根据轨道根数来计算卫星位置程序

根据轨道根数来计算卫星位置

一、计算卫星在轨道坐标系中的位置

首先建立一个轨道坐标系，该坐标系的坐标原点位于地心，X??,Y??位于轨道平面上，Z?? 轴和轨道平面的法线矢量N重合。轨道坐标系是一个右手坐标系。计算步骤如下： 1. 用下式计算平近点角M M?n(t?t0)

t0为卫星过近地点的时刻；n为卫星的平均角速度，用下式计算：

GM （rads) a3? n? a为轨道椭圆的长半径，??GM?3.986005?1014m3s2（注：G引力常数，此M为地球质量）

2. 解开普勒方程E?M?e?sinE,计算偏近点角E 解算时采用角度制，eo?e??o （e离心率） 代入开普勒方程反复迭代，直至Ei?1?Ei＜?时为止。 （当偏心率很小时，迭代法的收敛速度很快） 3. 计算卫星至地心的距离r r?a(1?ecosE) 4. 计算真近点角? tan?2?1?eEtan 1?e25. 计算卫星在轨道坐标系中的坐标

X???acosE?aeX???rcos? Y???rsin? 或跳过3、4直接计算：Y???

根据轨道根数来计算卫星位置

一、计算卫星在轨道坐标系中的位置

首先建立一个轨道坐标系，该坐标系的坐标原点位于地心，X??,Y??位于轨道平面上，Z?? 轴和轨道平面的法线矢量N重合。轨道坐标系是一个右手坐标系。计算步骤如下： 1. 用下式计算平近点角M M?n(t?t0)

t0为卫星过近地点的时刻；n为卫星的平均角速度，用下式计算：

GM （rads) a3? n? a为轨道椭圆的长半径，??GM?3.986005?1014m3s2（注：G引力常数，此M为地球质量）

2. 解开普勒方程E?M?e?sinE,计算偏近点角E 解算时采用角度制，eo?e??o （e离心率） 代入开普勒方程反复迭代，直至Ei?1?Ei＜?时为止。 （当偏心率很小时，迭代法的收敛速度很快） 3. 计算卫星至地心的距离r r?a(1?ecosE) 4. 计算真近点角? tan?2?1?eEtan 1?e25. 计算卫星在轨道坐标系中的坐标

X???acosE?aeX???rcos? Y???rsin? 或跳过3、4直接计算：Y???

从广播星历计算卫星位置：

1. 计算卫星运动的平均角速度n

首先根据广播星历中给出的参数A计算出参考时刻TOE的平均角速度n0：

n0?GM(A)3，

式中，GM为万有引力常数G与地球总质量M之积。然后根据广播星历中给出的摄动参数?n计算观测时刻卫星的平均角速度n：n?n0??n。 2. 计算观测瞬间卫星的平近点角M:

M?M0?n(t?TOE)

式中，M0为参考时刻TOE时的平近点角，由广播星历给出。 3. 计算偏近点角E：

E?M?esinE

解上述方程可用迭代法或微分方程改正法。 4. 计算真近点角f

cosE?e?cosf???1?ecosE ?2?sinf?1?esinE?1?ecosE?

式中，e为卫星轨道的偏心率，由广播星历给出。 5. 计算升交距角u?：

u????f

式中，?为近地点角距，由广播星历给出。

6. 计算摄动改正项?u,?r,?i：

广播星历中给出了下列6个摄动参数：Cuc,Cus,Crc,Crs,Cic,Cis，据此可以求出由于J2项而引起的升交距角u的摄动改正项?u、卫星矢径r的摄动

卫星定位资料

第21卷第1期2009年3月河南工程学院学报(自然科学版)

JOURNALOFHENANINSTITUTEOFENGINEERINGVol121,No11

Mar.2009

基于SuperstarÒ的卫星位置计算及分析

胡 辉,叶鑫华

(华东交通大学信息工程学院,江西南昌330013)

摘 要:GPS卫星位置计算是进行GPS导航定位的关键环节,快速准确地计算出卫星坐标,对提高GPS定位精度和

速度有着重要意义.本文基于SuperstarÒGPS接收机,利用MATLAB对Marconi二进制格式数据进行了解码,计算卫星位置并对卫星位置进行了外推,与IGS精密星历比较可得位置误差在2m以内,充分验证了方法的正确性.

关键词:GPS;SuperstarÒ;卫星位置计算;MATLAB

中图分类号:TN965.5 文献标识码:A 文章编号:1674-330X(2009)01-0054-04

GPS(GlobalPositioningSystem)系统是卫星导航技术的集大成者,该系统与其他导航系统相比,具有全球连续覆盖、精度高、定位实时性好、抗干扰、抗多径等优点.

