86763

Кеплеровы элементы орбиты ИСЗ. Орбитальная система координат

Лабораторная работа

География, геология и геодезия

В орбитальной системе координат положение ИСЗ в плоскости орбиты определяется радиус-вектором r и углом υ который отсчитывается от линии апсид и называется истинная аномалия. Линия пересечения плоскости орбиты и плоскости экватора называется линией узлов.

Русский

2015-04-10

42 KB

10 чел.

Федеральное агентство по образованию РФ

ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Маркшейдерского дела, Геодезии и Геоинформационных систем

Лабораторная работа №2

По дисциплине «Основы космической геодезии»

«Кеплеровы элементы орбиты ИСЗ. Орбитальная система координат»

Вариант №7

Выполнила

студентка группы ПГ-10 …………………………………………………….Еговцева Р.В.

 

Руководитель…………………………………………………………………Ашихмин С.Г.    

Пермь 2014

Краткие теоретические сведения:

В теории невозмущенного движения искусственных спутников Земли доказывается, что движение ИСЗ в околоземном пространстве происходит по плоской эллиптической орбите. В орбитальной системе координат положение ИСЗ в плоскости орбиты определяется радиус-вектором r и углом υ, который отсчитывается от линии апсид и называется истинная аномалия. Вспомогательными величинами являются:

  •  фокальный параметр р;
  •  эксцентрическая аномалия Е;
  •  средняя аномалия М.

Линия пересечения плоскости орбиты и плоскости экватора называется линией узлов. На противоположных концах линии узлов находятся восходящий и нисходящий узлы орбиты. Угловое расстояние от восходящего узла до перигея ω называется аргументом перигея. Угловое расстояние от точки весеннего равноденствия до восходящего узла Ω называется долготой восходящего узла. Угол наклона плоскости орбиты к плоскости экватора ι называется наклоном орбиты. Угол u = ω + υ называют аргумент широты. Движение спутника по орбите характеризуется временем τ – время прохождения ИСЗ через перигей. В целом Кеплерова орбита характеризуется пятью элементами:

  1.  элементы, отвечающие за форму орбиты (большая полуось а и эксцентриситет е);
  2.  элементы, отвечающие за положение орбиты в пространстве (долгота восходящего узла Ω, аргумент перигея ω и наклон орбиты ι);
  3.  динамический элемент τ.

Кеплеровы элементы могут быть определены по результатам наблюдений ИСЗ.

Исходные данные:

  1.   Т = 52890 сек. – момент времени;
  2.    х = 3930,116 км

    у = 5170,371 км          координаты в Гринвичской системе координат

    z = 3577,239 км                      

X’ = -2.994576 км/сек      

Y’ =   -2.958996 км/сек                 компоненты скорости   

Z’ = 6.556629 км/сек              

  1.   В = 56,253°;
  2.   L = 23,512°;
  3.   Н = 0,037 км;
  4.   ωз = 0,7292115*10-4 рад/сек.

Выполнение работы:

1. Преобразование координат X, Y, Z и компонент скорости X’, Y’, Z’ ИСЗ из Гринвичской системы координат в инерциальную:

х = Х Cos (S) - Y Sin (S) = 6300,669159 км

y = X Sin (S) + Y Cos (S) = 1574,838469 км

z = Z = 3577,239 км

S = S0 + T + 0,0027379093 T = 321,2727166°

x’ = X’ Cos (S) – Y’ Sin (S) – ωз [ X Sin (S) + Y Cos (S) ] = -4,302195315 км/с

y’ = X’ Sin (S) + Y’ Cos (S) + ωз [ X Cos (S) - Y Sin (S) ] = 0,024492149 км/с

z’ = Z’= 6,556629 км/с

2. Вычисляем вспомогательные величины: радиус-вектор r ИСЗ, модуль вектора скорости V, радиальную Vr и трансверсальную Ve составляющие вектора скорости, компоненты вектора кинетического момента движения с1, с2, с3 и его модуль с:

r = √x2 + y2 + z2 = 7414,525 км

V = √x2 + y2 +z2 = 7,842121412 км/с

Vr = 1/r((x’ + yy’ + zz’))= -0,487355427 км/с

Ve = √V2Vr2 = 7,8269632 км/с

с1 = yz’ – zy’ = 10238,0173

c2 = zx’ – xz’ =  -56701,13099

c3 = xy’ – yx’ = 6929,579613

c = √ c12 + c22 + c32 = 58033,21745

3. Вычисление угла наклона орбиты ι, долготы восходящего узла Ω и аргумента широты u:

