ICS49.020 V73 中华人民共和国国家标准 GB/T32300—2015 运载火箭和有效载荷分离点轨道要素 计算最佳实践 Bestpracticesfororbitelementsatpayload-launchvehicleseparation 2015-12-31发布 2016-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国航天科技集团公司提出。 本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会(SAC/TC425)归口。 本标准起草单位:北京航天自动控制研究所。 本标准主要起草人:禹春梅、柳嘉润、吕新广、徐国强、曹洁、徐帆、巩庆海。 ⅠGB/T32300—2015 引 言 轨道要素有多种集合,适用于不同的应用场合,本标准描述了星箭分离时刻对应的开普勒轨道要 素;明确了分离时刻轨道要素计算的内、外测数据来源,相关坐标系和时间系统;提供了开普勒轨道要素 的星箭分离点计算方法,以及由开普勒轨道要素换算成其他要素的方法;提出了作为衡量运载火箭发射 任务是否顺利完成的重要依据的轨道要素误差计算方法。 ⅡGB/T32300—2015 运载火箭和有效载荷分离点轨道要素 计算最佳实践 1 范围 本标准规定了运载火箭和有效载荷分离点轨道要素计算方法,包括轨道要素和计算条件、轨道要素 计算方法、轨道要素误差计算方法。 本标准适用于卫星、载人飞船、空间站等不同有效载荷的轨道要素的计算方法,适用于低地球轨道、 太阳同步轨道、中地球轨道、地球同步转移轨道、地球同步轨道等不同轨道。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 ANSI/AIAAS-131-2010 天体动力学 定义和推荐惯例使用规范(Astrodynamics—Propagation specifications,technicaldefinitions,andrecommendedpractices) CCSDS500.0-G-3 空间数据系统 导航数据定义(Reportconcerningspacedatasystemstand- ards—Navigationdatadefinitionsandconventions) 3 符号和缩略语 3.1 符号 表1中的符号适用于本文件。 表1 符号 符号 名称 单位 A 远地点 米(m) a 半长轴 米(m) ae 赤道半径 米(m) b 半短轴 米(m) C 几何中心 — E 偏近点角 弧度(rad) e 偏心率 — GM 地球引力常数 立方米每二次方秒(m3/s2) ha 远地点高度 米(m) hp 近地点高度 米(m) i 轨道倾角 弧度(rad) 1GB/T32300—2015 表1(续) 符号 名称 单位 M 平近点角 弧度(rad) Me 地球质量 千克(kg) n 有效载荷在轨道上的平均角速度 弧度每秒(rad/s) P 近地点 米(m) p 半通径 米(m) r 有效载荷轨道高度 米(m) ra 远地点地心距 米(m) rp 近地点地心距 米(m) S0运载火箭和有效载荷分离时刻的格林尼治恒 星时弧度(rad) T 轨道周期 秒(s) tp 有效载荷过近地点的时刻 秒(s) tSEP从运载火箭惯性基准建立时刻到星箭分离的 时间秒(s) u 升交角距 弧度(rad) V 速度 米每秒(m/s) Vx、Vy、Vz 发射点地心赤道惯性坐标系下的速度分量 米每秒(m/s) x、y、z 发射点地心赤道惯性坐标系下的位置分量 米(m) αe 地球扁率 — θ 真近点角 弧度(rad) λ0 发射点的经度 弧度(rad) λN 升交点经度 弧度(rad) φe0 发射点的地心纬度 弧度(rad) Ω 升交点赤经 弧度(rad) Ω0 变量 — ω 近地点幅角 弧度(rad) ωe 地球自转角速度 弧度每秒(rad/s) 3.2 缩略语 表2中的缩略语适用于本文件。 2GB/T32300—2015 表2 缩略语 缩略语 英文全称 中文含义 GAST Greenwichapparentsiderealtime 格林尼治真恒星时 GMST Greenwichmeansiderealtime 格林尼治平恒星时 GCRF Geocentriccelestialreferenceframe 地心天球参考系 GLONASS GlobalNavigationSateUnitSystem 全球导航卫星系统 ITRF Internationalterrestrialreferenceframe 国际地球参考系 J2000 Geocentricinertialsystemat2000years 2000年地心惯性坐标系 LGEIF Launchgeocentricequatorialinertialframe 发射点地心赤道惯性坐标系 LV Launchvehicle 运载火箭 PL Payload 有效载荷 PZ-90 AcronymofRussianparametryzemli1990 地球坐标参数系统1990 THF Topocentrichorizonframe 测站地平系 UT Universaltime 世界时 WGS-84 Worldgeodeticsystem1984 世界大地坐标系1984 4 轨道要素和计算条件 4.1 轨道要素 4.1.1 概述 通常,描述一条轨道需要6个独立的轨道要素。一般来说,半长轴a、偏心率e、轨道倾角i、升交点 赤经Ω、真近角θ和近地点幅角ω这6个要素被称作开普勒轨道要素。开普勒轨道要素示意图见图1 和图2。 3GB/T32300—2015 图1 开普勒轨道要素球面示意图 图2 开普勒轨道要素平面示意图 4GB/T32300—2015 4.1.2 轨道尺寸与形状参数 轨道尺寸与形状参数主要包括: a) 半长轴a; b)偏心率e; c)半短轴b; d)半通径p; e)近地点地心距rp; f)远地点地心距ra; g)近地点高度hp; h)远地点高度ha; i)轨道周期T; j)有效载荷在轨道上的平均角速度n。 4.1.3 轨道方向参数 轨道方向参数主要包括: a) 轨道倾角i; b) 升交点赤经Ω; c) 近地点幅角ω; d) 升交点经度λN。 4.1.4 有效载荷位置参数 有效载荷位置参数主要包括: a) 真近点角θ; b) 偏近点角E; c) 平近点角M; d) 升交角距u。 4.2 数据来源要求 4.2.1 一般要求 运载火箭与有效载荷分离时刻轨道要素的计算使用速度矢量和位置矢量,应采用地基或者天基的 外测数据。 4.2.2 对外测数据的修正要求 4.2.2.1 起飞零点修正要求 应规定各种测量设备的计时零点对齐要求,一般要求各测量设备的计时零点应对齐到运载火箭起 飞零点。 4.2.2.2 跟踪点修正要求 应规定航区上各种测量设备的跟踪点修正要求,一般要求各种测量设备的跟踪点都必须转换到测 量坐标系原点上。跟踪点修正数据一般由运载火箭总体单位提供。 5GB/T32300—2015