根据轨道根数来计算卫星位置一、计算卫星在轨道坐标系中的位置首先建立一个轨道坐标系,该坐标系的坐标原点位于地心, X ,Y ”位于轨道平面上,Z'轴和轨道平面的法线矢量 N重合轨道坐标系是一个右手坐标系计算步骤如下:1. 用下式计算平近点角 MM =n(t _t0)nGM—3 aa为轨道椭圆的长半径,to为卫星过近地点的时刻; n为卫星的平均角速度,用下式计算:(r a ds)-GM =3.986005 1014m3 s2 (注:G引力常数,此 M为地球质量)2. 解开普勒方程E二M e sinE,计算偏近点角E 解算时采用角度制,eo =e ( e离心率)代入开普勒方程反复迭代,直至 巳1-已v ;时为止当偏心率很小时,迭代法的收敛速度很快)3. 计算卫星至地心的距离 rr =a(1 —ecos E)4. 计算真近点角二0 :1 +e Etan tan —2 '*1 _e 2X = a cos E -aeY"=bsin E =a:、“1 _e2 sin EZ、”=05. 计算卫星在轨道坐标系中的坐标X =rcosnY"=rs in, 或跳过3、4直接计算:Z =0、轨道坐标和大地坐标的换算将上式化算到大地坐标系中去,一是用地心空间直角坐标系( X,Y,Z )来表示点的位置,二是用经纬度和大地高( B,L,H )来表示点的位置,只要确定椭球体的参数和定位,(X,Y,Z )和(B,L,H )之间就可以换算。
轨道坐标系只需经三次旋转即可和大地坐标系( X,Y,Z )重合首先绕Z”轴反时针旋转一个•’角,使X ”旋至X '(指向升交点)再绕X •反时针旋转i角,这样Z ”与Z重合最后绕Z反时针旋转一个(门-「g ),这两个坐标系就重合了 :'G角(P25,图2-1中二角)是X轴与春分点X方向的夹角,即为格林尼治恒星时角 心于是有二 R3 R2 R1其中:cos・,_sin •, 0Ri =Rz (-豹)=sin ⑷ cos豹 0 :.0 0 I1 0 0R2=Rx(」)=0 cosi -si ni0 si ni cosi"cosg -Og ) f =Rz(-(0—otG)) = Sin (0—c(G) 0—si n(ii-’G)0cos(0-«g) 00 1三、地心坐标系与地理经纬度坐标系间转换X =(N H d)cosBcos LY = N HD) cos B sin L 〒二 N(1 -e2) HD IsinBL =arctan(Y X)B =arctan Z(N Hd) X2 Y2(N(1 —e2) Hd) ?HD =Z sin B -N(1 -e2)或写为:L =arctan(Y X)Z e 2bs in3?1B =arcta n( 2 2X Y-e'acof 二cosBZ ar - arc tan( N =a、1 -e2 sin2 B e2 (a2 _b2). a2e2 =(a2 -b2). b2 一 a —b四、 地理坐标与地图坐标间的转换(略)五、 作业已知卫星的规道根数如下,计算卫星在 ti =9 : 00 : 00.0000时的位置和(速度)a =9600000000kme =0.01000000-100.00000003-=50.0000000°i =30.0000000°to =8: 00 :00.0 0 0 0在 ti 时刻,:-g =40.0000000° 计算。