 ι = arcos (c3/c) = 83° 08’31,6 ”

 Ω = arctg [ c1 / (-c2)] = 10°1 4’ 6,4”

 u = arctg [ (cz)/ (c1y – c2x)] = 29° 04’ 26,8”   

4. Вычисляем компоненты вектора Лапласа g и h, эксцентриситет орбиты е, фокальный параметр орбиты р, большую полуось а и среднее движение n:

  g = c/ μ [(Ve – μ/c) Sin (u) – Vr Cos (u)] = 0,129825672

  h = c/ μ [(Ve – μ/c) Cos(u) + Vr Sin (u)] = 0,087482608

  e = √ g2 + h2 = 0,15655003

  p = c2/μ = 8449,197449

  a = p/ (1 – e2) = 8661,472043

  n = √μ/a3 = 0,000783216

5. Вычисляем аргумент перицентра ω, истинную, эксцентрическую и среднюю аномалии υ, Е, М и среднюю долготу в эпоху l:

ω = arctg (g/h) = 56° 01’33,8 ”

  υ = uω = 333° 02’52,9 ”

  E = 2 arctg [√(1 – e)/(1+e) * tg (υ/2)] = 359° 35’46,6 ”

  M = E – e Sin (E) = 359° 26’26,8 ”

  l = M + ω = 55° 28’0,7 ”


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69730. Параметри функції main( ) 32 KB
  Параметр argv - масив покажчиків на рядки; argc - параметр типа int, значення якого визначає розмір масиву argv, тобто кількість його елементів, envp - параметр-масив покажчиків на, символьні рядки, кожна з яких містить опис однієї із змінних середовища (оточення).
69731. Функції перетворення 55 KB
  Повертає дробове число, значення якого передано функції як аргумент. Функція обробляє рядок до тих пір, поки символи рядка є допустимими. Рядок може бути значенням числа як у форматі з плаваючою крапкою, так і в експоненціальному форматі.
69732. Статичні елементи класу 25.5 KB
  Пам’ять під статичне поле виділяється один раз при його ініціалізації незалежно від числа створених об’єктів і навіть при їх відсутності і ініціалізується за допомогою операції доступу до області дії а не операції вибору визначення повинне бути записано поза функціями...
69733. Покажчик this 22.5 KB
  Кожний об’єкт містить свій екземпляр полів класу. Методи класу знаходяться в пам’яті в єдиному екземплярі і використовуються всіма об’єктами сумісно, тому необхідно забезпечити роботу методів з полями саме того об’єкта, для якого вони були викликані.
69734. Перевантаження операцій new і delete 50.5 KB
  Поведінка перевантажених операцій повинна відповідати діям, які виконуються ними за замовчуванням. Для операції new це означає, що вона повинна повертати правильне значення, коректно обробляти запит на виділення пам’яті нульового розміру і породжувати виключення при неможливості...
69735. Віртуальні методи 45 KB
  Це не завжди можливо, оскільки в різний час покажчик може посилатися на об’єкти різних класів ієрархії, і під час компіляції програми конкретний клас може бути невідомий. Можна навести як приклад функцію, параметром якої є покажчик на об’єкт базового класу.
69736. Використання шаблонів класів 32.5 KB
  Щоб створити за допомогою шаблона конкретний об’єкт конкретного класу (цей процес називається інстанціонуванням), при описі об’єкту після імені шаблона в кутових дужках перераховуються його аргументи...
69737. Області значень 44 KB
  Область значень — це інтервал від мінімального до максимального значення, яке може бути представлена в змінній даного типу. В таблиці 1 приведений розмір займаємої пам’яті і області значень змінних для кожного типу. Оскільки змінних типу void не існує, він не включений в цю таблицю.
69738. Програми друку граничних констант 38 KB
  Введених засобів препроцесора і мови цілком достатньо для програми, що виводить на друк (на екран дісплея) значення констант, що визначають в конкретній системі (для конкретного компілятора) межі зміни даних різних типів.