RU2168865C1 - Satellite system of regional communication with use of elliptical orbits - Google Patents
Satellite system of regional communication with use of elliptical orbits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168865C1 RU2168865C1 RU2000113865A RU2000113865A RU2168865C1 RU 2168865 C1 RU2168865 C1 RU 2168865C1 RU 2000113865 A RU2000113865 A RU 2000113865A RU 2000113865 A RU2000113865 A RU 2000113865A RU 2168865 C1 RU2168865 C1 RU 2168865C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- satellites
- artificial
- satellite
- orbits
- orbital
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам спутниковой связи, а более точно касается спутниковой системы региональной связи с использованием эллиптических орбит, и предназначено для обеспечения различными видами связи обширных регионов земного шара. The invention relates to satellite communication systems, and more specifically relates to a satellite system of regional communication using elliptical orbits, and is intended to provide various types of communication for vast regions of the globe.
В настоящее время расширение рынка телекоммуникационных услуг привело не только к постоянному росту числа геостационарных спутников связи, но и к появлению значительного количества проектов систем глобальной и/или региональной связи с использованием созвездий искусственных спутников (ИС) на низких и средневысотных круговых или эллиптических орбитах. В условиях жесткой конкуренции реализуемость и жизнестойкость таких дорогостоящих проектов в значительной степени зависит от разумного сочетания стоимостных затрат и качественных показателей систем связи. Currently, the expansion of the telecommunications services market has led not only to a constant increase in the number of geostationary communication satellites, but also to the emergence of a significant number of projects of global and / or regional communication systems using constellations of artificial satellites (IS) in low and medium altitude circular or elliptical orbits. In conditions of fierce competition, the feasibility and viability of such expensive projects largely depends on a reasonable combination of cost and quality indicators of communication systems.
В настоящее время известен ряд спутниковых систем региональной связи на эллиптических орбитах (патенты США N 4809935, кл. 244/158.R; N 4854527, кл. 244/158. R, статьи: Draim, John E., "Three- and four-satellite continuous-coverage constellations," Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1985, Vol. 8, pp. 725- 730; Draim, John E.,"A common-period four-satellite continuous global coverage constellation, " Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1987, vol. 10, pp. 492-499), в которых используются наклонения орбит, отличные от критического, что приводит к орбитальной неустойчивости и, как следствие, к значительным затратам топлива на поддержание требуемой структуры спутниковой системы, что в итоге приводит к удорожанию системы. Currently, a number of satellite-based regional communication systems are known in elliptical orbits (US Pat. N 4,804,935, CL 244 / 158.R; N 4854527, CL 244/158. R, articles: Draim, John E., "Three- and four -satellite continuous-coverage constellations, "Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1985, Vol. 8, pp. 725-730; Draim, John E.," A common-period four-satellite continuous global coverage constellation, "Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1987, vol. 10, pp. 492-499), which use orbital inclinations other than critical, which leads to orbital instability and, as a result, to significant fuel costs for maintaining the required satellite structure systems that in um n leads to a rise in the cost of the system.
Известны комбинированные спутниковые системы региональной связи (например, для Северного полушария) с использованием эллиптических и круговых орбит, в том числе и геостационарных (патент США N 5931417, кл. 244/158R; система "Эллипсо Бореалис/Конкордия" - см. Proulx R.J., et al., "Automated Station-Keeping for Satellite Constellations", AAS/AIAA Astrodynamics Conference, Sun Valley, Aug. 1997). Использование таких систем имеет определенные преимущества, заключающиеся в расширении границ зоны обслуживания, охватывающей приэкваториальные области. Однако указанные системы используют относительно большое количество спутников (патент США N 5931417 - от 12 до 24 спутников; система "Эллипсо Бореалис/Конкордия" - 17 спутников). Combined satellite regional communication systems are known (for example, for the Northern Hemisphere) using elliptical and circular orbits, including geostationary ones (US patent N 5931417, CL 244 / 158R; Ellipso Borealis / Concordia system - see Proulx RJ, et al., Automated Station-Keeping for Satellite Constellations, AAS / AIAA Astrodynamics Conference, Sun Valley, Aug. 1997). The use of such systems has certain advantages in expanding the boundaries of the service area, covering the equatorial areas. However, these systems use a relatively large number of satellites (US patent N 5931417 - from 12 to 24 satellites; the system "Ellipso Borealis / Concordia" - 17 satellites).
