[发明专利]一种用于空间目标探测器的测控通信支持系统

说明书

本发明涉及一种用于空间目标探测器的测控通信支持系统，包括：至少两颗位于同步轨道且用于对空间目标探测器进行测控通信的中继卫星，以及用于对所述中继卫星进行控制和对所述空间目标探测器进行测控通信的地面站；所述中继卫星在所述同步轨道上的定点位置以所述地面站的经度为中心对称布置。本发明的测控通信支持系统通过采用两颗中继卫星和一个地面站的组合方式，实现了对空间目标探测器测控通信的完全覆盖。通过设置两颗测控范围在±90°之间的中继卫星定点在同步轨道上，充分利用中继卫星在空间测控通信范围广的优点，避免了在地面设置多个地面站，解决了对空间目标探测任务中全球布设地面站的不足，而且节约了布设多个地面站的成本。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种用于空间目标探测器的测控通信支持系统。

背景技术

目前，人类开展月球探测活动(包括无人探测和载人登月)的测控通信任务主要由地基测控通信网完成的。以美国为例，其月球探测任务主要是依靠NASA的深空网(DeepSpace Network,DSN)。从目前文献资料上看，除美国通过在全球范围内布站，建立了可对月球探测任务100％全覆盖的深空网以外。其他国家和组织或是仅立足国内现有地面测控网络和地面应用系统资源(俄罗斯、中国)，或是在国内地面测控站的基础上依靠交换、相互支持机时的机制，通过与国外充分合作(欧空局、日本、印度)，来完成月球探测过程中的测控通讯任务。

随着基于地球中继卫星的天基测控通信网的完善，目前的月球探测任务也有辅以地球天基测控通信网，但其在不考虑月球遮挡和月球轨道倾角的情况下，对环月探测器的测控覆盖率可由50％提高到95％，仍然未能实现地面对月球探测器的全面测控通信能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于空间目标探测器的测控通信支持系统，解决测控通信支持系统无法完全对空间目标探测器测控通信覆盖的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种用于空间目标探测器的测控通信支持系统，包括：至少两颗位于同步轨道且用于对空间目标探测器进行测控通信的中继卫星，以及用于对所述中继卫星进行控制和对所述空间目标探测器进行测控通信的地面站；

所述中继卫星在所述同步轨道上的定点位置以所述地面站的经度为中心对称布置。

根据本发明的一个方面，所述中继卫星与所述地面站在经度方向的夹角为θ，满足：

θ≥θ₁+θ₂＝9.65°，

其中，R_e为地球平均半径，R_m为空间目标探测器所探测的目标到地心的距离，R_s为地球同步轨道半径。

根据本发明的一个方面，所述中继卫星与所述地面站在经度方向的夹角为θ，满足：θ≤45°。

根据本发明的一个方面，所述中继卫星与所述地面站在经度方向的夹角为θ，则所述地面站的纬度约束在±λ之间，且满足：

其中，h＝R_m·cosα，α为所探测目标的轨道面与地球赤道面的夹角。

根据本发明的一个方面，所述中继卫星包括中央控制单元、与所述中央控制单元相连接的测控通信单元和卫星天线；

所述中央控制单元控制所述卫星天线转动，且所述卫星天线的转动角度小于或等于180°；

所述测控通信单元通过所述卫星天线接收和发送对所述空间目标探测器的测控通信信号，以及接收和发送与所述地面站进行通信的链路信号。

根据本发明的一个方面，所述地面站包括中央控制系统、与所述中央控制系统相连接的测控通信支持系统和测控通信天线；