航天器轨道力学实验一.docx

航天器轨道力学实验一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、把握六个轨道参数的几何意义；3、把握极地轨道、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：这两个参数是互相关联的，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argumentofperigee升交点与近地点夹角?卫星位置参数：表1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、赤纬表示如图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：?+=?+=+=)tan(costancostan)sin(sinsinsinsinfiuifiui1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0GS，则任一时刻格林尼治恒星时GS可表示成：)(00ttSSEGG-+=2在考虑地球自转时，星下点地心纬度?与航天器赤纬仍然相等，星下点经度与航天器赤经的关系为：?=-=-=?)(00ttSSEGG3将1代入上式，得到计算空间目的星下点地心经纬度()?,的公式，即空间目的的星下点轨迹方程为：?=-?+=)sinarcsin(sin)()tanarctan(cos00uittSuiEG?4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?-?=ii180max?9090ii，?-=180minii?9090ii5因而，空间目的的轨道倾角决定了星下点轨迹能到达的南北纬的极值。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；3、比拟分析PolarOrbit、Sun-SynchronousOrbit、HEO、GSO、GEO卫星的特点，并给出相应的图示讲明。