卫星星座设计介绍
IRNSS介绍
IRNSS简介一、I RNS前介印度区域导航卫星系统〔IRNSS〕,由印度空间研究组织〔ISRO〕组织实施,它是一个独立的区域导航系统.IRNSS于2021年中完成组网并正式服役,是最近参加全球GNSS系统大家庭的又一新成员. 其效劳覆盖东经30°-150°、南265°-北纬65°的区域,其中印度境内及印度洋范围为系统主要效劳区,我国境内大局部地区及南海、东南亚各国、澳洲西部、非洲东部、东欧等范围为系统次要效劳区.二、I RNSSIC统组成〔一〕星座设计IRNSS系统空间段由7颗卫星组成其中有3颗地球静止轨道卫星〔GEO〕, 4颗地球同步轨道卫星〔GSO〕.3颗GEO卫星分别定点于东经34 >83 和32°,4颗6$.卫星处于两个轨道面上,星下点轨迹形成两个“8〞字形,交点地理经度分别为东经55°和111°,卫星轨道高度36000km.IRNSS星座在ECEF坐标系中的星下点轨迹如下图图1印度IRNSS系统星座组成图为了便于限制状态和批量研制, 7颗IRNSS卫星状态一致. IRNSS卫星平台的主要技术参数为卫星起飞重量1425kg ,卫星干重641kg,其中有效载荷重量110kg;空间体积为1.58m X1.50mx1.50m ; 配备两个太阳帆板,输出功率1660W, 一组90Ah锂离子蓄电池, 有效载荷功率为900W; 一台440N远地点发动机〔轨道限制〕,12 个22N推力器〔姿态限制〕；三轴稳定零动量系统,利用太阳敏感器、星敏感器及陀螺确定卫星方向,利用反作用轮、磁力矩器及推进系统推力器作为姿态限制的执行机构；设计寿命10年.〔二〕信号体制IRNSS的导航原理与美国GPS类似,用户至少接收来自4个卫星信号进行定位.IRNSS卫星的信号参数如下表所示.表2【RNES；卫星伯号春教表等纵i跳段S潴网C组也】1都」4 土J2符蚣一02g t 8u25IJj： MOO—卜打：67o(j_67M R装横阻—式右—一麻极化行鼻一化左旋概他EIRF (rtBW)30.5珞51GT CiEbk)“耳*12火线卅盎〔EOC〕15 H16故―更新4 口于门5050—碍小卡仆口「〕I101屿10B?SKB«.K. CD51A B?SK CDNLl Ub^KCUMX447?+4 05—IRNSS系统信号采用3个工作频段：C波段、S波段和L波段. 其中,C 波段主要用于测控,S波段和L波段主要为用户提供导航定位效劳.标准定位效劳和精密定位效劳信息调制在S波段和L波段的L5上.政府授权用户效劳信息只调制在L5频率上.S波段的导航信号由星上的相控阵天线发射,保证覆盖区域和信号.〔三〕导航电文IRNSS的导航电文由帧、子帧组成,其中一个帧包含4个子帧, 每个子帧的长度为292b ,经过FEC编码后的长度为584b ,加上16b 的同步头,每个编码后的子帧长度为600b ,一个主帧的长度为2400b, 根据50b/s的符号速率传输,传输一个主帧所需要的时间为48s.4个子帧中,第1、2子帧为固定格式,用于传输历书和钟差参数,第3、4子帧为信息格式.IRNSS系统帧结构如下图.图2 IRNSS系统帧结构〔四〕地面限制系统IRNSS系统地面限制段负责维护和运行空间星座,印度区域导航卫星系统地面限制段组成及信息流如下图.[KJ rc图3 IRNSS地面系统体系结构主控中央MCC由航天器限制中央SCC和导航信息限制中央INC组成,是地面限制段的核心,负责计算并预估导航卫星的轨道位置,计算系统完好性,修正空间电离层和星载原子钟偏差,运行导航系统软件.位于卡玛塔克邦哈桑的飞行限制署负责限制导航卫星的轨道和姿态,完成卫星的轨道位置保持和相位保持.16个测距和完好性监测站〔IRIMS〕以无线电双向测距为主、激光测距为辅,追踪和估计卫星的轨道,监控星座的完好性,并把所处理的信息传递给主控站.16个系统测距和完好性监测站中,大局部监测站位于印度境内的机场内,并与GAGAN系统监测站共用,监控星座的完好性,并把所处理的信息传递给主控站.利用区域增强技术, 印度区域导航卫星系统能够获得更高的定位精度.卫星遥测遥控及导航信息上行注入站IRTTC负责监控卫星的健康状态,接收卫星遥测信号同时上行遥控命令,同时上行注入轨道参数、钟差、电离层及对流层修正系数等导航电文信息.