STK实验卫星轨道参数仿真
更新时间:2023-08-25 07:51:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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实验一 卫星轨道参数仿真
一、实验目的
1、了解STK的基本功能;
2、掌握六个轨道参数的几何意义;
3、掌握极地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等典型轨道的特点。
二、实验环境
卫星仿真工具包STK
三、实验原理
(1)卫星轨道参数
六个轨道参数中,两个轨道参数确定轨道大小和形状,两个轨道参数确定轨道平面在空间中的位置,一个轨道参数确定轨道在轨道平面内的指向,一个参数确定卫星在轨道上的位置。
轨道大小和形状参数:
这两个参数是相互关联的,第一个参数定义之后第二个参数也被确定。
第一个参数 第二个参数 semimajor axis 半长轴 Eccentricity 偏心率 apogee radius 远地点半径 perigee radius 近地点半径 apogee altitude 远地点高度 perigee altitude 近地点高度
Period 轨道周期 Eccentricity 偏心率 mean motion平动 Eccentricity 偏心率
图1 决定轨道大小和形状的参数
轨道位置参数:
轨道倾角(Inclination)轨道平面与赤道平面夹角 升交点赤经(RAAN)赤道平面春分点向右与升交点夹角 近地点幅角(argument of perigee)升交点与近地点夹角
卫星位置参数:
(2)星下点轨迹
在不考虑地球自转时,航天器的星下点轨迹直接用赤经α、赤纬δ表示(如图2)。直接由轨道根数求得航天器的赤经赤纬。
图2 航天器星下点的球面解法
在球面直角三角形SND中:
sin sinisinu sinisin( f)
(1)
tan cositanu cositan( f)
由于地球自转和摄动影响,相邻轨道周期的星下点轨迹不可能重合。设地球自转角速度为 E,t0时刻格林尼治恒星时为SG0,则任一时刻格林尼治恒星时SG可表示成:
SG SG0 E(t t0) (2)
在考虑地球自转时,星下点地心纬度 与航天器赤纬δ仍然相等,星下点经度( )与航天器赤经α的关系为:
SG SG0 E(t t0)
(3)
将(1)代入上式,得到计算空间目标星下点地心经纬度 ,标的星下点轨迹方程为:
的公式,即空间目
i tanu) SG0 E(t t0) arctan(cos
(4)
arcsin(sini sinu)
其中 为星下点的地理纬度, 为星下点的地理经度,u是纬度幅角, E为地球自转角速度。由(4)中的第二式可知,i =90 时, 取极大值 max。i =-90 时, 取极小值
min,且有
max
i 90 i 90 i i , min (5)
i 90 i 90 180 ii 180
因此,空间目标的轨道倾角决定了星下点轨迹能达到的南北纬的极值。
四、实验内容
1、结合六个轨道参数的几何意义,每个轨道参数分别取不同值,给出相应的三维图;
2、分析二体条件下圆轨道(根据向导添加)六个轨道参数随时间的变化规律;
卫星参数设置
半长轴
偏心率
轨道倾角
升交点赤经
近地点幅角
真近点角
3、比较分析Polar Orbit、Sun-Synchronous Orbit、HEO、GSO、GEO卫星的特点,并给出相应的图示说明。 (1)Polar Orbit(极地轨道):
《飞行器轨道力学》课程实验报告
(2)Sun-Synchronous Orbit(太阳同步轨道):
(3)HEO(高地球轨道):
《飞行器轨道力学》课程实验报告
(4)GSO(地球静止轨道):
(5)GEO(地球同步轨道):
《飞行器轨道力学》课程实验报告
(加文字描述各种轨道突出特点)
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