[发明专利]一种卫星临边探测方式下星座最小规模设计方法

权利要求书

1.一种卫星临边探测方式下星座最小规模设计方法，其特征在于：采用多颗卫星视场拼接的方式实现全球一定地理纬度空域的全覆盖，星座内所有卫星的轨道高度一致，且均采用0°倾角轨道；

包括如下步骤：

步骤A：计算临边探测方式下单星覆盖空域对应的地心角和单星不能覆盖的空白空域对应的地心角；

步骤B：计算填补空白空域需要的卫星数量，构成一组全覆盖空白空域的卫星；

步骤C：代入地理纬度要求计算这一组卫星覆盖空域对应的地心角；

步骤D：对照全球360°全覆盖的要求计算需要的总的卫星数量；

所述步骤C中M颗卫星总共能够覆盖的空域对应的地心角δ为：δ＝2α+β+Lα，其中，α为单星覆盖空域对应的地心角，β为单星未覆盖空域对应的地心角，L为需要填补的卫星数；

上述覆盖范围的两侧存在部分空域不满足地理纬度X的要求，其对应的地心角ψ需要去除，ψ的计算方法为：

式中，α₁为单星临边探测可覆盖最高纬度值，R为地球半径，X为需要的覆盖的地理纬度；

因此，一个卫星组M颗卫星在一定地理纬度要求下有效覆盖范围对应的地心角为θ，其计算方法为：

θ＝δ-2ψ；

式中，δ为一组M颗卫星总共能够覆盖的空域对应的地心角，ψ为不满足地理纬度要求的空域对应的地心角；

所述步骤D中对于整个地球360°地心角，需要的卫星组数量N为N＝[360/θ]；

由于N为向下取整，因此部署N组卫星后仍然留有一定的空白区域待填补；设这部分空白区域对应的地心角为Δ，那么：

若Δ≤α-ψ,则需要再增加1颗卫星，即卫星总数K为：K＝N×M+1；

若Δ≥α+β-ψ，则需要再增加1组卫星，即卫星总数K为：K＝(N+1)×M；

若α-ψ＜Δ＜α+β-ψ，则需要增加Q颗卫星和卫星总数K为：

K＝N×M+Q+1。

2.如权利要求1所述的一种卫星临边探测方式下星座最小规模设计方法，其特征在于，所述步骤A中通过以下公式计算单星覆盖空域对应的地心角α：

式中，ψ₂为观测空域高度对应的地心角的余角，R为地球半径，h为需要观测的空域高度；

单星未覆盖空域对应的地心角β：

β＝2(α₁-α)；

式中，α₁为单星临边探测可覆盖最高纬度值。

3.如权利要求1所述的一种卫星临边探测方式下星座最小规模设计方法，其特征在于，所述步骤B分为两种类型：

类型一：当最高纬度值α₁小于90°，即覆盖不超过极点的情况

采用卫星视场紧密衔接部署方式后，所能够覆盖的地理纬度为gama：

式中，R为地球半径，α₁为单星临边探测可覆盖最高纬度值，α为单星覆盖空域对应的地心角；

若多星视场拼接后能够覆盖的地理纬度gama能够满足需要的覆盖的地理纬度X，即gamaX时，可证明可通过多星拼接满足要求；为了填补单星的未覆盖空域，需要填补的卫星数量L为：L＝[β/α]+1，其中β为单星未覆盖空域对应的地心角；

因此，L颗卫星加上原本的1颗卫星构成无空白空域的卫星组，卫星组的卫星数量M为：M＝L+1＝[β/α]+2；

类型二：当最高纬度值α₁达到90°，即覆盖到极点的情况

卫星能够覆盖的纬度必然满足X的要求，仅需要通过多颗卫星视场拼接将单颗卫星的探测空白区域填补完整，即可满足全球一定地理纬度X的全覆盖要求；因此这种情况下需要的卫星总数量K为：K＝[β/α]+2，其中β为单星未覆盖空域对应的地心角。