低轨卫星数据采集系统,简称DCS(Data Collection Satellite System),由低轨道微小卫星星座、地面关口站、形式多样的开放式终端组成,以广域分散的地面传感器获得的信息为数据来源,利用微小/小卫星星座实现大地域、近实时信息感知,实现对数据的采集、处理和存储转发。低轨卫星数据采集系统的主要有数据传输实时性高、地域覆盖性广、用户使用成本低等优点,应用前景非常广阔,社会效益和经济效益十分显著,将在我国国家战略新兴产业中扮演重要角色。通过对近年来国内外同类系统技术体制、运营模式的研究,短数据、多用户、海量数据采集技术的突破,政府、行业用户需求的深入调研和引导,数据采集卫星系统的工程建设时机已经成熟。本文简要介绍了卫星数据采集系统各组成部分,然后深入了解和对比了国内外卫星数据采集系统的发展现状,明确了本课题研究的重要意义。其次对卫星轨道设计和星座设计基本理论做了综述,指出了卫星轨道设计与卫星星座设计的基本方法和原则,以及在设计过程中需要考虑的相关因素和评价的方法。在前文理论分析的基础上,本文结合国外已经投入商用的卫星数据采集系统,根据提出的具体实际的任务需求和系统的性能指标要求,论证和提出了基于我国用户的数据卫星星座设计方案,并建立软件仿真平台,使用卫星仿真工具软件(Satellite Tool Kit,STK)对提出的设计方案进行了仿真评估分析。最后根据提出的卫星星座设计方案,建立对应的星地通信链路,并对建立的星地链路模型进行了预算与设计。本文经研究论证后提出的数据采集卫星星座方案具有较强的可行性,可以作为未来我国低轨数据采集卫星星座初步部署方案;在星地链路方面的研究成果,在有关部门未来设计我国数据采集卫星整个系统时,具有一定的参考价值。