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《低軌衛(wèi)星傾斜軌道設(shè)計及優(yōu)化.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、上海航天AEROSPACESHAN(jHAI2010年第3期文章編號：1006—1630(2010)03—0026一04低軌衛(wèi)星傾斜軌道設(shè)計及優(yōu)化魏占新，王強，姚建(上海衛(wèi)星工程研究所，上海200240)摘要：根據(jù)有效載荷性能和任務(wù)需求對低軌衛(wèi)星的傾斜回歸圓軌道設(shè)計進行了研究，以升交點赤經(jīng)為參數(shù)，對1個回歸周期內(nèi)特定目標的覆蓋性能指標進行了優(yōu)化。算例表明：衛(wèi)星對地面目標點的覆蓋率可達0．9775。如需對多個目標點或目標區(qū)域進行觀測，可在此基礎(chǔ)上增加目標點再作優(yōu)化設(shè)計，以獲得最佳覆蓋性能。關(guān)鍵詞：低軌衛(wèi)星；星下點；地心角；升交點；軌道優(yōu)化中圖分類號：V4l2．4l文獻標示碼：AThe
2、OrbitDesignandOptimazationforLowEarthOrbitSatelliteWEIZhan—xin，WANGQiang，YA0Jian(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200240，China)Abstract：AccordingtOtheperformanceofthepayloadandmissionrequirement，theinclinationregressioncircularorbitdesignoflowerearthorbitsatellitewasstudiedinthi
3、spaper．Thecoverageforcertainobjectinoneregressioncyclewasoptimizedwhenthelongitudeofascendingnodeoptimalwasservedastheparameter．TheexampleshowedthatthecoverageofthesatellitetOthegroundpointofthetargetwas0．9775．IftheobservationtOtheseveraltargetpointsortargetareawasrequired，theoptimizationwould
4、bedonetOgaintheoptimalcoveragewhilethetargetpointswereaddedintheoptimization．Keywords：Lowearthorbitsatellite；Satellitegroundtrack；Geocentricangle；Ascendingnode；Orbitoptimiza—tion0引言軌道設(shè)計是衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。衛(wèi)星軌道可由半長軸a、偏心率P、軌道傾角i、升交點赤經(jīng)n、近地點幅角03和真近點角，共6個軌道要素確定。其中：i，n確定軌道平面在空間的取向；∞確定軌道在軌道平面的取向；a，e確定軌道的大小和形狀
5、；f確定空間飛行器的軌道位置。由于軌道要素的特定選擇，運行于某些軌道的衛(wèi)星具有特殊性質(zhì)。如太陽同步軌道，軌道面與平太陽間的夾角保持不變，可保證衛(wèi)星星下點地方時在每個軌道周期內(nèi)重復(fù)；回歸軌道，其衛(wèi)星星下點軌跡經(jīng)一定時間后又重新回到原先通過的路線。通過軌道設(shè)計，一條軌道可同時滿足太陽同步軌道和回歸軌道的特性。為保持與收藕日期：200803—12；修回日期：20080507作者簡介：魏占新(1982)．女，碩士生，主要研究方向為星座軌道設(shè)計。地球公轉(zhuǎn)的角速度相同，運行于太陽同步軌道的衛(wèi)星，其軌道傾角須大于90。，軌道傾角小于90。的被稱為傾斜軌道。一旦降交點地方時確定后，太陽同步軌道衛(wèi)星
6、訪問的某地面點太陽光照角基本保持不變，而傾斜軌道卻能在不同地面光照角下訪問同一地面點。因此，對載荷為可見光相機的衛(wèi)星來說，選擇太陽同步軌道可保證對地面點訪問時的太陽高度角，從而保證成像質(zhì)量；但對電子載荷來說，因其不受夜間無太陽光的限制，選擇傾斜軌道可在不同的時間段(包括夜間)對地面進行觀測。運行于回歸軌道的衛(wèi)星，其星下點軌跡定期的重復(fù)性可保證對特定區(qū)域的定期觀察。地球觀測衛(wèi)星通過偵察載荷獲取地面的光及電磁波信息，記錄或通過無線電傳輸回地面，其軌道一般較低，且需對地面進行全時域觀測，故選擇低軌傾斜回歸軌道更有利。為此，本文對低軌衛(wèi)星傾斜軌道的設(shè)計和優(yōu)化進行研究。2010年第3期魏占新
7、．等：低軌衛(wèi)星傾斜軌道設(shè)計及優(yōu)化1回歸軌道初步設(shè)計1．1軌道參數(shù)初步選擇低軌地球觀測衛(wèi)星因載荷性能限制，軌道高度一般為數(shù)百公里，且對全球范圍的近地觀測宜選擇圓軌道(e—o)。對圓軌道，近地點幅角cc，并無意義，它與，共同決定衛(wèi)星在軌道上的位置，相位角“一叫+f。衛(wèi)星的軌道傾角由觀測區(qū)域的緯度范圍和有效載荷的視場角共同確定。衛(wèi)星對地覆蓋如圖1所示。載荷以視場角2口對地面觀測，其覆蓋幅寬為2L，覆蓋地心角為2口。在△AOS中，據(jù)正弦定理有sinAsin口?麗一百5(1)A
