[0069] i=a；
[0070]所述升交點赤經不同，升交點赤經存在赤經差，每個軌道平面之間的最大升交點 赤經差為：
[0072] 其中Re為地球半徑。
[0073]推掃衛星群的組數包括：
[0074]根據推掃衛星群的重訪周期和任務要求的重訪周期，確定推掃星座中推掃衛星群 的數量，衛星群數量M為
[0076]其中，Tm為任務要求重訪周期，Ts為單組推掃衛星群的重訪周期。
[0077]本發明實施例提供的一種區域覆蓋推掃星座，旨在提供一種基于覆蓋帶拼接的推 掃星座概念，該區域覆蓋推掃星座能夠以較小的成本實現對有限觀測區域的全覆蓋，同時 避免目標遺漏。
[0078] 實施例二
[0079] 本發明實施例還提供了一種區域覆蓋推掃星座的構建方法，包括：
[0080] 步驟一、選定觀測區域，并根據觀測區域的形狀找到其外截圓。
[0081] 所述根據觀測區域的形狀找到其外截圓，是指以觀測區域中心為圓心，能夠包絡 全部觀測區域的最小圓。
[0082] 步驟二、根據所述外截圓的半徑，確定推掃衛星組的衛星數量和軌道傾角。
[0083] 首先通過目標觀測區域的煒度確定能夠覆蓋該區域的軌道傾角；
[0084]其次根據外截圓直徑和單顆衛星的覆蓋帶寬度，確定能夠實現全覆蓋的推掃衛星 組中衛星的最少數量。
[0085]具體的，推掃衛星組的衛星數量按以下步驟計算:設單顆衛星在軌道高度為h時的 對地瞬時覆蓋寬度為w。如果w>d，那么，一顆衛星一次過頂即可覆蓋整個目標區域，只需要 根據對該區域的覆蓋時間間隔要求進行星座設計即可。針對W〈d的情況。圖4所示的是由3顆 衛星拼接成的推掃衛星群。圖5所示的是3顆推掃衛星群的推掃區域。可見，推掃衛星組可以 在觀測過程中實現觀測區域無縫拼接。
[0086]綜上，可以利用下式確定推掃衛星組的最少衛星數N，即
[0088] 其中，符號int表不對結果取整。
[0089]所述確定推掃衛星組的衛星數量和軌道傾角，首先通過目標觀測區域的煒度確定 能夠覆蓋該區域的軌道傾角，應滿足i>4>，其中巾為目標中心區域煒度;其次根據外截圓 直徑和單顆衛星的覆蓋帶寬度，確定能夠實現全覆蓋的推掃衛星組中衛星的最少數量。
[0090]步驟三、計算相鄰衛星升交點赤經差a n。
[0091]基于目標區域的煒度，按照球面三角形定理進行計算，保證推掃衛星組在目標區 域上空實現無縫拼接。
[0092]需要聲明的是，所述相鄰衛星升交點赤經差A Q的計算，其中推掃星座的每顆衛 星都部署在不同的軌道平面上，軌道根數除升交點赤經等間距分布外，其余均保持一致。相 鄰軌道的升交點赤經差A Q的計算除了與觀測區域的煒度相關外，還與外截圓半徑相關。 [0093] 應按以下過程推導，以兩顆衛星為例（多顆衛星可依次遞推）：
[0094]星座構型計算的前提是定義觀測區域的外截圓半徑，外截圓如圖6中陰影部分所 示，記圓心處煒度為小。
[0095]如圖6所示，別為推掃衛星組的兩顆鄰星。在全覆蓋條件下，弧段長度可記 為SiS2 = W，并可在過地心的圓弧中計算其對應的地心角，可表示為
t在球面三角 形A Si&F中，可利用邊的余弦公式計算得
[0097] 在球面三角形ABDS2中，可得
[0098] BD - sin 1 (tan (/>col/, ) = AC
[0099] 故可知
[0100] AQ = Jb^cd
[0101] 步驟四、確定推掃衛星星座的構型。
[0102] 所述推掃衛星星座的構型，包含確定推掃衛星星座中包含推掃衛星組的數量及其 布局，推掃衛星組的數量及其布局根據任務要求的重訪周期和推掃衛星組實際的重訪周期 計算得到。
[0103] 下面將結合仿真案例對該發明加以驗證：
[0104] 首先，確定能夠包絡全部目標區域的最小外截圓。
[0105] 然后，確定推掃星座的衛星數量和軌道傾角，即
[0106] N=4，i = 55°
[0107]考慮到需要利用星下點軌跡的回歸特性，確定衛星的軌道高度為500.67km(每天 15圈的回歸軌道），利用STK軟件建立推掃星座仿真場景，如圖7所示，對應的星下點軌跡如 圖8所示。圖9為推掃衛星組對目標區域的覆蓋情況。
[0108]在圖10中可見，由4顆衛星組成的推掃衛星群對指定目標區域的最大重訪時間間 隔為85105s(大約24小時）。由于任務要求是12小時，因此，還需要一組推掃衛星群，即共需 要8顆2組推掃衛星群組成一個推掃星座就可以實現對目標區域最大12小時時間間隔的全 區域覆蓋探測。
