MATLAB卫星轨道仿真与星历分析系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现GPS/北斗等导航卫星的星历参数建模与存储，并提供卫星位置的高精度计算功能，支持ECEF坐标系等空间参考框架，为轨道动力学研究提供完整解决方案。

详 情 说 明

基于MATLAB的卫星轨道仿真与星历参数分析系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的卫星轨道仿真与分析系统，主要用于GPS、北斗等导航卫星的轨道动力学仿真和星历参数分析。系统实现了从星历参数管理到卫星位置/速度计算、轨道可视化展示的全流程功能，为卫星导航、轨道力学研究提供完整的解决方案。

功能特性

核心功能模块

1. 星历参数建模与存储

- 支持GPS/北斗等导航卫星的星历参数标准化存储 - 管理开普勒轨道根数（半长轴、偏心率、轨道倾角等）和摄动参数 - 提供参数验证和完整性检查功能

1. 卫星位置精确计算

- 基于用户指定的观测时间（UTC或GPS时间格式） - 支持ECEF（地固坐标系）和ECI（地心惯性坐标系）两种坐标系 - 采用高精度轨道力学计算算法，考虑各种摄动影响

1. 卫星运行速度分析

- 计算卫星在指定时刻的三维速度矢量 - 基于轨道动力学模型和数值积分方法 - 输出速度分量（Vx, Vy, Vz）及相关统计信息

1. 轨道可视化展示

- 2D/3D轨道平面图和空间轨迹图 - 支持单星轨迹展示和多星星座协同显示 - 可定制可视化样式和参数设置

1. 学习辅助功能

- 代码包含详细注释和计算过程说明 - 提供参数说明文档和计算示例 - 支持计算过程日志记录和中间结果展示

使用方法

基本操作流程

1. 准备星历参数文件

- 按照标准格式准备包含卫星ID、历元时间、轨道根数等参数的文本文件

1. 设置计算参数

- 指定观测时间点或时间序列 - 选择目标坐标系（ECEF/ECI） - 配置计算精度和可视化选项

1. 执行计算分析

- 运行主程序启动计算过程 - 查看实时计算日志和进度 - 获取位置/速度数据和统计报告

1. 结果查看与导出

- 查看生成的轨道图形和参数报告 - 导出计算结果数据文件 - 保存可视化图形用于后续分析

配置示例

% 设置观测时间（UTC格式） observation_time = '2024-01-01 12:00:00';

% 选择坐标系（'ECEF'或'ECI'） coordinate_system = 'ECEF';

% 设置计算精度 calculation_precision = 'high';

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• 必需的MATLAB工具箱：

- 航空航天工具箱（Aerospace Toolbox） - 优化工具箱（Optimization Toolbox） - 统计和机器学习工具箱

硬件配置

• 内存：至少8GB RAM
• 处理器：Intel Core i5或同等性能以上
• 硬盘空间：至少2GB可用空间

兼容性说明

• 支持Windows 10/11、Linux和macOS操作系统
• 需要MATLAB运行环境，不支持独立运行

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括星历数据加载与验证、观测时间参数处理、坐标系转换设置、卫星位置与速度的精确计算、轨道参数统计分析以及多种可视化展示。该文件通过模块化设计实现了完整的轨道仿真流程，用户可通过配置参数灵活控制计算过程和输出结果。