第22卷第4期2003年i2月飞行器测控学报V01．22No．4Dec．2003地球静止轨道通信卫星位置保持原理及实施策略·李于衡V斗1A’J(西安卫星测拄中心·西安·710043)摘要本支从工程应用的角度详尽地彳r绍了同步通信卫星在定点位置漂移的原因及计算方法，以我国在轨运行的东方红三号卫星和风云二号37．星为倒，给出了大量工程实测数据，并给出了定．最保持实施策略，它们已经威功地运用到我国在轨同步卫星的管理。关键词地球同步通信卫星；东西位置保持；南北位置保持ThePrincipleofStation-keepingandManeuverStrategiesofGeostationaryCommunicationSatellitesLiYu—heng(xi’anSatelliteControlCenter．Xi’an710043)AbstractFromtheviecrpaintofengineeringapplication，tiffspaperelaboratesthereasonswhygeostalionarycolnZtlLLrff-cationsatellitesdriftaroundtheirkeepingstationAlso．themethodsofhowtOanalyzetheminquantificationHregivenForexampleofon—orbitDFH-3andFY-2satellites，thispaperpresentsalotofengineeringdataWealsogivethema／leu—verstrategiesfornorth—southstation—keepingandeasl—weststation—keepingofgeostationarysatellitesTheyalesuccessful-lyusedinItlllnaslngChinese011一orbitgeostationarysatellitesKeywordsGeostatlonaryCommunicatior,sSatellite；East—westStation-keeping；North一80uthStation—keeping1引言理想的同步静止轨道是从地球上看，卫星在天上静止不动。要想做到这点，必需满足三个条件：卫星轨道的周期与地球自旋周期一致、轨道的偏心率为0和轨道倾角为0。对应赤道上卫星轨道半长轴为4216417kin、速度为3．0747km⋯。实际上卫星在天上受到各种摄动力的作用，同时太阳、月球也对可星产生引力，太阳光辐射还对卫星产生压力，这些因素综合起来使卫星在天上总是在东西经度方向和南北纬度方向漂移着。因此同步卫星定点后，始终是在一定范围内运动的，当其超过给的保持环时，地面卫星测控中心对其进行控制，使其回到初始位置。目前地球同步卫星的定点保持精度已经达到±0．05。。文中介绍的东方红三号卫星是我国第二代地球同步通信卫星，至今已稳定在轨运行6年，风云二号卫星是我国第一代地球同步气象卫星，它同时承担通信任务。2卫星位置漂移原理2．1卫星东西方向漂移地球的质量不均匀，它的状态也是不规则的扁球体，赤道半径超过极轴半径约214km。同时赤道又呈轻微的椭圆状，取二阶摄动函数时，地球引力的位函数为⋯：u=钞一等(3sin2一)+等C082q，COS2(^吨)]其中，：是带谐项系数，，。是田谐项系数，它们对轨道的影响分析如下：·收稿日期：2003—08一04作者简介：李于斯(1963一)，男(汉)，黑龙江．高疑工程师．主要从事卫星在轨工程测试和卫星通信的研究与设计。万方数据万方数据飞行器测控学报第22卷(1)带谐项摄动(地球扁状摄动)产生径向和法向摄动，当轨道面与赤道面重台时，法向摄动力为0，径向摄动力，|：日当于增大了地球对卫星的中心引力，使静止轨道的半径增大了522．3m。相对于标称同步卫星半径，带谐项摄动使卫星发生恒定向东的径度漂移，是长期摄动项，漂移率为2．44(。)／a。克服长期摄动最简单的方法是调整卫星高度(约1kin)，在不同的定点位置，标称半长轴为。21：a；=42165．993+0．685(sin2i。一sin2i，)+0．000203cos2(^。一A，2)一00018cos(A；一A31)+0．0018cos3(A。一A33)其中A。为卫星定点经度，A。=一13．359。，^3。=6．6137。，A。。=18．6618。；i：=23．445。为黄赤交角～i为』j球轨道交角，其值为：cosi。=cos／，cos．／一sin／，sinJsinn，j’nD=259．183275o一1934，142008T式中r为从1900年1月0日12点起的儒略世纪数(1儒略世纪=36525日)，J=5．14。。在不同的定点位置选定相应标称半长轴后，东西位置保持不再考虑带谐项摄动因素，卫星在轨道平面内的摄动只与田谐项有关，东西位置保持控制实际上就是要消除这部分影响。图1和2是东三卫星轨道半长轴变化曲线。当漂移率为0时，对应的即为标称半长轴。可以看出，标称半长轴为42165．78km。42170量42168型讣42166鞋_|自量己___僖卧一{；j■}1．●■r...
