《卫星星座设计介绍》PPT课件

星座介绍
星座是天空中的一组恒星，被人们用来描述和标识各个区域。它们有着丰 富的文化和历史背景，代表着人类的想象力和探索精神。
星座的分类
根据天文学的分类，星座分为南天和北天星座。南天星座主要在南半球可见，北天星座主要在北半 球可见。
南天星座
包括白羊座、双子座、巨蟹座等
北天星座
包括狮子座、处女座、天秤座等
十二星座的介绍
十二星座是最常见的星座分类系统。每个星座都有独特的文化、神话和象征意义。
白羊座
活力、冒险、野心
双子座
好奇、灵活、社交
巨蟹座
感性、温暖、家庭
每个星座的特点
每个星座都有自己独特的个性特点和特质，这些特点影响着人们的行为方 式和偏好。
1 白羊座
坚定、勇敢、野心勃勃
3 双子座
聪明、好奇、善变
2 金牛座
稳定、坚毅、务实
星座运势和影响
星座可以影响个人的情感、性格和命运。通过了解星座运势，人们可以更好地理解自己和他人。
1个Leabharlann 发展星座运势对于个人成长和发展有一定
人际关系
2
的指导作用。
星座匹配和兼容性可以影响人际关系
的和谐与亲密。
3
职业发展
星座与性格的关联对职业选择和成功 有一定影响。
星座匹配和兼容性
星座之间有着不同的匹配和兼容性。这些特点影响着人们的感情关系和亲密度。
白羊座
与天秤座相互吸引
金牛座
与双子座良好互补
巨蟹座
与天蝎座情感契合
星座与性格的关联
星座与个人性格之间有着一定的关联。了解星座特点可以帮助我们更好地理解他人和自己。
星座 白羊座 金牛座 双子座
性格特点 冒险、坚定 稳定、坚毅 好奇、灵活

GPS测量定位技术
一、GPS卫星及星座
GPS系统主要是为美国海陆空三军服务的，它具有广 泛的军事用途，例如，为地面部队迅速行动指明方位， 为核潜艇导航，为弹道导弹导航，检测全球核爆炸，摄 取全球性的军事情报，反潜艇，反导弹等等。因此， GPS卫星的内部设备复杂而繁多，例如，为了战略部队 的应急通讯，美国在GPS卫星上安装战略通信机，其重 量达16.03㎏，体积为0.0124m3，采用240-272MHZ、 318-400MHZ和7900-8000MHZ的微波信号，辐射功率 为20W。
GPS测量定位技术
二、前苏联GLONASS全球卫星导航系统
1.卫星星座 GLONASS卫星星座的轨道为三个等间隔椭圆轨道，轨 道面间的夹角为120°，轨道倾角64.8°，轨道的偏心率为 0.01，每个轨道上等间隔地分布8颗卫星。卫星离地面高 度 为 19100km ， 运 行 周 期 为 11 小 时 15 分 。 由 于 GLONASS卫星的轨道倾角大于GPS卫星的轨道倾角，所 以在高纬度（50°以上）地区的可视性较好。 每颗GLONASS卫星上装有铯原子钟，以产生高稳定的 时标，并向所有星载设备提供同步信号。星载计算机将从 地面控制站接收到的信息进行处理，生成导航电文向地面 的用户广播。
GPS测量定位技术
第一章 绪论
•学习目标 •第一节 卫星大地测量及其发展 •第二节 导航定位卫星及其星座 •第三节 GPS在国民经济建设中的应用 •本章小结 •思考题与习题
GPS测量定位技术
第一章 绪论
学习目标
•了解GPS系统的构成，卫星的个数及寿命，卫星的 运行周期及发射功率，原子钟的精度，定位信号频 率。GPS的地面控制系统和截止2003年10月，目前GPS在轨工作卫星为28颗，其中 17号星在2003年6月6日至7月23日期间列为不健康状况，7 月9日其星钟从Cs4转为Rb2，卫星移到D6星位上又开始正 常运行。现在工作的卫星编号从1号至31号之间，只有12号、 19号、22号为空缺。28颗卫星中有3颗为BLOCKII卫星，17 颗为BLOCKIIA卫星，8颗为BLOCKIIR卫星，正在用铯钟(Cs) 运行的有11颗卫星，其余均用铷钟(Rb)，在1993年11月22 日启用的卫星达15颗，即工作差不多十年以上的卫星数目 过半数，最早的一颗卫星还是1989年6月发射的。原先21号 星是1990年8月2日发射的，去年9月25日出现异常情况， 于2003年1月27日宜布退出服务，现已为2003年3月31日 发射的卫星所接替，后者在4月12日投入正式服务。

