方位角、仰角和站星距的计算
星座设计:覆盖方式
卫星星座:由多颗卫星按照一定的规律组成的卫星群。
卫星环的覆盖带:由多颗卫星组成的卫星环沿空间轨道运行对地面的覆盖。
星座种类:星状星座(“铱”系统)和网状星座,即Walker星座(“全球星” 系统)。
卫星覆盖地区以及覆盖的持续时间,主要取决于星座内的卫星数量、高度和轨道倾斜度。
星座设计
最佳星座设计原则:
通过选取最佳的轨道倾角和升节点的位置,从而在高度尽可能低的轨道上,采用数量尽可能少的卫星,使最小仰角尽可能大,并对指定区域进行全天候的持续性覆盖。
覆盖的定义(通常采用第一种定义):
通过标定具有最小仰角的地面点的轨迹确定覆盖的具体范围;
地面上处于卫星天线波束半功率角范围内的区域为覆盖区域。
在卫星星座的设计中,一般使用覆盖的第一种定义方法。
星座类型:
按照是否对星座中卫星的相互位置关系进行控制,卫星星座可分为相位(Phasing)星座和随机(Random)星座 两种。
相位星座由时间上具有相对固定位置的卫星组成。优点是可以用较少的卫星达到要求的性能;缺点是由于需要燃料和推进器,因此卫星较大,另外系统还需要一个卫星轨道控制网络。
随机星座由轨道高度和倾角均不同的卫星组成。其优点是没有轨道控制,卫星发射入轨后不用采取任何措施,节约了发射后在卫星有效期内轨道纠正和轨道控制的成本,但需要较多的卫星来达到相同的性能。
任何卫星星座要连续覆盖整个地球(含两极),至少需要5颗卫星(单星覆盖);如果任何时候都要求能同时看到2颗卫星,则至少需要7颗卫星。
卫星星座的优化设计需要考虑因素:
系统需要的总卫星数、卫星的复杂度和成本、卫星寿命、要求的最低通信仰角、范伦带辐射的影响、卫星发射的灵活性、传播时延和系统可靠性等。
通信卫星
空间平台、有效载荷(天线分系统和通信转发器)
工作频段的选择及电波传播特点
工作频段:
UHF频段:400/200 MHz;
L频段:1.6/1.5 GHz;
C频段:6/4 GHz;
X频段:8/7 GHz;
Ku频段:14/12 GHz、14/11 GHz;
Ka频段:30/20 GHz
电波的传播特点:
自由空间的传播损耗
大气吸收损耗
移动卫星通信电波的衰落现象
多普勒频移
多普勒频移
危害:相干解调
用处:定位
补偿方法:
终端—卫星闭环频率控制;星上多普勒频移校正;链路接收端的预校正;链路发送端的预校正。