matlab的kepler轨道预报,输入速度,位置坐标和时间,输出一段时间之后的速度,位置坐标
时间: 2023-05-27 18:02:50 浏览: 295
以下是一个简单的Matlab函数,用于计算在给定的时刻(t0)一定时间(dt)之后的位置和速度坐标,假设系统中只有一个主体引力作用,输入参数为当前位置坐标(r)、当前速度坐标(v)、时间(t0)和步长(dt)。
function [r_new, v_new] = kepler_orbit_prediction(r, v, t0, dt)
% 物理常数
G = 6.67408e-11; % 万有引力常量
M = 5.972e24; % 地球质量
mu = G * M; % 标准引力参数
% 计算挠率
r_norm = norm(r);
v_norm = norm(v);
dot_rv = dot(r,v);
H = cross(r,v);
H_norm = norm(H);
% 计算半长轴和偏心率
a = 1 / (2/r_norm - v_norm^2/mu);
e = sqrt(1 + 2*dot_rv*H_norm^2/(mu*a));
n = sqrt(mu/a^3);
% 计算平近点角和真近点角
theta = acos(dot(H, [1,0,0]) / H_norm);
if v(3) < 0
theta = 2*pi - theta;
end
E0 = 2*atan(sqrt((1-e)/(1+e))*tan(theta/2));
M0 = E0 - e*sin(E0);
% 迭代计算平均角
M = M0 + n * dt;
E = M;
while(abs(E - e*sin(E) - M) > 1e-8)
E = E - (E - e*sin(E) - M) / (1 - e*cos(E));
end
% 计算轨道平面下的坐标和速度
p = a*(1-e^2);
cos_f = (cos(E) - e) / (1 - e*cos(E));
sin_f = sqrt(1 - e^2) * sin(E) / (1 - e*cos(E));
f = atan2(sin_f, cos_f);
r_new = [p*cos(f) p*sin(f) 0];
v_new = sqrt(mu/p) * [-sin(E) cos(E)*(1-e^2)^0.5 0];
% 对计算结果进行平移和旋转,得到在原坐标系下的结果
R = [cos(theta) sin(theta) 0; -sin(theta) cos(theta) 0; 0 0 1];
r_new = (R*r_new')';
v_new = (R*v_new')';
% 计算给定时间后的位置和速度坐标
r_new = r_new + v_new*dt;
v_new = v_new;
end
需要注意的是,该函数中仅考虑了单个主体对轨道的引力作用,实际情况中可能存在多个主体和其他干扰因素,因此函数还需要根据实际需求进行修改和完善。
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