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1、IGSO星座系统的性能仿真分析1GSOlnclinii甲GeutulimiarySynchnHiiicilOrbit）帧斜对地同1GS0具右L&叮】相同的轨逍高度*因此具有与纯球自转尿期相同的轨道周期.但曲于轨道倾角MS因此，其星F点轨逑在地面就用是一个点，而是以赤道为对称轴的%字形.软道倾肃越大，*T字形的区域也越大。由TIGSOP星在地面的轨迹是亍啓”宇形*单颗IGSO卫尺对特定区城的着性能可能不则一竊GKOT皐的.怛制用名膜IGSO卫星绢A的星座却可以达到lCEO卫星更封的襪盖性能，一方面平均仰角更高；另一方面可IU实现參星S若能保证到各颗卫星的传播路径相互独立，则可以在相同的衰落余凤祭
2、件下实现更岛的轻船叮用度和分集増益。1仿真设对于IGSO卫星星座廉说，为达到较好的覆盖性能通常要求星座中各1CSO卫犀在地面是共轨谨的刃匸其可调整的设让参数主要有三个：轨道倾角、右鞋交点赤经RAAN近点角令考虑到对我国的盧能.这翼选择IGSO卫星过赤道时的勢度固定为东118%真近点働主要决定了各顆卫星相互之间的相位关系当卫星数一定时.直也就基本定了，因此，本丈主要研究不同的轨道倾角对覆盖性能的影骗。轨逋参数如F：最低通信仰角：10植盖区域：中邑及其附坯区域；卫星过赤道时的蛭度*东绘H旷a在以上轨道參数的前提下.本文分别对两範、三颗、pqflsicso卫星构成星座前特性逬行分析。2IGSOS座盖
3、性能分析2.1 2颗IGSO在由2颗1GSO卫星爼成的星座中，2颗卫星在地面的轨迹垂合，轨道倾角相同，所不同是真近点角分别是0和180。而右升交点赤经（RAA艸）分别是21&7。和3&7S对倾角30。和55。分别进行了仿真比较，基本规律是，轨道倾角越小，双星救盖率越高，极限情况是轨道倾角为0。，此时单星覆盖区域就等于双星不间断覆盖区城。显示了两种轨道倾角星座满足单星和双星不间断覆盖的区域范国。图1分别给出了轨道倾角为30。和5产时不同纬堆的覆盖件链和平均通信仰角的统计（c）GEO星座与2JGSO屈廉通信伯角的对比图12藏IGS0卫星组成的星座庸希杵能及停纬慶带的平均通信仰角从这几幅图可以看出：
4、（1）为达到较髙的双星覆盖率，轨道倾角应该越小越好;（2）为达到在高纬度区有较高的仰角，轨道倾角应该越大越好；（3）为达到较好的分集效果.应该使两颗卫星之间的距离尽蚤大.以便到两条传播路径的衰落特性能够统计独立，因九要求倾角越大越好。因此，在选择轨道倾角时，需要综合权衡考虎。2.2 3fihGSO在由3颗IGSO卫星组成的星座中，3额卫星在地面的轨迹重合，轨道倾角相同，所不同的是真近点角分别是0。、120。和240。，而右升交点赤经（RAAN）分別是21&7。、98.7和338.7o图2分别给岀了3L和35。倾角时由三颗IGSO卫星组成的星座的覆盖待性和平均通信仰角。（a）3-IGS0mi（3
5、0阪角）（b）3-IGS0履盖性能（55顷僅）（c）GEO星座与MIGSO星座通信仰角的对比图2mTGSOTgm的星疾覆盖件能及各纬度带的平均通信仰角由图2可以得岀；对于30。倾角的星座.住纬度55。以下可以获得接近100%的双星愛盖率，纬度25。以下可以获得接近100%的三星覆盖率，在纬度50。以内区域的平均通倍仰角30%对于55。傾角的】GSO星座，在纬度40。以下可以获得接近100%的双星覆盖率，在纬度75。以内区域的平均通宿仰角50。对比这两种星座的性能，33倾角IGSO星座在中低纬度区域的多岸覆盖性能更好.而55。倾角IGSO星座在中高纬度区域的通信仰角条件更好，在北极点仍能够保证3
