卫星轨道介绍
卫星轨道参数
卫星轨道参数
（1）在地球坐标系中升交点与降交点卫星由南半球飞往北半球那⼀段轨道称为轨道的升段；卫星由北半球飞往南半球那⼀段轨道称为轨道的降段；把轨道的升段与⾚道的交点称为升交点。
轨道的降段与⾚道的交点称为降交点。
（2）轨道倾⾓：指的是⾚道平⾯与轨道平⾯间的（升段）夹⾓。
（3）周期（T）：指卫星绕地球运⾏⼀周的时间
（4）截距（L）：连续两次升交点之间的经度数。
L=T*15度/⼩时
（5）星下点：卫星与地球中⼼连线在地球表⾯的交点。
（6）轨道数：指卫星从⼀升交点开始到下⼀个升交点为⽌环绕地球运⾏⼀圈的轨道序数。
【高中地理】人造卫星运行轨道的分类
【高中地理】人造卫星运行轨道的分类从1970年4月24日到2000年10月31日，我国发射了74个航天器，它们覆盖了地球所拥有的4种轨道。
其中有国产的实验飞船1艘，国产的人造卫星47颗，外国制造的卫星26颗。
现以47颗国产卫星为主，简要介绍一下它们的运行轨道。
顺行轨道逆行轨道的特点就是轨道倾角即为轨道平面与地球赤道平面的夹角大于90度。
在这种轨道上运转的卫星，绝大多数距地面较将近，高度仅为数百公里，故又将其称作近地轨道。
我国地处北半球，必须把卫星送进这种轨道，运载火箭必须朝东南方向升空，这样能利用地球自西向东进动的部分速度，从而可以节约火箭的能量。
地球进动速度可以通过赤道进动速度、升空方位角和发射点地理纬度计算出来。
不难想象，在赤道上朝着正东方向发射卫星，可以利用的速度最小，纬度越高能用的速度越大。
我国用长征一号、风暴一号两种运载火箭发射的8颗科学技术试验卫星，用长征二号、二号丙、二号丁3种运载火箭发射的17颗返回式遥感卫星以及用长征二号f运载火箭发射的神州号试验飞船，都是用顺行轨道。
它们都是从酒泉发射中心起飞被送入近地轨道运行的。
通过长征三号甲运载火箭发射的1颗北斗导航试验卫星也是采用顺行轨道。
顺行轨道逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度。
欲把卫星送入这种轨道运行，运载火箭需要朝西南方向发射。
不仅无法利用地球自转的部分速度，而且还要付出额外能量克服地球自转。
因此，除了太阳同步轨道外，一般都不利用这类轨道。
由于地球表面不是理想的球形，其重力原产也不光滑，并使卫星轨道平面在惯性空间中不断变动。
具体地说，地球赤道部分有些鼓涨，对卫星产生了额外的吸引力，给轨道平面额外了1个力矩，并使轨道平面慢慢进动，进动方向与轨道倾角有关。
当轨道倾角大于90度时，力矩就是逆时针方向，轨道平面由西向东进动。
适度调整卫星的轨道高度、倾角和形状，可以并使卫星轨道平面的进动角速度每天东进0.9856度，恰好等同于地球拖太阳太阳的日平均值角速度，这就是应用领域价值很大的圆形太阳同步轨道。
几种主要的卫星和轨道参数
几种主要的卫星和轨道参数
1.卫星轨道参数
卫星轨道参数是描述卫星轨道的几何参量，主要分为三类：
(1)动力学参量:指卫星圆形轨道的根数，它们描述卫星的运动形态，
典型动力学参量有近地轨道的根数a,e,i,Ω,ω和M,以及非近地轨道的
根数a,e,i,Ω,ω,Ω和M。
(2)力学参量:这些参量描述卫星的运动特性，典型的力学参量有加速度、旋转角速度、轨道偏心率和磁壳动量等。
(3)位置参量:这些参量描述的是卫星的位置，例如轨道高度、经纬度、方位角和真切角等。
2.卫星倾斜角
卫星倾斜角是指卫星轨道平面和地心轴的夹角，它是构建满足特定动
力学条件的卫星轨道的一个重要参量。
它将分成升交点倾斜角和降交点倾
斜角。
升交点倾斜角表示了卫星轨道从南半球到北半球的倾斜角，降交点
倾斜角表示了从北半球到南半球的倾斜角。
平均倾斜角则是指升交点倾斜
角和降交点倾斜角的算术平均值。
3.引力摄动参量
引力摄动参量是指卫星因地球的引力而产生的小幅度的偏转，通常它
们会产生一些及时的轨道变化。
