中轨道地带移动通信卫星星座应用研究

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1、第24卷第4期航天器工程V01．24No．42015年8月SPACECRAFTENGINEERINGl中轨道地带移动通信卫星星座应用研究林来兴(北京控制工程研究所，北京100190)摘要论述中轨道移动通信卫星星座的特点(相对于高、低轨道)，提出10种可供选择的星座方案。每种方案都具有区域通信、地带通信、加强地带通信等3种功能，采用5颗工作卫星组成的方案B和采用8颗卫星组成的方案J，除了可为现在建设的“一带一路”地区提供实时、廉价、使用方便的移动通信服务外，还可以为将来在南美洲国家建设高铁工程提供移动通信，并且也可使

2、占全世界85％以上的人口受益。关键词中轨道；移动通信卫星；星座；“一带一路”中图分类号：V52文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673-8748．2015．04．001ResearchOilMid-orbitZoneMobileLINLaixing(BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190，China)Abstract：Thepaperdescribesthecharacteristicsofmid—orbitcommunication

3、ssatelliteconstella—tionwithrespecttohighandlowearthorbit，andpresentstenalternativeconstellationoptions．Eachoptionhasthreefunctionsasfollowsregionalcommunication，zonecommunicationandstrengthenedzonecommunication．Inthispaperwestudytwoschemes：schemeBconstellatio

4、nusing5satellitesandschemeJconstellationusing8satellites．Thesetwoprogramscannotonlyprovidecheap，realtimeandconvenientmobilecommunicationsystemforbuilding“OneBeltandOneRoad”，butalsoprovidemobilecommunicationsystemforthefutureinSouthAmericatobuildhigh—speedrailp

5、roject．Theywouldbenefitmorethan85％oftheworld’Spopulationaswell．Keywords：mid—orbit；mobilecommunicationssatellite；constellation；“OneBeltandOneRoad’’1引言在卫星应用领域，通信卫星很普遍，其经济效益很高，在全世界民用、商用航天器发射数量方面，历来通信卫星发射数量占总发射数量比例是最高的。卫星通信由于要保持用户通信连续性和语音通信不能中断，覆盖地面要求“无缝”，为此通信卫星基本

6、上要组成星座。通信卫星星座有高(地球静止轨道)、中、低三种，各有其特点。地球静止轨道通信卫星星座优点是，可对地面某区域保持静止，也就是说可以实现区域通信，也可实现全球通信。缺点是通信距离长，要求很大发射功率；通信时间延迟大，信息来回一次传输8万千米，时间延迟近0．27S；另外还有一个弱点，即地球静止轨道上的定点位置目前已经很拥挤，要求申请新的轨道位置非常困难。而对低地球轨道通信卫星来说，要实现全球“无缝”覆盖要求卫星数量很多，一收稿日期：2015—05—29：修回日期：2015-07—17作者简介：林来兴(1932

7、一)，男，研究员，从事航天控制、小卫星编队飞行研究。Email：laixing—tin@sma．com。航天器工程24卷般至少要几十颗，甚至上百颗，而且难以建立区域通信，要建则就是全球通信。同时，上述高低两种轨道通信卫星都需要投入费用高。本文所谈的中轨道限定在倾角等于零度，高度为7000～20000km的轨道，因为高于和低于此轨道高度，存在很强的地球内外辐射带，对卫星运行安全将有较大影响。文中首先讨论中轨道移动通信卫星星座具有的特点和星座设计要求，并分析10种多用途中轨道移动卫星星座方案[13；最后介绍英国在201

8、3--2014年发射的“其他30亿人口”(Other3billion，03b)中轨道通信卫星星座的概况和特点，以论证发展中轨道移动通信卫星的必要性。2中轨道地带移动通信卫星星座特点与星座设计2．1特点中轨道地带移动通信卫星星座有如下特点：(1)由于中轨道高度(7000～20000kin)是地球静止轨道高度的1／5～1／1．8，根据通信需要发射功率与距离平方成