STK实验卫星轨道参数仿真要点.doc

《STK实验卫星轨道参数仿真要点》 STK（Satellite Tool Kit）是一款强大的卫星轨道仿真软件，广泛应用于航天工程领域。本实验旨在通过STK深入理解卫星轨道参数的几何意义，以及各种典型轨道的特点。实验涉及的主要知识点包括： 1. **轨道参数**： - **轨道大小和形状参数**：半长轴（semimajor axis）和偏心率（Eccentricity）是决定轨道形状和大小的关键参数。半长轴定义了椭圆轨道的平均半径，而偏心率决定了轨道是圆形（偏心率为0）还是椭圆形（偏心率大于0）。此外，远地点半径（apogee radius）、近地点半径（perigee radius）和远地点/近地点高度也可用来描述轨道大小。 - **轨道位置参数**：轨道倾角（Inclination）描述轨道平面相对于地球赤道的角度，升交点赤经（RAAN）指轨道与赤道平面交点的赤经，近地点幅角（argument of perigee）是升交点到近地点的角度。 - **卫星位置参数**：真近点角（True Anomaly）、平近点角（Mean Anomaly）、偏近点角（Eccentric Anomaly）和纬度幅角（Argument of Latitude）等描述卫星在轨道上的具体位置。 2. **星下点轨迹**： - 不考虑地球自转时，航天器的星下点轨迹可用赤经（α）和赤纬（δ）表示。考虑到地球自转，相邻轨道周期的星下点轨迹会因地球的自转角速度（ωE）发生位移。 - 星下点地心纬度（φ）等于航天器赤纬（δ），星下点经度（λ）与航天器赤经（α）的关系受地球自转影响，形成星下点轨迹方程。 - 轨道倾角（i）决定了星下点轨迹在地理纬度上的极限范围，i=90°时达到最北纬度，i=-90°时达到最南纬度。 3. **典型轨道特点**： - **极地轨道（Polar Orbit）**：轨道倾角接近90°，卫星可以覆盖地球的两极地区，适用于地球观测和通信任务。 - **太阳同步轨道（Sun-Synchronous Orbit）**：轨道倾角和升交点赤经选择使得卫星总是以相同的时间和太阳相对位置经过同一地点，常用于遥感卫星，确保光照条件一致。 - **高地球轨道（HEO）**：轨道高度变化大，可能包括地球同步轨道（GSO）以下的部分，如中地球轨道（MEO），适用于全球通信和导航系统。 - **地球静止轨道（GSO）**：卫星的角速度与地球自转相同，相对地面静止，主要用于通信卫星。 - **地球同步轨道（GEO）**：是GSO的特例，轨道倾角0°，卫星在地球赤道上方35786公里处保持静止，主要应用在气象卫星和通信卫星。 通过STK，可以模拟这些轨道参数的变化，观察它们如何影响卫星的运动和星下点轨迹。实验要求对每个参数进行独立设置，以直观理解其影响，并对比不同轨道类型的特点。此外，通过绘制三维图，可以更清晰地展示轨道形状和卫星运动路径。 通过这个实验，学生不仅能够熟悉STK的基本操作，还能深入理解飞行器轨道力学的基本原理，为未来在航天领域的实际工作打下坚实基础。