卫星测控系统设计

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1、科科I技I论l坛卫星测控系统设计邢婷文石伟蔡婧靓赵坤蓉(广州民航职业技术学院，广东广州510403)摘要：为了有效地提高对卫星的可控性，需要建立卫星测控网，合理布局测控站点。本文主要讨论了卫星进入运行轨道的跟踪测控情况，结合空间立体几何，建立卫星轨道空间立体几何模型，计算推导出测控站的数量。考虑到地球自转因素的影响，提出并设计合符实际的几何模型，确定最佳测控站的数量，再利用MATLAB画出图形并计算，分析出对卫星的测控范围。关键词：跟踪测控：卫星轨道：测控范围：测控站Abstract：Forenhancingthesatellitetelem

2、etryandcommandperformances．itneedstoestablishsatellitemonitoringnetworkandlayoutthemeasurementandcontrolstationsreasonably．ThispapermainlydiscussestheSatellitetelemetryandcommandduringthesatelliteranintotheor-bit．Combinewithspacesolidgeometry．establishsolidgeometrymodelofsa

3、telliteurbit。figureoutthenumberoftelemetryandcommandstation．ConsideringtheinfluenceofEachrotates，thispaperraisesanddesignsmorepracticalgeometrymodeltodeterminetheoptimalnumberofmoni—toringstation．MakeuseofMATLABdrawsfiguresandcalculatestoanalyzethesatellitetelemetryandcomma

4、ndscope．Keywords：trackingtelemetryandcommand；satelliteorbit；measurementandcontrolscope；telemetryandcommandstation1概述自1968年2月20日中困空间技术研究院成立以来，中国的卫星技术也取得了飞速的地球同步发展，研制成功了实验卫星、返回式遥感卫星、地球静止轨道通信卫星和气象卫星、同步轨道气象：卫星、地球资源卫星等，其l}1有很多项目已盆3经跨人世界先进行列。通过卫星传输回来的信岛息被广泛的运用于我国的如地质、海洋、农林、考占、环僻、

5、铁道、公路和军事等各部门，创造出巨大的收益1“。卫星和飞船在国民经济和国防建设中有着重要的作用，对于他们的发射和运行过程进行踪洲控是航天系统的重要组成部分，理想图I卫星的发射轨迹图2地面站点测控范围的示意图状态是对卫星或飞船进行全程跟踪测控。然而表1卫星到地面不同高度所需的测控站数测控设l备只能观测到所在点切平面以上的空域，且在与地面夹角为3。的范围内测控效果不好，际上每个测控站只考虑与地平面夹角3。以上的空域121。在一个卫星或者飞船的发射与运行过中，往往有多个测控站联合小组完成测控任务。则当H=200Km时，由(4)式可得=RsinCOS

6、2卫星测控站设计N≈162．I砰想模型设计Y=Rsinflsin，y即需要建立l6个测控站，才能实现全程假没星在赤道上空的轨道是一个近似z。二月。o(1o)跟踪测控，因此．也就是在赤道上空，相隔22．5。的圆，如1忻示，足卫星的发射轨迹。Y=Zcota等间距地布置16个测控站。由rp星的运行轨道是阁形，因而可以得根据卫星在中低轨道、卫星轨道高度集中进行求解得出·下、站点列星的测控情况，如图2所示。外圆为：fJ星运彳了轨道，内圆为地球表面，D点为站在200km～1200km之间的不同运行高度，根据J—R-Z2-—Z2cot2o~(4)式，用MA

7、TIAB软件算得出结果，建立如点所在的地球表面位置，0则为站点测控的范y==。(11)表l所示表格。围角。z=Z2．2文际模型设汁时{闺2所示建立模型，利用正弦公式得：如图3所示，根据空间几何[41，以地球的中任取交线上一点的坐标为(,J—R2-z2-—z2cot2a,RR+心为坐标魇点，分别建立x、Y、z轴，设：卫星轨道Zcoto，z)，设过这一点的经线面方程为：sinnsin(90”+3)f11所在平面与赤道平面夹角为“。十By+Cz十D=0f121则-个洲控站检测的范嗣角为：建坐标，那么地球表面坐标为：因为经线面方程是过Z轴的，所以得经

8、线0=2~(180。93(一n)f2)由于总的弧长为2，则建立方稃X=Rsinflcos7f51面方程为Y=Rsinflsin7(6)zCOt一y4n一Z2一zco