[发明专利]一种用于航空器监测的星座优化方法和装置

说明书

本申请提出一种用于航空器监测的星座优化方法和装置，涉及卫星星座设计技术领域，所述方法包括：生成航空器飞行的时空特征点；根据所述特征点确定满足航空器监测任务特点的星座回归周期设计；根据卫星间的可视判别条件以及星间距离和卫星相对速度的约束条件确定星间链路；对所述航空器飞行任务的覆盖性能进行计算。基于航空器飞行的任务特点，在充分分析航路地理上的不均衡性和时间上的涨落特性，提出了航空器飞行监测的区域星座优化方法，包括星座覆盖性能的优化和星座成本优化，使星座系统对所有航空器的监测性能均得到充分发挥。对于后续航空器飞行监测任务，基于本发明可以实现星座系统的快速构建、优化设计。

技术领域

本发明涉及卫星星座设计技术领域，具体涉及一种用于航空器监测的星座优化方法和装置。

背景技术

航空器如飞机是各种交通运输工具中较为快捷、迅速的一种，因此成为备受人们喜欢和优先考虑的先进交通运输方式。随着我国经济的不断快速发展，航空器在国民经济和社会发展中起着越来越重要的作用。航空器运营最为重要的宗旨就是“安全、维护空中交通持续和加速空中交通活动”。我国是一个幅员辽阔、自然灾害较多、国际和国内安全及治安任务很重的国家，受制于地理条件和经济条件的约束，地面通信网只覆盖了国土面积的约15％，仅仅依靠传统的“黑匣子”或低空通信链路技术无法满足航空器大范围远程监测的任务需要。当前航空器飞行期间主要利用飞机通信寻址与报告系统(ACARS，AircraftCommunications Addressing and ReportingSystem)实现通信，最为主要的是靠甚高频(VHF，Very High Frequency)空地通信系统。但由于VHF雷达的覆盖区域范围限制，存在海洋、沙漠及山区等监控盲区，雷达视距限制等诸多限制因素。归结起来，主要存在以下主要问题：

(1)甚高频通信主要是视距传播，通信范围只限于视距范围之内，通信距离受到很大限制。

(2)高频通信虽然可以做到超视距传输，但是受电离层不稳定因素影响较大，不能提供稳定可靠的通信链路，可靠性差。

(3)高频和甚高频的频谱资源限制较大，影响无线通信能力的增强。

(4)受地面场站分布的限制，山区、大洋及荒漠等地区无法实现通信实时覆盖。

单纯依靠已有的地面移动通信网络还远远不能满足大范围移动航空器的通信需求，尤其是在人类活动较少的乡村地区、沙漠、远离岸边的海洋、岛屿以及极区，由于地理条件和经济成本等客观因素的影响而导致缺乏地面基站而无法满足基本的通信要求。2009年法航AF447航班在大西洋上空失事和2014年马航MH370航班失踪事件，无不引发了国际航空界对利用现代通信卫星技术替代传统黑匣子或低空数据链进行实时飞行通信的思考。

国外星座系统发展起步较早，已建成“铱星”、“海事卫星”以及“全球星”等多个大型星座系统，部分星座能够提供针对航空器的卫星通信服务，但由于已建成的星座系统均不是针对航空器飞行任务需求设计，因此，结合大流量航空数据通信需求，建立适应航空交通运行规律，满足航空器交通运行实践的星座系统具有极其重要的意义。

发明内容

本发明提供一种用于航空器监测的星座优化方法和装置，实现航空器远程监测飞行任务的星座优化设计。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种用于航空器监测的星座优化方法，包括：

生成航空器飞行的时空特征点；

根据所述特征点确定满足航空器监测任务特点的星座回归周期设计；

根据卫星间的可视判别条件以及星间距离和卫星相对速度的约束条件确定星间链路；

对所述航空器飞行任务的覆盖性能进行计算。