覆盖角（Coverage Angle）

本文作者：天疆说
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定义

覆盖角 $d$ 是卫星对地覆盖能力的度量参数，定义为卫星与地球切线所对应的地心角。覆盖角决定了卫星在某一时刻可观测的地面区域范围，覆盖角以内的区域称为覆盖区，以外的区域称为覆盖盲区。

设卫星瞬时高度为 $h$ ，覆盖角满足：

d = \arccos\left(\frac{a_E}{a_E + h}\right)

其中 $a_E$ 为地球半径。

考虑最小观测角 $\sigma$ 后，覆盖角减小为：

d_\sigma = \arccos\left(\frac{a_E \cos\sigma}{a_E + h}\right) - \sigma

例如，静止轨道卫星（ $h=35787$ km）：无约束时 $d=81.31°$ ，考虑 $\sigma=5°$ 时 $d_\sigma=76.35°$ 。

圆轨道卫星的最小覆盖带宽度：

\Delta\lambda_d = \arctan\left(\frac{\tan d}{\sin i}\right)

当相邻圈覆盖带在赤道上相互衔接时，卫星可实现赤道上的全球覆盖。

覆盖角是卫星对地覆盖性能分析的核心参数。通过覆盖角可以计算覆盖面积、覆盖带宽度和覆盖重数，为星座设计和轨道选择提供定量依据。赤道上空三颗等间隔静止轨道卫星可实现除极地外的全球通信，正是基于覆盖角分析的结论。