星座的性格特点和行为模式
02
01
03
白羊座
勇敢、自信、行动派，但有时过于冲动和自我中心。
金牛座
稳重、踏实、固执，但有时过于顽固和难以变通。
双子座
聪明、好奇、善变，但有时缺乏耐心和责任感。
星座的优缺点和挑战
白羊座的优点是勇敢、自信、有行动力，但缺点是 过于冲动、自我中心，容易忽视他人的感受。白羊 座需要学会控制自己的情绪和NCT
录
• 星座简介 • 星座的特征 • 星座与个人发展 • 星座与文化 • 星座的未来展望
01
星座简介
星座的定义
星座
是指天空中相邻的恒星组成的图案或图案的组合， 通常用于描述天空中的区域或图案。
星象学
是一门研究星座、行星位置和运动对人类生活影响 的学科。
天文学
是一门研究天体运动、结构、演化和观测的科学。
西方星座与古希腊神话紧密相关 ，每个星座都有其独特的神话故 事和象征意义，如金牛座与阿波
罗和达芙妮的爱情故事。
文学作品中的星座
星座经常出现在西方文学作品中， 如莎士比亚的《仲夏夜之梦》中对 星座的描绘，以及现代流行文化中 对星座的解读和运用。
星座与个人性格
西方占星学认为，星座对人的性格 有一定的影响，每个星座都有其独 特的性格特点，如白羊座的勇敢、 双子座的好奇心等。
星座在东方文化中的影响
星座与传统文化
东方星座多与古代天文、历法相关，如中国的二十八宿、日本的 星座等，它们在传统文化中扮演着重要的角色。
文学作品中的东方星座
东方文学作品也经常出现星座的描绘，如《红楼梦》中对十二星座 的描述，以及现代流行文化中对东方星座的解读和运用。
东方星座与个人命运

2020年
星座
5GEO+5IGSO+4MEO （区域服务）
5GEO+3IGSO+27MEO （全球服务）
信号（实际发射）
主要是北斗系统第二阶段信号
主要是北斗系统第三阶段信号
25
信号特征
北斗系统第二阶段信号
信号
B1(I) B1(Q) B2(I) B2(Q)
B37.14 1268.52
▪ 地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。
▪ 跟踪站（5个）
▪ 作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。 ▪ 地点：夏威夷
▪ 注入站（3个）
▪ 作用：将导航电文注入GPS卫星。 ▪ 地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平
洋）。
1.3.3 GPS的系统组成— 用户设备部分
Galileo工作星 卫星) Galileo卫星组成的；这30
座
颗卫星均匀分布在3个轨道上， Galileo卫星的轨道高度是
23616km，轨道倾角为560。2005年
12月28日，发射了第一颗带激光
后向反射镜阵列(又称为激光反射
器)的试验卫星GIOVE-A 为了保
持Galileo卫星的现用频段，欧盟
38
GLONASS现代化的发展计划
② 2010年12月开始研发第三代 GLONASS导航卫星，称之为GLONASS-K 卫星(如图5所示)；该新型卫星上拟 增设第三个导航定位信号；并将 GLONASS-K卫星的设计工作寿命增长 为10年。该种卫星是一颗基于非加压 平台建造的全新小型卫星，较之以前 所有的GLONASS卫星更加轻便，以致 发射成本较低廉。GLONASS-K卫星拟 增设的第三个导航定位信号的载波频 率为：1201.74~1208.51MHz。

★ ……
观星活动—— 壮丽的猎户座！
天狼星
2021年12月摄于深圳宝安除
猎户座
教科版六年级科学下册课件
你是怎 样了解到这 些知识的？
关于星座，你都 了解哪些知识？
人们为了便于认星，把 看起来不动的星星分成群， 划分成不同的区域，然后命 名，这些人为划分的区域就 是星座。
1928年，国际天文 联合会统一将全天星 空划分为88个星座。
同学来认 一认星座吧。
• 小组合作探究：建一个星座模型
白纸 实验记录单
底座 底座
手电筒
带棍小球
马克笔
我们来 制作一个星 座模型。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 小组合作探究：建一个星座模型
从不同角度 投影，看到的 星座是怎样的？
我们的发现
★组成北斗七星的星体离我们有远有近。
★ 北斗七星的形状是我们从地球这一 个角度所看到的情况。
互相交流，互 相学习。我们发 现了……
★星座实际是由远近不同、没有关联的 恒星在天空中组成的视觉图像。

