卫星的受摄运动

卫星在摄动力的作用下，它的运动将偏离开普勒轨道。研究表明，仅非球形引力摄动这一项，就可能使gps卫星在3小时的弧段上，偏离无摄轨道达2km。显然，这样的轨道摄动对任何用途的定位工作都是不容忽视的。因此，必须建立适当的轨道摄动模型，以便对开普勒轨道进行修正，满足精密定位的要求。

一、卫星的受摄运动方程

（一）卫星的受摄轨道

卫星受摄运动方程的一般形式为

或者可以表达为

在方程中，是所有摄动力加速度之和。

——非球形引力摄动加速度

、——日、月引力摄动加速度

、A——太阳光压、地球反射光压

、——固体潮和海潮摄动加速度

——大气阻力摄动加速度

则方程可以表达为

理论分析表明，GPS卫星作为高轨卫星，对大气阻力、潮汐力（包括海潮、固体潮和大气潮）、地球反射光压以及非球形引力位展开式的高阶项并不敏感。如果将它们忽略不计，则方程可以进一步简化为

二、各种摄动力对卫星轨道的影响

（一）地球引力场摄动的影响

地球引力场摄动的影响对卫星轨道的影响表现在：

升交点沿赤道缓慢西移

实际上，这种摄动作用的影响就是使轨道平面产生旋转。由于升交点还受到其他摄动力的影响，所以升交点赤经的变率实际上并不是一个常数。

近地点在轨道面内旋转

近地点位置的变化，意味着开普勒椭圆在轨道面内定向的改变，这种摄动作用引起近地点角距的缓慢变化。

平近点角的变化M（t）

以上三种摄动作用取决于轨道根数as、es、和i，皆属于长期摄动。在它们的联合作用下，卫星的实际轨道近似于一条空间螺旋线。

（二）日、月引力摄动的影响

日、月引力的影响主要是由于太阳和月球对卫星的引力作用引起的。与地球引力场的摄动类似，日、月引力的摄动也能产生升交点沿赤道缓慢进动、近地点角距的变化等轨道摄动现象，只是摄动的方向与地球引力场的摄动不同，摄动量级更小而已。其摄动加速度约为5×10－6m/s2左右，在三小时的弧段内，可能产生约50～150m的位置误差。它是除了地球引力场以外最大的摄动源。

虽然太阳的质量较之月球为大，但由于卫星到太阳距离比到月球的距离大很多，所以太阳引力摄动作用一般不超过月球引力摄动的10％～46％。太阳系其他行星的引力摄动比太阳更小，所以可以忽略不计。

（三）太阳光压摄动的影响

太阳光照射到卫星上，将使卫星获得一个推力，通常称为太阳光压，也叫太阳辐射压。太阳光压有两种，其一是直接太阳光压；另一种是地球反射光压。后者由于对GPS卫星影响较小，通常可以忽略不计。

根据计算，太阳光压对GPS卫星的摄动加速度，约为10－7m/s2左右，在3小时的弧段上可能产生5～10m的偏差。这一摄动力的影响对于精密GPS定位而言是不能忽略的。

卫星定轨是GPS的关键技术之一，它与GPS的定位精度息息相关。因此，充分考虑各种摄动力的影响，精化各种摄动力模型，始终是研究GPS卫星定位技术的一个主要课题。