回归大椭圆轨道卫星轨迹保持策略与仿真

为了实现大椭圆轨道卫星星下点在一定经度范围内回归,保持对特定区域的长时间观测,对优化轨迹保持策略进行了深入研究。首先提出了必须根据共振大椭圆卫星的轨道演变规律进行轨迹保持。同时分析了大椭圆轨道卫星满足回归条件的轨道约束;其次分析了主要动力学模型的摄动规律,建立了轨道摄动对升交点赤经、半长轴以及轨迹漂移影响的计算模型;最后结合工程应用实际,给出了具体的回归大椭圆轨道的轨迹保持周期和保持策略。通过仿真实验及结果分析,表明了该策略的正确性和有效性,为回归大椭圆轨道卫星的轨道设计和测控实施提供技术参考。     

人造月球卫星的运动及其稳定性

得到了人造月球卫星在月球、地球和太阳引力作用下的运动:1)除轨道根数a,e,i外都有长期项;2)所有根数都有短周期变化,但是变化周期很短,振幅很小;3)除轨道半长径a以外都有长周期项。长周期项可以分为3部分:第一部分是由于月球扁率摄动造成的;第二部分是由于地球引力造成的;第三部分是二者联合摄动造成的。其中以第二种影响最大;它的周期约半个恒星月,振幅约3km和3ms~(-1)。还讨论了人造月球卫星以及相应的同步卫星的运动稳定性。     

编队飞行卫星相对运动的零J2摄动条件

地球形状摄动对卫星编队飞行的相对运动有很大影响,会使卫星的相对轨道发生转动或漂移。该文推导了主、从星沿小偏心率轨道运行情况下的相对轨道的零J2摄动条件。如果编队卫星的交点周期和节线的进动速率相等,那么J2摄动对相对运动没有影响,卫星可长期保持编队飞行。在选取的主、从星轨道根数之差为小量的前提下,给出了零J2摄动的一阶近似条件的解析表达式。仿真结果表明,当编队卫星的相对运动满足零J2摄动的一阶近似条件时,卫星相对运动轨道构形的漂移明显减少。     

人造卫星运动理论中的月球位置计算方法

我们把月球看成一个受太阳摄动的远地卫星,采用平均根数法,给出了月球轨道根数的长期摄动和周期摄动,从而得到了人造地球卫星运动二阶理论中所需要的月球位置计算公式。文[1]所给出的人造卫星日、月摄动二阶解,需要知道日、月的“精确位置”,其精度为10~(-4)。在这样的要求下,太阳轨道(即地球轨道)作为椭园(e≈0.0167)就行了;而月球     

超低地球轨道卫星大气阻力预测与影响因素分析

为了对超低地球轨道卫星的大气阻力进行有效预测和分析,该文基于自由分子流试验粒子Monte Carlo方法,通过嵌入多种国际主流大气模型,开发了一套低地球轨道任意复杂外形航天器气动特性预测的通用三维并行软件,并以GOCE卫星为研究对象,计算并分析了该卫星的大气阻力特性,研究了大气模型参数、飞行高度、轨道纬度和经度等因素对大气阻力的影响规律。结果表明:随着高度的增加,阻力急剧减小,阻力系数却单调增大,卫星阻力的预测对大气模型的敏感性增强;轨道纬度和经度变化的影响主要体现在通过影响来流大气参数而间接影响阻力系数和卫星阻力,大气温度和组分影响阻力系数,而阻力系数和来流大气密度共同决定卫星阻力;随着轨道纬度和经度的变化,卫星阻力和阻力系数均呈现非单调的波动性变化。研究表明:JB2008和DTM-2013大气模型表现相近,而USSA-1976、 Jacchia-1977和NRLMSISE-00大气模型计算出的阻力都较前两者偏高。     

相对论摄动运动方程的解

本文在考虑相对论效应的前提下,研究了地球形状对人造卫星运动的影响。用平均根数法求得了卫星的相对论摄动运动方程在地球形状摄动下的一阶长期摄动和一阶短周期摄动解,并将结果与非相对论摄动解进行了比较。     

卫星轨道摄动与地球重力场之间的关系

本文描述了地球重力场对卫星的非球形摄动影响的基本原理,以高轨道GPS卫星和低轨CHAMP卫星为例,给出了数值计算结果与分析.     

