计算卫星位置.ppt

第05次课卫星位置计算,知识回顾,i：轨道面的倾角，即卫星轨道平面与地球赤道面之间的夹角。：升交点的赤经，即在地球赤道平面上，升交点与春分点之间的地心夹角。升交点为当卫星由南向北运行时，其轨道与地球赤道面的一个交点。以上2个参数，唯一地确定了卫星轨道平面与地球体之间的相对定向。,知识回顾,a：轨道椭圆长半轴。e：轨道椭圆的偏心率。以上2个参数，确定了开普勒椭圆的形状和大小。,知识回顾,：近地点角距。即在轨道平面上，升交点与近地点之间的地心夹角。这1个参数表达了开普勒椭圆在轨道面上的定向。M0：卫星过近点时刻。该参数是时间的函数，它确定了卫星在轨道上的瞬时位置。,3.3运动微分方程的解,1.面积积分2.轨道积分3.开普勒积分4.能量积分和活力公式5.轨道根数6.几种近点角与时间的关系,4.能量积分和活力公式,1.能量积分,2.活力公式,5.轨道根数,Q：当轨道倾角i0时，升交点赤经如何表示？当e0时，近升角距如何表示？,1.开普勒轨道根数,产生的原因是轨道倾角的参考面选择问题；选择其他参考面。,2.i=0的情况,当e0时，卫星轨道为正圆；、M0无法表示确定,3.e=0的情况,3.3运动微分方程的解,1.面积积分2.轨道积分3.开普勒积分4.能量积分和活力公式5.轨道根数6.几种近点角与时间的关系,6.几种近点角与时间的关系,1.平近点角与时间的关系,开普勒方程,2.平近点角与偏近点角的关系,3.偏近点角与真近点角的关系,轨道方程,速度公式,几何关系,4.二体问题的基本关系式,3.4二体问题的卫星星历计算,二体问题的卫星星历计算,1.卫星的瞬时位置2.卫星的运行速度3.卫星视位置计算4.卫星位置和速度计算的实用方法,1.卫星的瞬时位置,i：轨道面的倾角。：升交点的赤经。a：轨道椭圆长半轴。e：轨道椭圆的偏心率。：近地点角距。M0：卫星过近点时刻。,已知条件,未知数,卫星位置（X，Y，Z）（X，Y，Z）属于地固坐标系,时间参数,任意时刻tt属于导航系统时,1.卫星的瞬时位置,计算思路,（1）计算卫星在轨道平面内的坐标（x,y）（2）计算卫星在天球坐标系内的坐标（Xcs，Ycs，Zcs）（3）计算卫星在地球坐标系内的坐标（X，Y，Z）,(1)计算卫星在轨道平面内的坐标,由已知轨道参数a，计算平均角速度n,(1)计算卫星在轨道平面内的坐标,已知卫星过近地点时刻，计算平近点角M,(1)计算卫星在轨道平面内的坐标,开普勒方程，计算偏近点角E,(1)计算卫星在轨道平面内的坐标,计算真近点角f,(1)计算卫星在轨道平面内的坐标,计算卫星矢径的模r,(1)计算卫星在轨道平面内的坐标,计算卫星在轨道平面直角坐标系的坐标,(1)计算卫星在轨道平面内的坐标,绕h旋转绕x轴旋转i绕Zcs轴旋转,=,(2)计算卫星在天球坐标系内的坐标,(2)计算卫星在天球坐标系内的坐标,=,(3)计算卫星在地球坐标系内的坐标,(4)协议地球坐标系的位置,2.卫星的运行速度,计算思路,（1）计算卫星在轨道平面内的速度（2）计算卫星在天球坐标系内的速度（3）计算卫星在地球坐标系内的速度,(1)轨道直角坐标系中,=,=,(2)计算卫星在天球坐标系内的速度,=,地球自转角速度,(3)地球坐标系的速度,(4)协议地球坐标系的速度,2.4二体问题的卫星星历计算,1.卫星的瞬时位置2.卫星的运行速度3.卫星视位置计算4.卫星位置和速度计算的实用方法,3.卫星视位置计算,3.卫星视位置计算,已知条件,未知数,测站在地心地固坐标系中的坐标,卫星在地心地固坐标系中的坐标,卫星在站心直角坐标系中的坐标,卫星在站心极坐标系中的坐标,坐标原点：P点N：指向真北E：指向东方U：法向左手坐标系,(1)站心直角坐标系,坐标原点：P点E：指向东方N：指向真北U：法向左手坐标系,平移,(1)站心直角坐标系,坐标原点：P点E：指向东方N：指向真北U：法向左手坐标系,平移,旋转1,(1)站心直角坐标系,坐标原点：P点E：指向东方N：指向真北U：法向左手坐标系,平移,旋转1,旋转2,(1)站心直角坐标系,坐标原点：P点E：指向东方N：指向真北U：法向左手坐标系,平移,旋转1,旋转2,右左系变换,(1)站心直角坐标系,平移,旋转1,旋转2,右左系变换,(1)站心直角坐标系,(1)站心直角坐标系,坐标原点：P点A：大地方位角h：高度角d：星站间的距离,(2)站心极坐标系,(3)星空图,2.4二体问题的卫星星历计算,1.卫星的瞬时位置2.卫星的运行速度3.卫星视位置计算4.卫星位置和速