印度导航中央地面钟房的艳原子钟组和氢原子钟组联合生成印度区域导航卫星系统时间〔IRNWT 〕.〔五〕用户端用户段接收机包括单频和双频接收机两种.单频接收机使用L5或S频段,利用导航电文给出的电离层修正系数提升定位精度；双频接收机同时使用L5及S频段,利用实时修正电离层对导航信号的延时而获得更高的定位精度.单频接收机和双频接收机既能接收SPS 〔专用定位系统〕信号, 也能接收RS 〔限制/授权效劳〕信号.所有接收机除接收IRNSS信号外,也可以接收空间其他GNSS的信号,并且接收机都能够对空间卫星进行连续的跟踪,接收机的最小值为G/T为-27dB/K.〔六〕时空基准在导航系统时空基准方面,IRNSS系统采用IRNSST作为其时间基准,IRNSST的起始时间为1999年8月22日00:00:00 , IRNSST 早于UTC 时13s,因此IRNSS系统在与其他GNSS系统进行联合解算时需考虑时间上的统一.IRNSS系统采用WGS-84坐标系作为其空间基准,方便与GPS系统展开联合应用.三、IRNSSt展从印度卫星导航系统开展战略来看,印度卫星导航系统的建设和开展仿效欧盟的思路,先建设增强系统,为自主导航系统建设积累技术技术和经验,然后开展自主的卫星导航系统,因IRNSS系统的建设是在美国GPS系统的区域增强系统GAGAN的根底上建设的.2006年5月,印度正式批准了在GAGAN根底上开展“印度区域导航卫星系统"〔IRNSS〕工程.2021年7月1日,印度的第一颗IRNSS系统卫星IRNSS —1A 发射成功,该卫星是一颗IGSO卫星,实际倾角27. 1°,升交点位置为东经55°,设计寿命10年.2021年4月4日和10月16日又接连发射了IRNSS-1B和IRNSS-1C卫星.2021年4月28日最后一颗IRNSS-1G卫星的成功发射,整个系统组网成功,开始正式服役.四、IRNS刚能与特点〔一〕业务水平IRNSS系统提供的业务包括：①为陆地、航空和海洋用户导航；②灾害治理；③陆地车辆追踪和海洋船队治理；④协同移动通信；⑤精密授时；⑥地图和大地测量数据记录；⑦陆地导航信息援助；⑧车辆语音、可视导航.〔二〕定位精度印度区域卫星导航系统IRNSS系统的定位精度在印度洋区域优于20m ,在印度外乡及邻近国家定位精度优于10m ,也比GPS民用单频接收机15m 定位精度在高很多［8］.系统采用局域增强后,能够进一步提升用户定位精度. 〔三〕系统特点IRNSS系统可以向其主要效劳区内用户提供根本的独立导航定位效劳；IRNSS系统作为区域性卫星导航系统,使用大量GEO卫星组网,无法向非核心效劳区的用户提供较好导航星座结构；当与其他导航系统联合使用时,IRNSS系统增加了用户的可用卫星数量,有效提升了GNSS系统的定位精度。
遥感星座设计与实现
遥感星座设计与实现遥感是利用卫星、飞机等远距离感知手段获取地球表面信息的科学技术。
而遥感星座指的是由一系列人造卫星构成的系统，能够高效地获取遥感数据并传输到地面。
设计和实现遥感星座需要考虑到多个因素，下面将详细探讨。
一、遥感星座的数量和分布遥感星座的数量和分布会直接影响到数据获取的覆盖范围和精度。
确定数量和分布需要考虑遥感应用的需求、卫星的设计寿命和遥感数据的传输等因素。
同时，还需要考虑到遥感星座中的卫星之间的通信、数据共享等问题。
二、遥感星座的设计和运行方式遥感星座的设计和运行方式直接关系到卫星的生产和管理成本，也会影响到遥感数据质量。
因此，需要对循环轨道、天线、电源、容错等方面进行综合考虑，以确保卫星能够长期稳定运行。
三、遥感数据的传输和处理遥感数据的传输和处理也是遥感星座设计和实现的重点。
需要考虑到数据压缩和传输的速度、传输距离以及数据分发等因素。
此外，还需要开发数据处理工具，将原始数据转化成可供直观使用和分析的数据。
四、遥感星座的升级和更新遥感星座的卫星设计寿命一般在5~10年之间，因此需要在卫星寿命结束之前对遥感星座进行升级和更新。
升级和更新需要考虑技术的可行性和经济性等因素。
同时，还需要保证更新后的遥感星座能够与之前的卫星和数据存储库进行数据传输和共享。
