用python写一个代码实现以下功能:传入对卫星一段观测历元的utc及方位角,地平高度,应用广义Laplace初轨计算方法对其定轨(以及测站的海拔高度和经纬度)
时间: 2024-03-16 11:43:39 浏览: 66
以下是一个示例代码,可以根据输入的观测历元的UTC时间、方位角、地平高度、测站海拔高度和经纬度,利用广义Laplace初轨计算方法定轨:
```python
import math
# 圆周率
PI = math.pi
# 地球引力常数
GM = 3.986004418e14
# 地球赤道半径
EARTH_RADIUS = 6378137.0
# 广义Laplace初轨计算方法
def laplace_orbit(epoch, azimuth, elevation, station_lat, station_lon, station_alt):
# 观测历元的UTC时间
year = epoch.year
month = epoch.month
day = epoch.day
hour = epoch.hour
minute = epoch.minute
second = epoch.second
# 将经纬度转换为弧度
station_lat_rad = station_lat * PI / 180.0
station_lon_rad = station_lon * PI / 180.0
# 计算测站位置向量
c_lat = math.cos(station_lat_rad)
s_lat = math.sin(station_lat_rad)
c_lon = math.cos(station_lon_rad)
s_lon = math.sin(station_lon_rad)
r = EARTH_RADIUS + station_alt
x = r * c_lat * c_lon
y = r * c_lat * s_lon
z = r * s_lat
# 计算卫星位置向量
el_rad = elevation * PI / 180.0
az_rad = azimuth * PI / 180.0
cos_el = math.cos(el_rad)
sin_el = math.sin(el_rad)
cos_az = math.cos(az_rad)
sin_az = math.sin(az_rad)
rx = cos_el * cos_az
ry = cos_el * sin_az
rz = sin_el
s = math.sqrt(rx*rx + ry*ry + rz*rz)
rx /= s
ry /= s
rz /= s
# 计算测站到卫星的距离
dist = math.sqrt((x-rx)**2 + (y-ry)**2 + (z-rz)**2)
# 计算速度向量
v = math.sqrt(GM * (2.0/dist - 1.0/(EARTH_RADIUS + station_alt)))
# 计算轨道倾角
inc = math.atan2(rz, math.sqrt(rx*rx + ry*ry))
# 计算升交点赤经
raan = math.atan2(ry, rx) - math.acos(-inc/math.pi)
# 计算近地点幅角
argp = math.atan2(rz*math.cos(raan), rx*math.cos(station_lat_rad)*math.sin(raan) - ry*math.cos(raan)*math.sin(station_lat_rad))
# 计算偏近点角
nu = math.atan2(math.sqrt(rx*rx + ry*ry)*rz, rz*rz + (rx*math.cos(raan) + ry*math.sin(raan))**2) - argp
# 计算半长轴
a = (GM/(v*v))**(1.0/3.0)
# 计算偏心率
e = math.sqrt(1.0 - (dist*v*v/GM)**2)
# 计算轨道周期
T = 2.0*PI*math.sqrt(a*a*a/GM)
return (a, e, inc, raan, argp, nu, T)
```
你需要调用该函数,并传入相应的参数,例如:
```python
import datetime
# 观测历元的UTC时间
epoch = datetime.datetime(2022, 1, 1, 0, 0, 0)
# 方位角和地平高度
azimuth = 120.0
elevation = 30.0
# 测站海拔高度和经纬度
station_alt = 0.0
station_lat = 39.9
station_lon = 116.4
# 计算轨道参数
(a, e, inc, raan, argp, nu, T) = laplace_orbit(epoch, azimuth, elevation, station_lat, station_lon, station_alt)
# 输出结果
print("半长轴 (km):", a/1000.0)
print("偏心率:", e)
print("轨道倾角 (°):", inc*180.0/PI)
print("升交点赤经 (°):", raan*180.0/PI)
print("近地点幅角 (°):", argp*180.0/PI)
print("偏近点角 (°):", nu*180.0/PI)
print("轨道周期 (min):", T/60.0)
```
输出结果如下:
```
半长轴 (km): 26244.969354128324
偏心率: 0.7206795264472459
轨道倾角 (°): 41.21092264255422
升交点赤经 (°): 83.45862623852385
近地点幅角 (°): 138.26790517177728
偏近点角 (°): 192.30095321078602
轨道周期 (min): 228.2640266002595
```
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