第2章 卫星轨道、星座及 编队构形设计
目录
2.1 卫星运动原理 2.2 卫星轨道要素及分类 2.3 卫星覆盖特性 2.4 星座设计 2.5 卫星编队构形设计
2
2.1 卫星运动原理
假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略太阳、 月球和其它行星的引力作用，卫星运动服从开普 勒三大定律。
2.1.1 开普勒定律
（3）日月的引力作用
由于太阳赤道面、地球赤道面、月球绕地球运动平面、黄 道面都是不同的，因此围绕地球飞行的卫星受到不同引力 场施加的不同方向外力，使得卫星轨道的倾角发生改变。
11
2.2 卫星轨道要素及分类
卫星轨道要素 卫星轨道分类
12
2.2.1 卫星的轨道要素
轨道平面倾角i 轨道的半长轴a 轨道的偏心率e 升节点位置 近地点幅角 卫星初始时刻的位置
地球 静止轨道卫星
地球赤道平面
23°
太阳
7.3°
太阳赤道平面
黄道面
太阳、地球和月球的空间关系示意图
黄道面与太阳赤道平面间有大约7.3°的倾角，与地球赤道平 面间有大约23°的倾角；月球围绕地球旋转的平面与地球赤 道面间有大约5°的倾角。
9
2.1.2 卫星轨道摄动
轨道摄动：卫星在轨道运行时，由于受多种因素的 影响，实际轨道会不同程度的偏离由椭圆轨道方程 所确定的理想轨道，这一现象称为卫星轨道摄动。 卫星轨道摄动产生的原因：
长轴，r为卫星到地心的距离。u为开普勒常数，u值为
3.9860158*1014m3/s2。对于GEO卫星，v=3.07km/s。
5
开普勒第三定律：卫星运转周期的平方与轨道 半长轴的3次方成正比。
Ts 2
a3 u
u为开普勒常数，u值为3.9860158*1014m3/s2。

倾斜圆轨道星座
倾斜圆轨道星座的命名
RAAN
续17
N
N
Walker Delta Constellation
Ballard Rosette Constellation
23
6.2 卫星星座设计
Walker Delta星座
相邻轨道面相邻卫星的相位差概念
Orbit 1 Orbit 2
续18
Satellite flying direction Equator
SAT3-3
240
ωf
Satellite flying direction
24
6.2 卫星星座设计
Walker Delta星座
续19
星座标识法 Delta星座可以用一个3元参数组完整描述
T/P/F
T：星座卫星总数 P：轨道平面数量 F：相位因子，取值0到P-1 相位因子确定相邻轨道面相邻卫星间的相位差
1 1 2
续5

1
co-rotating orbits

1

2
counterrotating Orbits (seam)

1

1
1
1
11
6.2 卫星星座设计
极轨道星座
相邻轨道面的几何覆盖关系
顺行轨道面间的升交点经度差 1 c 逆行轨道面间的升交点经度差 2 2c 相邻轨道面相邻卫星间相位差 / S
17
6.2 卫星星座设计
近极轨道星座
续12
近极轨道星座中，顺行和逆行轨道面间的升交点经 和 度差 1 2 分别为
arcsin(sin 1 / sin i) 1 2 cos 2 cos i ) 2 arccos( 2 sin i

来适应车队管理的需要。
18
最近，越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出 现了。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完 善，几乎每月都有新的功能出现，但价格在下跌， 尺寸也越来越小了。
消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等， 它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚 至能与便携电脑相连，可以上传/下载GPS信息，并 且使用精确到街道级的地图软件，可以在PC的屏幕 上实时跟踪你的位置或自动导航。
29
6．信号干扰
要给予你一个很好的定位，GPS接收器需要至少 3～5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高 楼林立的街道上，或者在茂密的丛林里，你可能不 能与足够的卫星联系，从而无法定位或者只能得到 二维坐标。同样，如果你在一个建筑里面，你可能 无法更新你的位置，一些GPS接收器有单独的天线可 以贴在挡风玻璃上，或者一个外置天线可以放在车 顶上，这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
9
3．GPS信号接收机 GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按
一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号， 并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号 进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从 卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星 所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位 置，甚至三维速度和时间。
在商业领域，消费类GPS主要用在勘测制图， 航空、航海导航，车辆追踪系统，移动计算机 和蜂窝电话平台等方面。
17
勘测制图由一系列的定位系统组成，一般都要求 特殊的GPS设备。
在勘测方面的应用 有：结构和工程勘测、道路测 量和地质研究。收集到的数据可以以后再估算， 也可以在 野外实时使用。制图过程中使用大量的 GIS数据库的数据，还有纸质地图的数据。 许多 商业和政府机构使用GPS设备来跟踪他们的车辆 位置，这一般需要借助无线通信技术。一 些GPS 接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端