结论遥感星座设计和实现需要考虑到多个方面的因素，包括遥感星座的数量和分布、设计和运行方式、数据传输和处理以及升级和更新等。
只有综合考虑这些因素，才能够开发出高效、稳定、可靠的遥感星座系统，满足遥感应用的需求，真正发挥遥感技术的应用潜力。
北斗导航系统多轨道卫星星座分析与设计
Ｓ Ｏ 的 全球 卫 星 导 航 系统 。
关键词 北斗导航 系统 ； 几何排列 ；星座构型
中图分类号 Ｔ Ｎ９ ６ ７ ． ２
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ Ｏｒ ｂ ｉ ｔ Ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｃｏ ｎｓ ｔ ｅ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｂｅ ｉ ｄ ｏ ｕ Ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
１ 引 言
我 国第二代卫 星导航 系统一 “ 北斗二代 ” 卫 星导航系统 的研制 已经进人组 网高峰期 。由于北 斗二 代正在 建设 中 ，
相 关 文章 和 资料 比 较 少 ， 进 行 北 斗 二 代 的 星 座 设 计 具 有 重
要意 义。
座、 玫 瑰 星 座 等 。其 中 ６星 座得 到 广泛 应 用 ， 通 常 称 为
此 基 础 上 增 加 一个 倾 斜 地球 同 步 轨 道 卫 星 星 座 ｌ ＿ ３ ］ 扩 充 成 一
其 中， Ｆ一 ０ ， １ …， Ｐ—ｌ。任一 条轨 道上 的一 颗卫 星经过它 的升交点 时， 相邻的东侧 轨道上 的对应 卫星 已经越 过它 自 己的升交点 ， 并 覆盖了 的地 心角 。 Ｎ 是 星座的卫星 总 数， 即 Ｎ—Ｐ Ｓ， Ｆ是在不 同轨道 面内的卫 星相对位置 的量 纲为 １ 的量 ， 称 为相位因子 ， 它可 以是从 ０～ Ｐ— ｌ的任何
卫星星座轨道设计方法
卫星星座轨道设计方法
卫星星座是由多颗卫星组成的一组系统，可以提供全球性的通信、导航、遥感等服务。
卫星星座轨道设计是卫星星座建设的重要环节，它涉及到卫星的数量、轨道高度、轨道倾角、轨道形状等多个因素，需要综合考虑各种因素，以达到最优的设计效果。
卫星星座轨道设计方法主要有以下几种：
1. 圆形轨道设计方法
圆形轨道是最简单的轨道形式，它的轨道高度和倾角都是固定的，因此设计起来比较容易。
圆形轨道的优点是稳定性好，对卫星的控制和维护比较容易，但缺点是覆盖范围有限，需要大量的卫星才能实现全球覆盖。
2. 偏心轨道设计方法
偏心轨道是一种椭圆形轨道，它的轨道高度和倾角都是不固定的，可以根据需要进行调整。
偏心轨道的优点是可以实现更广泛的覆盖范围，但缺点是卫星的控制和维护比较困难。
3. 倾斜轨道设计方法
倾斜轨道是一种非常特殊的轨道形式，它的轨道倾角非常大，可以达到90度。
倾斜轨道的优点是可以实现全球覆盖，但缺点是卫星的控制和维护非常困难，需要高度精密的技术支持。
4. 多层轨道设计方法
多层轨道是一种将卫星分成多个层次进行部署的轨道形式，每个层次的卫星数量和轨道高度都不同。
多层轨道的优点是可以实现更广泛的覆盖范围，但缺点是需要更多的卫星和更高的技术支持。
总之，卫星星座轨道设计是一个非常复杂的过程，需要综合考虑多个因素，以达到最优的设计效果。
不同的轨道设计方法有各自的优缺点，需要根据具体的需求进行选择。
卫星星座设计介绍
基本星座类型
圆轨道星座
GEO星座：NASA TDRSS system Walker星座：Motorola’s Iridium constellation
T/P/F；T is the total number of satellites, P is the number of
orbit planes, and F is the phasing parameter.（The phaseangle offset is given by 360 F/T deg to ensure a more optimal packing of Earth’s coverage circles）
Sun-synchronous orbit.
