近月空间星座轨道设计方法

V57; 结合未来月球探测任务对中继通信及月面导航的需求,提出一种近月空间星座轨道构型设计方法.首先梳理了中继通信、月面导航、建设及维护成本三个方面的星座设计指标,并应用层次分析法确定了各项指标的权重,给出综合评价指标;充分考虑近月空间轨道资源,分析各类轨道的性质,初步筛选适合部署星座的轨道类型;提出一种近月空间星座建设路线,分三个阶段逐步实现全月的100％四重覆盖;依次设计三个阶段的星座构型,对每个阶段,比较不同的构型方案,选择综合评价指标最优的构型方案.基于上述方法得到了近月空间星座建设方案:第一阶段部署2颗椭圆冻结轨道卫星,可为月球南极极区提供全时对地中继通信;第二阶段部署6颗椭圆冻结轨...

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Published in中国空间科学技术 Vol. 44; no. 3; pp. 15 - 29
Main Authors 陈诗雨, 倪彦硕, 彭兢
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京空间飞行器总体设计部,北京 100094 25.06.2024
Subjects
轨道设计
navigation
orbit design
constellation configuration
近月空间
星座构型
导航
通信
communication
near-lunar space
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ISSN1000-758X
DOI10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0035

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Summary:V57; 结合未来月球探测任务对中继通信及月面导航的需求,提出一种近月空间星座轨道构型设计方法.首先梳理了中继通信、月面导航、建设及维护成本三个方面的星座设计指标,并应用层次分析法确定了各项指标的权重,给出综合评价指标;充分考虑近月空间轨道资源,分析各类轨道的性质,初步筛选适合部署星座的轨道类型;提出一种近月空间星座建设路线,分三个阶段逐步实现全月的100％四重覆盖;依次设计三个阶段的星座构型,对每个阶段,比较不同的构型方案,选择综合评价指标最优的构型方案.基于上述方法得到了近月空间星座建设方案:第一阶段部署2颗椭圆冻结轨道卫星,可为月球南极极区提供全时对地中继通信;第二阶段部署6颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L2晕轨道卫星,可为月球南极极区提供全时导航定位,并为全月面提供全时对地通信;第三阶段部署4颗椭圆冻结轨道卫星、2颗近直线晕轨道卫星、1颗L1晕轨道卫星、3颗远距离逆行轨道卫星,可为全月提供全时导航定位.对全月任一点,该星座的几何精度衰减因子小于5的时间至少占72％,可长时间为全月面提供高精度导航定位.相较于现有文献,该近月空间星座设计方法考虑的轨道类型更丰富,星座性能指标更全面,且创新性地提出了分阶段的近月空间星座建设方案.
ISSN:1000-758X
DOI:10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0035