平均轨道根数与密切轨道根数的互换

基于双行轨道根数和简化普适摄动算法,提出平均轨道根数与密切轨道根数的互换算法。以在轨Tan-DEM-X编队的双星为例进行仿真。与传统的只考虑J2项摄动短周期影响的转换算法相比,本文提出的互换算法精度更高：由平均轨道根数转换的密切轨道根数与STK 8软件给出的结果一致;由密切轨道根数转换的平均轨道根数与北美防空司令部公布的双行轨道根数一致。仿真结果表明该互换方法具有科学性和工程应用价值。

卫星编队飞行中C-W方程与轨道根数法的比较

目前卫星编队飞行动力学与控制的研究得到了广泛的重视,这些研究的理论主要是基于描述卫星相对运动的Clohessy＿Wiltshire(C＿W)方程· 但根据特例及定性分析,表明C＿W方程在初始条件的选取、解的周期性等方面与实际情况不符,从星的能量也不守恒· 以卫星轨道根数为基础,提出了卫星编队飞行中的相对轨道根数法,克服了C＿W方程的局限性,物理概念清楚,应用范围广,解的周期性成为自然结论· 在主星为小偏心率的情况下,得到了简化的相对运动方程· 最后对两种方法进行了比较。

轨道根数偏差修正的脉冲控制比较研究

针对研究卫星轨道根数偏差修正的控制问题。以高斯摄动方程和J2摄动下平均轨道偏差与密切轨道偏差的转换关系为理论基础,采用合适的控制策略,通过对密切轨道根数偏差的控制,实现了对平均轨道根数偏差的修正,数值仿真验证了方法的有效性和正确性。结果表明,控制耦合以及轨道根数偏差之间的相互作用等情况会延长轨道偏差修正所需时间,与将平均轨道根数偏差近似成密切轨道根数偏差的方法相比,基于平均轨道根数偏差的修正方法不但具有工程实现方面的简易性,而且具有更高的控制精度和更少的控制燃料消耗。

轨道根数时不变特性有源假目标识别

针对弹道导弹突防过程中的有源假目标欺骗干扰,提出了基于轨道根数时不变特性的有源假目标识别方法,并分析了雷达布站对有源假目标识别的影响.基于二体运动的轨道可逆性原理,提出了逆轨道滤波估计轨道根数的方法,消除了滤波初始误差.仿真结果验证了本文所提方法的有效性和可行性.

基于轨道根数交接的弹道导弹落点快速预报

为实现弹道导弹精确落点的快速预报,提出基于轨道根数交接的落点预报方法。多功能地基相控阵雷达通过综合自身计算的目标轨道根数信息与远程预警相控阵雷达上报至预警中心的目标轨道根数信息,对弹道导弹实时定轨,待落点误差精度满足要求后,进行落点精确预报。仿真结果表明,相对传统落点预报方法,能够将预报时间缩短近40%。

基于轨道根数的低轨卫星轨道预测算法

光电设备因太阳夹角变化、轨道遮挡等原因无法对卫星进行自动跟踪时,需要对卫星轨道进行预测。本文针对利用卫星轨道根数进行轨道预报时难以同时满足实时性和精度要求的问题,提出了一种新的基于轨道根数的卫星轨道预测方法。分析了卫星轨道的运行规律,根据低轨卫星的运行特点,利用椭圆曲线对卫星轨道进行预测,并对卫星轨道的轨道方程进行了近似处理。通过引入一些冗余变量简化了卫星轨道解算模型,在保证计算实时性的前提下,大大提高了轨道预测精度。实验显示:采用线性外推方法对卫星轨道进行预测时,预测5s后,轨道预测的偏差会增大到10″,而采用本文提出的基于轨道根数的卫星轨道预测算法,预测50s后的最大预测偏差均不超过2″,极大地提高了卫星轨道预测精度,实现了光电设备在无法对卫星进行自动跟踪时,能够对卫星进行"盲跟踪"。

