利用5阶RK积分公式计算开普勒卫星积分轨道的MATLAB程序

时间: 2023-10-16 15:16:27 浏览: 35
以下是利用5阶RK积分公式计算开普勒卫星积分轨道的MATLAB程序: ```matlab function [t,x,y,z,vx,vy,vz] = kepler_orbit(t0, tf, dt, x0, y0, z0, vx0, vy0, vz0, mu) % t0: 初值时间 % tf: 终值时间 % dt: 步长 % x0, y0, z0: 初始位置 % vx0, vy0, vz0: 初始速度 % mu: 引力常数 % 初始化位置和速度 x = x0; y = y0; z = z0; vx = vx0; vy = vy0; vz = vz0; % 初始化时间 t = t0; % 计算加速度 r = norm([x y z]); ax = -mu*x/r^3; ay = -mu*y/r^3; az = -mu*z/r^3; % 进行RK5积分 while t <= tf kx1 = vx; ky1 = vy; kz1 = vz; kvx1 = ax; kvy1 = ay; kvz1 = az; kx2 = vx + 0.5*dt*kvx1; ky2 = vy + 0.5*dt*kvy1; kz2 = vz + 0.5*dt*kvz1; [ax2, ay2, az2] = calc_acceleration(mu, x + 0.5*dt*kx1, y + 0.5*dt*ky1, z + 0.5*dt*kz1); kvx2 = ax2; kvy2 = ay2; kvz2 = az2; kx3 = vx + 0.5*dt*kvx2; ky3 = vy + 0.5*dt*kvy2; kz3 = vz + 0.5*dt*kvz2; [ax3, ay3, az3] = calc_acceleration(mu, x + 0.5*dt*kx2, y + 0.5*dt*ky2, z + 0.5*dt*kz2); kvx3 = ax3; kvy3 = ay3; kvz3 = az3; kx4 = vx + dt*kvx3; ky4 = vy + dt*kvy3; kz4 = vz + dt*kvz3; [ax4, ay4, az4] = calc_acceleration(mu, x + dt*kx3, y + dt*ky3, z + dt*kz3); kvx4 = ax4; kvy4 = ay4; kvz4 = az4; kx5 = vx + (1/6)*dt*(kvx1 + 2*kvx2 + 2*kvx3 + kvx4); ky5 = vy + (1/6)*dt*(kvy1 + 2*kvy2 + 2*kvy3 + kvy4); kz5 = vz + (1/6)*dt*(kvz1 + 2*kvz2 + 2*kvz3 + kvz4); [ax5, ay5, az5] = calc_acceleration(mu, x + (1/6)*dt*(kx1 + 2*kx2 + 2*kx3 + kx4), y + (1/6)*dt*(ky1 + 2*ky2 + 2*ky3 + ky4), z + (1/6)*dt*(kz1 + 2*kz2 + 2*kz3 + kz4)); kvx5 = ax5; kvy5 = ay5; kvz5 = az5; x = x + (1/6)*dt*(kx1 + 2*kx2 + 2*kx3 + kx4); y = y + (1/6)*dt*(ky1 + 2*ky2 + 2*ky3 + ky4); z = z + (1/6)*dt*(kz1 + 2*kz2 + 2*kz3 + kz4); vx = vx + (1/6)*dt*(kvx1 + 2*kvx2 + 2*kvx3 + kvx4); vy = vy + (1/6)*dt*(kvy1 + 2*kvy2 + 2*kvy3 + kvy4); vz = vz + (1/6)*dt*(kvz1 + 2*kvz2 + 2*kvz3 + kvz4); t = t + dt; end end function [ax, ay, az] = calc_acceleration(mu, x, y, z) % 计算加速度 r = norm([x y z]); ax = -mu*x/r^3; ay = -mu*y/r^3; az = -mu*z/r^3; end ``` 使用方法: ```matlab t0 = 0; tf = 86400*365; % 一年的时间 dt = 86400; % 一天的时间 x0 = 1.4710e+11; y0 = 0; z0 = 0; vx0 = 0; vy0 = 3.0287e+04; vz0 = 0; mu = 1.3271e+20; [t,x,y,z,vx,vy,vz] = kepler_orbit(t0, tf, dt, x0, y0, z0, vx0, vy0, vz0, mu); % 绘制轨道图 plot3(x,y,z); xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z'); title('Kepler Orbit'); ```

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