常见的两种引力摄动参量有J2和J4参数，它们分别描述的是卫星轨道对太阳系的第二、第四阶引力摄动的大小。
4.时差参量。
第2章 卫星轨道
为了描述轨道特性， 为了描述轨道特性，使用如下参量 偏心率e：椭圆焦点离开椭圆中心的比例， 偏心率 ：椭圆焦点离开椭圆中心的比例，即 椭圆焦距和长轴长度的比值。 椭圆焦距和长轴长度的比值。它决定了椭圆 轨道的扁平程度。 轨道的扁平程度。
c a2 − b2 e= = = 1 − (b / a ) 2 a a
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假设地球是质量均匀分布的圆球体， 假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略太 月球和其它行星的引力作用， 阳、月球和其它行星的引力作用，卫星运动 服从开普勒三大定律 开普勒三大定律。 服从开普勒三大定律。 开普勒第一定律(椭圆定律) 开普勒第一定律(椭圆定律)：卫星以地心为 一个焦点做椭圆运动。 一个焦点做椭圆运动。 卫星
28
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卫星通信示意图
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三颗静止卫星就可基本覆盖全球， 三颗静止卫星就可基本覆盖全球，其应用较 为广泛，但地球上空的静止轨道只有一条， 为广泛，但地球上空的静止轨道只有一条， 轨道资源较为紧张。因此， 轨道资源较为紧张。因此，国际电信联盟 (ITU)鼓励采用对地倾斜同步轨道 鼓励采用对地倾斜同步轨道(IGSO)。 鼓励采用对地倾斜同步轨道 。 例如， 例如，我国北斗二代卫星导航系统同时采用 颗相隔60º的地球静止轨道卫星 了5颗相隔 的地球静止轨道卫星 和3颗倾 颗相隔 颗倾 及分布在3个 斜地球同步轨道卫星 ( IGSO星 )及分布在 个 星 及分布在 轨道面内24颗倾角为 ° 轨道面内 颗倾角为 55°的中高度圆轨道卫 星(MEO卫星 。 卫星)。 卫星
半长轴 半短轴 远地点 近地点
14
解： rmin = hA + R = 439 + 6378 = 6817 km
rmax = hB + R = 2384 + 6378 = 8762km
卫星变轨道知识点总结
卫星变轨道知识点总结一、卫星轨道类型卫星的轨道类型可以分为地球同步轨道、地球近地轨道和地球远地轨道。
地球同步轨道是指卫星的周期与地球自转周期相等，卫星在轨道上的位置相对地面是固定不变的。
地球近地轨道是指卫星距离地球较近的轨道，周期一般在90分钟至2小时之间。
地球远地轨道是指卫星距离地球较远的轨道，周期一般在24小时以上。
二、卫星变轨原理卫星变轨的基本原理是改变卫星的速度和轨道参数，使得卫星能够从一个轨道转移到另一个轨道。
卫星的速度和轨道参数受到地球引力和大气阻力的影响，因此变轨过程需要考虑这些因素的影响。
三、卫星变轨方法卫星变轨的方法包括化学推进变轨、电推进变轨和引力辅助变轨等几种。
1. 化学推进变轨化学推进变轨是指利用化学推进剂发动机改变卫星速度和轨道参数的方法。
化学推进剂发动机通常包括固体火箭发动机和液体火箭发动机两种类型。
固体火箭发动机具有结构简单、可靠性高的特点，适合用于小型卫星的变轨任务；液体火箭发动机具有推力大、比冲高的特点，适合用于大型卫星的变轨任务。
2. 电推进变轨电推进变轨是指利用电推进系统改变卫星速度和轨道参数的方法。
电推进系统包括离子推进系统、霍尔效应推进系统和电弧推进系统等多种类型。
电推进系统具有推力小、比冲高的特点，适合用于长期变轨任务和精准变轨任务。
3. 引力辅助变轨引力辅助变轨是指利用其他天体的引力场改变卫星速度和轨道参数的方法。
引力辅助变轨包括飞越引力辅助和施耐德变轨等几种类型。
引力辅助变轨具有成本低、能耗小的特点，适合用于长期变轨任务和大幅度变轨任务。
