卫星轨道的卫星轨道参数

卫星轨道的卫星轨道参数

卫星轨道参数，也称卫星轨道根数，是用来描述在太空中卫星运行的位置、形状和取向的各种参数。

轨道面倾角：赤道平面与卫星轨道平面间的夹角，具体计算是在卫星轨道升段时，由赤道平面反时针旋转到轨道平面的夹角。

高度：卫星离地球表面的距离。

星下点：卫星与地球中心连线在地球表面的交点。

升交点：卫星由南往北飞行轨迹在赤道上的交点。

周期：卫星绕地球一周需要的时间。

截距：卫星绕地球一周，地球转过的度数。

偏心率：焦距与轨道半长

卫星轨道参数有几个

轨道根数（或称轨道要素或轨道参数）是描述在牛顿运动定律和牛顿万有引力定律的作用下的天体或航天器，在其开普勒轨道上运动时，确定其轨道所必要的六个参数。由于运动的方式有许多种的参数表示法，依照选定的测量装置不同，对相同的轨道，有几种不同的方式来定义轨道根数。

这个问题包含三个自由度（轨道上的三个笛卡儿座标系），所以每个独立的开普勒轨道（未受到摄动）经过解析后，可以由原始的笛卡尔数值以六个参数明确地定义天体的姿态和速度。因此，所有的轨道元素组合都明确的含有这六个元素。

传统上使用的轨道根数，是在开普勒和他的开普勒定律之后发展出来的，称为开普勒元素，主要有六个参数：

升交点黄经(Ω)

轨道倾角 近日点辐角(ω)

离心率 半长轴 指定历元的平近点角或是近日点通过时间(To)

卫星轨道及运行姿态

( 一) 卫星轨道参数与轨道类型

卫星围绕地球运行是按一定的轨道进行的，其运行规律像行星围绕太阳运行一样，满足开普勒三大定律。卫星轨道在空间的具体形状和位置，由六个轨道参数来确定，分别为升交点赤经Ω、近地点角距 ω、轨道倾角 i、卫星轨道的长半轴a、卫星轨道的偏心率 ( 或称扁率) e、卫星过近地点时刻 T ( 图 3-20) 。除此之外，卫星轨道还有其他一些参数，如卫星速度、卫星运行周期、卫星高度及重复周期等。以下将重点介绍一些常用卫星轨道参数。

图 3-20 卫星的空间轨道

1. 轨道高度

卫星轨道为一椭圆，按其高度可分为低轨、中轨和高轨三种轨道。

低轨卫星: 一般距离地面约 150 ～300km。低轨卫星可获取大比例尺、高分辨率的遥感影像，但寿命较短，一般只有几天到几周的工作时间，多用于侦察遥感。

中轨卫星: 一般距离地面约 1000km。这种卫星寿命较长，适用于各种环境遥感和资源遥感。

高轨卫星: 距离地面高度约 35860km。此时卫星的运行周期与地球自转周期相同，又称为地球同步卫星。

2. 卫星运行周期和卫星重复周期

卫星运行周期也称卫星轨道周期，是指卫星绕地一圈所需的时间，即从升交点开始运行到下一次过升交点时的时间间隔。

卫星重复周期 ( 卫星覆盖周期) 是指卫星从某地上空开始运行，经过若干时间的运行后，回到该地上空时所需要的天数。

3. 轨道倾角

轨道倾角 ( i) 是指卫星轨道面与地球赤道面之间的夹角，也即从升交点一侧的轨道量至赤道面。当 i =0°时，轨道平面与赤道平面重合，称为赤道轨道，若卫星运行方向与地球自转一致且运行周期与地球自转周期相等，称为地球静止轨道。当 i =90°时，轨道地面与赤道面有垂直，称为极地轨道，可以覆盖全球。介于上述两者情况之间的轨道则都为倾斜轨道。

4. 升 ( 降) 交点

卫星质心与地心连线同地球表面的交点称星下点，该点在卫星飞行过程中在地面移动的轨迹称星下点轨迹。当轨道倾角不为 0°时，它与赤道面有两个交点，分别为升交点和降交点。升交点为卫星由南向北运行时，轨道与地球赤道面的交点; 反之，由北向南飞行时的另一个交点称为降交点。

( 二) 卫星运行姿态

卫星在轨道上运行时，其姿态有三种情况: 偏航、俯仰和侧滚 ( 图 3-21) 。若以卫星质心为坐标原点，沿轨道前进的切线方向为 x 轴，垂直轨道面的方向为 y 轴，垂直 xy平面的为 z 轴。则绕 x 轴旋转的姿态角，称之为侧滚; 绕 y 轴旋转的姿态角，称俯仰;绕 z 轴旋转的姿态角，称偏航。这里的卫星姿态角与遥感影像几何变形有直接的关系。遥感过程中，必须对卫星的 x，y，z 三轴进行定向，以使其保持一定的空中姿态，保证传感器始终对准地面。

图 3-21 卫星三轴定向示意图

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