卫星绕飞坐标系示意图

卫星双星绕飞原理哎呀，说起卫星双星绕飞原理，这事儿其实挺有意思的。

你知道吗，我前几天在公园里散步，看到俩小孩儿在玩那种带绳子的飞盘，你扔给我，我扔给你，那飞盘就在他们俩之间飞来飞去的。

我当时就乐了，这不就是卫星绕地球转的简化版嘛！想象一下，如果地球是其中一个小孩，卫星是那个飞盘，那绳子就是引力。

地球和卫星之间的这个引力，就像那根绳子一样，把卫星牢牢地拴在地球旁边。

卫星呢，就围着地球转啊转的，就像那飞盘在俩小孩之间飞来飞去一样。

不过，卫星可比飞盘飞得远多了，也快多了。

但是，这卫星绕地球转，也不是随便乱转的。

它得遵循一定的轨道，就像你骑自行车，总得沿着路走，不能乱拐弯儿。

卫星的轨道，得是科学家们精心计算出来的，这样才能保证卫星既不会离地球太远，也不会太近，更不会一头撞上地球。

说到这儿，我得提一下，卫星绕地球转，其实也有快有慢。

这就跟骑自行车一样，你骑得快，就离出发点远；骑得慢，就离出发点近。

卫星绕地球转的快慢，取决于它离地球的距离。

离得越远，转得越慢；离得越近，转得越快。

这跟我们平时骑自行车的感觉差不多，你骑得快了，就感觉离出发点越来越远；骑得慢了，就感觉还在附近转悠。

但是，卫星绕地球转，有时候还得考虑到其他因素，比如太阳的引力啊，其他行星的引力啊，这些都会对卫星的轨道产生影响。

这就好比你骑自行车，如果路上有坑坑洼洼，或者有风，那你骑车的速度和方向可能就会受到影响。

最后，我想说的是，卫星双星绕飞原理，其实跟我们日常生活中的很多现象都有相似之处。

你看，就连公园里小孩儿玩飞盘，都能让我们想到卫星绕地球转的原理。

所以说，科学其实就在我们身边，只要我们留心观察，就能发现很多有趣的现象。

所以啊，下次你在公园里看到小孩儿玩飞盘，不妨想想，这其实跟卫星绕地球转的原理差不多呢。

这世界真是奇妙，不是吗？。

第４６卷　第３期２０２４年３月系统工程与电子技术ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．４６　Ｎｏ．３Ｍａｒｃｈ２０２４文章编号：１００１ ５０６Ｘ（２０２４）０３ １０４８ １０　网址：ｗｗｗ．ｓｙｓ ｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２２１０２４；修回日期：２０２３０３１１；网络优先出版日期：２０２３０８１４。

网络优先出版地址：ｈｔｔｐ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２３０８１４．１４５９．０１５．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金青年科学基金（１２１０２４６０）；国家杰出青年科学基金（１２１２５２０７）资助课题 通讯作者．引用格式：王涵巍，张嘉城，朱阅 ．异构编队卫星近距离操作轨迹规划方法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２４，４６（３）：１０４８ １０５７．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＷＡＮＧＨＷ，ＺＨＡＮＧＪＣ，ＺＨＵＹＨ．Ａｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｒｏｘｉｍｉｔｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２４，４６（３）：１０４８ １０５７．异构编队卫星近距离操作轨迹规划方法王涵巍１，２，张嘉城１，２，朱阅 １，２， （１．国防科技大学空天科学学院，湖南长沙４１００７３；２．空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室，湖南长沙４１００７３） 摘　要：针对编队卫星的空间在轨服务任务，提出一种多类载荷异构星群的协同操作方案。

