STK实验卫星轨道参数仿真.docx

STK实验卫星轨道参数仿真.docx

《STK实验卫星轨道参数仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《STK实验卫星轨道参数仿真.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

STK实验卫星轨道参数仿真

STK实验卫星轨道参数仿真

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

semimajoraxis半长轴Eccentricity偏心率

apogeeradius远地点半径perigeeradius近地点半径

apogeealtitude远地点高度perigeealtitude近地点高度

Period轨道周期Eccentricity偏心率

meanmotion平动Eccentricity偏心率

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：

（1）

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

，t0时刻格林尼治恒星时为

，则任一时刻格林尼治恒星时

可表示成：

（2）

在考虑地球自转时，星下点地心纬度ϕ与航天器赤纬δ仍然相等，星下点经度（λ）与航天器赤经α的关系为：

（3）

将

（1）代入上式，得到计算空间目标星下点地心经纬度

的公式，即空间目标的星下点轨迹方程为：

（4）

其中ϕ为星下点的地理纬度，λ为星下点的地理经度，u是纬度幅角，ωE为地球自转角速度。

由（4）中的第二式可知，i=90︒时，ϕ取极大值ϕmax。

i=-90︒时，ϕ取极小值ϕmin，且有

，

（5）

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PolarOrbit、Sun-SynchronousOrbit、HEO、GSO、GEO卫星的特点，并给出相应的图示说明。

（1）PolarOrbit（极地轨道）：

（2）Sun-SynchronousOrbit（太阳同步轨道）：

（3）HEO（高地球轨道）：

（4）GSO（地球静止轨道）：

（5）GEO（地球同步轨道）：

（加文字描述各种轨道突出特点）