◉ORBIT / LABNTN 多星建模实验室
ZTE · R1-1912610
ZTE 610 · SIMULATION WALKTHROUGH

一步一步,搭起多星仿真。

从场景参数走到结果统计。每一步都看清:输入什么、怎样生成、交给下一步什么。

10 设定步骤7 区域卫星61 波束 / 星
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ORBITAL GEOMETRY

三张轨道面,七颗区域卫星

局部放大 · 真实几何比例拖动旋转 · 滚轮缩放 · 点击卫星
N 北E 东↑ 天顶
高度与间距均按实际数值绘制
赤道快照共同轨道相位推进 · 不含地球自转
0.0°
同轨相位间距 Δsat2.7680°
轨道面经度差 Δorbit2.3971°
邻轨错位 γsat1.3840°
当前纬度处横向间距266.5 km
READ THE GEOMETRY

把三个“间距”分开看

A

同一轨道,前后排列

Δsat 决定同一轨道上,相邻卫星沿运行方向隔多远。

B

不同轨道,左右分开

Δorbit 把轨道面绕地轴转开;它们在两极汇合。

C

相邻轨道,半格错位

γsat = Δsat / 2,把两侧卫星插到中间轨道的间隙处。

SOURCE & METHODOLOGY

提案依据与几何实现

来源:ZTE,R1-1912610,System simulation results and link budget for NTN,RAN1 #99,2019 年 11 月。网页依据 §4 与附录 A 的区域七星模型制作。这里的 7 星是参与该区域评估的卫星样本;3 个轨道面也属于区域模型。

1. 提案直接给出的参数

参数M10M15
轨道高度 h600 km1,200 km
轨道倾角 / 区域卫星数90° / [2, 3, 2]
同轨间距 Δsat2.7680°5.5549°
轨道经度差 Δorbit2.3971°4.8107°
邻轨错位 γsat1.3840°2.7774°
波束数与复用61 / 星,Nc = 5,Option 2(FRF = 3,Frequency Reuse Factor,频率复用因子)

2. 三个角度如何由覆盖反推

提案先求单星半覆盖地心角 Δ½,再形成交错布局。HPBW(Half-Power Beamwidth,半功率波束宽度)在公式中以弧度代入;本页 S 波段 Set 1 波束宽度采用 4.41°。

θs = (Nc − 1)/2 · [HPBW + acos(1 − HPBW²/8)] + HPBW/4 (Nc 为奇数)
El = acos[(Re + h)/Re · sin θs]
Δ½ = π/2 − θs − El
Δsat = 2Δ½,Δorbit = 3Δ½ / [2cos(π/6)],γsat = Δ½

网页使用附录 A 的角度表值。用四舍五入后的 HPBW = 4.41° 重算,M10 的 Δsat 约为 2.7662°;因此不使用重算值覆盖原表的 2.7680°。

分步模式还提供等价的角坐标三角形:横边为 √3Δ½,竖边为 Δ½,斜边为 2Δ½,因而理想交错角为 π/6 = 30°。图中经度与沿轨相位采用相同的绘图比例,用来解释邻轨间距和半格错位之间的几何关系。

3. 从轨道到 UV 再到地球

极轨卫星位置写成 s = (Re+h)[cosλ cosφ, sinλ cosφ, sinφ]。λ 为轨道面在赤道附近的经度,φ 为沿极轨的相位。三条轨道的 λ = [−Δorbit, 0, +Δorbit];中间轨道取相位 [−Δsat, 0, +Δsat],左右轨道各取 [−γsat, +γsat]。

每颗卫星都有自己的局部 UV 方向余弦坐标。令 n 指向星下点、e 指向东、p 指向北,则射线 d = u·e + v·p + √(1−u²−v²)·n。射线 s+td 与半径 Re 的球面求交,得到该波束的地面位置。u、v 无量纲;UV 平面不等于地面平面。

为了连续演示,本页补充采用固定朝向星下点的局部坐标、UV 上 4 圈加中心的六边形网格(共 61 束),半径 r = sin(HPBW/2),中心距 √3r。波束轮廓在 UV 上画圆,再通过射线求球面交点;这是对原理的几何实现。它保留提案的七星布局、束数与三频复用,不声称逐点复现原图坐标。邻星的频率标签循环错开;具体着色是一种演示方案。

4. 地球底图与视图

大陆轮廓采用 Natural Earth 1:110m land 公共领域数据。海陆配色、昼夜明暗和大气光晕用于表现立体感,光照不表示该场景某个实际日期的太阳位置。

“局部 / 全球”只改变相机。轨道纬度滑块共同推进七颗卫星,固定其相对轨道相位;使用球形地球与圆形极轨,省略地球自转和轨道摄动。高纬度视图反映轨道汇聚导致的覆盖重叠。

本页展示几何与复用机制。提案 Figure 5 的 CL(Coupling Loss,耦合损耗)与 GF(Geometry Factor,几何因子)统计曲线未在此计算;图中的可见同频束也不能直接换算成 CIR。

提案 Figure 3,地球与三条轨道上的七星
原文 Figure 3 · 轨道与卫星
提案 Figure 4b,七星波束覆盖
原文 Figure 4(b) · 七星波束
提案 Figure 4c,频率复用
原文 Figure 4(c) · 频率复用
提案 Figure 6,高纬度波束重叠
原文 Figure 6 · 高纬重叠