首先，考虑星间自主通信，建立了由一颗主故障识别的观测卫星和多颗主维修补给的操作卫星构成的编队系统。

其次，提出一种基于循环交替策略的多星协同轨迹规划方法，并基于差分进化算法优化了星群轨迹。

最后，结合算例仿真，分析了系统内各成员卫星在编队控制过程中所需的脉冲大小以及编队系统整体的安全性能。

同步卫星地球同步卫星就是在离地面高度为35786万公里的赤道上空的圆形轨道上绕地球运行的人造卫星。

其角速度和地球自转的角速度相同，绕行方向一致，与地球是相对静止的无线电波的传播方式：地波、天波和沿直线传播的波地波沿地球表面附近的空间传播的无线电波叫地波。

地面上有高低不平的山坡和房屋等障物，根据波的衍射特性，当波长大于或相当于障碍物的尺寸时，波才能明显地绕到障碍物的后面。

地面上的障碍物一般不太大，长波可以很好地绕过它们。

中波和中短波也能较好地绕过，短波和微波由于波长过短，绕过障碍物的本领就很差了。

地球是个良导体，地球表面会因地波的传播引起感应电流，因而地波在传播过程中有能量损失。

频率越高，损失的能量越多。

所以无论从衍射的角度看还是从能量损失的角度看，长波、中波和中短波沿地球表面可以传播较远的距离，而短波和微波则不能。

地波的传播比较稳定，不受昼夜变化的影响，而且能够沿着弯曲的地球表面达到地平线以外的地方，所以长波、中波和中短波用来进行无线电广播。

由于地波在传播过程中要不断损失能量，而且频率越高(波长越短)损失越大，因此中波和中短波的传播距离不大，一般在几百千米范围内，收音机在这两个波段一般只能收听到本地或邻近省市的电台。

长波沿地面传播的距离要远得多，但发射长波的设备庞大，造价高，所长波很少用于无线电广播，多用于超远程无线电通信和导航等。

天波依靠电离层的反射来传播的无线电波叫做天波。

什么是电离层呢？地球被厚厚的大气层包围着，在地面上空50千米到几百千米的范围内，大气中一部分气体分子由于受到太阳光的照射而丢失电子，即发生电离，产生带正电的离子和自由电子，这层大气就叫做电离层。

电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。

实验证明，波长短于10m的微波能穿过电离层，波长超过3000km的长波，几乎会被电离层全部吸收。

对于中波、中短波、短波，波长越短，电离层对它吸收得越少而反射得越多。

因此，短波最适宜以天波的形式传播，它可以被电离层反射到几千千米以外。

EnviSat卫星影像详细介绍EnviSat卫星英文全称Environmental Satellite，中文意为“环境卫星”。

是ESA的一个地球遥感卫星任务。

卫星任务的总体目标是在不同的尺度下研究并监视地球的环境，从局部地区到区域，再到全球尺度监测。

监视并管理地球资源，包括可再生和不可再生资源。

向全球气象学社区提供持续且品质提升的服务。

为理解地壳及地幔结构和动态提供数据支持。

主要覆盖的领域包括：气象学、气候学、环境学、大气化学、植被学、水环境、土地资源利用、海洋和冰川学。

图1：EnviSat卫星在轨飞行想象图卫星情况：EnviSat卫星主要由PPF平台和载荷设备组成，PPF平台本身由提供标准卫星支持任务的服务模块和载荷模块组成。

EnviSat卫星的服务模块设计继承自SPOT卫星的Mk-II平台，PPF平台由EADS Astrium公司研发和总装，服务模块的主要由碳纤维增强塑料制造中心锥段作为基础结构，与运载的机械接口在锥段的一端，运载接口端由铝框架制造，类似箱体的外构型由铝蜂窝板构成，用于支撑电子设备并围绕在中心锥段周围。

服务模块包括8块蓄电池，一块展开式太阳电池阵，太阳电池阵利用双轴驱动机构可一直面向太阳。

卫星的推进系统安装在中心锥段顶部，包含4个燃料储箱，内装300kg肼燃料。

1台计算机包含指令和控制，姿轨控功能和星上数据管理功能，它可以控制服务模块的设备通过标准星上数据总线，中央计算机和载荷管理单元也可以通过该总线进行数据交换。

载荷模块：载荷模块为科学仪器提供安装位置及相关服务，例如电源开关切换，整合载荷指令和控制，数据存储和下传，载荷模块的结构抱恨直径1.2m的碳纤维增强塑料中心承力筒，及一系列碳纤维蜂窝板构成载荷模块的支撑板和外面板，载荷模块结构可以分成4个舱段，每个舱段高1.6m，最高的一段可以和其他3个舱段实现分离。

