Walker Constellation
卫星星座设计
卫星星座设计经常被误解为仅仅是在修改后的轨道上复制单个卫星的多个副本的行为。卫星星座设计过程有点类似于开发多细胞生物，每个细胞代表一个卫星。
开普勒轨道参数（6个）的无限选择使星座设计异常困难。提出了各种星座几何结构来降低这种复杂性。最著名的星座几何是约翰·沃克 (John Walker) 在 1970 年提出的沃克-德尔塔星座。沃克的几何使轨道参数以一种特定的方式相互依赖，从而降低了复杂性。
Walker-Delta 技术提供了所有星座设计技术中最对称的几何形状。因此，它最适合与地球观测相关的几种应用的全球覆盖。
具体而言，设计卫星星座是没有明确的规则的，其中卫星星座的参数定义是和任务紧密联系的，即“任务驱动”的。通常星座中的所有卫星都具有相似的高度分布、偏心率和倾角，因此外来扰动对每个卫星的影响而言通常是相似的。其中设计卫星星座时主要需要以下因素：
- 卫星数量：影响覆盖范围和成本估计；
- 轨道平面数量：根据需求调整。由于轨道之间转移会增加发射和转移成本，因此具有最少数量的轨道平面最佳；
- 最小仰角：所有卫星必须保持一致，从而保证单个卫星的覆盖范围；
- 高度：会影响覆盖范围、转移成本。
- 倾角：确定覆盖的维度分布并根据覆盖需求进行选择。
- 平面间距：均匀的平面间距导致连续的地面覆盖；
- 偏心率：当我们需要卫星在特定区域停留更长时间时，倾向于选择椭圆轨道。
常见设计星座几何结构
A class of circular orbit geometries: Walker Delta Pattern constellation | Ballard rosette[proposed by John Walker], and its notation is: i: t/p/f
- i: inclination
- t: total number of satellites
- p: number of equally spaced planes
- f: relative spacing between satellites in adjcent planes. f*360/t
An example: the Galileo Navigation system—— Walker Delta 56°:24/3/1
24 satellites in 3 planes inclined at 56 degrees
The “1” defines the phasing between the planes, and how they are spaced.
Ballard rosette, its notation is: (t,p,m)
- m: multiple of the fractional offset between planes.
the near-polar Walker Star
倾斜圆轨道星座
Walker Star极轨道星座卫星网络
Walker Delta倾斜星座卫星网络
Ballard Rosette星座
- 太空时代始于1957年10月的Sputnik-1
- Satellite Constellation: a group of artificial satellite
- Orbital Shells: the sets of circular orbits at constant altitude