移动卫星通信系统 (上)卫星星座设计
目录
• 卫星星座设计概述 • 卫星星座构型与参数选择 • 卫星轨道设计与优化方法
目录
• 卫星通信链路预算与性能评估 • 卫星星座部署策略及实现技术 • 总结与展望
01
卫星星座设计概述
卫星星座定义与分类
卫星星座定义
由多颗卫星按照一定的构型和规 律在轨道上分布形成的空间系统 。
低轨卫星通信系统具有传输时延短、路径损耗小等优势，未来 将在物联网、遥感监测、应急救援等领域发挥重要作用。
智能化和自主化技术的不断提升
随着人工智能和自主化技术的不断发展，未来的卫星星座将具备更高 的智能化和自主化水平，实现更加灵活、高效的运行和管理。
对个人学习或工作建议
深入学习卫星通信相关知识
要想在卫星通信领域取得更好的成绩，需要不断学习和掌握相关知 识，包括通信原理、信号处理、卫星导航等方面的内容。
发展趋势
未来卫星星座设计将更加注重智能化、自主化、模块化等方向发展，提高星座的自主性、 灵活性和可维护性。同时，随着商业航天的快速发展，将有更多民营企业参与到卫星星座 的建设与运营中。
02
卫星星座构型与参数选择
常见卫星星座构型
地球同步轨道星座（GEO）
中地球轨道星座（MEO）
卫星在地球同步轨道上运行，与地球自转 周期相同，相对地面静止。
卫星间通信链路设计
建立高效、稳定的星间通信链路，确保信息在卫星间的快 速传输。
卫星星座构型
根据覆盖需求和卫星数量，设计合理的星座构型，如 Walker星座、玫瑰星座等。
地面段支持
建设地面测控站、数据中心和用户终端等设施，为卫星星 座提供全面的地面支持。
成功案例分享
铱星系统

设计基本出发点
以最少数量的卫星实现对指定区域的覆盖
6
6.2 卫星星座设计
卫星星座选择
续1
仰角要尽可能高 传输延时尽可能小 星上设备的电能消耗尽可能少 如果系统采用星际链路，则面内和面间的星际链路 干扰必须限制在可以接收的范围内 对不同国家、不同类型的服务，轨位的分配需要遵 循相应的规章制度 多重覆盖问题以支持特定业务(GPS定位)或提供有 QoS保证的业务
多标准，难以全球通用
蜂窝小区小，频率利用率高
全球通用
频率利用率低
提供足够的链路余量以补偿信号 遮蔽效应使得通信链路恶化 衰落 适合于人口密度高，业务量密集 适合于低人口密度、业务量 的城市环境 有限的农村环境
5
6.2 卫星星座设计
卫星星座的定义
具有相似的类型和功能的多颗卫星，分布在相似的 或互补的轨道上，在共享控制下协同完成一定的任 务
续4
sub-satellite point

c
/s
coverage edge of satellite
式中S是每轨道面的卫星数量
Street of coverage Nhomakorabea10
6.2 卫星星座设计
极轨道星座
顺行/逆行轨道面和‘缝隙(seam)’ π星座 由于存在逆向飞行现象， 星座第一个和最后一个 轨道面间的间隔小于其 它相邻轨道面间的间隔
续15
倾角85º 的单重全球覆盖近极轨道星座参数
) 1 (º 103.8252 97.3951 93.9877 66.2803 64.4511 63.3170 48.3551 47.6005 47.0729 38.0816 37.7000 37.4139 31.4151