Известен класс кинематически правильных спутниковых систем на круговых орбитах, первым введенных Можаевым Г.В. (Можаев Г.В. Задача о непрерывном обзоре Земли и кинематически правильные спутниковые системы I, II. Космические исследования, 1972, т.10, вып.6, с. 833-840; 1973, т.11, вып.1, с. 59-69; Можаев Г. В. Синтез орбитальных структур спутниковых систем. - М.: Машиностроение, 1989, 304 с.; патент РФ N 2065550, кл. 6 H 04 В 7/185), и независимо от него Уолкером (J.G. Walker, Some circular orbit patterns providing continuous whole Earth coverage. Journal of the British Interplanetary Societ. Vol. 24, 1971, pp. 369-384; J.G. Walker, Satellite constellations. Journal of the British Interplanetary Society. Vol. 37, 1984, pp. 559-571). Такого типа созвездие спутников предусмотрено, в частности, в проекте "Глобалстар". Использование круговых орбит применительно к региональной связи не всегда оправдано, поскольку они имеют одинаковые характеристики обзора и соответственно связи в обоих полушариях Земли, что для систем связи, например, в Северном полушарии является избыточным и, следовательно, неоправданно дорогим. A class of kinematically correct satellite systems in circular orbits, first introduced by G. Mozhaev, is known. (G. Mozhaev. The problem of a continuous Earth survey and kinematically correct satellite systems I, II. Space Research, 1972, v.10,
Известны несимметричные спутниковые системы (патент США N 6032902, кл. 244/158R; Ulybyshev Y. Near-Polar Satellite Constellations for Continuous Global Coverage, Journal of Spacecraft and Rockets, 1999, N 1, pp. 95-102) на круговых орбитах с орбитальными плоскостями, расположенными неравномерно по экватору. Однако эти системы при малом количестве спутников уступают упомянутым кинематически правильным системам на круговых орбитах. Asymmetric satellite systems are known (US Pat. No. 6,032,902, CL 244 / 158R; Ulybyshev Y. Near-Polar Satellite Constellations for Continuous Global Coverage, Journal of Spacecraft and Rockets, 1999,
Известна спутниковая система региональной связи с использованием эллиптических орбит (заявка на патент РФ N 99113188/09 от 29.06.99), выбранная нами за прототип и включающая группу спутников, размещенных на эллиптических орбитах и оснащенных аппаратурой связи с сетью наземных пунктов, размещенных в зоне обслуживания и обеспечивающих связь через указанные искусственные спутники, отличающаяся тем, что каждый искусственный спутник размещен на собственной эллиптической орбите и орбиты всех искусственных спутников имеют одинаковый орбитальный период, выбираемый из соотношения Т = t/N, где Т - орбитальный период каждого искусственного спутника, t - суточная длительность, N - общее количество искусственных спутников в системе, при этом орбиты всех искусственных спутников имеют одинаковое наклонение плоскости орбиты каждого искусственного спутника к плоскости экватора, которое по существу равно критическому, а перицентр каждой орбиты размещен в полушарии, противоположном зоне обслуживания. A known regional communication satellite system using elliptical orbits (RF patent application N 99113188/09 dated 06/29/99), selected by us as a prototype and including a group of satellites located in elliptical orbits and equipped with communication equipment with a network of ground points located in the service area and providing communication through these artificial satellites, characterized in that each artificial satellite is placed in its own elliptical orbit and the orbits of all artificial satellites have the same orbital lane iodine selected from the relation T = t / N, where T is the orbital period of each artificial satellite, t is the daily duration, N is the total number of artificial satellites in the system, and the orbits of all artificial satellites have the same inclination of the orbital plane of each artificial satellite to the plane equator, which is essentially equal to critical, and the pericenter of each orbit is located in the hemisphere opposite the service area.
