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)

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/g1qi.html

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