星座：包括n颗GEO卫星，分布在地球同步静止轨道的n个轨位上，n为正整数且n≥3，相邻卫星之间覆盖区相连接，对中低纬地区完成全经度覆盖；

IGSO子星座：包括5颗IGSO卫星，分别标记为IGSO1～IGSO5，其中IGSO1、IGSO2、IGSO3三颗卫星在同一个轨道面内，且相邻卫星间相位差为120°；同时，IGSO3和IGSO4、IGSO5三颗卫星共地面轨迹；

MEO子星座：包含m×k颗MEO卫星，分布在k个轨道面上，每个轨道面m颗卫星，m和k均为正整数；

当进行星座构形重构时，IGSO4和IGSO5两颗卫星通过轨道机动进入HEO轨道并运行，星座由n颗GEO卫星、5颗IGSO卫星以及m×k颗MEO卫星的混合构形重构为n颗GEO卫星、3颗IGSO卫星、2颗HEO卫星以及m×k颗MEO卫星的构形。

所述的IGSO子星座轨道倾角应使得IGSO子星座对GEO子星座无法覆盖的南北半球高纬地带及极区提供覆盖。

所述的m、k的取值应使得MEO子星座具备全球覆盖能力。

所述的HEO轨道参数根据HEO远地点覆盖区的位置的要求，以及对HEO卫星在该覆盖区的停留时间的要求确定。

本发明与现有技术相比的优点在于：