摄动力对静止卫星轨道根类的影响

给出了静止卫星在地球非球形引力，日月引力和光压作用下，以无奇点轨道根数为变量的摄动微分方程组。根据静止卫星轨道小倾角和小偏心率的特点进行了简化，用平均根数法求出摄动微分方程组的解。     

大偏心率椭圆轨道星上轨道外推的参数化模型

众所周知,数值方法和分析方法都可以用于轨道预报.一般而言,采用数值方法可以获得更高的精度,采用分析方法可以达到更高的效率.对于近圆轨道卫星,已有许多成熟的数值方法和分析方法可以用于轨道预报.而对于大偏心率椭圆轨道卫星,这些方法都有各自的局限性.传统的数值积分器工作效率较低;分析方法中多采用简化的力模型,因而可以达到的精度有限.为实现大偏心率椭圆轨道卫星的星上轨道预报,本文提出了一种解决方案.其核心思想是基于摄动分析解的表达式,尝试构造拟合公式,用不同的频率项反映摄动影响下轨道根数的周期变化和长期变化.最终以拟合和计算的过程代替求解微分方程,建立参数化模型,从而实现轨道外推.应用此模型时,将首先通过拟合公式对真近点角f、近点角距ω、升交点经度Ω、轨道倾角i和地心距r进行拟合与计算,然后利用这5个轨道根数计算出卫星在惯性坐标系下的位置矢量,得到最终的预报结果.为检验方法的可行性,本文利用该参数化模型对33颗闪电轨道卫星进行了轨道外推.对每颗卫星分别进行28组试验,每组算例的外推弧段为3天.数值试验结果表明,轨道根数f,ω,i与r的计算结果受到轨道偏心率的影响.3天内,轨道外推的位置精度一般约为百米级.     

摄动力对静止卫星轨道根数的影响

给出了静止卫星在地球非球形引力、日月引力和光压作用下,以无奇点轨道根数为变量的摄动微分方程组．根据静止卫星轨道小倾角和小偏心率的特点进行了简化,用平均根数法求出摄动微分方程组的解．利用方程组的解计算各种摄动因素对静止卫星轨道根数的影响的量级估计,并用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ７（８）阶方法求出卫星运动微分方程组的数值解,通过解析解与数值解的比较,说明解析解的精度为１０－５量级     

多星共位策略研究

分析了各种摄动力对静止卫星轨道根数的综合影响和共位多星相对距离与轨道根数的关系,提出并论证了多星共位策略．并对经度分离共位策略进行了定量研究,给出了同一窗口内共位卫星个数与控制周期及半长轴误差的数量关系,通过仿真计算验证了共位策略的可行性     

J2摄动对编队飞行卫星相对轨道构形的影响

利用相对轨道根数法研究J2摄动对卫星编队飞行的相对轨道构形的影响,并利用高精度的算法进行数值仿真。结果表明:摄动可以使相对轨道构形发生转动与漂移两种变化。摄动引起相对轨道构形变化的形式,取决于参加编队卫星的轨道根数。当主、从星的轨道参数中只有升交点赤径不相同时,摄动对相对轨道构形几乎没有影响;当主、从星偏心率不相同时,摄动将引起相对轨道构形的转动;而当主、从星之间轨道倾角、近地点幅角和近地点时刻各不相同时,摄动将引起相对轨道构形的漂移。     

