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2023-07-19
可见性分析探究：从角度透析的全面考察
【摘要】：以下分析均以4.4.3节中24星walker星座的Sat11为例。图4-106一个轨道周期内Sat11与轨道面2卫星的可见性图4-107一个轨道周期内Sat11与轨道面3卫星的可见性图4-108和图4-109分别显示了卫星Sat11与轨道面2内3颗卫星同时可见的情况以及与轨道面3内3颗卫星同时可见的情况。图4-108Sat11与轨道面2三颗卫星的可见示意图4-109Sat11与轨道面3三颗卫星的可见示意
可见性分析是星座网络拓扑生成的前提。地球表面的地形地势高度浮动范围为几公里，与卫星高度相差几百上千倍，可忽略不计，地球可等效为正球体，下面的分析与仿真均是建立在此假设基础上的。
对于绕着地球旋转的两颗卫星来说，它们之间互相可见的充要条件是两者连线与地球不相交，如图4-105所示。
图4-105 两颗卫星之间能见关系几何示意
根据获得的卫星位置矢量信息，可以得到连接地心与两颗卫星的两个位置矢量之间的夹角为
两颗卫星与地心组成的三角形面积有两种表示方式：
则
这样，描述两颗卫星相互之间是否能见的能见函数可表示为
只要Δh为正就表示两颗卫星是能见的。
由于星座的对称性，只需分析任意一颗卫星与其他两轨卫星的可见性即可。以下分析均以4.4.3节中24星walker星座的Sat11为例。图4-106和图4-107分别给出Sat11与轨道面2和轨道面3卫星的可见时段，可以看出，一个轨道周期内，Sat11与轨道面2的3颗卫星可见，与其中两颗（Sat26，Sat27）始终可见，与另一颗（Sat25）存在两段不可见间隙，每段间隙约9 min。类似的，Sat11与轨道面3的3颗卫星可见，与其中两颗（Sat32，Sat33）始终可见，与另一颗（Sat34）存在两段不可见间隙，每段间隙约9 min。
图4-106 一个轨道周期内Sat11与轨道面2卫星的可见性
图4-107 一个轨道周期内Sat11与轨道面3卫星的可见性
图4-108和图4-109分别显示了卫星Sat11与轨道面2内3颗卫星同时可见的情况以及与轨道面3内3颗卫星同时可见的情况。
图4-108 Sat11与轨道面2三颗卫星的可见示意
图4-109 Sat11与轨道面3三颗卫星的可见示意
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