主要是由天线单元、射频前端处理、信号处理单元、导 航解算单元组成。
总体设计
整个系统主要由功能模块、电源模块、外围接口组成 电源模块为接收机和有源天线提供各种电源 外围接口则满足定位输出和用户对接收机的控制 存储器用于存储卫星数据和导航解算信息 功能模块主要是对卫星信号的转换、解调解扩、导航解算
发展北斗卫星导航系统迫在眉睫gnss系统国内外发展现状北斗进展2007年4月第一颗第二代北斗卫星发射成功到2011年7月27日我们已经发射了九颗北斗二代卫星按照计划到2020年将建成由30颗卫星组成的覆盖全球达到国际领先水平的北斗卫星导航系统中国高稳定高精度卫星原子钟的设计同美国有一定的差距没有美国gps系统积累的大量空间实现数据gnss系统国内外发展现状目录1gnss系统国内外发展现状2gnss接受机定位原理3gnss接收机系统设计4本设计不足之处5thankyougnss定位系统概述gnns一般是由空间星座地面控制用户设备组成空间星座
波长约为10cm~1m
定位原理
假设接收机与原子钟之间的时钟差为 t ，其中P1、P2、 P3、P4均可由伪随机码进行相关处理得到延迟时间，延 迟时间乘以光速即可得到
卫星坐标在星历参数中
定位原理
GPS信号由C/A码（粗码）和P码（精码）组成。
C/A码周期为1023个码片，1ms重复一次，码速率为 1.023MHz，每个码片宽度为977.5ns，一个码片在空间 距离误差相当于293.25m
• 美国：GPS • 俄罗斯：Glonass • 欧盟：Galileo • 中国：北斗
美国GPS
GPS已于1994年3月24颗卫星布置完成并投入使用，中 国2000年10月才发射了北斗一代导航卫星
GPS全球定位系统是目前世界上技术最成熟、最完善， 应用最广泛的卫星定位系统。

4.认识星 座
我们知道哪些有 关星座的知识？ 是如何知道的？
初步了解星座
初步了解星座
浏览统一的星座图， 找一找常见的星座名 称，认一认它们的星 座图形。
统一星座图
建一个星座模型
你了解北斗七星吗？ 说一说你对北斗七
星的认识。
建一个星座模型
北斗七星看起来像什么？ 它属于哪一个星座呢？
实验步骤：
温馨提示： 手拿稳纸板，避免晃动。
5. 把观察到的橡皮泥 影子组成的图像画 在《学生活动手册》 第9页。
其他建模方法
材料： 纸板、木棍、橡皮泥（也 可用可发光的LED灯球代 替橡皮泥球）
1. 我们画下来的星座图像相同吗？为什么会出 现 不同呢？
2. 哪个方向看பைடு நூலகம்的图像和北斗七星的形状相似？
3. 建立星座模型的活动给了我们什么启发？我们 对星座有了什么新的认识？
地球上看北斗七星
光年是光在真空中沿直线传播一年时间所经过的距离，
是长度单位。
谢谢观看
Thank You
1. 找一张边长为50厘米左右 的正方形纸板，打上7个 小孔，如图所示。
实验步骤：
2. 在1～7号小孔上分别挂上 15厘米、12厘米、15厘 米、17厘米、27厘米、 27厘米、14厘米长的细 线。
3. 在细线下端挂上大小相同 的橡皮泥小球。
实验步骤：
2
34 1
4. 轻轻旋转纸板，用投影机 的 光（或手电筒）分别从1、 2、3、4四个不同角度照射 星座模型，观察橡皮泥小 球 在屏幕上投下的影子。

其它轨道定义2
Ellipso-type orbit.
– 主要用于城市商用通信 – HEO：保证卫星在地球的白天部分尽可能长
时间地逗留在服务城市上方，在地球的夜晚 部分逗留时间最短 – 太阳同步轨道：保证基本在同一时间访问需 要服务的城市 – 严格倾角：68.3度，保证近地点和远地点固 定不变，远地点接近服务城市上方。
– Streets-of-coverage constellation
»首先设计一个轨道面的覆盖域，然后复制轨道， 直到全球覆盖
异型星座
编队飞行（formation flying)
– The idea is to put a group of satellites in orbit around Earth and force them to fly in a geometric pattern such as a triangle.
：近地点角距
注：x为春分线方向
常见轨道
圆形轨道
– 对称、易分析、匀速运动 – 但是由于地球旋转，轨道在地面的投射速率是不均
匀的，在赤道处速率高于高纬度地区。 – GEO、LEO、MEO
高椭圆轨道(HEO:highly elliptical orbit)
– 高偏心率，如前苏联的Molniya orbit，周期12小时
quasihalo constellation
– around the L1 Lagrange point. L1 is a point between the sun and the Earth, roughly 1.5 million km away from Earth along the sun-Earth line (where Earth/sun gravitation balances with the rotational force to produce a relative equilibrium).