卫星编队飞行的动力学特性与相对轨道构形仿真

为了克服 Hill方程的局限性 ,利用轨道根数描述卫星编队飞行 ,从理论上给出了长期编队所需的条件 ,包括相对位置和相对速度的关系 ,以及和各卫星相对轨道根数之间的关系 ;理论上证明了要长期近距离编队卫星轨道周期必须相同。仿真了各种不同轨道根数下的相对运动轨迹 ,与定性的理论分析进行比较 ,说明了轨道根数描述方法的优越性。方法可适用任意偏心率的椭圆轨道 ,将为飞行器编队飞行的轨道设计提供理论参考。不考虑摄动时轨道根数接近的飞行器不需主动控制而可长期保持近距离编队飞行     

人造地球卫星的精确预报问题

本文将对人造地球卫星轨道预报中的主要问题作一概括,并给出接近临界角时,地球形状的二阶长期摄动和一阶短周期摄动的计算方法,以及摄动计算中对平近点角的改进方法。     

J2项摄动对分布式天基雷达波束形成的影响

分布式天基雷达小卫星不可避免地要受到摄动的影响,摄动不仅对卫星编队有影响,对雷达稀疏阵列的波束形成也会产生很大的影响。从卫星相对运动方程出发,利用轨道摄动方程,并引入编队构型参数,根据分布式天基雷达对各成员卫星间距小而稳定的要求,对采用空间圆编队的分布式天基雷达卫星编队进行了仿真。利用在J2项摄动影响下的分布式天基雷达卫星编队的仿真结果,进行了分布式天基雷达波束形成的仿真,分析了J2项摄动影响下波束指向的偏移量,为研究分布式天基雷达波束形成技术提供了重要的参考依据。     

对日本测地卫星的观测和分析

本文介绍了日本发射的测地卫星及广州，上海对它的观测，用本文计算卫星轨道的方法，发现该卫星的轨道比原计划要低得多，而其他轨道根数正常，并对其原因作了探讨，本文认为，该卫星的交光方式可以提高卫生的瞬时亮度，但宜缩小卫星的直径，以减少大气和光压摄动以卫星质心改正，提高激光测距精度。     

刚体地球极移和章动的联合动力学方程

以经典的刚体地球自转欧拉动力学理论为基础,通过引入章动坐标系相对惯性空间的运动,推导出了一个同时包含极移和章动的刚体地球自转联合动力学方程。在推导过程中首次考虑了高阶岁差章动力矩(摄动周期满足2d/3相似文献   

弹性地球极移和章动的联合动力学方程

基于经典的弹性地球自转动力学理论，通过引入章动坐标系相对惯性空间的运动，推导出一个同时包含极移和章动的弹性地球自转联合动力学方程。在推导过程中首次考虑了高阶岁差章动力矩和其它摄动因素(摄动周期满足0．5d≤T≤1．5d)对地球自转的影响，从而使得方程更加完备和完美，与现行的地球自转动力学方程相比较表明，该方法综合性强而且易于理解。     

机器人在野外会迷路吗

A：当然不会。因为，这些机器人可以利用远程的GPS卫星定位和导航系统来确定自己的位置，并通过卫星通信把这些信息传输给它们的主人。GPS卫星定位和导航系统由24颗近地卫星组成，它们在离地而12000千米的高空上以12小时为一个周期环绕地球运行。在任意时刻，地面上的任意一点都可同时观测到4颗以上的卫星。根据GPS卫星接收到的机器人信息和已知的卫星坐标，就可以知道机器人在地面上的经度、纬度和高度信息了。     

双基站卫星星座设计研究

针对双基站卫星星座的特点，分析了卫星和空间站之间的可视窗、通讯窗和过顶时间要求下的通讯约束．根据卫星轨道高度、倾角、升交点赤经、轨道数目及卫星分布选择、星际链路建立等几个方面，对双基站卫星星座进行设计，并研究了长期执行任务的情况下，卫星轨道修正方案．该星座克服了以地球为基地的卫星星座测控信号传递路程长，信号受到环境干扰大的不足，充分利用空间站的优势，更有效地发挥了卫星及其星座的作用。通过仿真计算给出了双基站卫星星座与地面站和空间站的日通讯时间．从结果可以看出，所设计的双基站卫星星座可以作为我国空间站的数据中继系统。