我国虽然有多个科研院所从事GPS相关产品的开发,但其研究对

初二下

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初二下

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38

空间控制技术与应用

AerospaceControlandApplication第35卷 第2期2009年4月

it

resultswiththatoftheprofessionalsoftwareSTK,

基于不同天文标准计算

地球引力对卫星轨道的影响

蒋方华,李俊峰,宝音贺西(清华大学航天航空学院,北京100084)摘 要:建立了一个考虑地球非球形引力摄动的卫星轨道摄动模型并用C++语言编写程序进行轨道计算,其积分器采用Runge Kutta Fehlberg7(8)。建模过程中,对岁差、章动等量的计算分别考虑了美国海军天文台1981年和2005年的两种天文标准。通过与STK对比,发现无论采用哪一种标准,轨道传播两天后的位置误差都不会超过分米量级,速度误差不会超过毫米每秒的量级。说明了建模和编程计算的合理性,以及采用新旧两种天文标准计算卫星轨道的差别甚小。

关键词:地球非球形引力摄动;岁差;天文标准;卫星轨道

中图分类号:V412 4 文献标识码:A文章编号:1674 1579(2009)02 0038 04

showsthatthemagnitudesofpositionvectordifferencesbetwee

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

根据方向和距离确定物体的位置

教学内容:青岛版小学数学五年级下册第56—57页信息窗2 及相关练习。 教学目标：

1.在具体情境中看懂简单的平面图，理解北偏东（西）、南偏东（西）的含义，能根据方向和距离确定物体的位置。

2.通过观察、测量、交流等活动，培养观察、识图、推理与表达的能力，发展空间观念。

3.在确定物体位置的过程中，感受数学与生活密切联系，获得成功的体验，树立学好数学的信心。

教学重难点：

教学重点：看懂简单的平面图，能根据方向和距离确定物体的位置。 教学难点：测量角度、用角度表示方向。 教具、学具：

教师准备：多媒体课件。

学生准备：量角器、直尺、铅笔。 教学过程：

一、创设情境，提出问题。

1.谈话：同学们，我们学习了用数对表示物体的位置。除此之外，表示物体的位置还有哪些方法呢？你想知道吗？这节课我们继续探索确定物体位置的方法。

2.教师出示信息窗2情境图中的沙盘图。

谈话：这是一幅军事沙盘图。今天，参加夏令营的同学要从指挥部到红、蓝

军阵地进行军事演习。请认真观察，你看到了什么？从图中你能提出什么问题？

预设：

生：红军阵地在指挥部的什么位置？ 生：蓝军阵地在指挥部的什么位置？ 生：指挥部在红军阵地的什么位置？ ??

教师归

这是做卫星通信的课程设计时涉及的卫星星下点的作图程序,matlab编写。

我们对卫星星下点的代码做了点修改，把地球自转也考虑进去了。

卫星星下点的运行轨迹如下：

卫星纬度050100150200

卫星经度250300350400

代码如下：（红色的为修改部分）

clc

close all

clear all

%% % % % % % % % % % % %

义 % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %

PI = 3.1415926;

W_EARTH = 7.29e-5;% 地球自转速度(rad)

GGC = 3.986e5;% 地心引力常数

N_T =10;% 实验观测周期数，可延长观察时间

% 轨道六根数

a = 20000;% 轨道长半轴（Km）

e = 0.3;% 轨道偏心率

i = 30 * PI/180;% 轨道倾角（rad）

w = 70 * PI/180;% 轨道近地点幅角（rad）

RAAN = 10 * PI/180;% 升交点赤经

T = 2 * PI * sqrt((a^3) / GGC);

% % % % % 变量定

这是做卫星通信的课程设计时涉及的卫星星下点的作图程序,matlab编写。

% 轨道真近心角f(rad)，

这是做卫星通信的课程设计时涉及的卫星星下点的作图程序,matlab编写。

我们对卫星星下点的代码做了点修改，把地球自转也考虑进去了。

卫星星下点的运行轨迹如下：

卫星纬度050100150200

卫星经度250300350400

代码如下：（红色的为修改部分）

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PI = 3.1415926;

W_EARTH = 7.29e-5;% 地球自转速度(rad)

GGC = 3.986e5;% 地心引力常数

N_T =10;% 实验观测周期数，可延长观察时间

% 轨道六根数

a = 20000;% 轨道长半轴（Km）

e = 0.3;% 轨道偏心率

i = 30 * PI/180;% 轨道倾角（rad）

w = 70 * PI/180;% 轨道近地点幅角（rad）

RAAN = 10 * PI/180;% 升交点赤经

T = 2 * PI * sqrt((a^3) / GGC);

% % % % % 变量定

这是做卫星通信的课程设计时涉及的卫星星下点的作图程序,matlab编写。

% 轨道真近心角f(rad)，