Известная спутниковая система связи обеспечивает радиосвязь преимущественно на территории РФ и на прилегающих к ней районах от 40o до 90o с.ш. Однако при эксплуатации известной спутниковой системы в определенные моменты времени имеет место такое взаимное расположение искусственных спутников (число спутников равно 6) на орбитах, при котором для определенных долгот не обеспечивается устойчивая радиосвязь либо в приполярных районах, либо на широтах от влоть до 60o с.ш. Недостаточно устойчивая радиовидимость в указанных районах определяется тем, что спутники смещены относительно друг друга по долготе на небольшое расстояние, в связи с чем их поля обзоров в значительной мере накладываются друг на друга.The well-known satellite communication system provides radio communication mainly in the territory of the Russian Federation and in the adjacent areas from 40 o to 90 o N However, during operation of the known satellite system at certain points in time, there is such a mutual arrangement of artificial satellites (the number of satellites is 6) in orbits that does not provide stable radio communications for certain longitudes either in the polar regions or at latitudes from up to 60 o s. w. The insufficiently stable radio visibility in these areas is determined by the fact that the satellites are offset relative to each other in longitude by a small distance, and therefore their field of view overlaps to a large extent.
В основу изобретения положена задача разработать экономичную систему региональной спутниковой связи с использованием эллиптических орбит, в которой за счет выбора параметров орбит искусственных спутников и такого размещения искусственных спутников на этих орбитах, обеспечивалась бы устойчивая, без разрывов радиовидимости независимо от географической долготы, связь на широтах выше 40 град. The basis of the invention is the task of developing an economical system of regional satellite communications using elliptical orbits, in which, by choosing the parameters of the orbits of artificial satellites and this arrangement of artificial satellites in these orbits, a stable, without breaks in radio visibility regardless of geographical longitude, communication at latitudes above 40 deg.
Поставленная задача решается тем, что в спутниковой системе региональной связи с использованием эллиптических орбит, включающей сеть наземных пунктов и искусственные спутники, оснащенные аппаратурой связи и размещенные на эллиптических орбитах, перицентр которых размещен в полушарии, противоположном зоне обслуживания, и которые имеют одинаковый орбитальный период и одинаковое наклонение плоскости орбит к плоскости экватора, по существу равное критическому, согласно изобретению система содержит по меньшей мере две эллиптические орбиты, на каждой из которых искусственные спутники размещены группами, каждая из которых содержит по меньшей мере два искусственных спутника, размещенных на соответствующей орбите так, что каждый из искусственных спутников в группе достигает точки орбитального перицентра со сдвигом относительно другого искусственного спутника в группе, равным T/S, где Т - орбитальный период, S - количество искусственных спутников на одной орбите, при этом на всех орбитах один искусственный спутник каждой группы достигает точки орбитального перицентра одновременно с соответствующим искусственным спутником другой группы. The problem is solved in that in a regional communication satellite system using elliptical orbits, including a network of ground stations and artificial satellites equipped with communication equipment and placed in elliptical orbits, the pericenter of which is located in the hemisphere opposite the service area, and which have the same orbital period and the same inclination of the plane of the orbits to the plane of the equator, essentially equal to critical, according to the invention, the system contains at least two elliptical orbits events in each of which artificial satellites are placed in groups, each of which contains at least two artificial satellites placed in the corresponding orbit so that each of the artificial satellites in the group reaches a point of the orbital pericenter with a shift relative to the other artificial satellite in the group equal to T / S, where T is the orbital period, S is the number of artificial satellites in one orbit, while in all orbits one artificial satellite of each group reaches the point of the orbital pericenter of one with the corresponding artificial satellite of another group.
Благодаря тому что искусственный спутник каждой группы достигает точки орбитального перицентра одновременно с соответствующим искусственным спутником другой группы, в заявленном изобретении фактически создана система с симметричным расположением спутников в смежных плоскостях. Due to the fact that the artificial satellite of each group reaches the point of the orbital pericenter simultaneously with the corresponding artificial satellite of the other group, the claimed invention actually created a system with a symmetrical arrangement of satellites in adjacent planes.
Техническим результатом настоящего изобретения является то, что созданная спутниковая система обеспечивает взаимное дополнение покрытий полей обзора как приполярных областей, так и средних широт, поскольку за счет выбранной симметричной конфигурации спутники, находящиеся в Северном полушарии, оказываются разнесенными по долготе близко к оптимальному положению. The technical result of the present invention is that the created satellite system provides mutual complementation of the coverage of the field of view of both the polar regions and middle latitudes, because due to the selected symmetrical configuration, the satellites located in the Northern Hemisphere are separated by longitude close to the optimal position.
