專利名稱：兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽系行星空間環(huán)境探測領(lǐng)域，尤其涉及一種兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空間環(huán)境是影響航天器在軌工作的重要因素，我國未來將開展太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境響應(yīng)探測，研究太陽爆發(fā)造成的近地環(huán)境大尺度和小尺度變化規(guī)律。然而，國內(nèi)目前關(guān)于該領(lǐng)域的研究仍處空白階段，為此，開展能夠滿足探測需求的衛(wèi)星星座系統(tǒng)設(shè)計(jì)迫在眉睫
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在無法滿足對(duì)太陽爆發(fā)造成的近地環(huán)境大尺度和小尺度變化規(guī)律探測的研究需求的技術(shù)問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，包括若干衛(wèi)星和若干中繼通信終端，各衛(wèi)星進(jìn)一步包括綜合電子計(jì)算機(jī)和與其連接的空間磁場探測載荷、空間能量粒子探測載荷以及空間等離子體探測載荷；各衛(wèi)星分層分布且通過各中繼通信終端通信連接。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，上述衛(wèi)星的數(shù)量為5顆。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該5顆衛(wèi)星包括3顆小型衛(wèi)星和2顆為微型衛(wèi)星，其中，小型衛(wèi)星質(zhì)量為280kg，采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制方式；微型衛(wèi)星質(zhì)量為50kg，采用自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制方式。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該5顆衛(wèi)星分別分布在兩個(gè)軌道高度分別為895km和727km的太陽同步軌道上，其中，2顆微型衛(wèi)星和I顆小型衛(wèi)星工作于高度為895km的太陽同步軌道，另外2顆小型衛(wèi)星工作于高度為727km的太陽同步軌道。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該分布在高度895km的太陽同步軌道的三顆均勻分布，且其中的小型衛(wèi)星位于中間，兩顆微型衛(wèi)星均按0. 5°相位差分布于微型衛(wèi)星前后，形成3星編隊(duì)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星按相位差0. 5°分布，形成2星編隊(duì)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該分布在高度895km的太陽同步軌道的小型衛(wèi)星分別與兩顆分布在高度895km的太陽同步軌道的微型衛(wèi)星以及分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星通信連接；分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星之間通信連接。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該中繼通信終端具有雙信通道能力，其進(jìn)ー步包括多通道S頻段中繼收發(fā)信機(jī)、若干多エ器和若干中繼天線，S頻段中繼收發(fā)信機(jī)與綜合電子計(jì)算機(jī)通信連接，中繼天線通過多エ器與多通道S頻段中繼收發(fā)信機(jī)通信連接，各中繼通信終端之間通過中繼天線通信連接。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)和工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)分別構(gòu)成兩個(gè)小尺度探測系統(tǒng)，獲取單顆衛(wèi)星無法得到的近地空間環(huán)境小尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，該工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)和工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)，利用軌道周期差異，空間相位最大達(dá)到180°，同時(shí)開展所在區(qū)域的空間環(huán)境探測，用以獲取太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境大尺度結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。 本發(fā)明采用集成化、小型化的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多星組網(wǎng)，能夠兼顧空間大尺度與小尺度 探測太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境響應(yīng)，工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)和工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)分別構(gòu)成兩個(gè)小尺度探測系統(tǒng)，獲取單顆衛(wèi)星無法得到的近地空間環(huán)境小尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)和工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)，利用軌道周期差異，空間相位最大達(dá)到180°，同時(shí)開展所在區(qū)域的空間環(huán)境探測，可以獲取太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境大尺度結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。