基于无奇异变换的双行轨道根数生成算法

在双行轨道根数(two-line elements,TLE)和简化普适摄动轨道预报模型的基础上,针对空间目标TLE采样拟合过程中可能出现奇点的问题,提出基于无奇异变换的空间目标TLE生成算法。引入无奇异轨道根数代替开普勒根数形成改进的TLE参数,推导了目标位置矢量对改进TLE参数的偏导数矩阵,并采用选主列Givens-QR分解算法进行观测方程迭代求解,以提高数值计算稳定性。仿真结果表明,该生成算法拟合精度和位置预报残差满足要求,可应用于低轨目标的空间监视。

基于轨道根数差的卫星编队自主定轨研究

设计一种应用于卫星编队的自主相对轨道确定方案。不同于目前广泛采用的Hill方程,采用轨道根数差的形式描述编队卫星间的相对运动规律,选择“无线电+激光”的组合测量方法,利用星间距离信息与方位信息作为观测量,设计扩展卡尔曼滤波器实现环绕星相对轨道的自主确定。仿真结果验证了这种导航方案的有效性。

基于相对轨道根数的卫星编队重构控制研究

针对卫星编队的重构控制问题，利用相对轨道根数描述编队构形，结合高斯摄动方程并利用始末编队构形的振幅和相位，设计了沿航迹三次冲量控制和侧向一次控制的方法，实现了卫星编队的重构控制；最后进行了数值仿真，并分析了沿航迹漂移的修正方法。仿真结果验证了控制策略的简单性和有效性。

基于相对轨道根数的航天器编队控制三冲量方法

在采用相对轨道根数描述航天器编队构形的基础上,把航天器平面内编队控制问题转化为航天器交会问题,根据编队构形的几何参数得到解决问题的三冲量控制方法,该方法具有燃料消耗少且只需沿航迹向安装推力器,便于工程应用的优点。最后对推力器的推力大小偏差、方向偏差对编队构形的尺寸以及相位控制精度的影响进行了理论分析。

潮汐作用对Ba星系统轨道根数的影响

用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件 ,考虑轨道偏心率的二次以上的高次项和潮汐作用的影响 ,重新推导了星风质量吸积和轨道根数变化方程 ,在新的轨道根数变化方程的基础上计算了Ba星的星风质量吸积及轨道根数的变化 ,并和没有潮汐作用的情况作了比较 .计算结果表明 ,潮汐作用使轨道周期较小的Ba星系统的能量减小 ,所以系统轨道的半长轴和轨道偏心率减小 ;潮汐作用对长周期的Ba星系统的影响很小 ;其大小依赖于恒星半径和 2星距离的比 .

基于滤波算法的拟平均轨道根数自主实时确定方法

针对卫星长期自主运行的发展要求,首次提出了基于滤波算法的卫星自主计算拟平均轨道根数的在轨实时方法。首先以受地球非球形摄动影响的低轨卫星为研究对象,推导了拟平均轨道根数的变化率并考虑了J2平方项补偿;以拟平均轨道根数为状态变量并以卫星瞬时速度和位置作为观测量建立了滤波方程,然后分别应用平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)对拟平均轨道根数进行估计。仿真结果表明,两种滤波方法均能有效地计算拟平均轨道根数,其中平方根UKF滤波具有更高的精度和稳定度,且都可以满足卫星在轨自主实时计算拟平均轨道根数的需求。

潮汐作用与外赋AGB星系统的轨道根数变化

用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件 ,考虑双星系统的轨道偏心率 e的二次以上的高次项 ,并且考虑潮汐作用对轨道根数变化的影响 ,重新推导了轨道根数变化的方程 .

地球磁场对带电人造卫星轨道根数的摄动影响

研究了地球磁场对带电的非赤道卫星的轨道根数的摄动影响。理论结果表明 ,地球磁场对带电卫星的轨道半长轴没有摄动影响 ,既无周期摄动 ,也无长期摄动 ,但对轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点经度和历元平近点角均有周期摄动 ,且对升交点和近地点经度还有长期摄动效应。通过算例表明 ,当卫星带有大量电荷时 。

