卫星轨道计算课件

04
道的定分 析
哈里斯方法
哈里斯方法是一种用于分析非线性动力系统稳定性的数值 方法。在卫星轨道稳定性分析中，哈里斯方法可用于研究 卫星轨道在受到扰动后的稳定性。
该方法通过计算系统的奇异值来确定系统的稳定性，奇异 值越小，系统越稳定。通过比较不同扰动下的奇异值，可 以评估卫星轨道的稳定性。
李雅普诺夫指数方法
优点 适用于各种复杂轨道和扰动，计算速度快。
缺点 需要选择合适的积分方法和步长，对初值敏感。
03
道的力学型
万有引力
万有引力是影响卫星轨道的主要因素 之一，它使得卫星受到地球的吸引， 产生向心加速度，维持卫星在轨道上 运行。
万有引力的大小与两个物体的质量成 正比，与它们之间的距离的平方成反 比，遵循万有引力定律。
数值模拟方法
数值模拟方法是一种通过数值计算来 模拟动态系统行为的方法。在卫星轨 道稳定性分析中，数值模拟方法可用 于模拟卫星轨道在受到扰动后的演化 过程。
VS
通过数值模拟，可以观察卫星轨道在 不同扰动下的变化情况，从而评估卫 星轨道的稳定性。数值模拟方法还可 以用于预测卫星轨道未来的演化趋势， 为卫星轨道设计和优化提供参考。
优点
直观易懂，适用于简单轨 道分析。
缺点
对于复杂轨道和实时计算 不太适用。
动力法
定义
动力法考虑地球引力、太阳辐射 压和其他天体引力扰动等动力因
素，模拟卫星运动。
优点
能够处理复杂扰动，适用于长期轨 道预测。
缺点
计算量大，需要高精度数值方法。
数值法
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定义 数值法采用数值积分方法，对卫星运动方程进行 积分求解。
详细描述
无线电观测是一种常用的卫星轨道观测方法，通过接收卫星发射的无线电信号，测量卫星轨道参数，具有全天候、 全天时的特点，但测量精度受信号质量影响较大。
雷达观测
总结词
通过向卫星发射雷达信号并接收回波信号，测量卫星轨道参数。
详细描述
雷达观测是一种高精度的卫星轨道观测方法，通过向卫星发射雷达信号并接收回波信号，测量卫星轨 道参数，具有高精度、全天候的特点，但设备成本较高，且需要特定的观测条件。
近地点幅角
卫星运行到近地点时与地球赤 道平面的夹角，影响卫星的覆 盖范围。
高度
卫星距离地面的高度，决定卫 星的运行周期。
偏心率
卫星轨道的离心率，决定轨道 的形状。
升交点赤经
卫星从南向北通过赤道平面时 与地球自转方向形成的角度， 影响卫星的覆盖范围。
02
道算法
几何法
定义
几何法基于几何原理，通 过卫星和地球之间的距离、 角度等几何参数来计算轨道。
道算件
• 卫星轨道基础知识 • 卫星轨道计算方法 • 卫星轨道的力学模型 • 卫星轨道的稳定性分析 • 卫星轨道的优化设计 • 卫星轨道的观测与测量
01
道
卫星轨道的基本概念
01
02
03
卫星轨道
卫星绕地球运行的路径， 由地球引力、太阳辐射压 和其他天体引力共同决定。
近地轨道
卫星距离地面较近的轨道， 一般高度在200-1200公 里之间。
最优观测轨道
最优观测轨道是一种优化设计，旨在使 卫星能够以最佳方式观测地球或其他天
体。
最优观测轨道通常采用地球同步轨道（ 最优观测轨道适用于通信、气象观测、
Geosynchronous orbit）或地球静止 地球观测和军事侦察等任务，因为它可
轨道（Geostationary orbit），这些
以提供高质量的观测数据和通信服务。
最短时间转移轨道
最短时间转移轨道是一种优化设计，旨在使卫星从一个圆轨道转 移至另一个圆轨道时所需时间最短。
最短时间转移轨道通常采用直接转移轨道（Direct transfer orbit） ，这是一种直线轨道，通过精确计算和调整，使卫星在转移过程 中所需时间最短。
最短时间转移轨道适用于需要快速到达目标轨道的任务，例如气 象卫星和军事侦察卫星，因为它可以缩短任务周期和响应时间。
地球同步轨道
卫星绕地球运行一圈的时 间与地球自转一圈的时间 相等，一般高度在35786 公里。
卫星轨道的分类
按高度分
低地球轨道、中地球轨道、地球同步轨道和高地球轨 道。
按倾角分
赤道轨道、极轨道和倾斜轨道。
按偏心率分
圆形轨道、椭圆形轨道、抛物线轨道和双曲线轨道。
卫星轨道的参数
倾角
卫星轨道平面与赤道平面的夹 角，决定卫星的覆盖范围。
感您的 看
THANKS
轨道可以提供稳定的观测角
光学观测
总结词
通过望远镜等光学仪器观测卫星的位 置和运动轨迹。
详细描述
光学观测是一种传统的卫星轨道观测 方法，通过望远镜等光学仪器观测卫 星的位置和运动轨迹，测量精度较高， 但受天气和大气干扰影响较大。
无线电观测
总结词
通过接收卫星发射的无线电信号，测量卫星轨道参数。
太阳辐射压
太阳辐射压是由太阳辐射产生的压力，它会对卫星产生一定的推力，影响卫星轨 道。
太阳辐射压的大小与太阳辐射的强度、物体的表面积和太阳与物体之间的距离等 因素有关。
其他力模型
在计算卫星轨道时，还需要考虑其他力模型，如地球非球形 引起的潮汐力、大气阻力等。
这些力虽然较小，但对于长期轨道演化、卫星姿态控制等方 面的影响不可忽视。
05
道的化
最小能量转移轨道
最小能量转移轨道是一种优化设计，旨在使卫星从一个圆 轨道转移至另一个圆轨道时所需能量最小化。
最小能量转移轨道通常采用霍曼转移轨道（Hohmann transfer orbit），这是一种椭圆形轨道，通过精确计算和 调整，使卫星在转移过程中消耗最少的燃料。
最小能量转移轨道适用于长期任务和深空探测，因为它可 以减少对推进剂的需求，从而延长卫星的寿命和降低发射 成本。
李雅普诺夫指数是一种用于分析动态 系统稳定性的数学工具。在卫星轨道 稳定性分析中，李雅普诺夫指数方法 可用于评估卫星轨道的长期稳定性。
李雅普诺夫指数通过计算系统的 Lyapunov时间来描述系统状态变化的 速率。Lyapunov时间越长，卫星轨道 的稳定性越好。通过比较不同扰动下的 Lyapunov时间，可以评估卫星轨道的 稳定性。