卫星环（Satellite Ring）

本文作者：天疆说
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定义

卫星环是在同一圆轨道上等间隔放置多颗卫星形成的空间构形。卫星环是构成卫星星座的基本单元，多个卫星环组合可形成完整的星座系统。

设高度 $h$ 的圆轨道上均匀分布 $k$ 颗卫星，相邻卫星星下点角距为：

l = \frac{360°}{k}

相邻卫星覆盖区产生重叠的条件：

d > \frac{l}{2} = \frac{180°}{k}

其中 $d$ 为单颗卫星的覆盖角。

\cos d_r = \frac{\cos d}{\cos(180°/k)}

其中 $d_r$ 为卫星环的等效覆盖角，覆盖带宽度大于单颗卫星的覆盖带宽度。

卫星环覆盖带以外的区域称为盲区。左盲区赤纬范围：

\delta_{L\max} = 180° - (i + d_r), \quad \delta_{L\min} = d_r - i

盲区在赤经方向的半宽：

\sin\alpha_r = \frac{\cos d_r}{\sin i}

多个卫星环组成的星座可通过盲区不重叠实现全球覆盖：

其中 $P$ 为卫星环数目。

卫星环是星座设计的基本构建单元。通过分析单个卫星环的覆盖特性和盲区分布，可以确定星座所需的最少轨道面数和每面卫星数。赤道上三颗等间隔静止轨道卫星组成的卫星环可实现除极地外的全球通信覆盖，是卫星环应用的经典案例。