四、卫星变轨关键技术卫星变轨的关键技术包括精密轨道测量、轨道设计与规划、推进系统设计与控制等多个方面。
1. 精密轨道测量精密轨道测量是指利用地面测量设备和卫星测量设备对卫星的轨道进行精密测量和监测的技术。
精密轨道测量能够提供准确的轨道数据和轨道状态信息，为卫星变轨提供重要的参考依据。
2. 轨道设计与规划轨道设计与规划是指根据卫星任务需求和轨道参数对卫星的轨道进行设计和规划的技术。
卫星从发 射升空,到变轨,最后到在轨运行中的物理知识
卫星从发射升空,到变轨,最后到在轨运行中
的物理知识
当我们看着夜空中飞行的卫星，或许会感到神秘和神奇。
但是，卫星的发射升空、变轨、在轨运行的过程其实是由物理知识驱动的，下面我们来介绍一下卫星发射升空、变轨和在轨运行的物理知识。
首先，卫星从发射升空开始。
在发射升空的过程中，卫星需要克服重力，并达到足够的速度，以克服大气阻力和风阻力。
这是离心力和卫星的重力之间的平衡。
一旦卫星到达合适的高度和速度，它将进入轨道。
卫星的轨道分为地球同步轨道和极地轨道两种。
地球同步轨道是指卫星和地球一起旋转的轨道，通常被用来进行天气预报和通信卫星。
极地轨道指的是卫星在地球两极之间旋转的轨道，通常被用来进行地球观测和军事监测。
卫星在轨运行的过程中，需要克服重力和风阻力。
卫星的运行速度需要和轨道高度保持平衡，这是其它物理学原理的基础。
卫星需要不断的进行调整，以维持合适的轨道和速度。
在轨道上的运行需要精确计算和控制，并进行轨道转移和姿态控制。
所有这些都离不开在卫星发射升空和变轨过程中使用的物理学原理。
总之，卫星从发射升空、变轨，到在轨运行的过程中，涉及到物理学中许多基本原理。
卫星的稳定运行是由荷电粒子、电磁波、引力
和重力等许多物理学原理的相互作用所驱动的。
通过了解这些原理，我们能更好地理解和欣赏卫星在夜空中的光辉。
同时也能够在未来的研究和开发中为我们提供更多的参考和灵感。
卫星轨道参数特点
2 卫星轨道参数与轨道特点
轨道特点 3、与太阳同步轨道：
指卫星轨道平面与太阳光之间 的夹角（太阳光照角）始终 保持一致的轨道。在一年中 进动360°,即卫星轨道面相对 于地球的角进动与地球绕太 阳公转的角速度相等。
2 卫星轨道参数与轨道特点
太阳同步轨道 作用（1）可使卫星通过同一
纬度的平均地方时不变 （2）有利于在最佳光照条件
下获取高质量影像和多时 相影像色调对比
2 卫星轨道参数与轨道特点
卫星轨道如何与太阳同步？
2 卫星轨道参数与轨道特点
轨道特点 4、可重复观测
地球资源卫星的按一定的周 期运行，一个重复周期对地 球扫描一次；然后，接着进 行下一个重复周期。。。。 实现可重复观测。
Hale Waihona Puke 第3章 遥感平台及运行特点
第2节卫星轨道参数与轨道特点
2 卫星轨道参数与轨道特点
对用于地球资源和环境遥感的航天平台要做到： ⑴.对全球表面进行周期性成像覆盖; ⑵.最大范围地获得地球表面信息； ⑵.保证在卫星通过北半球中纬度地区时有最佳光照条件； ⑶.同一地点、不同日期的成像地方时间、太阳光照角基本一
致。
2 卫星轨道参数与轨道特点
轨道特点 i
1、近极地轨道 卫星轨道平面与地球赤道平 面的夹角近90度。 轨道倾角越大，覆盖地球表 面的面积越大。
2 卫星轨道参数与轨道特点
轨道特点 i
2、卫星轨道近圆形 地球资源卫星的偏心率很小， 例如：LANDSAT3的偏心率 为0.00006.因此轨道为近圆 形。作用是：获取图像有相 近的比例尺；成像扫描仪具 有固定的扫描频率。
低轨卫星定轨综述
低轨卫星定轨综述摘要：本文首先介绍了卫星轨道的分类标准，随后简述了星载GPS低轨卫星定位系统的体系结构以及星载GPS定轨研究进展。
最后重点分析了星载GPS低轨卫星的几种定轨方法关键词：低轨卫星定轨GPS接收机几何法运动法约化动力法卫星运行轨道的分类标准人造卫星的运行轨道按形状分类可以分为椭圆轨道和圆轨道：椭圆轨道：偏心率不等于0的卫星轨道，卫星在轨道上做非匀速运动，适合高纬度地区通信。