因此，本發(fā)明能夠完全滿足太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境大尺度和小尺度響應(yīng)探測的應(yīng)用要求，滿足近地環(huán)境的空間磁場、能量粒子、等離子體等探測載荷的安裝和使用要求，具有集成設(shè)計(jì)、多星組網(wǎng)、異軌分布、動(dòng)態(tài)構(gòu)型等技術(shù)特點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的空間環(huán)境小尺度探測星座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的空間環(huán)境大尺度探測星座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)中繼通信結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。請參閱圖I至圖3，一種兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，包括5顆衛(wèi)星A星、B星、C星、D星、E星和五組中繼通信終端，各衛(wèi)星進(jìn)一歩包括綜合電子計(jì)算機(jī)和與其連接的空間磁場探測載荷、空間能量粒子探測載荷以及空間等離子體探測載荷；各衛(wèi)星分層分布且通過各中繼通信終端通信連接。具體地，5顆衛(wèi)星包括3顆小型衛(wèi)星和2顆為微型衛(wèi)星，其中，小型衛(wèi)星質(zhì)量為280kg，采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制方式；微型衛(wèi)星質(zhì)量為50kg，采用自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制方式。更近一歩地，衛(wèi)星星座系統(tǒng)的5顆衛(wèi)星分布于兩個(gè)太陽同步軌道，三軸穩(wěn)定的小型衛(wèi)星A星和自旋穩(wěn)定的微型衛(wèi)星D星和E星位于高度895km的太陽同步軌道，三軸穩(wěn)定B星和C星位于高度727km的太陽同步軌道。如圖2所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的空間環(huán)境小尺度探測星座的結(jié)構(gòu)示意圖。A星、D星和E星均勻分布，A星位于中間，D星和E星按0. 5°相位差分布在A星前后，形成3星編隊(duì)。B星和C星相位差0.5°，形成2星編隊(duì)。兩個(gè)軌道的3星編隊(duì)和2星編隊(duì)利用攜帶的空間磁場探測載荷、空間能量粒子探測載荷、空間等離子體探測載荷同時(shí)開展空間環(huán)境探測，并將探測結(jié)果發(fā)送至綜合電子計(jì)算機(jī)，綜合電子計(jì)算機(jī)計(jì)算得到不同區(qū)域的空間環(huán)境小尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送至地面控制中心。如圖3所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的空間環(huán)境大尺度探測星座的結(jié)構(gòu)示意圖。利用不同軌道高度衛(wèi)星運(yùn)行周期的差異，A星、D星和E星編隊(duì)和B星、C星編隊(duì)在特定時(shí)間形成相位差達(dá)到180°的大尺度星座構(gòu)型，5顆衛(wèi)星利用攜帶的探測載荷同時(shí)開展所在區(qū)域的空間環(huán)境探測，并將探測結(jié)果發(fā)送至綜合電子計(jì)算機(jī)，綜合電子計(jì)算機(jī)計(jì)算得到空間環(huán)境大尺度結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送至地面控制中心。如圖4所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)中繼通信結(jié)構(gòu)原理圖。5顆衛(wèi)星同時(shí)配置S頻段中繼通信終端，每顆衛(wèi)星配置一組中繼通信終端，形成多星組網(wǎng)系統(tǒng)。分布在高度895km的太陽同步軌道的小型衛(wèi)星A星分別與兩顆分布在高度895km的太陽同步軌道的微 型衛(wèi)星D星和E星以及分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星B星和C星通信連接；分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星之間通信連接。即通過為每顆衛(wèi)星配置中繼通信終端,建立A星與D星、A星與E星、A星與B星、A星與C星、B星與C星之間的中繼通信鏈路，形成多星組網(wǎng)系統(tǒng)。每顆星配置的中繼通信終端具體包括S頻段中繼收發(fā)信機(jī)、多工器和中繼天線。其中，A星、B星和C星配置多通道S頻段中繼收發(fā)信機(jī)，D星和E星配置單通道S頻段中繼收發(fā)信機(jī)。A星具體配置4付中繼收發(fā)天線，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)與B星、C星、D星和E星的中繼通信。B星、C星配置2付中繼收發(fā)天線，D星、E星配置I付中繼收發(fā)天線。從圖中可以看出，星間中繼通道具有雙向通信能力，衛(wèi)星的綜合電子計(jì)算機(jī)所要發(fā)送的信息，傳輸?shù)街欣^收發(fā)信機(jī)的發(fā)射通道，發(fā)射通道將信號(hào)輸出到多工器，多工器通過中繼收發(fā)天線輸出射頻信號(hào)。相應(yīng)的中繼收發(fā)天線接收到射頻信號(hào)后，輸出到多工器，多工器將信號(hào)輸出到中繼收發(fā)信機(jī)的接收通道，接收通道將信息輸出到衛(wèi)星的綜合電子計(jì)算機(jī)，作進(jìn)一步處理，并由綜合電子計(jì)算機(jī)發(fā)送至地面控制中心。在本實(shí)例中，系統(tǒng)包括5顆衛(wèi)星，并依據(jù)衛(wèi)星的數(shù)量配置五組中繼通信終端組成，以及設(shè)置每組中繼通信終端中的多工器和中繼天線的數(shù)量。但是，需要說明的是，本發(fā)明并不限定具體的衛(wèi)星和中繼終端以及多工器、中繼天線等的數(shù)量。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置衛(wèi)星的數(shù)量，并配置相應(yīng)數(shù)量的中繼通信終端，及每組通信終端中包含的多工器和中繼天線的數(shù)量。因此，以上采用5顆衛(wèi)星并配置5組中繼通信終端只是一個(gè)實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明采用集成化、小型化的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多星組網(wǎng)，能夠兼顧空間大尺度與小尺度探測太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境響應(yīng)，工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)和工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)分別構(gòu)成兩個(gè)小尺度探測系統(tǒng)，獲取單顆衛(wèi)星無法得到的近地空間環(huán)境小尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)和工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)，利用軌道周期差異，空間相位最大達(dá)到180°，同時(shí)開展所在區(qū)域的空間環(huán)境探測，可以獲取太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境大尺度結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。