بررسي پيكربندي‌هاي مداري براي يك منظومه تلفن ماهواره‌اي نزديك زمين در محدوده سرزميني ايران

Investigating Orbital Configurations for a LEO Satellite Telephony Constellation over the Territory of Iran

در اين مقاله تلاش شده ويژگي‌هاي مداري يك منظومه متشكل از 24 ماهواره نزديك زمين بررسي گردد. دراين‌بين، منظومه‌هايي مبتني بر طرح دلتاي واكر درنظر گرفته شده كه شامل مدل‌هاي تك‌منتظم (يك منظومه) و دومنتظم (دو منظومه تودرتو) مي‌گردند. به‌منظور مقايسه‌پذيري فرض گرديده كه دوره مداري تمامي ماهواره‌ها 127 دقيقه بوده و باتوجه‌ به ارتفاع بيشينه 2000 كيلومتري، سه مقدار خروج‌ازمركز صفر (دايره)، 0.19 (با اوج 2000 كيلومتري) و 0.097 (2÷0.19=) با بيشترين زمان حضور روي منطقه مأموريت لحاظ شده است. به‌منظور محدود كردن فضاي جستجو، ميل تمامي مدارها 40 درجه فرض شده و سه مقدار 320، 340 و 360 درجه براي آرگومان حضيض در مدارهاي بيضوي لحاظ گرديده است. با بررسي سناريوهاي مختلف ديده مي‌شود كه با فرض ضرورت وجود دست‌كم دو ماهواره درديد، اصولاً زاويه آرگومان حضيض 320 درجه بهترين پوشش درازاي كم‌ترين انحراف‌معيار ارائه مي‌كند. مدارهاي با خروج‌ازمركز بالاتر با صرف‌نظر از تغييرات در قدرت سيگنال، عملكرد بهتري دارند. اين در حالي است كه پيكربندي‌هاي دومنتظم مي‌توانند با تعداد ماهواره در ديد بيشتري همراه باشند كه البته اصولا با انحراف‌معيار بيشتري همراه است. دركل، انتخاب از ميان طرح‌هاي مختلف تنها با توجه به نيازمندي‌هاي ماموريتي امكان‌پذير بود و صرفا يك طرح را نمي‌توان نسبت به ديگران برتر دانست.

In this paper, we investigate the orbital characteristics of a constellation consisting of 24 LEO satellites. All the configurations are based on the Walker Delta model, which include single- regulated (one constellation) and double- regulated (intertwined two constellations) models. For the sake of comparability, it is assumed that the orbital period of all satellites is 127 minutes and regarding the maximum altitude of 2000 km, the three eccentricities of zero (circle), 0.19 (with an apogee of 2000 km) and 0.097 (=0.19/2) with the longest presence time on the mission area, are considered. In order to limit the search space, the inclination of all orbits is assumed 40 degrees and three values of 320, 340 and 360 degrees are considered for the argument of perigee in elliptical orbits. Examining the various scenarios, it can be seen that, Assuming the need for at least two observable satellites, basically, it can be found that for the argument of perigee of 320 degrees provides the best coverage beside the least standard deviation. As expected, the higher eccentric orbits perform better regardless of changes in signal strength. on the other hand, Double-regulated configurations can be associated with a larger number of satellites in view, which generally is accompanied by higher standard deviations. In General, a configuration may be chosen according to mission requirements and no one should be regarded as the absolute optimum.