圆轨道：具有相对恒定的运动速度，可以提供较均匀的覆盖特性，适合均匀覆盖的卫星系统按倾角（卫星轨道平面与赤道平面的夹角，称为卫星轨道平面的倾角）赤道轨道。
i=0°，轨道面与赤道面重合；静止通信卫星就位于此轨道平面。
极地轨道。
i=90°，轨道面穿过地球南北极。
倾斜轨道。
轨道面倾斜于赤道。
根据卫星运动方向和地球自转方向的差别分为顺行倾斜轨道，0°< i<90°逆行倾斜轨道，90°< i<180°图1按高度分类根据卫星运行轨道距离地面的高度h，可分为低轨道(LEO)：500<h<2000km中轨道(MEO)：8000km<h<20000km静止/同步轨道(GEO)：h=35786km。
高轨道(HEO)：h>20000km，椭圆轨道，远地点可达40000km地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。
但其中有一种十分特殊的轨道，叫地球静止轨道。
这种轨道的倾角为零，在地球赤道上空35786千米。
地面上的人看来，在这条轨道上运行的卫星是静止不动的。
一般通信卫星，广播卫星，气象卫星选用这种轨道比较有利。
地球同步轨道有无数条，而地球静止轨道只有一条。
太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的，方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转的平均角速度（360度/年）的轨道，它距地球的高度不超过6000千米。
在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。
卫星轨道
赤道轨道 顺行轨道
极轨道 逆行轨道 图6 不同倾角的卫星轨道
太阳同步轨道：当卫星轨道角度大于90度时， 地球的非球形重力场使卫星的轨道平面由西向 东转动。适当调整卫星的高度、倾角、形状， 可以使卫星轨道的转动角速度恰好等于地球绕 太阳公转的平均角速度，这种轨道称为太阳同 步轨道。
太阳同步轨道卫星可以在相同的当地时间和 光照条件下，多次拍摄同一地区的云层和地面 目标，气象卫星和资源卫星多采用这种轨道。
20000公里之间。 高轨道(HEO)：轨道高度大于20000公
里而又小于35786.6公里。 地球静止轨道(GEO)：轨道高度为
35786.6公里。
1500km-5000km，以3750km为中心
图7 范.艾伦带示意图
13000km-20000km，以18500km为中心
按卫星轨道的重复特性分
赤道轨道：轨道倾角为0度，轨道面与赤道面重合。
极轨道：轨道倾角为90度，轨道平面通过地球南、北 极，与赤道平面垂直。
顺行轨道：轨道倾角大于0度而小于90度，将这种卫星 送入轨道，运载火箭需要朝偏东方向发射。利用地球 自西向东自转的一部分速度，从而节省运载火箭的能 量。
逆行轨道：轨道倾角大于90度而小于180度，将这种 卫星送入轨道，运载火箭需要朝偏西方向发射。不能 利用地球自转速度来节约运载火箭的能量，反而要付 出额外的能量去克服一部分地球自转速度。
按卫星轨道的偏心率不同分
圆轨道：偏心率为零的轨道，偏心率接近零的近圆轨 道有时也称为圆轨道。
椭圆轨道：偏心率在0和1之间的轨道。偏心率大于0.2 的轨道称为大偏心率椭圆轨道，又称大椭圆轨道。沿 椭圆轨道运行的卫星，探测的空间范围相对较大。
抛物线轨道：偏心率为1的轨道。
【高中地理】人造卫星运行轨道的分类
【高中地理】人造卫星运行轨道的分类从1970年4月24日到2000年10月31日，我国发射了74个航天器，它们覆盖了地球所拥有的4种轨道。
其中有国产的实验飞船1艘，国产的人造卫星47颗，外国制造的卫星26颗。
现以47颗国产卫星为主，简要介绍一下它们的运行轨道。