[0109]本發明實施例二提供的一種區域覆蓋推掃星座的構建方法，針對傳統Walker星座 構型對區域目標監測成本過高、可操作性不強及容易出現遺漏目標的問題，提出了一種推 掃星座構型，該構型以外截圓定義觀測區域面積，將觀測區域煒度考慮在內，給出了推掃星 座的詳細設計方法，可以有效解決有限區域范圍的離散全覆蓋問題，與傳統Walker星座相 比，該方法具有更完備的覆蓋性能，能夠滿足非常苛刻的任務需求，具有廣泛的應用前景。
【主權項】
1. 一種區域覆蓋推掃星座，其特征在于，所述區域覆蓋推掃星座包括： 至少一組推掃衛星群； 所述至少一組推掃衛星群中的衛星軌道要素構型相同，升交點赤經不同。2. 如權利要求1所述的區域覆蓋推掃星座，其特征在于，每組所述推掃衛星群由兩顆及 兩顆以上的衛星并列排布構成，每顆所述衛星均部署在不同的軌道平面上。3. 如權利要求1或2所述的區域覆蓋推掃星座，其特征在于，每組所述推掃衛星群中的 衛星數量具體包括： 根據區域目標的大小和衛星對地瞬時覆蓋帶寬，計算滿足瞬時全覆蓋需求的最少衛星 數N，其中，d定義為目標區域寬度，w定義為衛星對地瞬時覆蓋帶寬度，int〇為取整函數。4. 如權利要求1或2所述的區域覆蓋推掃星座，其特征在于，所述至少一組推掃衛星群 中的衛星軌道要素構型相同，升交點赤經不同，具體為： 所述至少一組推掃衛星群中的每顆衛星軌道要素構型相同，軌道傾角為包絡平行四邊 形的傾斜角，BP i = a； 所述升交點赤經不同，升交點赤經存在赤經差，每個軌道平面之間的最大升交點赤經 差為：其中Re為地球半徑。5. 如權利要求1所述的區域覆蓋推掃星座，其特征在于，推掃衛星群的組數包括： 根據推掃衛星群的重訪周期和任務要求的重訪周期，確定推掃星座中推掃衛星群的數 量，衛星群數量Μ為其中，ΤΜ為任務要求重訪周期，Ts為單組推掃衛星群的重訪周期。6. -種區域覆蓋推掃星座的構建方法，包括： 步驟一、選定觀測區域，并根據觀測區域的形狀找到其外截圓； 步驟二、根據所述外截圓的半徑，確定推掃衛星組的衛星數量和軌道傾角； 步驟三、計算相鄰衛星升交點赤經差； 步驟四、確定推掃衛星星座的構型。7. 如權利要求6所述區域覆蓋推掃星座的構建方法，其特征在于，步驟一中，所述根據 觀測區域的形狀找到其外截圓，是指以觀測區域中心為圓心，能夠包絡全部觀測區域的最 小圓。8. 如權利要求6所述區域覆蓋推掃星座的構建方法，其特征在于，步驟二中，所述確定 推掃衛星組的衛星數量和軌道傾角，具體包括： 首先通過目標觀測區域的煒度確定能夠覆蓋該區域的軌道傾角； 其次根據外截圓直徑和單顆衛星的覆蓋帶寬度，確定能夠實現全覆蓋的推掃衛星組中 衛星的最少數量。9. 如權利要求6所述區域覆蓋推掃星座的構建方法，其特征在于，步驟三中，所述計算 相鄰衛星升交點赤經差，包括： 基于目標區域的煒度，按照球面三角形定理進行計算，保證推掃衛星組在目標區域上 空實現無縫拼接。10. 如權利要求6所述區域覆蓋推掃星座的構建方法，其特征在于，步驟四中，所述確定 推掃衛星星座的構型，包括： 確定推掃衛星星座中包含推掃衛星組的數量及其布局； 所述推掃衛星星座中包含推掃衛星組的數量及其布局根據任務要求的重訪周期和推 掃衛星組實際的重訪周期計算得到。
【專利摘要】本發明公開一種區域覆蓋推掃星座，所述區域覆蓋推掃星座包括：至少一組推掃衛星群；至少一組推掃衛星群中的衛星軌道要素構型相同，升交點赤經不同。本發明還公開了一種區域覆蓋推掃星座的構建方法，包括：選定觀測區域，并根據觀測區域的形狀找到其外截圓；根據所述外截圓的半徑，確定推掃衛星組的衛星數量和軌道傾角；計算相鄰衛星升交點赤經差；確定推掃衛星星座的構型。本發明針對傳統Walker星座構型對區域目標監測成本過高、可操作性不強及容易出現遺漏目標的問題，提出了一種推掃星座構型，該構型可以有效解決有限區域范圍的離散全覆蓋問題，與傳統Walker星座相比，該方法具有更完備的覆蓋性能，能夠滿足非常苛刻的任務需求，具有廣泛的應用前景。
【IPC分類】H04B7/185
【公開號】CN105721040
【申請號】CN201610048892
【發明人】張雅聲, 張占月, 李智, 馮飛, 徐燦, 徐艷麗, 刁華飛, 王磊, 周海俊, 湯亞鋒
【申請人】張雅聲
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年1月25日