[发明专利]一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统

说明书

本发明涉及一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统，属于卫星通信领域；包括中心节点卫星和2个星组；中心节点卫星和2个星组均位于卫星轨道上；且2个星组对称分布在中心节点卫星的两侧；星组包括n个单星；n为正整数且，n≥3；星组的中心位置位于卫星轨道上；n个单星以星组的中心为圆心，呈环形均匀分布；所述中心节点卫星和2个星组中心距地球表面36000km；且每个星组与中心节点卫星相对于地球中心的夹角a为0.8°‑1°；本发明既能够支持分布式星群内多颗卫星的共位运行，同时多颗卫星之间的相对位置和姿态变化较小。

技术领域

本发明属于卫星通信领域，涉及一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统。

背景技术

地球同步轨道(GEO)是当前高轨通信卫星最常用的轨道，该轨道具有覆盖面积广、相对地面静止、光照条件好等优点。正因如此，GEO轨道也是当前频率轨位最为紧张和拥挤的空间轨道类型。

为了充分利用轨道资源，自上世纪70年代欧洲人提出轨道群控制的概念后，多星共位技术在国外的探讨逐渐深入。进入20世纪80年代后，实际需要更使得利用轨道群的思想实现同步轨道多星共位引起人们广泛的兴趣，欧洲、美国和日本等国家和地区先后发表了不少相关的文章。该技术在80年代后期开始进入实用阶段。例如，日本广播卫星BS-2a、BS-2b在东经110度的静止轨道上共位，印度INSAT3B、INSAT2E在东经93.5度实现共位，韩国ASTRA1A、1B、1C、1D四颗卫星在东经19.2度实现共位。

目前国内外普遍采用集中式的共位隔离策略，即通过对共位卫星进行经度、倾角、偏心率等隔离策略，将共位卫星的空间距离保持在一定安全距离以上。

经度隔离策略，也是最直接的共位策略。通过引入经度差，使得共位双星产生切向隔离距离，并保持该隔离距离大于双星最小允许接近距离。

偏心率隔离策略，即通过引入偏心率差，使得共位双星在径向和切向产生隔离距离，并保持该隔离距离大于双星最小允许接近距离。

单独采用倾角隔离策略，不能保证在任意时刻共位双星法向隔离距离不为零。因此往往采用倾角结合偏心率隔离策略使得共位卫星保持安全隔离距离。

上述共位方法中，经度隔离法利用卫星的经度差进行经度方向的隔离，沿经度方向划分为相等的几份，每一份作为一颗卫星的漂移范围，一般情况下，经度隔离策略仅适合2—3星共位控制；倾角隔离法不能保证在任意时刻共位双星法向隔离距离不为零，当卫星运行至轨道面与赤道面交点时，由倾角偏置引起的法向距离为零(碰撞)，仍需改变其它轨道根数以便使相对距离不为零；偏心率隔离法可以控制卫星沿径向和切向的隔离范围，共位卫星间相对位置呈周期性剧烈变化，星间链路构建较为复杂。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统，既能够支持分布式星群内多颗卫星的共位运行，同时多颗卫星之间的相对位置和姿态变化较小。

本发明解决技术的方案是：

一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统，包括中心节点卫星和2个星组；中心节点卫星和2个星组均位于卫星轨道上；且2个星组对称分布在中心节点卫星的两侧；星组包括n个单星；n为正整数且，n≥3。

在上述的一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统，所述中心节点卫星和2个星组中心距地球表面36000km；且每个星组与中心节点卫星相对于地球中心的夹角a为0.8°-1°。

在上述的一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统，以中心节点卫星相对于地球中心的标准位置为0°；则中心节点卫星的相对于标准位置运动角度幅度范围为-0.05°～0.05°。

在上述的一种基于多星共位的GEO分布式星群轨道系统，所述星组的中心位置位于卫星轨道上；n个单星以星组的中心为圆心，呈环形均匀分布。