通信星座及其建立方法与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种通信星座。

本发明还涉及通信星座的建立方法。

背景技术：

通信星座是由多颗卫星组建的卫星网络。通信星座是通信系统的重要组成部分。摩托罗拉公司通过铱星项目在地球上空布置了多颗卫星组建了铱星通信星座。铱星通信网依靠通信星座中卫星与卫星之间建立的星间链路，使通信终端在全球任意位置进行相互通信得以实现。但是，铱星通信星座中卫星置于不同高度的轨道上，卫星与卫星之间的通信链路不是固定的。这样，造成铱星之间的星间链路按照周期变换。

技术实现要素：

为了使卫星与卫星之间的星间链路保持不变，本发明提供了一种通信星座，由数颗卫星组成，所述卫星分布于各个轨道平面上；所述轨道平面与赤道面之间具有二面角，所述轨道平面间具有相位因子，所述轨道平面按照所述相位因子均分于赤道面上；所述通信星座具有稳定的通信链路；所述稳定的通信链路由同轨道通信链路和异轨道通信链路构成；所述同轨道通信链路是由均分于同一轨道平面上的2颗卫星组成的；所述异轨道通信链路是由2根邻近的异轨道平面上的2颗邻近卫星组成的，若从所述轨道平面中选定1根轨道作为中心轨道平面，并且在所述中心轨道平面中选定1颗卫星作为中心卫星，从所述中心轨道平面沿顺时针相位因子或者逆时针相位因子分别旋转后，确定2个异轨道平面，并且从所述2个异轨道平面上选择4颗与所述中心卫星邻近的卫星且同所述中心卫星构成4条稳定的通信链路。

优选的，所述卫星，其总数为70颗；所述轨道平面，其总数为10条；所述轨道平面与赤道面之间的二面角为55度；所述轨道平面间的相位因子为18度。

优选的，所述卫星上设有6台激光通信机，其中2台用于所述同轨道通信链路，另外4台用于所述异轨道通信链路。

为了实现通信星座，本发明还提供了一种通信星座的建立方法，将数颗卫星分布于各轨道平面上，所述轨道平面与赤道面之间具有二面角，所述轨道平面间具有相位因子，所述轨道平面按照所述相位因子均分于赤道面上；

从均分于同一轨道平面上的卫星中任意选择2颗邻近的卫星，并在其之间建立一条稳定的通信链路，该条通信链路是同轨道通信链路；

从所述轨道平面中选定1根轨道作为中心轨道平面，并且在所述中心轨道平面中选择1颗卫星作为中心卫星；

从所述中心轨道平面沿顺时针相位因子或者逆时针相位因子分别旋转，分别得到2个异轨道平面；

在所述的2个异轨道平面上各选择2颗与中心卫星邻近的卫星，并且以所述4颗卫星与所述中心卫星之间构成的稳定通信链路作为异轨道通信链路。

与现有技术相比，本发明的优点在于，以通信星座中的任一颗卫星为参照，其与邻近卫星之间始终保持稳定。由于各卫星之间的关联关系始终是稳定的，基于此使构建稳定的通信链路成为可能。在此基础之上，本发明提供了搭载激光通信机的通信星座以完成多颗卫星之间的互联互通。同时，本发明指明了通信星座的建立方法，通过这种方法以实现上述通信星座。

附图说明

图1是从主示参照面方向看第一轨道面的示意图。

图2是从俯视参照面方向看第一轨道面与参照面之间的棱的示意图。

图3是从俯视参照面方向看第一至第十轨道面分别与参照面之间的棱的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。本发明提供了一种通信星座，由70颗卫星组成。70颗卫星分布于通信星座的各轨道上。本具体实施方式中，选用70颗卫星进行说明是为了方便撰写，可能根据实际需要确定卫星数量和轨道数量。如图1所示，以地球赤道海平面上方6000公里位置环绕地心一周的圆形平面作为参照面0。本具体实施方式为了便于说明选用地球赤道海平面上方6000公里位置。这个们置可以被改变。从参照面0的主视方向看，第一轨道所形成的平面1与参照面0为同心圆，并且第一轨道所形成的平面1与参照面0之间的二面角13为55度。如图2所示，从参照面的俯视方向看，第一轨道所形成的平面1与参照面0相交生产二面角的棱14。二面角的棱14通过参照面0的圆心，并且第一道轨与参照面相交于第A11点11和第A12点12。

如图3所示，在参照面内沿顺时针方向将二面角的棱14分别转动18、36、54、72、90、108、126、144、或者162度，则分别得到第二轨道、第三轨道、第四轨道、第五轨道、第六轨道、第七轨道、第八轨道、第九轨道、或者第十轨道。第二轨道与参照面相交于第A21点21和第A22点22。第三轨道与参照面相交于第A31点31和第A32点32。第四轨道与参照面相交于第A41点41和第A42点42。第五轨道与参照面相交于第A51点51和第A52点52。第六轨道与参照面相交于第A61点61和第A62点62。第七轨道与参照面相交于第A71点71和第A72点72。第八轨道与参照面相交于第A81点81和第A82点82。第九轨道与参照面相交于第A91点91和第A92点92。第十轨道与参照面相交于第A101点101和第A102点102。任一轨道与参照面0之间的二面角均为55度。本具体实施方式为便于说明选择55。该角度可以改变。

