Các quỹ đạo vệ tinh

  • 33 trang
  • file .pdf
CHƯƠNG 2
CÁC QUỸ ĐẠO VỆ TINH
ThS. Trần Bá Nhiệm
Một số thuật ngữ
Viễn điểm (Apogee): ha
Cận điểm (Perigee): hp
Đường nối các điểm
cực (Line of apsides): La
Một số thuật ngữ
Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh
Quỹ đạo vệ tinh
Nút xuống
Cận điểm
Góc nghiêng
Mặt phẳng xích đạo
Nút lên
Góc ngẩng/nâng của vệ tinh
Góc ngẩng/nâng:
Góc giữa đường trung tuyến của tín hiệu
vệ tinh với tiếp tuyến bề mặt trái đất
Góc ngẩng/nâng nhỏ nhất:
Góc ngẩng/nâng tối thiểu để
truyền thông với vệ tinh
Quỹ đạo đồng hướng &
ngược hướng
Agumen cận điểm &
Góc lên đúng của nút lên
Độ dị thường
• Độ dị thường trung bình (Mean anomaly): Độ
dị thường trung bình M cho thấy giá trị trung
bình vị trí góc của vệ tinh với tham chuẩn là
cận điểm. Đối với quỹ đạo tròn M cho thấy vị
trí góc của vệ tinh trên quỹ đạo.
• Độ dị thường thật sự (True anomaly): Độ dị
thường thực sự là góc từ cận điểm đến vệ
tinh được đo tại tâm trái đất. Nó cho thấy vị
trí góc của anten trên quỹ đạo phụ thuộc vào
thời gian.
Thí dụ về thông số vệ tinh
• Số vệ tinh: 25338
• Năm kỷ nguyên (hai chữ số cuối cùng của năm): 00
• Ngày kỷ nguyên (ngày và ngày phân đoạn của năm):
223,79688452
• Đạo hàm thời gian bậc nhất của chuyển động trung bình
(vòng quay trung bình/ngày): 0,000000307
• Góc nghiêng (độ): 98,6328
• Góc lên đúng của nút lên (độ): 251,5324
• Độ lệch tâm: 0,0011501
• Agumen cận điểm (độ) : 113,5534
• Độ dị thường trung bình (độ): 246,6853
• Chuyển động trung bình (vòng/ngày): 14,23304826
• Số vòng quay tại kỷ nguyên (vòng quay/ngày): 11663
Link budget
 Các yếu tố như độ suy dần hoặc 2
năng lượng nhận được có thể xác L   4 r f 
định nhờ 4 tham số:  c 
• Năng lượng gửi
L: mất mát
• Độ khuếch đại của antenna gửi f: tần số sóng mang
r: khoảng cách
(gain of sending antenna) c: tốc độ ánh sáng
• Khoảng cách giữa bên gửi và bên
nhận
• Độ khuếch đại của antenna nhận
(gain of receiving antenna)
Link budget
 Các vấn đề ảnh hưởng
• Độ mạnh khác nhau của tín hiệu nhận được do
vấn đề lan truyền đa đường
• Sự gián đoạn vì tín hiệu bị che khuất (không
thuộc LOS)
 Các giải pháp
• Link margin để hạn chế sự phân hóa độ mạnh
của tín hiệu
• Dùng một vài vệ tinh tại cùng thời điểm sẽ tiết
kiệm năng lượng gửi
Một số công thức liên quan
 Biểu thức định luật vạn vật hấp dẫn:
M 1M 2
F G 2
r
 Công thức gia tốc hướng tâm trong
chuyển động tròn đều:
2
v 4 2
a ht   r
r T
2
Hình ảnh hệ mặt trời
Hình ảnh hệ mặt trời
JONHANNES KEPLE
(1571 – 1630 nhà thiên văn học người Đức)
Sơ lược lịch sử
Thiên văn học là ngành nghiên cứu
các vật thể trong vũ trụ
Thuyết địa tâm của Ptôlêmê: Coi
Trái đất là trung tâm vũ trụ
Thuyết nhật tâm của Cô-pec-níc (1543):
• Mặt trời là trung tâm vũ trụ, Trái đất và các hành
tinh khác quay quanh Mặt trời
 Quy luật chuyển động của các hành tinh
tuân theo ba định luật Keple
Elip
MF1 + MF2 = 2a = hằng số
Bán trục

Độ lệch tâm e: = nhỏ
M
b
F1 O F2
a
Bán
Tiêu điểm trục lớn
2. CÁC ĐỊNH LUẬT Kêp-ple
Định luật Keple 1
Định luật Kepler thứ nhất phát biểu rằng đường chuyển
động của một vệ tinh xung quanh vật thể sơ cấp sẽ là
một hình elip.
Mặt trời
Định luật Keple 2
Đoạn thẳng nối Mặt trời và một hành tinh bất
kỳ quét những diện tích bằng nhau trong
những khoảng thời gian như nhau trên mặt
phẳng quỹ đạo của nó.
C ∆t D
B S2
M
∆t
S3
N
∆t s1
A
Hệ quả định luật Keple 2
Khi đi gần Mặt trời, hành tinh có vận tốc lớn; khi đi xa
Mặt trời, hành tinh có vận tốc nhỏ
C ∆t D
B S2
M
∆t
S3
N
∆t s1
A
Định luật Keple 3
Tỉ số giữa lập phương bán trục lớn và bình
phương chu kì quay là giống nhau cho mọi hành
tinh quay quanh Mặt trời
3 3 3
a a ai
1

2
 ...  2  ...
2
2
T1 T 2 Ti
Đối với hai hành tinh bất kì ta có:
3 2
 a1   T1 
    
 a2   T2 