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发布时间：2025-05-18 17:14

地球非球形对卫星轨道的

长期影响及补偿研究

摘要：首先建立了地球非球形引力摄动模型,通过对地球非球形引力摄动对卫星轨道的长期影响分析发

现,地球非球形引力摄动对卫星轨道升交点赤经和沿迹角的漂移量与时间成近似线性关系；然后推导了通过主

动偏置半长轴和倾角的方法来补偿摄动长期影响的计算公式,设计了基于仿真的地球非球形引力摄动补偿方法；

最后对ＧｌｏｂａｌＳｔａｒ星座卫星进行仿真与试验。结果表明,设计的补偿方法是可行的,摄动补偿后在地球非球形引

力摄动作用下卫星轨道的长期稳定性得到了很好的保持。

关键词：地球非球形引力摄动；卫星轨道；长期影响；摄动补偿

中图分类号：Ｖ412.4文献标识码：Ａ文编号：1002-0853(2007)02-0085-04

引言1地球非球形引力摄动模型

卫星在绕地运行过程中受到包括地球非球形引在地固坐标系中,地球非球形引力场位函数表

[3]

力摄动、三体引力摄动、大气阻力摄动、太阳辐射压达式为：

Ｎｎ

力摄动等多种因素的影响。其中主要的是地球非球μＲｎ

Ｕ(ｒ)=ｅＰ(ｓｉｎφ)×

∑∑ｎｍ

形引力摄动的影响,而地球非球形引力摄动对卫星ｒｎ=2ｍ=0ｒ

轨道的长期影响主要是地球扁率项Ｊ,其它摄动项(Ｃｃｏｓｍθ+Ｓｓｉｎｍθ)

ｎｍｎｍ

对卫星轨道的影响通常很小。在卫星轨道设计过程式中,Ｒ为地球参考椭球体的赤道半径；Ｐ(ｓｉｎφ)

ｅｎｍ

[1]

中,通常考虑了Ｊ项的影响并加以利用。实际

2为ｓｉｎφ的缔合勒让德多项式；φ和θ分别为卫星在

上,随着卫星在轨运行过程中其它扰动的长期累积地固坐标系中的地心经度和纬度；Ｃ和Ｓ为地球

ｎｍｎｍ

[2]

作用,摄动对卫星轨道的长期影响是很大的。在

引力位系数；ｎ和ｍ分别为引力场位函数的阶和次；

考虑卫星的长期在轨运行时,对Ｊ项以外的其它摄

2Ｎ为最高阶数。

动因素也要加以考虑。

地球非球形引力对于卫星轨道的摄动加速度ｆ

Ｅ

本文在分析地球非球形引力摄动模型的基础

[4]

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