因此，本發(fā)明能夠完全滿足太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境大尺度和小尺度響應(yīng)探測的應(yīng)用要求，滿足近地環(huán)境的空間磁場、能量粒子、等離子體等探測載荷的安裝和使用要求，具有集成設(shè)計(jì)、多星組網(wǎng)、異軌分布、動(dòng)態(tài)構(gòu)型等技術(shù)特點(diǎn)。 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的 。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，包括若干衛(wèi)星和若干中繼通信終端，所述各衛(wèi)星進(jìn)一步包括綜合電子計(jì)算機(jī)和與其連接的空間磁場探測載荷、空間能量粒子探測載荷以及空間等離子體探測載荷；所述各衛(wèi)星分層分布，且通過所述各中繼通信終端通信連接。
2.如權(quán)利要求I所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述衛(wèi)星的數(shù)量為5顆。
3.如權(quán)利要求2所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述5顆衛(wèi)星包括3顆小型衛(wèi)星和2顆為微型衛(wèi)星，其中，所述小型衛(wèi)星質(zhì)量為280kg，采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制方式；所述微型衛(wèi)星質(zhì)量為50kg，采用自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制方式。
4.如權(quán)利要求3所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述5顆衛(wèi)星分別分布在兩個(gè)軌道高度分別為895km和727km的太陽同步軌道上，其中，2顆微型衛(wèi)星和I顆小型衛(wèi)星工作于高度為895km的太陽同步軌道，另外2顆小型衛(wèi)星工作于高度為727km的太陽同步軌道。
5.如權(quán)利要求4所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，·所述分布在高度895km的太陽同步軌道的三顆衛(wèi)星均勻分布，且其中所述的小型衛(wèi)星位于中間，兩顆微型衛(wèi)星均按0. 5°相位差分布于所述微型衛(wèi)星前后，形成3星編隊(duì)。
6.如權(quán)利要求4所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星按相位差0. 5°分布，形成2星編隊(duì)。
7.如權(quán)利要求5和6所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述分布在高度895km的太陽同步軌道的小型衛(wèi)星分別與所述兩顆分布在高度895km的太陽同步軌道的微型衛(wèi)星以及所述分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星通信連接；所述分布在高度727km的太陽同步軌道的兩顆小型衛(wèi)星之間通信連接。
8.如權(quán)利要求I所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼通信終端具有雙信通道能力，其進(jìn)一步包括多通道S頻段中繼收發(fā)信機(jī)、若干多工器和若干中繼天線，所述S頻段中繼收發(fā)信機(jī)與所述綜合電子計(jì)算機(jī)通信連接，所述中繼天線通過所述多工器與所述多通道S頻段中繼收發(fā)信機(jī)通信連接，所述各中繼通信終端之間通過所述中繼天線通信連接。
9.如權(quán)利要求5和6所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)和工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)分別構(gòu)成兩個(gè)小尺度探測系統(tǒng)，獲取單顆衛(wèi)星無法得到的近地空間環(huán)境小尺度精細(xì)結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。
10.如權(quán)利要求5和6所述的兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，其特征在于，所述工作于727km軌道的2顆衛(wèi)星編隊(duì)和所述工作于895km軌道的3顆衛(wèi)星編隊(duì)，利用軌道周期差異，空間相位最大達(dá)到180°，同時(shí)開展所在區(qū)域的空間環(huán)境探測，用以獲取太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境大尺度結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兼顧空間大尺度與小尺度探測的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，包括若干衛(wèi)星和若干中繼通信終端，各衛(wèi)星進(jìn)一步包括綜合電子計(jì)算機(jī)和與其連接的空間磁場探測載荷、空間能量粒子探測載荷以及空間等離子體探測載荷；各衛(wèi)星分層分布且通過各中繼通信終端通信連接。本發(fā)明能夠完全滿足太陽爆發(fā)引發(fā)的近地空間環(huán)境大尺度和小尺度響應(yīng)探測的應(yīng)用要求，滿足近地環(huán)境的空間磁場、能量粒子、等離子體等探測載荷的安裝和使用要求，具有集成設(shè)計(jì)、多星組網(wǎng)、異軌分布、動(dòng)態(tài)構(gòu)型等技術(shù)特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B64G1/10GK102745341SQ20121021458
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者俞杭華, 周必磊, 張偉, 王偉 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所