Journal of Space Science and Technology

Journal of Space Science and Technology

Determining orbital element on Earth Observation Repeat-Ground-Track orbit

Document Type : Original Research Paper

Authors
Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
Abstract
This paper presents a new methodology for a quick and efficient numerical determination of the condition for repeat ground tracks to be employed in an orbital optimization design methodology. This methodology employs the simplicity and reliability of the epicyclical motion condition for a repeat ground track to find a semimajor axis for a given repetition cycle and inclination. Then the semimajor axis is re fined for application to any elliptical motion. This methodology was discovered by comparing two recent methods in addition to a new proposed method offered in this paper investigating both nonlinear algebraic and polynomial formulations of the governing repeat-ground-track condition relationship. A lesser known simplified method is used for preliminary solution refinement. The advantages and disadvantages of each approach are weighed with each method ’s reliability, performance, and computational ease based on a case study. From these criteria, one method is recommended for use in repeat-ground-track orbit design optimization methodology.
 
Keywords

Article Title Persian

تعیین مشخصات مداری برای ماهواره‌هایی با رد زمینی تکراری

Authors Persian

پیمان ترابی
ابوالقاسم نقاش
دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
Abstract Persian

برای برخی ماهواره‌های رصدزمین، مدار ایده‌آل مداری است که رد زمینی تکرار شود تا این امکان را به وجود آورد که منطقه خاصی از زمین به‌طور دوره‌ای تحت نظر یا سنجش قرار گیرد. این مقاله، روشی سریع برای تعیین پارامترهای مداری ماهواره‌هایی با چنین مأموریتی است. این روش نیم قطر اصلی مدار را با توجه به زاویة میل مدار و همچنین دورة چرخش مدار  به‌دست می‌آورد. سپس تغیرات نیم قطر اصلی را براساس خروج از مرکز مدار محاسبه می‌کند . همچنین روش دیگری نیز پیشنهاد می‌گردد که اصلاح شده و بهبود یافته روش پیشین به‌حساب می‌آید. از مزایای روش ارائه شده‌ می‌توان به عملکرد سریع و سهولت در محاسبات اشاره کرد. در پایان نیز، به‌منظور تصدیق و اطمینان از نحوة عملکرد برنامه از نرم‌افزار satellite tool kit کمک گرفته شده و نتایج مقایسه خواهد شد.
 

Keywords Persian

مکانیک مدار
طراحی مدار ماهواره
تکرار مسیر زمینی
[1]Vallado, D., Fundamentals of Astrodynamics and Applications, 2nd Edition, McGraw – Hill, New York, 2001, pp. 623, 646– 649.
[2]Mortari, D., Wilkins, M. and Bruccoleri, C., “The Flower Constellations,” Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 52. No. 1 and 2, 2004, pp. 107 – 127
[3]Aorpimai, M. and Palmer, P., “Repeat-Groundtrack Orbit Acquisition and Maintenance for Earth-Observation Satellites,” Journal of  Guidance, Control, and Dynamics, Vol. 30, No. 3, 2007, pp. 654 –659.
[4]Vtipil, S. and Newman, B., “Determining an Efficient Repeat Ground Track Method for Earth Observation Satellites: For Use in Optimization Algorithms,” AIAA Paper 2010-8266, Aug. 2010.
[5]Collins, S.K., Computationally Efficient Modelling for Long Term Prediction of Global Positioning System Orbits, (M Sc Thesis), Department of Aeronautics and Astronautics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, 1977.

  • Receive Date 04 October 2014
  • Revise Date 11 April 2016
  • Accept Date 25 January 2017
  • First Publish Date 25 January 2017