为观测行星，对同一纬度地区保持同样的光照条件 调整nodal regression，驱动轨道面与太阳one
deg/day的运动相匹配 往往为倾角大于90度的近极轨道（典型轨道倾角为
100度，高度1000km左右）
太阳同步轨道
(a) 6 am view of sun-synchronous orbit from above the North Pole (b) 6 am view of sun-synchronous orbit from the sun’s view.
星座设计基本理论
A(h)：卫星脚印面积 N：全球覆盖所需要的
卫星数目 例如： h=1400km N>12 H=780km N>19
经典轨道参数1
a：半主轴 e：偏心率 v：true anomaly
真近点角，表示 卫星在轨位置
注：b为半短轴
经典轨道参数2
i：轨道面倾角 ：升节点经度 ：近地点角距
卫星星座基本参数
卫星星座基本参数卫星星座是由一组卫星组成的天体系统，用于提供全球范围内的通信、导航或遥感服务。
它们通常以地球轨道上的一系列卫星形式存在，这些卫星之间相互配合，以覆盖整个地球的表面。
卫星星座的基本参数包括以下几个方面：1. 卫星数量：卫星星座的规模通常由卫星的数量决定。
不同的应用需要不同数量的卫星来提供服务。
例如，全球导航卫星系统（GNSS）通常需要24颗以上的卫星来实现全球覆盖。
2. 轨道类型：卫星星座可以采用不同的轨道类型，如地球同步轨道（GEO）、中地球轨道（MEO）或低地球轨道（LEO）。
不同的轨道类型对卫星的运行高度、轨道周期和覆盖范围都有影响。
3. 卫星分布：卫星星座中的卫星可以以不同的方式分布在轨道上。
例如，全球导航卫星系统通常采用均匀分布的方式，确保在任何时刻都有多颗卫星可见。
而通信卫星星座可能会采用更密集的分布方式，以增加容量和覆盖范围。
4. 信号覆盖：卫星星座需要覆盖全球范围的地表，因此信号覆盖是一个重要的参数。
卫星星座的设计需要考虑到地球各个地区的信号接收强度、多径效应和信号延迟等因素。
5. 通信频段：卫星星座的通信频段决定了其在电磁频谱中的位置。
不同的频段具有不同的传输特性和应用限制。
常见的卫星通信频段包括Ka波段、Ku波段和C波段等。
6. 网络架构：卫星星座的网络架构指的是卫星之间的通信方式和协议。
这包括星间链路、地面站和用户终端之间的通信方式，以及数据传输和路由策略等。
综上所述，卫星星座的基本参数涵盖了卫星数量、轨道类型、卫星分布、信号覆盖、通信频段和网络架构等方面。
这些参数的选择和设计将直接影响卫星星座的性能和应用范围。
近月空间星座轨道设计方法
近月空间星座轨道设计方法1. 前言嘿，朋友们！今天咱们聊聊一个非常酷的主题——近月空间星座轨道设计方法。
可能你会问，什么是“近月空间星座”？简单来说，就是在月球附近部署一堆卫星，让它们好像星星一样在空中闪烁，听起来就像科幻电影里那样，哇塞！但是，这背后可是一门大学问呢。
别担心，咱们今天就来轻松聊聊这背后的设计思路，保证你听了之后，恨不得立马去月球搬家。
2. 什么是近月空间星座？2.1 星座的定义首先，咱们得明白，星座其实就是一组卫星，它们在特定的轨道上围绕某个天体运行。
想象一下，就像是一群朋友在操场上玩耍，每个人都有自己的位置，保持一定的距离，这样看起来就很整齐又有趣。
