文档介绍：《卫星通信导论》讲稿
李兴
电子科技大学信息所
2002年3月
1 卫星轨道和星座设计
图片1:星座方案是卫星移动通信系统设计的重要课题,它直接关系到系统网络组成,链路传播特性,投资和服务方式与范围等几个重要方面。
图片2:(介绍学科内容)
图片3:
图片4: ,,此外卫星在运动中还要受到其它天体的引力(如月球和太阳)、太阳辐射压力的影响,近地卫星的运行则还要受到地球大气阻力,因此实际卫星的运动是很复杂的,“摄动”,上述的这些力称为“摄动力”.人们应用卫星或飞船进行各项航天活动,必须先行设计特定的轨道,在其受到摄动力作用而改变时,,如在任务中需要故变飞行轨道(变轨),亦须充分了解变轨前的轨道参数和新的目标轨道参数,、摄动因素、简单的轨道计算方法以及卫星寿命的估算方法等。
图片5:
图片9:在天体动力学中使用了许多的坐标系,但在研究卫星轨道时只
用到其中的一部分,并且这些坐标系之间是可以相互转换的。
日心(Heliocentric)圆坐标系
用来描述绕着太阳运动的行星的轨道,如图所示。坐标系的原点是太阳的中心,其XY基准平面与地球绕着太阳旋转的椭圆轨道面重合。X轴定义为连接原点和椭圆面与地球赤道面的横断面的连线,其正方向指向春分点方向,所谓春分点方向是指在春季第一天连接地球和太阳中心的直线的方向。Y轴的正方向指向X轴正方向的东方S轴的正方向指向原点的北方。
图片10:
图片11:
太阳日
日常生活中使用的时间都是以太阳作为基准来测量的,一个太阳日是指太阳连续经过当地子午线的时间间隔,即通常所说的一天。如果地球只是自转,而不绕着太阳转的话,一个太阳日就应该与地球自转一圈的时间相同。实际上,地球除了自转外,还要绕着太阳旋转(一年转一圈),因此,在一个太阳日中地球自转就超过了360O,,如图所示。此计算方法对日常生活是足够精确了,但在卫星轨道计算中却会出问题,为此引人了恒星日的概念。
图片12:
•一个恒星日定义为地球绕其轴自转360”需的时间,因此,一个恒星日要比一个太阳日短,一个太阳日为24小时,而一个恒星日约为 23小时 56分。对于 GSO卫星来说,为了与地面上的一点保持相对静止,其轨道周期就必须是一个恒星日。
图片13:
民用时间和世界时
民用时间(Civil Time)是指人们日常生活中使用的时间,它是在当地平均太阳时的基础上增加 12小时得到的,因此是一种当地时间。为了在全世界范围内确定一个时间基准,选择英国格林尼治的民用时间作为世界时(Universal Time,简记为 UT),因此,世界时有时也叫格林尼治标准时间(Greenwich Mean Time,简记为 GMT)。
与世界时对应的是当地时间,比如北京时间,它是在世界时的基础上再加上8小时,即北京时间8点对应的世界时是0点。
世界时与平均恒星时之间的关系比较复杂,根据所选择的时间基准不同,世界时与平均恒星时之间换算的关系式有不同的形式。如果以世界时1899年12月31日12时作为时间基准,则平均恒星时(ST)与世界时(UT)之间的换算关系如下:
ST=UT+6h38min +× JC+×JC2
式中JC是所需计算的世界时与1899年12月31日12时之间的儒略世纪数。如对于世界时1990年1月1日0时,(计算过程见下页),则对应的格林尼治恒星时ST
0为:
ST0=0++×+×
==
对此作模24小时运算,得到ST0=(小时)。
需指出的是,实际使用中,格林尼治恒星时ST常被折算为度,24h对应360o,。
图片14:
儒略日期(Julian Date,简记为 JD)或者叫儒略历(Julian calendar)是天文计算中经常使用的一个时间标准,它是以公元前4713年1月1日12点作为开始计算的基准,世界时与儒略日期(JD)之间的换算关系如下:

图片16:黄道指太阳在星座中穿行的视轨迹的大圆;也可以说是地球围绕太阳运行的轨道在天球上的投影。黄道星座沿黄道排列,黄道与天赤道