Полезно, чтобы в одной плоскости находилось два или более спутников, что позволяет использовать возможности по групповому выведению спутников одной ракетой-носителем и в конечном итоге дает экономию средств при развертывании системы. It is useful for two or more satellites to be in the same plane, which makes it possible to use the capabilities of the group launch of satellites by one launch vehicle and ultimately saves money when deploying the system.
Поставленная задача решается также тем, что в спутниковой системе региональной связи с использованием эллиптических орбит, включающей сеть наземных пунктов и искусственные спутники, оснащенные аппаратурой связи и размещенные на эллиптических орбитах, перицентр которых размещен в полушарии, противоположном зоне обслуживания, и которые имеют одинаковый орбитальный период, зависящий от общего количества искусственных спутников в системе, и одинаковое наклонение плоскости орбит к плоскости экватора, по существу равное критическому, согласно изобретению система содержит шесть искусственных спутников, размещенных на двух эллиптических орбитах группами, каждая из которых содержит три искусственных спутника, размещенных на соответствующей орбите так, что каждый из искусственных спутников в группе достигает точки орбитального перицентра со сдвигом относительно другого искусственного спутника в группе, равным Т/3, где Т - орбитальный период, при этом на всех орбитах один искусственный спутник каждой группы достигает точки орбитального перицентра одновременно с соответствующим искусственным спутником другой группы. The problem is also solved by the fact that in a satellite system of regional communication using elliptical orbits, including a network of ground stations and artificial satellites equipped with communication equipment and placed in elliptical orbits, the pericenter of which is located in the hemisphere opposite the service area, and which have the same orbital period depending on the total number of artificial satellites in the system, and the same inclination of the orbit plane to the equator plane, essentially equal to the critical, According to the invention, the system contains six artificial satellites placed in two elliptical orbits in groups, each of which contains three artificial satellites placed in the corresponding orbit so that each of the artificial satellites in the group reaches the point of the orbital pericenter with a shift relative to the other artificial satellite in the group equal to T / 3, where T is the orbital period, while in all orbits one artificial satellite of each group reaches the point of the orbital pericenter simultaneously with the corresponding vuyuschim artificial satellite of another group.
Использование в системе связи шести искусственных спутников обеспечивает устойчивую связь в обширных регионах, в частности на территории РФ и прилегающих к ней районов от 40o до 72o с.ш. с относительно небольшими затратами и по существу является оптимальной системой для указанных регионов.The use of six artificial satellites in the communication system provides stable communication in vast regions, in particular in the territory of the Russian Federation and adjacent areas from 40 o to 72 o N at relatively low cost and is essentially the optimal system for these regions.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его выполнения и прилагаемыми чертежами и графиками, на которых:
фиг. 1 изображает положение мгновенных полей обзора для патентуемой системы из шести спутников, размещенных в двух орбитальных плоскостях, согласно изобретению;
фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, для системы (в соответствии с прототипом) из шести спутников, размещенных в шести плоскостях со сдвигом времен прохождения перицентров спутниками смежных плоскостей, равным (1/3)Т;
фиг. 3 - то же, что на фиг. 1, при другом положении спутников;
фиг. 4 - то же, что на фиг. 2, со сдвигом времен прохождения перицентров, равным (1/2)Т;
фиг. 5 - зависимости минимальных углов возвышения от широты для системы четырех спутников;
фиг. 6 - то же, что на фиг. 5, для системы из шести спутников;
фиг. 7 - то же, что на фиг. 5, для системы из шести спутников, размещенных в двух плоскостях по три спутника при различных высотах апоцентра.The invention is further explained in the description of specific options for its implementation and the accompanying drawings and graphs, on which:
FIG. 1 shows the position of instantaneous field of view for a patentable system of six satellites located in two orbital planes, according to the invention;
FIG. 2 is the same as in FIG. 1, for a system (in accordance with the prototype) of six satellites located in six planes with a shift of the pericenter transit times by satellites of adjacent planes equal to (1/3) T;
FIG. 3 is the same as in FIG. 1, with a different position of the satellites;
FIG. 4 is the same as in FIG. 2, with a shift in the transit times of the pericenters equal to (1/2) T;
FIG. 5 - dependence of the minimum elevation angles on latitude for a system of four satellites;
FIG. 6 is the same as in FIG. 5, for a system of six satellites;
FIG. 7 is the same as in FIG. 5, for a system of six satellites located in two planes of three satellites at different heights of the apocenter.
