GNSS之轨道六根数及常见轨道类型

一、轨道六根数

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轨道半长轴、轨道偏心率描述的是卫星轨道的高度与圆扁情况；
轨道倾角描述的是轨道的倾斜情况；
升交点赤经描述的是轨道在赤道的哪里进行倾斜；
近地点角距描述的是轨道近地点在轨道面上的指向。

二、轨道类型

1、与赤道面成64°角的椭圆轨道

这种类型的轨道特别稳定，因为地球引力势不均匀，而且由于由于它的倾角，使卫星在轨道周期的大部分时间里都能覆盖高纬度地区，因为它经过远地点。例如，俄罗斯Molniya系统的卫星采用了这种轨道，周期为12小时。图1显示了轨道的几何形状。卫星保持在远地点以下区域的上空有大约八个小时的时间间隔。在不同轨道上有三个相控卫星，可以保证连续覆盖。

Molniya：

2、圆形LEO

LEO：Low Earth Orbit 近地轨道

轨道高度约为400-2000公里；绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。

圆形低轨道卫星的高度是恒定的，等于几百公里。周期大约是一个半小时。这类轨道倾斜度接近90°，可保证由于卫星和地球自转的联合运动而长期覆盖全球。这类卫星轨道，被大部分侦察观测卫星所使用。如果卫星配备了存储信息的手段，就可以建立存储转发通信。由几十颗低高度卫星组成的星座，可以在全球范围内提供实时通信。例如，在780公里的轨道上有66颗卫星的铱星系统。如图3所示。也可以设想倾角小于90°的非极地轨道。

圆形极地近地轨道：

3、圆形MEO

MEO：Middle Earth Orbit
轨道高度为2000-36000公里之间；GPS、GLONASS都属于此类轨道。

GPS星座：

4、地球同步轨道

轨道高度约为36000 km；
地球同步轨道可分为三种：
（1）地球静止轨道（GEO，Geostationary Orbit）
当同步轨道卫星轨道面的倾角为零度，即卫星在地球赤道上空运行时，由于运行方向与地球自转方向相同，运行周期又与地球同步，因此，人们从地球上仰望卫星，仿佛悬挂在太空静止不动，所以，把零倾角的同步轨道称作静止轨道，在静止轨道上运行的卫星称作静止卫星。
（2）倾斜地球同步轨道（IGSO：Inclined Geosynchronous Orbit）
倾斜同步轨道(IGSO)是指倾角不为0的地球同步轨道,其星下点轨迹是一个跨南北半球的 “8”字,其星下点轨迹与赤道相交于一点,该点常称之为交叉点。

倾斜地球同步轨道：

其星下点轨迹在地球上形成一个跨南北半球的“8”字：

（3）极地轨道同步轨道，又叫太阳同步轨道（SSO：Sun-synchronous Orbit ）
卫星的轨道平面和太阳始终保持相对固定的取向，轨道倾角（轨道平面与赤道平面的夹角）接近90度。人造卫星运行时能到达南北极区上空，即卫星能飞经全球范围的上空。需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星、地球资源卫星等都采用这种轨道。
倾斜轨道和极地轨道同步卫星从地球上看是移动的，但却每天可以经过特定的地区，因此，通常用于科研、气象或军事情报的搜集，以及两极地区和高纬度地区的通信。

5、临界倾斜轨道 Critically Inclined

临界倾角轨道是倾角等于63.4度的轨道，地球非圆球形状和地球质量分布不均匀造成的自然摄动，不会造成轨道椭圆的长轴在轨道面内转动，也称为冻结轨道。