采用打靶法设计考虑地球扁率的机动轨道

地球扁率对航天器机动轨道的影响不可忽视,因此研究考虑地球扁率的机动轨道设计方法对实现航天器的快速自主轨道机动是很有意义的。打靶法能够很好的解决两点边值问题,因此可以用来设计机动轨道。在仿真过程中发现,虽然一般情况下打靶法都能够很快收敛,但当地心转移角接近π时却出现发散现象,用卫星工具软件包(STK)、拟平均根数等方法验证了这一现象。通过理论分析找到了在两次冲量转移假设下,考虑地球扁率的机动轨道在地心转移角接近π时对末端边界条件比较敏感的原因,并提出了解决办法。

GPS掩星数据反演中的地球扁率影响改正

采用CHAMP实测轨道数据和MSISE90经验干大气模型,分别将地球作为圆球和椭球,前向模拟了附加相位延迟,然后对模拟数据进行反演。通过不同方案下反演温度廓线与大气模型温度廓线的比较,发现实测掩星数据的反演中,忽略地球扁率影响会给温度反演结果带来较大的误差;而采用相应方法对地球扁率影响进行改正后,温度廓线的误差明显减弱,从而证明了改正方法的正确性。

地球扁率在其历史上的变化

地球的形状变化是地球演化研究的基本问题之一.为了确定地球形状的变化需要了解各个地质历史时期其扁率的变化.根据地球的扁率公式,得到扁率与地球的半径、质量和角速度关系.通过推测地球的半径、质量和角速度的变化量,计算出地球各个时期的扁率.地球的扁率自形成以来总体趋势在减小.地球是个固液混合的椭球体,在各个地质历史时期中地球扁率的真实值应该小于计算的扁率值.

基于地球扁率红外地平仪测量值修正算法研究

根据对地球扁率引起红外地平仪测量值误差修正算法进行了研究 ,椭球地球模型矢量投影关系得到了地球扁率修正函数和姿态角计算公式。由于地平穿越点由地球表面方程、地平平面方程和扫描圆锥锥面方程唯一确定 ,采用了递推方法解算出地平穿越点处的几何量 ,所得结果通过扁率修正函数对姿态角进行实时修正。所提算法简单 ,易于星载计算机在线实现 。

考虑月球扁率修正的月球卫星自主导航

针对月球扁率对月球紫外敏感器的月心方向矢量确定的不利影响,研究了月球紫外敏感器的测量原理和敏感到月平边缘时满足的几何约束,提出了一种考虑月球扁率的月心矢量确定方法。并进一步的结合地球敏感器和太阳敏感器的测量信息,研究了基于日地月方位信息的月球卫星自主轨道算法,并评估了月球方位确定算法对导航精度的影响。仿真结果表明,在太阳敏感器、地球敏感器和月球敏感器的精度分别为0.02°(3σ)、0.05°(3σ)和0.1°(3σ)的假设下,考虑月球扁率修正的月球卫星的自主导航位置精度能达到300m(3σ),导航速度误差能达到0.6m/s(3σ),从而保证了环月卫星的导航精度。

考虑地球扁率摄动影响的初轨计算方法

在二体问题意义下的短弧定轨,Laplace型方法是最主要最典型的一种初轨计算方法。若测角资料达到10^(-4)-10^(-5)精度(相当于2"-20"之间),那么要使定轨精度达到与其相应的程度,地球非球形引力位中的扁率项摄动应该考虑,在此前提下,同样可以采用相应的Laplace型定轨方法。即给出这种严格包含扁率摄动的初轨计算方法的原理和具体计算过程以及计算实例。除采用多资料定轨方法外,这种方法也是提高初轨计算精度的一种途径,它同样可用于多资料的情况。这种方法对于大扁率主天体(即中心天体)的卫星定轨将更有实用价值。

考虑地球扁率影响的任意椭圆轨道小推力最优交会控制

研究在地球扁率影响和航天器在小推力推进作用下,任意椭圆轨道最优转移的一种解析解法。将小推力和地球扁率影响视为摄动力,建立航天器转移的状态方程,应用Pontryagin极大值原理,得到航天器最优推力加速度控制方程。在假设简化时,将无量纲的推力加速度γ和地球扁率的二阶带谐系数J20视为同一阶量级,并只考虑它们的一次项,忽略其他的高次项,从状态方程中分解出小推力和地球扁率对轨道根数的影响,并分别进行了积分,得出最优转移轨道的一阶解析解。

