卫星轨道.ppt

1第第2 2章章卫星轨道卫星轨道 2 卫星轨道特性 卫星的定位 卫星覆盖特性计算 卫星轨道摄动 轨道特性对通信系统性能的影响第第2 2章章卫星轨道卫星轨道 3 卫星轨道特性 开普勒定理?卫星运行的轨迹和趋势称为卫星运行轨道。?卫星视使用目的和发射条件不同,可能有不同高度和不同形状的轨道,但它们有一个共同点,就是它们的轨道位置都在通过地球垂心的一个平面内。卫星运动所在的平面叫轨道面。卫星轨道可以是圆形或椭圆形。但不论轨道形状如何,卫星的运动总是服从万有引力定律的。 4 ?为了推导卫星运动规律,做如下假设?卫星被视为点质量物体; ?地球是一个理想的球体,质量均匀; ?卫星仅仅受地球引力场的作用,忽略太阳、,忽略太阳、月球和其它行星的引力作用。月球和其它行星的引力作用。由此导出卫星运动的三个定律( 卫星运动的三个定律( 开普勒三大定开普勒三大定律)。律)。 5 卫星地心 O 近地点远地点??假设地球是质量均匀分布的圆球体,忽略太假设地球是质量均匀分布的圆球体,忽略太阳、月球和其它行星的引力作用,卫星运动阳、月球和其它行星的引力作用,卫星运动服从服从开普勒三大定律开普勒三大定律。。??开普勒第一定律开普勒第一定律( (椭圆定律椭圆定律) ):卫星以地心为:卫星以地心为一个焦点做椭圆运动。一个焦点做椭圆运动。 C 6 ?S是卫星, C是椭圆中心, O是地心,地心位于椭圆轨道的两个焦点之一; ?a为轨道半长轴, b为轨道半短轴, c为半焦距, 是地心离椭圆中心的距离; ?r E为地球平均半径,常用取值 6378km ; ?r为卫星到地心的瞬时距离, r取值最大点称为远地点, r取值最小的点称为近地点。??是卫星—地心连线与地心近地点连线的夹角, 是卫星在轨道面内相对于近地点的相位偏移量。 7 ?为了描述轨道特性,使用如下参量?偏心率 e:椭圆焦点离开椭圆中心的比例,即椭圆焦距和长轴长度的比值。它决定了椭圆轨道的扁平程度。 2 22)/(1aba baa ce??????e越大,轨道越扁, 0?e <1 ? e=0 时,卫星轨道即为圆轨道 8 ?近地点:卫星离地球最近的点,长度为近地点高度即卫星在近地点时距离地面的高度?远地点:卫星离地球最远的点,长度为远地点高度即卫星在远地点时距离地面的高度)1( mineacar????)1( maxeacar???? E Brrh?? max E Arrh?? min9 ??推导卫星轨道平面的极坐标表达式为: 推导卫星轨道平面的极坐标表达式为: ? cos 1 )1( 2e ear?????P P、、e e的值均由卫星入轨时的初始状态所决的值均由卫星入轨时的初始状态所决定定)1( 2eaP??? cos 1e Pr??定义则 10 ??开普勒第二定律开普勒第二定律( (面积定律面积定律) ) :卫星与地心的:卫星与地心的连线在相同时间内扫过的面积相等。连线在相同时间内扫过的面积相等。 D C BA