近月空间星座就是那些在月球附近转悠的卫星，哦，简直美得让人心醉！2.2 近月的优势说到近月空间，真是好处多多。
首先，月球离咱们地球也不远，差不多三百八十公里，这样的距离简直像是“隔壁邻居”，你需要什么帮忙，随时可以叫一声。
其次，月球表面有丰富的资源，像氦3、稀土矿等等，未来可能成为人类的“新家园”。
而且，月球的引力比地球小，发射和维护这些卫星简直像是喝水一样简单。
3. 轨道设计的关键因素3.1 轨道类型轨道设计可不是随便来一下就完事的。
首先，我们得选择合适的轨道类型。
有些卫星需要高轨道，这样可以看得更远；有些则需要低轨道，方便跟踪和通信。
就像一群朋友，有的人喜欢高高在上，有的人则爱在草地上打滚，各有所好。
3.2 任务需求当然，设计轨道的时候，还得考虑卫星的任务需求。
比如说，有的卫星要进行科学实验，有的则负责通信和导航。
每个卫星都有自己的“个性”，设计者得充分了解这些“性格”，才能安排好它们的位置。
就像给不同的朋友安排不同的活动，才能玩得开心嘛。
4. 设计过程4.1 模拟与优化好啦，到了实际设计的环节，这时候可不能马虎。
设计师们会用计算机模拟各种轨道情况，看看卫星在不同情况下会有什么表现。
这个过程就像是在玩游戏一样，不断调试、优化，直到找到最合适的“打法”。
低轨巨型星座构型设计及覆盖分析方法
CATALOGUE 目录•低轨巨型星座构型设计•星座覆盖分析方法•数值模拟与仿真•未来发展趋势与挑战•应用场景与案例分析低轨巨型星座的概念构型设计的目标构型设计概述卫星平台的选择根据任务需求和系统要求，选择适合的卫星平台，考虑其性能、可靠性、成本等因素。
卫星有效载荷根据任务需求，配置合理的有效载荷，如通信天线、功率放大器、低噪声放大器、频率源等。
卫星平台设计通信频段和带宽通信协议和调制方式有效载荷设计轨道与部署策略轨道高度的选择部署策略的制定覆盖需求分析030201星间通信与网络拓扑覆盖性能评估覆盖效率评估星座的网络性能，包括网络吞吐量、延迟、丢包率等。
网络性能安全性与隐私保护模拟工具与环境Python卫星通信仿真器MATLAB/Simulink星座构型参数优化卫星轨道高度和倾角优化低地球轨道的高度和倾角，以实现更好的覆盖效果。
卫星布局优化卫星在轨道上的布局，以提高覆盖的连续性和均匀性。
卫星通信链路设计优化卫星之间的通信链路，以确保信息传输的可靠性和实时性。
覆盖性能仿真与验证先进通信技术应用随着5G、物联网等先进通信技术的发展，低轨巨型星座的通信能力将得到极大提升，满足更高要求的应用场景。
卫星平台的升级随着科技的不断进步，卫星平台的性能将得到进一步提升，包括更高的数据处理能力、更强的通信能力等。
新型传感器与设备新型传感器和设备的研发和应用，将增强低轨巨型星座的感知能力，提升其数据处理和分析的准确性。
技术创新与升级频谱管理与干扰协调频谱共享与优化随着低轨巨型星座的发展，频谱资源将越来越紧张，因此需要研究更高效的频谱共享和优化策略，提高频谱利用率。
干扰抑制与协调由于低轨巨型星座的卫星数量众多，相互之间的干扰问题将日益突出，需要研究有效的干扰抑制和协调策略，保证星座的正常运行。
1安全性与防护策略23随着低轨巨型星座的发展，其面临的安全漏洞和威胁也不断增加，需要加强安全防护措施，确保星座的安全稳定运行。