GRACE和SLR观测的地球动力学扁率最大熵谱及小波相关分析

卫星重力测量技术的实现为测定地球动力学扁率提供了新的方式和途径，GRACE卫星是目前最新的重力测量卫星，据其恢复的低阶重力场较以往精度得到大大提高，然而其观测地球动力学扁率（二阶项）却与卫星激光测距（SLR）结果相差较大.本文采用最大熵谱和小波分析方法对GRACE和SLR观测的地球动力学扁率时间序列信号进行定量比较分析，结果表明：GRACE观测的地球动力学扁率年际周期变化振幅仅为SLR观测结果的25%，并且目前GRACE观测的地球动力学扁率数据中含有系统输入信息和相位差，但前者较后者包含有较强的短周期（2-6月）信息.造成这种差异的主要原因可能来自于GRACE与SLR全球观测数据时空分布不同.

考虑地球扁率的大椭圆轨道编队飞行优化设计

大椭圆轨道上卫星编队的相对运动特性及其所受摄动力的影响给编队轨道设计者提出了新的挑战。本文总结了大椭圆轨道卫星编队的五种基本形式,利用数值积分法计算了主星轨道倾角、近地点角和平近点角初值对地球扁率作用下基本编队形式相对位置极值点漂移量的影响规律。结合零J2项摄动条件,提出基于主星平近点角初值的J2项编队相对轨道优化设计方法,进而获得瞬时根数描述的编队初始条件。仿真算例表明:优化设计结果可以明显降低大椭圆轨道编队卫星的相对漂移量,与平根数描述的编队初始条件的设计结果相比,相对距离极大值点的漂移量降低约81.8681%,验证了基于主星平近点角初值的大椭圆轨道编队优化设计方法的可行性。

考虑地球扁率修正的基于日地月方位信息的地球卫星自主导航

给出了基于地球球形假设的双圆锥地心方位确定算法,研究了考虑地球扁率的地心方位精确确定算法,给出了基于扁率修正的日地月自主导航算法。蒙特卡洛仿真表明,对于500km高度,对地定向三轴稳定的姿态运行模式的卫星,在地球敏感器噪声为0.1°(3σ),日、月敏感器噪声为0.05°(3σ)的情况下,导航位置精度能达到800m(3σ),速度精度能达到2.4m/s(3σ)。

非潮汐海洋运动对地球动力学扁率变化的贡献

通过考察全球海洋环流数值模型以及TOPEX Poseidon海洋测高数据 ,得到结论 :1 997 1 998年后的部分J2异常变化可能来自海洋环流变化导致的质量重新分布 ,具体地说是太平洋环流变化导致的从高纬地区向低纬地区的质量迁移 .本工作表明来自于海洋内部温盐效应的变化对J2 异常变化有重要贡献 。

地球扁率对引潮力位影响的重新推导

目前引潮力位(TGP)展开都未顾及地球扁率的影响。基于引潮力的概念,通过对地球质心处受力分析,利用坐标转换方法,导出了顾及地球扁率的TGP表达式。

新星云假说下地球扁率变化上限及影响因素

地球的形状变化是地球演化研究的基本问题之一。为了确定地球形状的变化需要了解各个地质历史时期地球扁率的变化。根据位场球函数理论导出地球的扁率公式,研究扁率与地球的半径、质量和角速度的关系。基于新星云假说推测地球的半径、质量和角速度的变化量,计算出地球在各个时期的扁率并作为上限并画出曲线,各地质历史时期中地球扁率的真实值应该小于计算的扁率值。地球的扁率自地球形成以来脉动变化的情况下总体趋势在减小。影响地球扁率的因素有平均半径、质量和角速度,分析发现地球形成后5亿年为时间起点计算,到现在(共41亿年)为止平均半径变化对扁率的总影响约为3%,质量变化的总影响没有超过百万分之三。而角速度的减小对扁率变化的贡献超过97%。地球扁率共减少了74.3%。