每条轨道上分别设置7颗卫星，每颗卫星按照小于55度的间距平均分布于一条轨道上。通信星座总计70颗卫星，每一颗卫星在轨道上的角速度模相同。各轨道上，每颗卫星之间相对静止。同轨道面上的前后相对静止的2颗卫星构成长期稳定的通信链路。

第一轨道上的任一颗卫星分别邻近第十轨道上的两颗卫星和第二轨道上的两颗卫星。

第二轨道上的任一颗卫星分别邻近第一轨道上的两颗卫星和第三轨道上的两颗卫星。

第三轨道上的任一颗卫星分别邻近第二轨道上的两颗卫星和第四轨道上的两颗卫星。

第四轨道上的任一颗卫星分别邻近第三轨道上的两颗卫星和第五轨道上的两颗卫星。

第五轨道上的任一颗卫星分别邻近第四轨道上的两颗卫星和第六轨道上的两颗卫星。

第六轨道上的任一颗卫星分别邻近第五轨道上的两颗卫星和第七轨道上的两颗卫星。

第七轨道上的任一颗卫星分别邻近第六轨道上的两颗卫星和第八轨道上的两颗卫星。

第八轨道上的任一颗卫星分别邻近第七轨道上的两颗卫星和第九轨道上的两颗卫星。

第九轨道上的任一颗卫星分别邻近第八轨道上的两颗卫星和第十轨道上的两颗卫星。

第十轨道上的任一颗卫星分别邻近第九轨道上的两颗卫星和第一轨道上的两颗卫星。

若从10个轨道平面中选定1条轨道平面作为中心轨道平面，并且在中心轨道中选定1颗卫星作为中心卫星；则能够通过该中心轨道按顺时针18度相位因子和逆时针18度相位因子旋转确定2个异轨道平面，并且所述2个异轨道平面上有4颗卫星与中心卫星邻近。4颗这样的卫星与中心卫星构成4条稳定的通信链路。

采用这种方法布置卫星，则能在任意两条异轨道面上的任意两颗邻近的卫星之间建立起一条长期稳定的通信链路。

铱星星座是将卫星布置于不同的轨道面上，通信链路不是固定的。这种星座与铱星星座相比，其卫星全部分布于同一球面上，不同轨道上的卫星之间能够建立长期稳定的通信链路。

激光通信技术要求激光通信机之间具有长期稳定的通信链路。采用长期稳定的通信链路，则能将激光通信机用于通信。因此，本发明提供的通信星座为激光通信提供了基础载体。

特别地，在这样的通信链路上安装激光通信机来实现用激光进行高速通信。每颗卫星上至少安装6台激光通信机，其中2台用于与同轨道卫星进行通信，令外4台用于与异轨道卫星进行通信。

在建立通信星座的过程中，本发明提出了一种通信星座的建立方法，将70颗卫星分布于10个轨道平面上，所述轨道平面与赤道面之间的二面角为55度，所述轨道平面间的相位因子为18度，所述轨道平面按照所述相位因子均分于赤道面上。

从第一轨道平面、第二轨道平面、第三轨道平面、第四轨道平面、第五轨道平面、第六轨道平面、第七轨道平面、第八轨道平面、第九轨道平面和第十轨道平面中的任一轨道平面中选取一条轨道平面。然后，从该轨道平面上的7颗卫星中，任意选择2颗卫星。这两颗卫星是邻近的。邻近是指在球面上一颗卫星与另一颗卫星之间不存在其他卫星。用这两颗卫星能够组成一条稳定的通信链路。该条通信链路是同轨道通信链路。

从第一轨道平面、第二轨道平面、第三轨道平面、第四轨道平面、第五轨道平面、第六轨道平面、第七轨道平面、第八轨道平面、第九轨道平面和第十轨道平面中的任一轨道平面中选取一条轨道平面作为中心轨道平面。

从所述中心轨道平面沿顺时针18度相位因子或者逆时针18度相位因子分别旋转，分别得到2个异轨道平面。

若以第一轨道平面作为中心轨道平面，则从第一轨道平面沿顺时针18度相位因子或者逆时针18度相位因子分别旋转，分别得到第二轨道平面或者第十轨道平面。第二轨道平面与第十轨道平面分别为第一轨道平面的2个异轨道平面。

从第一轨道平面上的7颗卫星中任意选择1颗卫星作为中心卫星。

在2个异轨道平面上各选择2颗与中心卫星邻近的卫星。用这4颗卫星分别与中心卫星组建4条稳定的通信链路作为异轨道通信链路。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。