Заявляемая спутниковая система региональной связи с использованием эллиптических орбит включает сеть наземных пунктов и искусственные спутники, оснащенные аппаратурой связи и размещенные по меньшей мере на двух эллиптических орбитах, перицентр которых размещен в полушарии, противоположном зоне обслуживания, и которые имеют одинаковый орбитальный период и одинаковое наклонение плоскости орбит к плоскости экватора, по существу равное критическому. The inventive satellite system of regional communication using elliptical orbits includes a network of ground stations and artificial satellites equipped with communication equipment and placed in at least two elliptical orbits whose pericenter is located in the hemisphere opposite the service area, and which have the same orbital period and the same plane inclination orbits to the equatorial plane, essentially equal to critical.
При этом искусственные спутники размещены на каждой эллиптической орбите группами, каждая из которых содержит по меньшей мере два искусственных спутника, размещенных на соответствующей орбите так, что каждый из искусственных спутников в группе достигает точки орбитального перицентра со сдвигом относительно другого искусственного спутника в группе, равным T/S, где Т - орбитальный период, S - количество искусственных спутников на одной орбите. При этом на всех орбитах один искусственный спутник каждой группы достигает точки орбитального перицентра одновременно с соответствующим искусственным спутником другой группы, что позволяет создать по существу симметричную спутниковую систему связи. Moreover, artificial satellites are placed in each elliptical orbit in groups, each of which contains at least two artificial satellites placed in the corresponding orbit so that each of the artificial satellites in the group reaches the point of the orbital pericenter with a shift relative to the other artificial satellite in the group equal to T / S, where T is the orbital period, S is the number of artificial satellites in one orbit. Moreover, in all orbits, one artificial satellite of each group reaches the point of the orbital pericenter simultaneously with the corresponding artificial satellite of another group, which allows creating a substantially symmetric satellite communication system.
При этом плоскости орбит равномерно разнесены по долготе восходящего узла в плоскости экватора. In this case, the orbit planes are uniformly spaced along the longitude of the ascending node in the equatorial plane.
При групповом выведении спутников одной ракетой-носителем по меньшей мере два спутника могут выводиться на эллиптическую орбиту, что значительно снижает затраты на развертывание спутниковой системы связи. When multiple satellites are launched by one launch vehicle, at least two satellites can be launched into elliptical orbit, which significantly reduces the cost of deploying a satellite communications system.
Предлагаемая система спутниковой связи может содержать по меньшей мере четыре искусственных спутника. Для лучшего понимания преимуществ сравним заявляемую систему с прототипом с одинаковыми по форме (т.е. большой полуоси и эксцентриситету) эллиптическими орбитами для систем из четырех и шести спутников. В таблице 1 представлены основные характеристики этих орбит. The proposed satellite communications system may contain at least four artificial satellites. For a better understanding of the advantages, we compare the claimed system with a prototype with the same shape (i.e., semi-major axis and eccentricity) of elliptical orbits for systems of four and six satellites. Table 1 presents the main characteristics of these orbits.
Конфигурации сравниваемых систем представлены в таблице 2 и 3 соответственно для систем из 4 и 6 спутников. В последних колонках этих таблиц для каждого спутника через дробь представлены долготы восходящих узлов (град. ) и сдвиги времен прохождения перицентров спутниками смежных плоскостей (в долях периода Т). The configurations of the compared systems are presented in table 2 and 3, respectively, for systems of 4 and 6 satellites. In the last columns of these tables, for each satellite through a fraction, the longitudes of the ascending nodes (degrees) and the shifts of the times of passage of the pericenters by the satellites of adjacent planes (in fractions of the period T) are presented.
