Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2014

широтах. Такие орбиты относятся к высоким слабоэллиптическим гео- синхронным орбитам, где миними- зировано влияние радиационных поясов Земли и срок активного су- ществования спутников может быть не менее, чем у современных геоста- ционарных спутников, то есть до 15 лет и более [12]. Идея построения спутниковой системы связи на ос- нове геосинхронных наклонных орбит с периодом обращения 24 ч основана на том, что траектория движения КА относительно системы координат, связанной с Землей, представляет собой пространствен- ную фигуру, напоминающую вось- мерку (рис. 2). В том случае когда орбита КА является не круговой, а несколько эллиптической, положе- нием узла этой восьмерки и разме- рами одной из ее петель можно управлять. За счет подбора соответ- ствующих параметров орбиты можно реализовать конвейерное движение КА, при котором осу- ществляется синхронное вхождение нового КА в рабочую область трассы орбиты с одновременным выходом из нее уже работавшего в этой обла- сти КА. При этом эллиптические вы- сокие геосинхронные орбиты с на- клонением около 63,4 град. позво- ляют наземным абонентам обеспе- чить наблюдение КА при больших углах возвышения над горизонтом, что особенно важно для подвижных абонентов. Для территории РФ можно выбрать орбитальные пара- метры, обеспечивающие наилучшие условия работы абонентов [9]. Цикл, обусловленный входом/выхо- дом КА в рабочую часть трассы, за- ключается в том, что восходящий КА включает бортовой ретранслятор, а нисходящий КА его выключает в мо- мент наибольшего сближения. Этим достигается минимизация взаимных наложений проекций лучей на зем- ную поверхность для разных КА. Получается, что в каждый момент времени работает единственный включенный КА, который цикличе- ски перемещается по верхней петле трассы. Алгоритм включения/вы- ключения в простейшем случае зада- ется в виде правила: КА включен, если широта его подспутниковой точки находится севернее, чем 51,37 град. c.ш. Несмотря на простоту, это правило обеспечивает достаточную точность моделирования. Пространственное положение орбит обеспечивает прохождение спутни- ками апогея в самой северной точке рабочей части трассы и симметрию движения КА до и после момента прохождения апогея. Поэтому в мо- менты начала и окончания работы КА его высота над поверхностью Земли будет меньше, чем в другие моменты времени на рабочем участке трассы. В первом приближении зоны радио- видимости КА, вычисленные в мо- менты начала и окончания рабочего участка, будут по размеру наимень- шими на протяжении рабочего цикла. Для обслуживания всей ви- димой части территории России и большинства других стран доста- точно ограничиться углом обзора Земли примерно 11 град., что соот- ветствует минимальному углу места в рабочей зоне на земле – 38 град. Длительность рабочего участка КА составляет почти 8 ч. Высота КА в момент входа его в рабочий участок и выхода из него – примерно 46 085,8 км. Высота КА в апогее со- ставляет примерно 50 455 км. На- клонная дальность на край зоны в апогее составит 52 670 км. Наклон- ная дальность на край зоны в мо- мент начала/конца рабочего участка будет равна 48 240 км. Поэтому задержка, связанная с рас- пространением радиоволн от або- нента до КА и от КА до земной станции сопряжения, составит мак- симум 350 = 2х175 мс при вариации примерно 20 мс и находится на грани приемлемого уровня, диктуе- мого необходимостью сопряжения с сетями общего пользования. Ф ормирование гарантированной рабочей зоны Однако в связи с тем что при дви- жении КА границы зоны радиови- димости меняют свое положение, то есть форма рабочей зоны изме- няется, приходится ставить задачу определения на поверхности Земли области, где гарантированно будут выполняться условия радиовиди- мости. Синими линиями (рис. 2) показаны изолинии, отражающие изменение зоны радиовидимости при движении спутника на рабочем участке трассы. 47 2014 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ З оны гарантированной радиовидимости спутника абонентами для углов места 38, 45, 55 и 65 град. в меркаторовской (слева) и сферической (справа) проекциях Рис. 5 Д инамика перемещения по поверхности Земли одного из лучей многолучевой антенны, в процессе движения КА Рис. 6