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星下点轨迹探究与优化

【摘要】:卫星沿着轨道绕地球运行,地球本身也在自转,星下点轨迹在一般情况下不会再重复前一圈运行轨迹。,为一个恒星日内卫星围绕地球旋转的次数)时,其星下点在一个恒星日内可重复,称为回归轨道卫星。N为奇数时,星下点的轨迹一定有交点在赤道上,交点数为n个,如果存在不在赤道上的交点,则一定关于赤道对称分布。图4-9为T=8 h(N=3)、轨道倾角为55°时的星下点示意图,星下点轨迹交点在赤道上,交点数为3个。

星下点定义为卫星与地心连线与地球表面的交点。卫星沿着轨道绕地球运行,地球本身也在自转,星下点轨迹在一般情况下不会再重复前一圈运行轨迹。假定当t=0时,卫星经过右升节点,则星下点的经、纬度坐标分别为

式中,φ和ψ分别为卫星星下点地理经、纬度;φ0为升节点经度,i为卫星轨道倾角;ω0为t时刻卫星在轨道平面内与右升节点之间的角距;ωe是地球自转角速度;t为时间;±分别用于顺行轨道和逆行轨道。当卫星运行周期T=24/N(N=2,3,…,为一个恒星日内卫星围绕地球旋转的次数)时,其星下点在一个恒星日内可重复,称为回归轨道卫星。

(1)N为偶数时,星下点轨迹交点一定不在赤道上,而在赤道两边交替出现,交点数为2N。图4-8为MEO卫星T=6 h(N=4)、轨道倾角为55°时的星下点示意图,星下点轨迹交点在赤道两边交替出现,交点数为8个。

(2)N为奇数时,星下点的轨迹一定有交点在赤道上,交点数为n个,如果存在不在赤道上的交点,则一定关于赤道对称分布。图4-9为T=8 h(N=3)、轨道倾角为55°时的星下点示意图,星下点轨迹交点在赤道上,交点数为3个。

图4-8 MEO卫星星下点示意(T=6 h)

图4-9 MEO卫星星下点示意(T=8 h)