На фиг. 1 показано мгновенное положение полей обзора (для минимального угла возвышения α, равного 30 град.) в соответствии с заявляемым изобретением, когда в системе использована конфигурация в соответствии с п. 3 табл. 3. При этом спутники 2, 5 находятся в Южном полушарии, а остальные спутники (т.е. спутники 1, 3, 4, и 6) находятся в Северном полушарии; причем спутники 3, 6 находятся на широте ≈ 60o с.ш., что обеспечивает полное покрытие приполярных районов, а спутники 1, 4 находятся на широте ≈ 40o с.ш., что обеспечивает сплошное покрытие всех областей с широтами от 25o с.ш. до Северного полюса. Сплошное покрытие указанной территории определяется тем, что названные спутники в Северном полушарии равномерно разнесены по долготе примерно на 90o.In FIG. 1 shows the instantaneous position of the fields of view (for a minimum elevation angle α equal to 30 degrees) in accordance with the claimed invention, when the configuration is used in the system in accordance with
Иными словами, заявляемая система обеспечивает устойчивую радиосвязь на всей территории выше 40o с.ш., то есть происходит взаимное дополнение покрытий полей обзора как приполярных областей, так и средних широт.In other words, the claimed system provides a stable radio communication throughout the territory above 40 o N, that is, there is a mutual complement of the coverage of the fields of view of both the polar regions and middle latitudes.
Для сравнения на фиг. 2 показано мгновенное положение полей обзора (для минимального угла возвышения α, равного 30o) для первого варианта в соответствии с прототипом - поз. 1 табл. 3 с таким же расположением спутников на орбитах, как и представлено выше, - спутники 1, 4 расположены в Южном полушарии, а спутники 3, 5, 6, 2 - в Северном полушарии.For comparison, in FIG. 2 shows the instantaneous position of the fields of view (for a minimum elevation angle α equal to 30 o ) for the first option in accordance with the prototype pos. 1 tab. 3 with the same arrangement of satellites in orbits, as presented above,
Такое расположение спутников близко к наихудшему с точки зрения покрытия областей в Северном полушарии, так как спутники 3 и 5, 6 и 2 смещены относительно друг друга по долготе на небольшое расстояние, поэтому их поля обзоров в значительной мере накладываются на друг друга и при этом образуется обширный разрыв в обзоре вплоть до широт ≈ 60o с.ш. в данном мгновенном положении на долготах ≈ -150o и 30o.This arrangement of the satellites is close to the worst in terms of coverage of regions in the Northern Hemisphere, since
Пример другого расположения спутников в патентуемой системе представлен на фиг. 3, при котором спутники 1, 4 находятся в Южном полушарии вблизи полюса, а спутники 5, 6, 2, 3 находятся в Северном полушарии примерно на широте 50o с. ш., причем указанные спутники также равномерно разнесены по долготе, что обеспечивает сплошное покрытие территории обслуживания севернее ≈ 25o с.ш.An example of another arrangement of satellites in a patented system is shown in FIG. 3, in which
Для второго варианта (поз. 2 табл. 3) прототипа наихудшим положением будет когда все спутники 1-6 будут расположены приблизительно на одной широте ≈ 40o в Северном полушарии (фиг. 4). В этом случае, начиная с широт ≈ 70o с.ш. до 90o с.ш., имеют место разрывы радиовидимости.For the second option (
Таким образом, в заявляемой системе в наихудших мгновенных взаимных положениях спутников в отличие от прототипа обеспечивается взаимно дополняющее покрытие полей обзора как приполярных областей, так и средних широт, поскольку за счет выбранной симметричной конфигурации в таких положениях спутники, находящиеся в Северном полушарии, оказываются разнесенными по долготе близко к оптимальному положению. Thus, in the inventive system, in the worst instantaneous relative positions of the satellites, in contrast to the prototype, mutually complementary coverage of the fields of view of both the polar regions and middle latitudes is provided, because due to the chosen symmetrical configuration in such positions, the satellites located in the Northern Hemisphere are spaced apart by longitude close to optimal position.
