全球覆盖低轨卫星星座优化设计研究

为了在满足全球覆盖条件下使用最少的低轨卫星个数构建星座并且维持星座长期稳定性,需要寻找最优的最小地面仰角参数以此来确定轨道高度、卫星个数等星座参数,并且需要解决卫星光照不固定和轨道参数不稳定的问题。针对如何确定最小地面仰角参数的问题,通过分析星地链路衰减、最小地面仰角和轨道高度之间的相互影响关系,提出了一种已知星地链路裕量时确定卫星轨道高度和最小地面仰角的方法,能够在满足星地链路裕量的前提下获得最优的最小仰角参数;针对卫星光照不固定和轨道参数不稳定的问题,提出了一种考虑轨道特征的低轨(LEO)卫星星座设计方法。上述方法将太阳同步冻结轨道与近极轨道覆盖带(SOC)星座设计方法相结合,设计出连续全球覆盖的LEO星座。仿真结果表明,利用这上述方法设计的LEO星座能够实现连续全球覆盖,并且能够保证卫星固定的光照条件和轨道的长期稳定性。

GPS实时定轨误差对姿态确定的影响分析

对GPS实时定轨误差对卫星姿态确定的影响进行了分析。因用位置、速度确定的坐标转换矩阵无法直接给出姿态角确定误差的解析表达,基于近圆、近极轨轨道假设,根据位置、速度和开普勒轨道六要素间的转换关系,给出了小姿态角偏差条件下转换矩阵的全微分形式,进而给出了各姿态角关于各轴分量的偏导数形式,在分别分析位置和测速误差对姿态角影响的基础上,给出了综合的姿态角确定误差,推导了姿态确定误差的解析表达式。研究发现:速度矢量主要引起偏航角的误差,对俯仰和滚动方向几乎无影响;位置矢量主要引起俯仰和滚动轴的姿态角误差,对偏航角方向几乎无影响。仿真结果验证了分析的正确性,并发现GPS定轨误差引起的姿态角确定误差小于0.001°,基本可忽略。

应用于物联网的卫星星座设计及分析与覆盖仿真

针对于卫星物联网的应用,采用6个低轨近极圆轨道面,太阳同步轨道,设计卫星星座。基于STK仿真,分析在采用少量卫星数的部署前期,不同卫星总数和不同相位角的星座对中国区域的覆盖情况(后期补星可实现全球全时段通信),并提出一种间隔轨道对称分布的卫星编队方法,以实现相同的卫星数对中国地区最大的完全覆盖率。