不同卫星轨道对地覆盖效果浅析

叶淋美，朱 杰，薛 珂

（国家无线电监测中心福建监测站，福建 厦门 361000）

1 轨道元素

轨道元素是一组用来描述卫星轨道形状、位置及运动等属性的参数，有时称其为轨道根数，其组合并不固定，可以根据不同类型的卫星轨道或者为了能够更好地描述卫星运动进行调整。通常可以用五个常数和一个随时间变化的参数来完整描述一个轨道，称之为经典轨道元素。经典轨道元素名称、定义、取值范围以及与地球之间的三维关系如表1和图1所示。

表1 经典轨道元素

图1 卫星轨道元素三维图

有时，特殊轨道如圆形轨道没有近地点，也就没有以近地点为参考的近地点角度和真近点角。因此，会引入一些替代轨道元素，如表2所示。

表2 其他轨道元素

2 不同轨道的地面覆盖特点

根据卫星轨道高度可以将卫星轨道分为：高轨道、中轨道和低轨道，各类轨道的典型卫星如图2所示。为了简化讨论，这里描述的多为圆形轨道。

图2 典型卫星轨道高度

2.1 高轨道卫星（GEO）

2.1.1 地球同步轨道

地球同步轨道定义为周期约为24 h 的轨道，轨道高度约为36 000 km。地球同步卫星分为同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星，三颗同步轨道静止卫星即可实现全球地面覆盖。

2.1.2 地球倾斜同步轨道和极地同步轨道

倾斜轨道同步卫星轨道倾角与地球赤道面存在夹角，其地面星下点轨迹不再是一个静止的点。图3模拟了轨道倾角为30°，50°，70°和85°时，地球同步倾斜轨道卫星地面轨迹呈“8”字形。当倾斜轨道倾角接近90°时，称之为极地同步轨道。……