На фиг. 5, 6 изображены зависимости минимальных углов возвышения от широты, под которыми в любой момент времени виден по крайней мере один спутник для наблюдателя, находящегося на любой долготе данной широты. Представлены характеристики систем из четырех спутников в соответствии с таблицей 2 (фиг. 5), причем на этом чертеже, так же как и на фиг. 6, тонкими линиями изображены зависимости для системы в соответствии с прототипом, а жирной линией - в соответствии с заявляемым изобретением. In FIG. Figures 5 and 6 show the dependences of the minimum elevation angles on latitude, at which at any time at least one satellite is visible to an observer located at any longitude of a given latitude. The characteristics of systems of four satellites are presented in accordance with table 2 (FIG. 5), moreover, in this drawing, as well as in FIG. 6, thin lines depict the dependencies for the system in accordance with the prototype, and the bold line in accordance with the claimed invention.
На фиг. 6 представлены аналогичные характеристики для систем из шести спутников в соответствии с таблицей 3. In FIG. 6 presents similar characteristics for systems of six satellites in accordance with table 3.
Как видно из представленных графиков, спутниковые системы, выполненные в соответствии с прототипом, обеспечивают непрерывность обзора в относительно небольших широтных диапазонах. Например, в системах из шести спутников в зависимости от конфигурации непрерывность обзора достигается в диапазоне примерно от 40o с.ш до 75o с.ш. или от 60o с.ш. до 90o с.ш. (α = 30°), в то время как в заявляемой системе непрерывность обзора обеспечивается в диапазоне примерно от 35o с.ш. до 90o с.ш.As can be seen from the presented graphs, satellite systems made in accordance with the prototype provide continuous viewing in relatively small latitudinal ranges. For example, in systems of six satellites, depending on the configuration, the continuity of the survey is achieved in the range from about 40 o N to 75 o N or from 60 o N up to 90 o N (α = 30 ° ), while in the inventive system, the continuity of the review is provided in the range from about 35 o N up to 90 o N
Таким образом, конфигурации спутниковых систем, выполненные в соответствии с прототипом, позволяют сформировать либо систему с обзором только приполярных районов, либо средних широт. Заявляемая же система позволяет обеспечить непрерывный обзор на указанных территориях одновременно. Thus, the configurations of satellite systems made in accordance with the prototype, allow you to create either a system with an overview of only the polar regions, or mid-latitudes. The inventive system allows for continuous viewing in these areas at the same time.
Учитывая, что стоимость создания системы в значительной степени определяется стоимостью развертывания орбитальной группировки спутников, то при одиночном выведении одинакового количества спутников на одинаковые орбиты экономические показатели системы в соответствии с прототипом и заявляемой системы будут одинаковы, однако в последнем случае мы имеем существенно более широкую зону обслуживания связи. Таким образом, при одинаковых экономических затратах достигается больший положительный эффект. Кроме того, при использовании группового выведения одной ракетой-носителем двух или более спутников экономические затраты на развертывание заявляемой системы могут быть ниже, чем при использовании прототипа. Given that the cost of creating a system is largely determined by the cost of deploying an orbiting constellation of satellites, then with a single launch of the same number of satellites into the same orbits, the economic indicators of the system in accordance with the prototype and the claimed system will be the same, but in the latter case we have a much wider service area communication. Thus, with the same economic costs, a greater positive effect is achieved. In addition, when using the multiple launch of a single launch vehicle of two or more satellites, the economic cost of deploying the inventive system may be lower than when using the prototype.
Кроме того, предлагаемая симметричная конфигурация спутниковой системы позволяет непрерывно изменять период орбиты (или соответственно большую полуось и эксцентриситет), рассчитывая их для конкретной широтной зоны обслуживания. In addition, the proposed symmetric configuration of the satellite system allows you to continuously change the orbit period (or, respectively, the semi-major axis and eccentricity), calculating them for a specific latitudinal service area.
