So bestimmen Sie die optimale Umlaufbahn für einen LEO-Satelliten

Unser Ziel ist es, die beste Umlaufbahn zu bestimmen, die es einer Bodenstation (also einem festen Punkt auf der Erde) ermöglicht, maximal oft pro Tag mit einem LEO-Satelliten zu kommunizieren.

Die Frage ist also: Gibt es mathematische Modelle/Gleichungen, die verwendet werden, um die optimale Umlaufbahn für einen LEO-Satelliten zu bestimmen, die es uns ermöglicht, eine maximale Anzahl von Malen pro Tag mit einem bestimmten Punkt auf der Erde zu kommunizieren?

PS: Wir haben bereits STK verwendet, um einige willkürliche Umlaufbahnen zu testen und zu berechnen, wie oft der Satellit in Kommunikation mit der Bodenstation kam (und damit die gesamte Kommunikationszeit), aber wir wollen eine "wissenschaftlichere" Methode.

Antworten (1)

Es hängt davon ab, was Sie genau tun möchten, aber ein paar Faustregeln:

  1. Normalerweise möchten Sie, dass die Neigung ungefähr dem Breitengrad entspricht, an dem Sie eine Abdeckung haben möchten.
  2. Neigung plus Bodenschwaden müssen die Fläche abdecken, die Sie abdecken möchten. Von der ISS zum Beispiel kann man die Pole nie sehen, dafür braucht man eine polare Umlaufbahn.
  3. Für eine nahe äquatoriale Umlaufbahn kann eine rückläufige Umlaufbahn häufigere Wiederholungen von Durchgängen liefern, obwohl jeder einzelne Durchgang langsamer sein wird.
  4. Höher ergibt mehr "Verweilzeit", aber insgesamt weniger häufige Durchgänge. Der Prozentsatz der Kontaktzeit wird steigen.
  5. Wenn Sie sich nur um die Abdeckung in einer Hemisphäre (Nord oder Süd) kümmern, können Sie eine elliptische Umlaufbahn mit einer höheren Höhe in der gewünschten Hemisphäre haben. Dies erhöht die Verweilzeit und reduziert die Wiederholungen.

Das Entwerfen von Umlaufbahnen ist mehr Kunst als Wissenschaft, aber diese Regeln sind ziemlich allgemein und sollten Ihnen den Einstieg erleichtern.

Höhere Umlaufbahnen ergeben mehr Verweilzeit, erhöhen aber auch die Kommunikationsreichweite. Für ein festes Telekommunikationssystem (feste Frequenz, Sendeleistung, Antennengewinne, Rauschtemperatur des Empfängersystems, Codierungsschemata usw.) ist die maximal unterstützbare Datenrate ungefähr proportional zum Quadrat der umgekehrten Reichweite. Eine Handelsstudie des Mars Exploration Program ergab, dass, wenn das Ziel darin besteht, das übertragene Datenvolumen (Anzahl der Bits) zu maximieren, für ein festes Telekommunikationssystem kurze Pässe mit hohen Datenraten lange Pässe mit niedrigeren Datenraten übertreffen. Einige Missionen benötigen mehr Kontaktzeit als Datenvolumen, damit sie hohe Umlaufbahnen nutzen können.
So bestimmen Sie die optimale Umlaufbahn für einen LEO-Satelliten
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v