快速响应小卫星星座设计及覆盖性能仿真分析

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1、第3l卷第6期计算机仿真2014年6月文章编号：1006—9348(2014)06—0073一05快速响应小卫星星座设计及覆盖性能仿真分析曾德林(国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：传统的卫星星座设计以全球覆盖为目的，由于轨道较高、针对性小且无法满足热点地区的信息需求，提出了一种适用范围广且可以满足快速响应需求的小卫星星座设计方法，建立了快速响应小卫星星座设计数学模型。首先采用解析几何分析的方法，研究了星下点轨迹与覆盖圆的位置关系对特定目标区域覆盖和响应性能的影响，设计出了满足特定需求的轨道；然后基于设计出的轨道提出了快速响应小卫星星座设计方案；最后以雅安

2、地区为目标点运用MATLAB和STK相结合进行数值仿真，仿真结果与数学模型得出的结果一致，提出的星座方案对于雅安地区能够实现每隔1150s覆盖126s，验证了模型的正确性。关键词：快速响应；，J、卫星星座设计；区域覆盖性能；最佳覆盖网格中图分类号：v417．6文献标识码：BDesignofOperationallyResponsiveSmallSatelliteConstellationandSimulationAnalysisofCoverageAbilityZENGDe—lin(CollegeofAerospaceScienceandEngineering，NationalU

3、niversityofDefenceTechnology，ChangshaHunan410073，China)ABSTRACT：Conventionalconstellations，inhighorbit，areusuallydesignedfortheglobalcoverage，andcannotob·taintheinformationofimportantareawhentheyareinemergencyconditions．Tosolvetheproblem，adesignmethodofoperationallyresponsivesmallsatellitecon

4、stellationwasproposed，whichcansatisfythewiderangeofneeds．Acorrespondingmathematicalmodelwasbuiltinthepaper．Firstly，thegeometryanalyticmethodswereappliedtostudytheinfluenceofthelocationrelationshipsoftrackofsubsatellitepointandthecoveragecircleoncoverageandresponsiveabilityofspecifictargetarea

5、，andtheorbitwhichcansatisfytheneedswasdesigned．Then，basedontheorbit，asmallsatelliteconstellationdesignschemewasproposed．Finally，takingthecityYA’anasthetargetarea，simulationswithSTKsoftwareandMatlabsoftwarewerecarriedouttodemonstratethatthesimulationresuhisthesameasthatofmathematicalmodel，thec

6、onstellationschemeCanbringabout126scoverageforevery1150s．Anditverifiedthecorrectnessofthemodel．KEY-WORDS：Operationallyresponse；Smallsatelliteconstellationdesign；Areacoverageability；Thebestcoveragen产r1引言随着空间技术的发展，突发事件和军事领域越来越依赖于各种卫星。为了解决空间系统的快速响应能力，美国提出了作战快速响应太空(ORS)的概念。由此快速响应小卫星星座应运而生，其目的在于未来

7、能在几天或者几小时内把卫基金项目：大学生创新实验计划(201290002005)收稿日期：2013—09—17修回13期：2013—10—04星发射入轨，并快速组网使得对特定目标区域的覆盖性能和响应性能最优，以便及时获取热点地区突发情况的信息或实现空间系统快速修复⋯。当前对于卫星星座设计有很多研究，其中以walker星座为代表的全球覆盖卫星星座日趋成熟、21。然而对于快速响应区域覆盖星座的研究还比较小，且大部分的小卫星星座设计多以数值设计为主，对计算机要求高、使用范围仅限于特定目