6、5。以上的平均通信仰角。2.3 4颗IGSO在由4颗1GSO卫星组成的星座中.4颗卫星的真近点角分別是90。、180。和270。，而右升交点赤经(RAAN)分别是218.7。、128.7。、38.7。和308.7%图3分别给出了软道倾角为30。和55。时.在10。通信仰角条件卜満足单星、双星和三星不何斷覆盖的区域范围。同样从图中可以看出，30噸角星座的不间浙穩葢区域面积更大于55。倾角星瘗,并且整个中国区戎可以实现二星不间断横荒。(a)4-IGSOi30倾角的覆盖区城(h)4-IGSO55値角的H盖区域图34-JGSO的覆盖区垃图4分别给岀了30。、55倾角时山四ICSO卫星组成的星座的覆盖恃
7、性和平均通信仰角。由图4(a)和(b),可以看岀：对于30倾角的星座，在纬度55。以下可以获得接近100%的三星覆盖率，在纬度70。以下可以获得接近100%的双星覆盖率；对于55。倾角的IGSO星座，在纬度30以下町以获得接近100%的三星覆蓋率，在纬度75。以下可以获得接近100%的双星覆盖率。2.44颗IGSO与GEOtt能比校作为对比，图4(c)给出了位于东经118。的1颗GE0卫星与4IGSO星座对不同纬度的平均通信仰角统计。对于低纬度地区GE0卫星可以获得较高的通信仰角，但是随着纬度上升，通信仰角急剧下降.而ICSO星座能够维持较稳定的通信仰角。采用34顆IGSO组成的星座时，中低纬
8、度区域的多星覆盖率很高，可以采用分集接收的方法降低单颗卫星的发射功率，提高通信质量。（a）4-IGSOft性能（30顷角）（b）4-ICSOftt性能（55。顷瀚）图4四颗IGSU卫星组成的星座的覆盖持性及平均通信仰角3IGSO星座多普勒频移分析对于上述IGSO星座方案，当选择具有凤高仰角的IGSO卫星作为通信卫星时，在一个轨道周期内（86164秒），对于北京和南京两个典型地点的多普勒频移随时间的变化过稈分别如图5、图6所不。计算过程中选择载波频率为1.6GHz。由于测试点选取具有最高仰并的IGSO卫星作为通信卫星，因此条普勒移呈现一种不规则的周期性变化。从这儿辐图町以看到.1GSO卫星的轨道
9、倾角越大.多普勒频移越大；地面站所处的纬度越高，多普勒移也越大；地面站到卫星的距离越远，多普勒频移也越大；总体而言，IGSO卫星的多普勒移与低轨道系统相比要小得多，对于2-IGS0星座，通常低于2000Hz；对于3-IGSO星座.通常低于1000Hz；对于4-IGSO星座.通常低于500Hzo这样的名普勒频移对通信造成的影响是很有限的.因此.采用ICSO所引人的多普勒频移不会对整个系统设计造成很大的困难C4结束语通过对1GSO卫星星座的覆盖性能分析，轨道傾角的选择对于平均通信仰角和多星覆盖率的影响是比校明显。选择何种倾角与所需要的覆盖区域密切相关，如果只要求覆盖中低纬度区，则采用较小的轨道倾角能达到更好的平均仰角和多星覆盖率：若要求覆盖到高纬度区，则采用大的轨道倾角较合适。另外，由于卫星的运动所引起的务普勒效应对整个系统的影响并不大。因此，为了达到较好的覆盖中国区域，采用37颗IGSO卫星星座是可行的。
