Diseño de Mega-Constelaciones para Cobertura Global Uniforme con Enlaces Inter-Satélites
Autores: Jia, Lu; Zhang, Yasheng; Yu, Jinlong; Wang, Xuan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño de Mega-Constelaciones para Cobertura Global Uniforme con Enlaces Inter-Satélites
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Constelación
Diseño de configuración
Mega-constelaciones
Restricciones de evitación de colisiones
Cobertura global
Enlace intersatélites
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de la configuración de constelaciones es un requisito previo y un paso crítico en la construcción de un sistema de mega-constelaciones en órbita baja terrestre. Sin embargo, el enorme número de satélites y los intrincados cambios en las posiciones relativas entre ellos hacen que el diseño de la configuración sea la parte más desafiante. En este documento, proponemos un esquema de diseño de configuración para mega-constelaciones considerando restricciones de evitación de colisiones con el objetivo de lograr una cobertura global uniforme. En este esquema de diseño, la constelación está compuesta por múltiples constelaciones Walker con la misma altitud orbital y diferente inclinación orbital. Además, se deriva la expresión analítica para la distancia mínima entre dos satélites en la misma altitud orbital, y se establece la restricción de evitación de colisiones interna de la constelación en consecuencia. Finalmente, se presenta un esquema de diseño de enlace inter-satelital permanente sin reconstrucción dinámica basado en la configuración de la mega-constelación. Los resultados de simulación muestran que el esquema de diseño de mega-constelación introducido en este documento puede lograr una cobertura global relativamente uniforme (su cobertura de activos N varía de 18 a 25). La constelación Walker mixta es capaz de proporcionar un mayor número de cobertura de activos N para la mayor parte del mundo que la constelación Walker del mismo orden de magnitud de satélites. Además, el esquema de enlace inter-satelital diseñado en este documento puede garantizar una comunicación continua y estable entre cualquier nodo satelital.
Descripción
El diseño de la configuración de constelaciones es un requisito previo y un paso crítico en la construcción de un sistema de mega-constelaciones en órbita baja terrestre. Sin embargo, el enorme número de satélites y los intrincados cambios en las posiciones relativas entre ellos hacen que el diseño de la configuración sea la parte más desafiante. En este documento, proponemos un esquema de diseño de configuración para mega-constelaciones considerando restricciones de evitación de colisiones con el objetivo de lograr una cobertura global uniforme. En este esquema de diseño, la constelación está compuesta por múltiples constelaciones Walker con la misma altitud orbital y diferente inclinación orbital. Además, se deriva la expresión analítica para la distancia mínima entre dos satélites en la misma altitud orbital, y se establece la restricción de evitación de colisiones interna de la constelación en consecuencia. Finalmente, se presenta un esquema de diseño de enlace inter-satelital permanente sin reconstrucción dinámica basado en la configuración de la mega-constelación. Los resultados de simulación muestran que el esquema de diseño de mega-constelación introducido en este documento puede lograr una cobertura global relativamente uniforme (su cobertura de activos N varía de 18 a 25). La constelación Walker mixta es capaz de proporcionar un mayor número de cobertura de activos N para la mayor parte del mundo que la constelación Walker del mismo orden de magnitud de satélites. Además, el esquema de enlace inter-satelital diseñado en este documento puede garantizar una comunicación continua y estable entre cualquier nodo satelital.