На фиг. 7 показаны примеры минимальных углов возвышения для заявляемой системы из шести спутников, размещенных в двух плоскостях по три спутника в каждой плоскости для орбит с периодами 3 часа (большая полуось орбиты a = 10567 км, эксцентриситет e = 0.349), 4 часа (см. табл. 1), 5 часов (большая полуось орбиты a = 14851 км, эксцентриситет e = 0.537) и 6 часов (см. табл. 1). Видно, что, например, для обслуживания территории России с углами возвышения 15o можно использовать спутниковую систему с периодом 3 часа, а с углами возвышения 40o - орбиту с периодом не менее 5 часов, в то время как в системах, выполненных в соответствии с прототипом, выбор может осуществляться только из дискретного набора конфигураций и соответственно дискретных значений периода орбиты, что выгодно отличает заявляемое изобретение.In FIG. 7 shows examples of minimum elevation angles for the inventive system of six satellites located in two planes of three satellites in each plane for orbits with periods of 3 hours (major axis of the orbit a = 10567 km, eccentricity e = 0.349), 4 hours (see table . 1), 5 hours (semimajor axis of the orbit a = 14851 km, eccentricity e = 0.537) and 6 hours (see Table 1). It can be seen that, for example, for servicing the territory of Russia with elevation angles of 15 o, you can use a satellite system with a period of 3 hours, and with elevation angles of 40 o - an orbit with a period of at least 5 hours, while in systems made in accordance with prototype, the choice can be made only from a discrete set of configurations and, accordingly, discrete values of the orbit period, which distinguishes the claimed invention.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000113865A RU2168865C1 (en) | 2000-06-01 | 2000-06-01 | Satellite system of regional communication with use of elliptical orbits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000113865A RU2168865C1 (en) | 2000-06-01 | 2000-06-01 | Satellite system of regional communication with use of elliptical orbits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2168865C1 true RU2168865C1 (en) | 2001-06-10 |
Family
ID=20235574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000113865A RU2168865C1 (en) | 2000-06-01 | 2000-06-01 | Satellite system of regional communication with use of elliptical orbits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2168865C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653063C1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-05-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Satellite system of communication and observation in near-equatorial latitudes |
-
2000
- 2000-06-01 RU RU2000113865A patent/RU2168865C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653063C1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-05-07 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Satellite system of communication and observation in near-equatorial latitudes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4854527A (en) | Tetrahedral multi-satellite continuous-coverage constellation | |
| US5326054A (en) | Apogee at constant time-of-day equatorial (ACE) orbit | |
| US5931417A (en) | Non-geostationary orbit satellite constellation for continuous coverage of northern latitudes above 25° and its extension to global coverage tailored to the distribution of populated land masses on earth | |
| US4809935A (en) | Satellite continuous coverage constellations | |
| US7370566B2 (en) | Complimentary retrograde/prograde satellite constellation | |
| US6102335A (en) | Elliptical orbit satellite, system, and deployment with controllable coverage characteristics | |
| US6577864B2 (en) | Elliptical satellite system which emulates the characteristics of geosynchronous satellites | |
| US5582367A (en) | Elliptical orbit satellite, system, and deployment with controllable coverage characteristics | |
| US5788187A (en) | Elliptical orbit satellite, system, and deployment with controllable coverage characteristics | |
| RU2444130C2 (en) | System for determining position of ground based user | |
| US6678519B2 (en) | Elliptical satellite system which emulates the characteristics of geosynchronous satellites | |
| US7806369B2 (en) | Ultrahigh altitude sun-synchronous orbit satellite system | |
| Draim | Continuous global N-tuple coverage with (2N+ 2) satellites | |
| US6795687B1 (en) | Elliptical satellite system emulating characteristics of geosynchronous satellites during the apogee portion of an elliptical orbit | |
| RU2168865C1 (en) | Satellite system of regional communication with use of elliptical orbits | |
| Chory et al. | Autonomous navigation-where we are in 1984 | |
| Ulybyshev | Design of satellite constellations with continuous coverage on elliptic orbits of Molniya type | |
| RU2653063C1 (en) | Satellite system of communication and observation in near-equatorial latitudes | |
| RU2396187C1 (en) | Satellite system of communication and observation | |
| RU2671601C1 (en) | Method for forming constellation of space vehicles for local observation of given region of planet | |
| Ortore et al. | A small satellite constellation for continuous coverage of mid-low earth latitudes | |
| Castiel et al. | Ellipso-coverage optimization using elliptic orbits | |
| Kun-peng et al. | Research on the Optical Observation Method for LEO Objects with Small Inclination | |
| RU2499750C2 (en) | Communication and surveillance satellite system | |
| WO2016113586A1 (en) | System of satellites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110602 |