载荷模块的外面安装了天线（ASAR和RA-2设备附带），其他载荷设备包括MERIS、MIPAS、GOMOS光学组合，SCIAMACHY，MWR和DORIS。

卫星曲线运动轨迹图分析1、星下点绕地球运转的卫星质心和地心的连线与地球表面相交的点叫做星下点。

星下点也是人造地球卫星绕地球运行过程中，经过其轨道上的每一个位置时，卫星在地球表面上所形成的个投影点。

2、星下点轨迹卫星绕地球运动过程中所有星下点连成的曲线叫做星下点轨迹，人们用星下点轨迹来表示卫星在地球上空的飞行路线。

3、影响卫星在地球上形成的星下点轨迹的主要因素卫星的轨道倾角大小，地球自转以及卫星绕地球转动这两种运动的合成，造成不同卫星的星下点轨迹不同。

4、卫星的轨道倾角卫星运动的轨道平面与地球赤道平面的夹角。

5、四种卫星运行轨道及其轨道倾角与星下点轨迹：(1)赤道轨道轨道倾角为0°的运行轨道，此时卫星就在赤道上空飞行，卫星轨道平面和赤道平面重合，卫星的星下点轨迹为沿赤道运动的直线，这种轨道有无数条，但其中有一条非常特殊而极其重要，即地球静止轨道(地球同步轨道)。

当不考虑轨道摄动时，在地球同步轨道上运行的卫星每天在相同时刻经过相同地点的上空，对地面观测者来说，每天相同时刻卫星会出现在相同的方向上。

地球静止轨道必位于赤道平面内且在赤道上空35786km高处，此轨道上的卫星是由西向东运行(与地球自转方向相同)且其周期恰好与地球自转周期相等，即为23时56分4秒，故卫星与地球始终保持相对静止状态，从地面上看卫星犹如固定在赤道上空某点。

世界上主要的通信卫星都分布在这条轨道上，发射这类卫星时卫星上要携带远地点发动机，运载火箭把卫星送入大椭圆同步转移轨道后将在远地点处用远地点发动机点火而把卫星送入静止轨道。

(2)顺行轨道轨道倾角小于90°的运行轨道，在这种轨道上运行的卫星绝大多数离地面较近，高度约为数百千米，故又称为近地轨道。

卫星在绕地心运转的同时地球也绕其自转轴旋转，这两种运动合成使卫星的星下点轨迹可以达到地球表面的一定纬度范围，而且卫星轨道倾角越大，星下点轨迹的范围越大，卫星所覆盖的南北范围也越大。

卫星本体坐标系定义
卫星本体坐标系（Satellite Body Coordinate System）是在卫星自身坐标系中定义的一个坐标系，用于描述卫星本身的位置和姿态信息。

它是一种相对于卫星本体的局部坐标系，与地固坐标系或其他参考坐标系无关。

卫星本体坐标系通常由以下三个坐标轴组成：
1.X轴：也称为“前向轴”或“卫星的运动轴”，定义为沿着卫
星的运动方向。

通常与卫星的速度矢量方向一致。

2.Y轴：也称为“横向轴”或“卫星朝向轴”，定义为沿着卫星
的横向方向。

它通常与卫星的侧向或展开方向垂直。

3.Z轴：也称为“轴向轴”或“卫星上下轴”，定义为与卫星的
旋转轴或指向轴垂直。

通常与卫星的重心对齐。

通常选择适当的标注约定，以确定卫星本体坐标系的原点和正方向。

例如，可以选择卫星重心作为原点，X轴朝前，Y轴朝右，Z轴朝上。

其他约定也可以根据实际应用需要进行调整。

卫星本体坐标系的定义对于卫星的导航、导航和控制非常重要。

通过测量和记录相对于卫星本体坐标系的位置和姿态信息，可以更准确地控制卫星的运动和姿态，以及进行卫星任务和指导。