顺行轨道顺行轨道的特点是轨道倾角即轨道平面与地球赤道平面的夹角小于90度。
在这种轨道上运行的卫星，绝大多数离地面较近，高度仅为数百公里，故又将其称为近地轨道。
我国地处北半球，要把卫星送入这种轨道，运载火箭要朝东南方向发射，这样能够利用地球自西向东自转的部分速度，从而可以节约火箭的能量。
地球自转速度可以通过赤道自转速度、发射方位角和发射点地理纬度计算出来。
不难想象，在赤道上朝着正东方向发射卫星，可利用的速度最大，纬度越高能用的速度越小。
中国长征一号和风暴一号运载火箭发射的8颗科技试验卫星，长征二号、二号C和二号D运载火箭发射的17颗可回收遥感卫星，以及长征二号F运载火箭发射的神舟试验飞船均采用前向轨道。
他们都从酒泉发射中心起飞，被送入近地轨道。
长征3A运载火箭发射的北斗导航试验卫星也采用顺行轨道。
逆行轨道逆行轨道的特点是倾斜超过90度。
要将卫星送入这一轨道，运载火箭需要向西南方向发射。
不仅不能利用地球自转的一些速度，还需要额外的能量来克服地球自转。
因此，除太阳同步轨道外，一般不使用此类轨道。
由于地球表面不是理想的球形，其重力分布也不均匀，使卫星轨道平面在惯性空间中不断变动。
具体地说，地球赤道部分有些鼓涨，对卫星产生了额外的吸引力，给轨道平面附加了1个力矩，使轨道平面慢慢进动，进动方向与轨道倾角有关。
当轨道倾角大于90度时，力矩是逆时针方向，轨道平面由西向东进动。
适当调整卫星的轨道高度、倾角和形状，可使卫星轨道平面的进动角速度每天东进0.9856度，恰好等于地球绕太阳公转的日平均角速度，这就是应用价值极大的圆形太阳同步轨道。
在太阳同步轨道上运行的卫星可以在相同的光照条件下同时观测卫星云和地面目标。
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近地轨道(Low Earth orbit)，又称低地轨道，是指航天器距离地面高度较低的轨道。
近地轨道没有公认的严格定义。
一般高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。
由于近地轨道卫星离地面较近，绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。
人造卫星的运行轨道（除近地轨道外）通常有三种：
地球同步轨道。
太阳同步轨道。
极轨轨道。
地球同步轨道
是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。
但其中有一种十分特殊的轨道，叫地球静止轨道。
这种轨道的倾角为零，在地球赤道上空35786千米。
地面上的人看来，在这条轨道上运行的卫星是静止不动的。
一般通信卫星，广播卫星，气象卫星选用这种轨道比较有利。
地球同步轨道有无数条，而地球静止轨道只有一条。
太阳同步轨道是绕着地球自转轴，方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转的平均角速度（360度/年）的轨道，它距地球的高度不超过6000千米。
在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。
气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道。
极地轨道是倾角为90度的轨道，在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空，可以俯视整个地球表面。
气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星、军用卫星常采用此轨道。
极轨卫星在离地面约840公里的轨道上运
行，它们的轨道通过地球的南北极，而且它们的轨道是与太阳同步的，也就是说，它们每天两次飞越地球表面上的一个点，而且总是在同一个钟点。
美国、中国、印度和俄罗斯拥有极轨气象卫星。