高精度引潮力计算中地球扁率的影响

计算了地球扁率对月亮和太阳引潮力影响的量级,并对其空间分布特征、频率分布特征进行了分析,以及利用ELP2000-85星历计算了月亮引潮位中地球扁率影响项的调和展开。结果表明,引潮力中地球扁率的影响最大值接近2×10-11m s-2。引潮位调和展开结果中,振幅大于4×10-13m s-2的潮波项共有16项。

一种考虑地球扁率的卫星自主导航方法研究

研究用2个红外地球敏感器和1个星敏感器实现卫星自主导航的方法,地心矢量的测量精度是影响导航精度的重要原因之一,而地心矢量的测量又受到地球扁率的影响。研究地球扁率对地心矢量测量的影响,并提出一种零姿态扁率误差补偿方法,通过仿真验证了这种导航方法及扁率误差补偿算法的有效性。

地球自转与扁率对导弹射程偏差影响研究

针对地球扁率对远程导弹射程的影响,本文以惯性空间为基准,建立弹道导弹主动段在发射惯性坐标系中的运动方程,并假设地球为均质球体,在极坐标系中建立导弹被动飞行段弹道方程,通过简化公式,对地球自转和地球扁率对导弹射程偏差的影响进行了计算,并通过多条弹道进行仿真分析,仿真结果表明,地球扁率对导弹射程偏差的影响比单独考虑地球自转时显著增加,因此,计算大射程导弹射程及预测落点偏差时,必须考虑地球自转及扁率的影响,否则误差较大。该研究对提高导弹的命中精度意义重大。

地球扁率引起红外地平仪姿态量测误差的数学模型

本文讨论了地球扁率引起红外地平仪的姿态量测误差的数学模型，导出解析形式姿态误差计算公式，可在任意轨道根数和扫描轴安装角情况下用于误差补偿。算例表明，利用本文导出的解析公式与利用数值方法的计算结果完全一致。

天体运动中的相对论效应和太阳扁率对行星运动的影响

一、引言 1859年Leverrier在修订行星星历表时,首先发现水星近日点进动中有每百年约40″的残差无法得到解释。1882年Newcomb利用1677—1881年间水星凌日的观测资料测得这个偏差是每百年约43″。到1915年Einstein建立了广义相对论后,水星近日点的进动问题才得到比较圆满的解释。但是,太阳并不是一个质点,它有一定的大小和形状,也会使水星近日点产生进动。1967年Dicke和Goldenberg测得太阳的扁率约为4.5×10-5,

地球动力学扁率及其与岁差章动的关系

由岁差常数求得的日月岁差是天文学的重要参数之一，它和地球动力学扁率相联系．地 球动力学扁率的数值可由黄经总岁差的天文观测得到，也可由地震观测建立的地球模型推 求．地球动力学扁率在章动理论的计算中也是一个重要的物理量．介绍了由不同的观测方法 和模型给出的地球动力学扁率值，并讨论了它与岁差的关系和对章动计算的影响．在刚体地 球章动振幅的计算中，地球动力学扁率值起着尺度因子的作用，要改善刚体地球章动振幅的 计算，需要修改目前的黄经总岁差值．非刚体地球章动的转换函数中所采用的简正模频率和 常数都直接或间接地依赖地球动力学扁率值。在ＩＡＵ １９８０章动理论中，计算刚体地球章动 振幅所使用的地球动力学扁率值与计算转换函数中简正模频率和常数所使用的地球动力学 扁率值并不一致。随着观测和计算精度的提高，地球动力学扁率值的不一致将影响章动振幅 的计算。在建立非刚体地球章动理论中，如何解释地球动力学扁率值的差异，如何选取地球 动力学扁率值，还有待进一步的研究。

基于开普勒二体运动修正地球扁率J_2摄动项算法

为了解决远程飞行器虚拟目标点的地球扁率J2摄动项修正的技术难点,提出一种基于开普勒二体运动推算地球引力模型J2摄动项的间接补偿的方法。该算法由基于二体运动时间推算J2摄动项飞行时间的计算模块和基于二体运动J2摄动落点修正2个计算模块构成。通过算法设计和数学仿真验证了算法的正确性,其中仿真结果表明,该算法有效解决地球扁率造成的虚拟目标点计算精度不足的问题,在算法层面与传统的地球扁率修正方法相比具有计算简单和计算速度快等优点,同时保证虚拟目标点计算达到精度要求。