地球轨道根数变化与第四纪冰期

介绍了米兰柯维奇（Ｍｉｌａｎｋｏｖｉｔｃｈ）天文气候学理论和第四纪地质时期以来冰期的研究展。研究结果表明，地球上的冰体积具有近１０万ｙｒ的变化周期，并伴有近４万ｙｒ和２万ｙｒ的变化周期，它们是由于地球的轨道根数变化导致的气候变迁所致；不同的地球物理资料中均存在上述类似的变化周期，表明气候变迁所导致的变化是全球性效应，证实米兰柯维奇天文理论是基本正确的；对天文气候学理论作了简要介绍，指出了米兰柯维奇天文气候学理论的可能不足，对引起最近百万ｙｒ以来的近１０万ｙｒ气候变化周期的可能天文机制也作了介绍。

在电离中电感应阻力对带电卫星轨道根数的摄动影响

研究了在高空电离层中运动的带电荷的卫星受电感应阻力后对轨道根数产生的摄动影响。研究结果表明 ,电感应阻力对带电卫星的轨道半长轴、轨道偏心率、近地点赤经、历元平赤经均有周期摄动影响 ,但除对半长轴有长期摄动效应外对其它轨道根数均无长期摄动。轨道倾角和升交点赤经不受摄动影响。文中以飞行在高度 1 50 0km的电离层中的导体卫星作为算例。计算结果显示

太阳质量变化对小行星轨道根数的影响

利用变质量天体力学方法研究了太阳质量变化对小行星轨道根数的影响。质量变化包括因光子辐射和太阳风造成的质量损失以及因太阳吸积周围星际物质造成的质量增加两个联合因素。利用Gyld啨ｎ -Meshcherskii(G -M)型变质量天体轨道根数变化方程的一阶和二阶解对 7颗小行星轨道根数的长期和周期性的影响作了数值计算。在一阶解中太阳质量流失对小行星轨道半长轴、轨道偏心率和近点辐角的变化率产生增大作用 ,而质量吸积起减小作用 ;在二阶解中两者均起增大作用。不过质量流失大于质量吸积的作用 ,故总的趋势是使半长轴、偏心率和近点辐角的变化率增大。

轨道机动时平均轨道根数的在轨实时估计算法

针对卫星在轨道机动时平均轨道根数的高精度实时估计问题,提出了一种采用UKF滤波算法在轨实时估计平均轨道根数的方法.根据轨道根数形式的摄动运动方程分别推导了在轨道机动控制力、地球非球形摄动和大气阻力摄动作用下平均轨道根数的变化率,由此建立了状态方程和量测方程并对测量噪声的特性进行了蒙特卡洛法分析;提出了基于球形单边采样的平方根UKF滤波的平均轨道根数估计算法,并给出了相应的计算流程.仿真结果表明:所提算法在卫星进行轨道机动时有效,偏心率和轨道倾角等轨道参数滤波误差分别提高到4.0×10-6和1.2×10-5,并具有较好鲁棒性和在轨实时性.

大气阻力摄动下平均轨道根数在轨实时确定方法

为了满足卫星长期自主运行的任务需求,本文同时考虑了大气阻力摄动和非球形摄动带谐项两种摄动对卫星平均轨道根数的影响,提出了采用滤波算法在轨实时估计平均轨道根数的方法.基于指数大气密度模型推导了大气阻力摄动下平均轨道根数的变化率,分析了非球形带谐项摄动势函数对平均轨道根数的影响并推导了该影响下平均轨道根数变化率的通用计算方法,由此建立了滤波状态方程以及以瞬时轨道根数为观测量的量测方程并分析了测量噪声特性;为减小计算量以便于在轨实现,提出采用基于球形单边Sigma采样的平方根UKF(Unscented Kalman filter)滤波来估计平均轨道根数.数值仿真结果表明,该算法有效、精度较高且鲁棒性好,能够满足卫星长期自主在轨实时计算平均轨道根数的要求.

用LLR资料解算日月轨道根数

本文推导了激光测月（ＬＬＲ）资料归算中测距对地月系轨道根数的偏导数，并对所得偏导数进行了精度估计。利用这些偏导数和１９８８年至１９９２年全球激光测月资料解算了日月轨道根数，得到了比较理想的结果。