[发明专利]一种基于椭圆形卫星覆盖的大规模卫星网络构建方法

权利要求书

1.一种基于椭圆形卫星覆盖的大规模卫星网络构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构建低轨和高/中轨卫星网络环境，包括若干低轨卫星、若干高/中轨卫星，每一高/中轨卫星搭载一控制器，根据若干低轨卫星建立低轨卫星网络拓扑构型，其中，每一高/中轨卫星搭载的控制器的可控跳数为J；

步骤2、定义最优控制器布设满足最优控制器布设条件，最优控制器布设条件为使用最少的控制器实现对所有低轨卫星的非重复控制，且每个控制器控制的低轨卫星数量相同；

步骤3、构造高/中轨卫星对低轨卫星的椭圆形覆盖模型，包括一跳覆盖形状和控制域形状，其中，若一跳覆盖形状为线形时，J＝1则控制域形状为线形，J＞1则控制域形状为六边形，若一跳覆盖形状为六边形时，转化一跳覆盖形状为线形的情况处理；

步骤4、定义最优控制器布设单元为满足最优控制器布设的最小高/中轨卫星控制器布设构型，并定义最优低轨卫星网络拓扑单元为满足最优控制器布设对应的低轨卫星网络拓扑构型，若J＝1，则执行步骤5，若J＞1，则执行步骤6；

步骤5、构建线形控制域形状时的最优控制器布设单元和最优低轨卫星网络拓扑单元，执行步骤12；

步骤6、根据若干高/中轨卫星控制器在环面网格图上的垂直投影点确定若干六边形控制域形状，定义并构建六边形控制域形状间的基本位置关系、高/中轨卫星控制器间的基本距离关系；

步骤7、判断六边形控制域形状间的基本位置关系是否满足最优控制器布设条件；

步骤8、i≠J时满足最优控制器布设条件的基本位置关系和基本距离关系，则沿两条边界扩展方向放置高/中轨卫星控制器，其中，两条边界扩展方向定义为环面网格图上夹角小于90度的两个向量，且两个向量的起始点和方向由基本位置关系确定，i定义为满足最优控制器布设条件的第i种基本位置关系，i＝1,...,J；

步骤9、i≠J时满足最优控制器布设条件的基本位置关系和基本距离关系，则在两条边界扩展方向之间放置高/中轨卫星控制器；

步骤10、构建J＞1且i≠J时的最优控制器布设单元和最优低轨卫星网络拓扑单元，执行步骤12；

步骤11、构建J＞1且i＝J时的基本最优控制器布设单元和最优低轨卫星网络拓扑单元；

步骤12、几何扩展最优低轨卫星网络拓扑单元，构成一个规模更大的低轨卫星网络，最优控制器布设单元也随之相应扩展得到新的控制器布设单元，且新的控制器布设单元仍然满足最优；

步骤13、根据卫星网络规模和结构需求以及高/中轨卫星的一跳覆盖形状计算高/中轨卫星的轨道高度和覆盖角度得到所有可行的轨道高度和卫星覆盖角度组合，剔除高/中轨卫星轨道高度和覆盖角度超出预设范围的数值，以完成基于椭圆形卫星覆盖的大规模卫星网络的构建。

2.根据权利要求1所述的基于椭圆形卫星覆盖的大规模卫星网络构建方法，其特征在于，步骤1包括：

步骤1a、设低轨卫星集合为S_leo，建立环面网格图近似表征低轨卫星网络拓扑构型，其中环面网格图的纵向维数为低轨卫星网络的轨道数，环面网格图的横向维数为低轨卫星网络每条轨道上的低轨卫星数；

步骤1b、设高/中轨卫星数量为Q，每一颗高/中轨卫星搭载一控制器，任意一控制器q＝1,...,Q管控J跳范围内的V＝|C_q|颗低轨卫星，其中，C_q是被控制器q管控的低轨卫星所构成的集合。