关于STK卫星轨道6根数描述

2022-07-12  本文已影响0人  瓢鳍小虾虎
轨道参数描述

在地心赤道惯性坐标系(ECI)中,描述卫星椭圆轨道的基本常数称为轨道要素,又称为轨边根数。卫星椭圆轨道的开普勒轨道要素共有6个:
1)轨道大小
2)轨道形状
3)轨道空间方位
4)轨道平面在三维空间中的方位
5)轨道在二维轨道平面中的方位
6)卫星的起始位置
一旦6个轨道要素定了,卫星再空间的轨道和每一时刻的坐标点就确定了。

轨道半长轴 (Seminmajor Axis)
又称长半轴,起长度是椭圆轨道长轴的一半。长轴确定后,轨道的大小就确定了。

轨道偏心率 (Eccentricity)
偏心率为椭圆两焦点之间的距离与长轴的比值,他决定了轨道的“不圆度”。
偏心率为0,轨道为正圆;
偏心率为1,轨道为抛物线;
偏心率为[0, 1]之间,轨道为椭圆;偏心率越小越接近于圆。

偏心率和半长轴决定轨道曲线所包围的面积大小和形状。

轨道在三维空间中的位置由2个参数来描述:轨道倾角轨道升交点赤经

轨道倾角 (Inclination)
轨道平面与地球赤道平面的夹角,用地轴的北极方向与轨道平面的正法线方向之间夹角来度量。倾角的范围为[0, 180]。
当倾角<90°则是顺行轨道,此时卫星总是从西(西南/西北)向东(东北/东南)运行。
当倾角>90°则是逆行轨道,卫星的运行方向与顺行轨道相反,与地球转动方向相反。
当倾角=90°为极轨道,此时卫星经过南北极上空;倾角在90°附近则称为近极轨道

轨道升交点赤经 (RAAN)
即为卫星轨道穿过赤道面时,与地球赤道平面有两个焦点(倾角为0°的时候除外),卫星从南半球穿过赤道平面到北半球的运行弧段称为升段,这时候穿过赤道平面的点称为升交点
卫星从北半球到南半球的运行弧段称为降段,这时候穿过赤道平面的交点称为降交点
春分点和升交点对地心的张角称为升交点赤经,规定从春分点逆时针(在北极上看)量到升交点。升交点赤经范围[0,360)

轨道倾角和升交点赤经共同决定轨道平面在空间的方位。(倾斜程度+轨道平面旋转程度)

决定轨道在轨道平面内的方位,由一个参数来描述:近地点幅角

近地点幅角 (Argument of Perigee)
在卫星轨道中,距离地心最近的点称为近地点,距离地心最远的点称为远地点。近地点幅角是近地点与升交点对地心的张角,沿着卫星运动方向从升交点量到近地点。近地点幅角范围[0, 360)

近地点幅角决定了椭圆轨道在轨道平面内的方位。(椭圆轨道在轨道平面上的转动幅度)

卫星在轨道中的具体位置由轨道的真近点角来描述。

真近点角 (True Anomaly)
即某一时刻,轨道近地点到卫星位置的夹角。真近点角决定了卫星在轨道中的具体位置。真近点角范围[0, 360)

在所有的轨道根数中,只有真近点角是随着不同测量时刻而变化的,因为卫星是在轨道上不停运动的。

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