淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-2707201012141300
中文論文名稱 非對稱型即時通訊衛星星系設計
英文論文名稱 Asymmetric Microsatellite Constellation Design for Communication
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 陳祉佑
研究生英文姓名 Chih-You Chen
學號 697370426
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-07-02
論文頁數 68頁
口試委員 指導教授-洪祖昌
委員-陳正興
委員-吳宗達
委員-林煥榮
委員-林宗憲
中文關鍵字 覆蓋  傾角  軌道  Walker星系 
英文關鍵字 coverage  inclination  orbit  Walker constellation 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本文以設計即時通訊星系為主要研究重點,探討內容是以台灣為中心,半徑2,000 km之覆蓋範圍,利用衛星軌道高度800 km、1,500 km及非對稱型800 km加1,500 km的組合,討論軌道傾角35° 之覆蓋情形,利用Walker星系進行設計,以最少衛星顆數達到任務目標,即覆蓋之時間間隙為零。
模擬的結果發現,當軌道高度為800 km時,最少需要34顆衛星才能滿足任務目標;而當軌道高度為1,500 km時,最少需要18顆衛星才能達到任務目標;若使用非對稱型星系組合,則可使用衛星總數27、32、35或39顆,四種高低組合星系來滿足任務需求,求得在固定軌道傾角條件下的最佳化結果。最後討論含有覆蓋間隙之星系,可應用的情形,及本星系可應用範圍之延伸。
英文摘要 The main purpose of this thesis focus on design of Microsatellite Constellation Communication, use the range of tasks to Taiwan as the center of the coverage radius of 2,000 km, adopt the circular orbit of 800 km, 1,500 km and asymmetric circular orbit combination 800 km and 1,500 km with the inclination 35° , to simulate the Walker Constellation, in order to achieve the minimum number of satellites for the purpose, to achieve mission objectives that coverage gap is zero.
The calculated result shows that in the circular orbit of 800 km at less need 34 satellites, the circular orbit of 1,500 km at less need 18 satellites, then use the asymmetric circular orbit constellation can select 27, 32, 35 and 39 satellites to achieve mission objectives. Obtain the optimization constellations in fix orbit inclination. Finally, discuss contain coverage gaps of the constellation can be used situation and extension the scope of this thesis design constellations.
論文目次 目錄
目錄 I
表目錄 III
圖目錄 V
符號說明 VII
第一章 序論 1
§ 1-1 前言 1
§ 1-2 研究動機與目的 7
第二章 衛星軌道特性與參數 8
§ 2-1 衛星運動基本定律 8
§ 2-2 克普勒運動定律 9
§ 2-3 軌道六元素(Six Orbital Elements) 10
§ 2-4 衛星軌道分類 12
§ 2-5 軌道攝動(Orbit Perturbations) 16
§ 2-5-1 升交點的退行(Regression of Nodes) 16
§ 2-5-2 近地點的旋轉(Rotation of Apsides) 19
§ 2-6 地面追蹤 21
§ 2-6-1 升交點退行 23
§ 2-6-2 符號校正(Sign of Adjustments) 23
第三章 衛星星系之分析 25
§ 3-1 星系任務規劃原則 25
§ 3-2 衛星星系參數 26
§ 3-3 衛星星系覆蓋類型 27
§3-3-1 時間覆蓋 27
§3-3-2 空間覆蓋 28
§ 3-4 Walker星系設計方法 30
第四章 衛星任務與星系設計 32
§ 4-1 任務目標 32
§ 4-1-1 硬體需求 32
§ 4-1-2 軌道需求 33
§ 4-1-3 覆蓋需求 34
§ 4-1-4 通訊需求 35
§ 4-2 星系設計 37
§ 4-2-1 800 km 模擬結果 38
§ 4-2-2 1,500 km 模擬結果 50
§ 4-2-3 非對稱型模擬結果 58
第五章 結論 61
參考文獻 65

表目錄
表2-1衛星軌道與能量關係 15
表2-2衛星軌道與離心率關係 15
表2-3 傾角與軌道類型 16
表2-4太陽系星體Zonal係數 17
表3-1設計衛星星系的參數及選取策略 26
表4-1衛星依重量分類 32
表4-2不同軌道之特性與應用 33
表4-3通訊系統頻段 36
表4-4衛星總數35、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 38
表4-5衛星總數34、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 40
表4-6衛星總數33、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 44
表4-7衛星總數32、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 45
表4-8衛星總數31、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 46
表4-9衛星總數30、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 47
表4-10衛星總數29、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 48
表4-11衛星總數28、軌道高度800 km、軌道傾角35°模擬結果 49
表4-12衛星總數19、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果50
表4-13衛星總數18、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果51
表4-14衛星總數17、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果53
表4-15衛星總數16、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果54
表4-16衛星總數15、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果55
表4-17衛星總數14、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果55
表4-18衛星總數13、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果56
表4-19衛星總數12、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果56
表4-20衛星總數11、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果57
表4-21衛星總數10、軌道高度1,500 km、軌道傾角35°模擬結果57
表4-22非對稱型星系模擬結果 58
表5-1軌道高度800 km最大間隙分析 63
表5-2軌道高度1,500 km最大間隙分析 63

圖目錄
圖2-1二體運動 9
圖2-2典型的軌道六元素 10
圖2-3衛星軌道類型 13
圖2-4 衛星軌道與能量關係圖 14
圖2-5圓錐曲線圖 15
圖2-6升交點退行率與軌道關係圖 18
圖2-7近地點旋轉 20
圖2-8近地點旋轉與軌道關係圖 20
圖2-9衛星地面軌跡 21
圖2-10衛星升交點經度校正 24
圖4-1衛星高度與覆蓋關係圖 34
圖4-2任務範圍 半徑2,000 km 37
圖4-3衛星星系35/35/12 39
圖4-4衛星星系35/35/28 39
圖4-5衛星星系36/9/0 41
圖4-6衛星星系34/17/2 41
圖4-7衛星星系34/34/3 42
圖4-8衛星星系34/34/23 42
圖4-9衛星星系34/34/27 43
圖4-10衛星星系34/34/28 43
圖4-11衛星星系19/19/11 51
圖4-12衛星星系18/9/5 52
圖4-13衛星星系18/18/7 53
圖4-14衛星星系9/1/0 & 18/18/15 59
圖4-15衛星星系16/2/0 & 16/2/0 59
圖4-16衛星星系18/1/0 & 17/17/9 60
圖4-17衛星星系33/11/6 & 6/1/0 60
圖5-1軌道高度800 km最大間隙分析圖 61
圖5-2軌道高度1,500 km最大間隙分析圖 62


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