СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ МЕЖДУ АБОНЕНТАМИ Российский патент 1995 года по МПК H04B7/185 

Изобретение относится к способу построения космического комплекса для организации спутниковой системы связи.

Известен способ построения космического комплекса, использующий преимущества геостационарной орбиты, двигаясь по которой искусственный спутник Земли неизменно находится над одной и той же точкой поверхности Земли. Среднее движение искусственного спутника Земли равно при этом угловой скорости вращения планеты.

Однако указанный способ имеет следующие недостатки:
высокие энергозатраты для вывода искусственного спутника Земли на круговую экваториальную орбиту, что делает указанный способ в случае использования искусственного спутника Земли с ретрансляторами большой мощности экономически необоснованным;
использование данного способа зависит от наличия свободного места на геостационарной орбите для данного района, ограничений на технические параметры, расположения и порядка работы станций в соответствии с Регламентом радиосвязи.

Известна система спутниковой связи при которой на эллиптические орбиты выводятся N спутников для обеспечения непрерывности связи наземных станций со спутником.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение непрерывной связи посредством неподвижных остронаправленных антенн земных станций.

Поставленная цель достигается тем, что параметры орбит спутников-ретрансляторов выбирают из условий, что при перемещении спутников на апогейных участках траектории в зонах между линиями пересечения плоскостей орбит, средние значения абсолютных величин угловых скоростей спутников относительно оси вращения планеты совпадают с абсолютной величиной угловой скорости планеты, а синхронно сменяющиеся спутники связи, постоянно находящиеся над определенной точкой поверхности планеты, дрейфуют относительно абонентов на величину фокального угла, не превышающего величины угла главного лепестка диаграммы направленности антенны абонента.

Параметры орбит спутников, а также величина фокального угла дрейфа искусственных спутников Земли относительно земных станций зависит от числа спутников, используемых для организации системы связи.

На фиг.1 приведена принципиальная схема построения космического комплекса для организации спутниковой системы связи; на фиг.2 траектория движения спутника связи на рабочем участке орбиты, видимая с земной станции,
На фиг. 1 показаны спутники-ретрансляторы 1, земные приемопередающие станции 2, зона взаимной видимости 3, рабочий участок эллиптической синхронной орбиты 4, эллиптическая синхронная орбита 5, зона между пересечениями плоскостей орбит 6.

Способ осуществляется следующим образом.

Космический комплекс состоит из спутников-ретрансляторов 1 и земных приемопередающих станций 2, которые находятся в зоне взаимной видимости 3. Искусственные спутники Земли 1 перемещаются по рабочему участку 4 эллиптической синхронной орбиты 5. На рабочем участке искусственный спутник Земли осуществляет радиосвязь между земными станциями. Поскольку среднее значение абсолютной величины угловой скорости относительно оси вращения планеты для искусственного спутника Земли, находящегося на рабочем участке орбит ω_o равна абсолютной величине угловой скорости Земли ω_o, то радиосвязь осуществляется посредством неподвижных остронаправленных антенн земных станций.

В конце рабочего участка в зоне между пересечениями плоскостей орбит 6 в работу включается следующий спутник, движущийся по своей эллиптической синхронной орбите и т.д. Все искусственные спутники Земли, перемещающиеся на рабочих участках своих орбит дрейфуют относительно абонентов на величину фокального угла, не превышающего величины угла главного лепестка диаграммы направленности антенны абонента.

Дрейф искусственного спутника Земли относительно абонентов (фиг.2) происходит из-за разности абсолютных величин угловых скоростей искусственного спутника Земли и земных станций. В точках 1, 4, 7 траектория движения спутника связи на рабочем участке орбиты, видимой с Земли, абсолютные величины угловых скоростей искусственного спутника Земли и земных станций равны, на линии 1-2-3-4 разность абсолютных угловых скоростей искусственного спутника Земли и земных станций возрастает до максимального (т.2), а затем уменьшается до 0 (т.4). На линии 4-5-6-7 разность абсолютных угловых скоростей искусственного спутника Земли и земных станций возрастает до максимального (т.6), а затем уменьшается до 0, т.7. Величины углов смещения искусственных спутников Земли в горизонтальном U_h и вертикальном U_v направлениях не должны превышать величины угла главного лепестка диаграммы направленности антенн земных станций, что дает возможность использовать остронаправленные неподвижные антенны на земных станциях.

Таким образом, способ построения космического комплекса для организации спутниковой системы связи имеет следующие преимущества:
организация непрерывной связи посредством неподвижных остронаправленных антенн земных станций, что дает возможность использовать малогабаритные и индивидуальные антенны в искусственных спутниках Земли, выводимых на синхронные эллиптические орбиты, что требует значительно меньших энергозатрат, чем вывод искусственных спутников Земли на геостационарную орбиту и позволяет значительно поднять мощность ретрансляторов, находящихся на искусственных спутниках Земли;
использование широкого круга современных типов ракет-носителей для вывода искусственных спутников Земли на рабочие орбиты;
возможность быстрой перестройки системы спутниковой связи на новые типы радиооборудования, новые мощности системы, новые рабочие частоты путем замены устаревших искусственных спутников Земли на новые;
повышение устойчивости и качества связи.

Использование: для построения космического комплекса для организации спутниковой системы связи. Сущность изобретения: в способе построения спутниковой системы связи между абонентами выбор параметров орбит спутников-ретрансляторов осуществляют из условия, что при перемещении спутников на апогейных участках траектории в зонах между линиями пересечения плоскостей орбит, средние значения абсолютных величин угловых скоростей спутников относительно оси вращения планеты совпадают с абсолютной величиной угловой скорости планеты, а синхронно сменяющиеся спутники связи, постоянно находящиеся над определенной точкой поверхности планеты, дрейфуют относительно абонентов на величину фокального угла, не превышающего величины угла главного лепестка диаграммы направленности антенны абонента. 2 ил.

СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ МЕЖДУ АБОНЕНТАМИ, заключающийся в выведении N искусственных спутников Земли, которые снабжены радиостанциями на эллиптические синхронные орбиты, лежащие в плоскостях, отличных от экваториальных, отличающийся тем, что значения параметров эллиптических синхронных орбит искусственных спутников земли выбирают из условий, при которых на апогейных участках траекторий эллиптических синхронных орбит в зонах между линиями пересечения плоскостей эллиптических синхронных орбит среднее значение абсолютных величин угловых скоростей искусственных спутников Земли относительно оси вращения планеты Земля за некоторый период Tр= 24/N совпадает с абсолютной величиной угловой скорости Земли, а величина дрейфа искусственных спутников Земли по азимуту и углу места относительно абонентов не превышает величины угла главного лепестка диаграммы направленности антенны радиостанции абонента.