卫星轨道 模型、方法和应用PDF电子书下载

第1章 100分钟环绕地球 1

1.1 卫星轨道的相关资料 2

1.1.1 低轨卫星轨道 2

1.1.2 遥感卫星的轨道 3

1.1.3 地球静止卫星轨道 4

1.1.4 大椭圆轨道 6

1.1.5 星座 7

1.2 空间导航 8

1.2.1 跟踪系统 8

1.2.2 已有的成果 10

第2章 航天动力学简介 13

2.1 二体问题的一般特性 14

2.1.1 平面运动和面积定律 14

2.1.2 轨道形状 15

2.1.3 能量积分 17

2.2 无摄轨道预报 19

2.2.1 开普勒方程和与时间相关的运动 19

2.2.2 开普勒方程求解 21

2.2.3 空间轨道 22

2.2.4 位置和速度至轨道根数 25

2.2.5 无奇点根数 27

2.3 地基卫星观测 30

2.3.1 卫星地面轨迹 30

2.3.2 卫星在地平坐标系的运动 33

2.4 初轨确定 36

2.4.1 基于两组位置矢量的轨道确定 37

2.4.2 由三组角度数据进行轨道确定 40

习题 43

第3章 力学模型 49

3.1 引言 49

3.2 重力势 51

3.2.1 球谐函数扩展 52

3.2.2 一些特殊的重力场系数 54

3.2.3 引力场模型 57

3.2.4 递归公式 61

3.2.5 加速度 63

3.3 日月引力 64

3.3.1 摄动加速度 64

3.3.2 低精度日月坐标 66

3.3.3 切比雪夫近似 69

3.3.4 JPL星历 71

3.4 太阳辐射压 73

3.4.1 蚀条件 75

3.4.2 阴影函数 77

3.5 大气阻力 79

3.5.1 上层大气 81

3.5.2 Harris-Priester密度模型 84

3.5.3 Jacchia 1971密度模型 86

3.5.4 上层大气密度模型比较 94

3.5.5 太阳和地磁指数预报 97

3.6 推力 98

3.7 精密模型 101

3.7.1 地球辐射压 101

3.7.2 地球潮汐 102

3.7.3 相对论效应 104

3.7.4 经验力 106

习题 107

第4章 数值积分 111

4.1 龙格—库塔方法 112

4.1.1 引言 112

4.1.2 一般龙格—库塔公式 114

4.1.3 步长控制 117

4.1.4 龙格—库塔—Nystr？m方法 117

4.1.5 连续方法 121

4.1.6 龙格—库塔方法的比较 123

4.2 多步法 126

4.2.1 引言 127

4.2.2 Adams-Bashforth方法 128

4.2.3 Adams-Moulton方法和预报—改正方法 131

4.2.4 插值 134

4.2.5 变阶和变步长方法 135

4.2.6 Stoermer-Cowell方法 137

4.2.7 Gauss－Jackson或二次和方法 138

4.2.8 多步法的比较 140

4.3 外插法 141

4.3.1 中点准则 141

4.3.2 外插 142

4.3.3 外插法的比较 143

4.4 比较 145

习题 147

第5章 时间和参考系 150

5.1 时间 150

5.1.1 历书时（ET） 153

5.1.2 原子时 153

5.1.3 相对论时间尺度 155

5.1.4 恒星时和世界时 158

5.2 天球参考系和地球参考系 162

5.3 岁差和章动 164

5.3.1 日月扭矩和地球自转轴运动 164

5.3.2 岁差导致的坐标变化 166

5.3.3 章动 170

5.4 地球自转和极移 173

5.4.1 绕天体历书极的自转 173

5.4.2 欧拉自由进动 174

5.4.3 极移的观测和外插 175

5.4.4 与国际参考极（IRP）之间的转换 177

5.5 大地基准面 178

习题 182

第6章 卫星跟踪与观测模型 185

6.1 跟踪系统 185

6.1.1 雷达跟踪 185

6.1.2 激光跟踪 194

6.1.3 全球定位系统 195

6.2 跟踪数据模型 200

6.2.1 发射机和接收机运动 200

6.2.2 测角 201

6.2.3 测距 205

6.2.4 多普勒测量 207

6.2.5 GPS测量 209

6.3 介质改正 210

6.3.1 辐射与大气的相互作用 210

6.3.2 对流层折射 212

6.3.3 电离层折射 216

习题 219

第7章 线性化 224

7.1 二体问题状态转移矩阵 225

7.1.1 轨道根数转移矩阵 226

7.1.2 笛卡儿坐标对开普勒根数的偏导数 227

7.1.3 开普勒根数对笛卡儿坐标的偏导数 229

7.1.4 状态转移矩阵及其逆 230

7.2 变分方程 231

7.2.1 状态转移矩阵的微分方程 231

7.2.2 敏感矩阵的微分方程 232

7.2.3 变分方程的形式和求解 233

7.2.4 状态转移矩阵求逆 234

7.3 加速度的偏导数 235

7.3.1 重力势 235

7.3.2 质点摄动 239

7.3.3 太阳辐射压 240

7.3.4 大气阻力 240

7.3.5 推力 241

7.4 观测量对状态矢量的偏导数 242

7.5 观测量对测量模型参数的偏导数 243

7.6 差商近似 244

习题 246

第8章 轨道确定和参数估计 248

8.1 加权最小二乘估计 249

8.1.1 线性化和法化方程 251

8.1.2 加权 252

8.1.3 统计学解释 253

8.1.4 考虑参数 256

8.1.5 具有先验信息的估计 257

8.2 最小二乘问题的数值解 259

8.2.1 QR分解 259

8.2.2 Householder变换 261

8.2.3 Givens旋转 263

8.2.4 奇异值分解 265

8.3 卡尔曼滤波 267

8.3.1 最小二乘估计递推公式 268

8.3.2 序贯估计 270

8.3.3 扩展卡尔曼滤波 272

8.3.4 因式分解法 273

8.3.5 过程噪声 275

8.4 批处理估计和序贯估计的比较 276

习题 278

第9章 应用 282

9.1 轨道确定误差分析 282

9.1.1 线性轨道模型 283

9.1.2 考虑协方差分析 286

9.1.3 GEODA程序 288

9.1.4 算例 289

9.2 实时轨道确定 291

9.2.1 模型与滤波算法设计 292

9.2.2 RTOD程序 294

9.2.3 算例分析 296

9.3 中继卫星轨道确定 300

9.3.1 数学模型 300

9.3.2 TDRSOD程序 301

9.3.3 算例分析 303

附录A 307

A.1 历法计算 307

A.1.1 日历日期到约简儒略日的转换 309

A.1.2 约简儒略日到日历日期的转换 310

A.2 GPS轨道模型 311

A.2.1 历书星历模型 312

A.2.2 广播星历模型 314

附录B 317

B.1 互联网 317

B.2 附赠光盘 318

B.2.1 内容 318

B.2.2 系统需求 319

B.2.3 运行程序 319

B.2.4 编译链接 320

B.2.5 库函数索引 322

符号列表 327

参考文献 336