连续覆盖率

本文作者：天疆说
本站地址：https://cislunarspace.cn

定义

连续覆盖率（Continuous Coverage，CP）是衡量一颗卫星对目标轨道覆盖性能的指标，表示覆盖弧段长度与轨道总长度的比例。

计算方法

CP = 1 - S_{ave}

其中 $S_{ave}$ 为一个轨道周期内，月球影响观测的平均遮挡率：

S_{ave} = \frac{\sum_{i=1,2...} \frac{L_{s,i}}{L}}{n}

$L_{s,i}$ ：观测点观测目标轨道时被遮挡的弧段长度
$L$ ：目标轨道一个周期的总长度
$n$ ：离散观测点的总数量

遮挡角度 $\theta$ 的计算：

\theta = 2 \cdot \arcsin\left(\frac{r_{moon}}{l_1}\right)

其中 $l_1$ 为观测卫星到月心的距离， $r_{moon}$ 为月球半径。

仿真结果

对面向态势感知任务的 DRO 轨道，观测 DRO-M 时：

CR3BP 下：最大覆盖率可达 99.1%，最小覆盖率为 98.1%
星历模型下：最大覆盖率可达 99.1%，最小覆盖率为 98.1%

观测南北族 NRHO 时：

最大覆盖率可达 100%，最小覆盖率为 98.5%

核心要素

观测原理

连续覆盖率通过计算月球对观测视线的遮挡效应来评估轨道覆盖性能。月球作为遮挡体，其遮挡角度取决于观测卫星到月心的距离和月球半径，在一个轨道周期内累积遮挡弧段越短，覆盖率越高。

算法流程

计算流程为：确定观测卫星和目标轨道参数 → 在目标轨道上离散采样 → 计算每个采样点处月球遮挡角度 θ = 2·arcsin(r_moon/l₁) → 统计被遮挡弧段长度 L_s → 计算平均遮挡率 S_ave → 得出连续覆盖率 CP = 1 - S_ave。

精度分析

覆盖率计算精度依赖于离散采样密度、遮挡角度计算精度和轨道模型精度。在 CR3BP 和星历模型下分别计算可评估模型简化带来的误差；DRO 轨道观测中覆盖率可达 98%–99% 以上，NRHO 轨道覆盖率接近 100%。

应用价值

连续覆盖率是评估地月空间态势感知任务观测性能的关键指标，直接影响目标监视的连续性和完整性。高覆盖率轨道（如 DRO）可实现对目标轨道的近全天监视，为碰撞预警和轨道机动决策提供可靠的观测保障。

相关概念

参考文献

陈昱桔. 面向地月空间态势感知的DRO轨道设计与控制研究[D]. 2024.
Klonowski M, Holzinger M J, Owens-Fahrner N. Optimal Cislunar Architecture Design Using Monte Carlo Tree Search Methods[J]. The Journal of the Astronautical Sciences, 2023.
Klonowski M. Cislunar Space Situational Awareness Architecture Design and Analysis[D]. University of Colorado Boulder, 2025.