[发明专利]一种基于低中高轨的复杂异构导航星座实现方法

说明书

本发明提供一种基于低中高轨的复杂异构导航星座实现方法确定复杂异构导航星座包括低轨子星座和中高轨子星座；设计能够独立于中高轨子星座进行导航工作的低轨子星座，若不需要考虑南北极的覆盖，确定低轨子星座的构型包括低轨Walker星座，并设计低轨Walker星座的第一变量；若需要考虑南北极的覆盖，则确定低轨子星座的构型包括低轨Walker星座和极轨星座，设计低轨Walker星座的第一变量和极轨星座的第二变量；设计能够独立于低轨子星座进行导航工作且满足空间服务域需求的中高轨子星座，在高轨子星座和中轨子星座中，卫星间采用星间链路进行互联互通，以在部分卫星失效的情况下高轨子星座和中轨子星座也能够进行工作，能够满足空间服务域和导航战的需求。

技术领域

本发明属于复杂异构星座设计领域，具体涉及一种基于低中高轨的复杂异构导航星座实现方法。

背景技术

高轨导航(或导航增强)卫星星座，其主要采用中地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)、地球静止轨道(Geostationary Orbit,GEO)和倾斜地球同步轨道(InclinedGeosynchronous Orbit,IGSO)，是现在大部分星座采用的方案。高轨导航卫星星座主要优点是：(1)高度较高，单星对地覆盖区域广，较少卫星数即可满足目标区域覆盖和导航定位能力；(2)倾斜地球同步轨道的星下点轨迹对特定区域覆盖性好，对地静止或运动缓慢，能满足长时长可见和持续导航增强服务。

但高轨导航卫星星座也有其固有缺陷：(1)落地信号弱，难以满足城市建筑密集区、山区峡谷等复杂场景、室内等有遮挡环境以及室内外无缝衔接的导航定位需求；(2)卫星对地空间几何构型变化不显著，导致精密单点定位收敛时间较长，影响实时高精度定位作业效率。

现有的区域导航星座主要由GEO和IGSO卫星构成，全球导航星座则增加了MEO卫星，目前还缺乏基于低中高轨的复杂异构导航星座实现方法，满足空间服务域和导航战的需求。

发明内容

为了满足空间服务域和导航战的需求，本发明提供一种基于低中高轨的复杂异构导航星座实现方法。

本发明提供的基于低中高轨的复杂异构导航星座实现方法，包括：

确定复杂异构导航星座包括低轨子星座和中高轨子星座；

设计能够独立于中高轨子星座进行导航工作的低轨子星座，包括：

判断是否需要考虑南北极的覆盖：

若不需要考虑南北极的覆盖，确定低轨子星座的构型包括低轨Walker星座，并设计低轨Walker星座的第一变量，所述第一变量包括轨道高度、轨道倾角、卫星数目、轨道面数和相位因子；

若需要考虑南北极的覆盖，则确定低轨子星座的构型包括低轨Walker星座和极轨星座，设计低轨Walker星座的第一变量和极轨星座的第二变量，所述第二变量包括进动速度、回归轨道、极轨星座参数和升交点赤经；

设计能够独立于低轨子星座进行导航工作且满足空间服务域需求的中高轨子星座，包括：

确定中高轨子星座包括相互间独立进行导航工作的高轨子星座和中轨子星座；

在高轨子星座和中轨子星座中，卫星间采用星间链路进行互联互通，以在部分卫星失效的情况下高轨子星座和中轨子星座也能够进行工作。

在一些实现方式中，所述设计低轨Walker星座的第一变量，包括：

设计轨道高度，包括：初步估计轨道半径范围；运用回归条件估算卫星的回归圈数；再次利用回归条件计算卫星的运行周期；利用卫星的运行周期计算轨道半径，进而计算出轨道高度；

设计轨道倾角，包括：针对南北极以外的覆盖地区设计轨道倾角；

设计卫星数目、轨道平面数和相位因子。