空间目标轨道数据应用 碰撞预警与态势分析PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 数据来源——空间目标监视系统 3

1.1.1 空间目标监视 3

1.1.2 空间目标监视系统 4

1.1.3 国外空间目标监视网 6

1.2 数据类型——空间目标编目数据 7

1.2.1 空间编目数据基本信息 7

1.2.2 编目数据的轨道模型 8

1.2.3 美国发布的编目数据 9

1.3 数据用途——碰撞预警与态势分析 10

1.3.1 数据应用的方法 10

1.3.2 碰撞预警 12

1.3.2 态势分析 17

第2章 空间目标轨道预报误差传播 19

2.1 坐标系的定义 19

2.2 空间目标轨道预报误差综述 20

2.2.1 轨道预报误差的分类 20

2.2.2 基于轨道模型的误差外推 23

2.2.3 与高精度轨道预报结果对比 23

2.3 协方差分析描述函数法 24

2.3.1 线性系统协方差分析 24

2.3.2 非线性系统协方差分析 25

2.3.3 基于高斯分布的描述函数 26

2.3.4 协方差描述函数的轨道应用 29

2.4 基于相对运动理论的轨道误差分析 41

2.4.1 基于代数法模型的初始误差传播 42

2.4.2 基于几何法模型的近圆轨道误差相关特性分析 61

第3章 基于历史轨道数据的误差分析 69

3.1 基于历史轨道数据的误差分析与应用综述 69

3.1.1 基于历史数据的初始协方差分析 70

3.1.2 基于历史数据的协方差演化函数拟合 70

3.1.3 利用历史数据提高轨道长期预报精度 72

3.2 考虑周期特性的误差数据生成 73

3.2.1 空间目标的选择 73

3.2.2 误差数据的生成 73

3.3 误差数据的预处理 76

3.3.1 误差数据的二维分组 76

3.3.2 误差数据异常值检测 77

3.4 考虑周期特性的误差拟合函数形式的确定 78

3.4.1 轨道根数误差与轨道位置误差 78

3.4.2 C-W方程的误差传播结果 79

3.4.3 泊松级数 81

3.5 误差系数矩阵的拟合 84

3.5.1 泊松级数的最小二乘拟合 84

3.5.2 泊松级数阶次的确定 85

3.6 结果与分析 86

3.6.1 位置误差的拟合结果 86

3.6.2 泊松系数矩阵的影响分析 87

3.6.3 美、俄碰撞卫星的误差分析 90

3.7 位置速度误差负相关特性的验证 91

第4章 空间目标接近分析 93

4.1 空间目标接近分析的解析方法 93

4.1.1 Hoots方法 93

4.1.2 基于轨道长期项的碰撞检测算法 100

4.2 空间目标接近分析的数值方法 107

4.2.1 接近分析的A-R算法 107

4.2.2 接近分析的A-N算法 109

第5章 碰撞概率的计算方法 113

5.1 碰撞概率计算方法及简化 113

5.1.1 碰撞概率计算方法综述 113

5.1.2 碰撞概率计算方法的简化 117

5.2 圆轨道情形下碰撞概率的显式表达式 119

5.2.1 接近几何关系和接近距离的分解 119

5.2.2 误差协方差的转换和投影 121

5.2.3 碰撞概率的显式表达式 123

5.2.4 算例分析 124

5.3 一般轨道情形下碰撞概率的显式表达式 126

5.3.1 接近几何关系表示的碰撞概率显式表达式 127

5.3.2 接近距离的N、T、W分量表示的碰撞概率显式表达式 133

5.3.3 算例分析 137

5.4 适用圆轨道假设的偏心率范围 139

5.4.1 椭圆轨道的速度倾角和速度大小 139

5.4.2 速度倾角非零和速度大小不等的影响 141

5.4.3 椭圆轨道的综合影响 142

第6章 碰撞概率的应用研究 145

6.1 碰撞概率灵敏度分析 145

6.1.1 碰撞概率灵敏度的定义 146

6.1.2 基于显式表达式的碰撞概率灵敏度推导 146

6.1.3 算例分析 152

6.2 最大碰撞概率分析 158

6.2.1 误差椭球形状固定时的最大碰撞概率 159

6.2.2 误差椭球形状不定时的最大碰撞概率 162

6.2.3 特殊情况 167

6.2.4 算例分析 169

6.3 碰撞预警的漏警概率和虚警概率分析 171

6.3.1 碰撞预警的实质和误判 171

6.3.2 碰撞预警的安全区域和危险区域 172

6.3.3 漏警概率的计算 174

6.3.4 虚警概率的计算 176

6.4 碰撞风险综合评估方法 178

6.4.1 风险评估参数和品质评估参数 179

6.4.2 评估参数的隶属函数 180

6.4.3 评估参数的加权系数 182

6.4.4 算例分析 183

第7章 轨道异常与空间事件分析 185

7.1 概述 185

7.1.1 轨道异常与空间事件 185

7.1.2 基于历史数据的轨道异常分析方法 186

7.1.3 轨道异常检测方法的基本步骤 189

7.2 基于移动窗口曲线拟合的轨道异常检测 191

7.2.1 特征轨道根数的选择 191

7.2.2 偏差数据的生成 191

7.2.3 偏差数据的异常值检测方法 195

7.3 基于预报偏差的轨道异常检测 199

7.3.1 特征轨道根数的长期预报模型 200

7.3.2 偏差数据的生成和异常检测 201

7.3.3 算例分析 203

7.4 基于漂移率偏差的GEO目标轨道异常检测 205

7.4.1 特征轨道参数的选择和变化规律分析 206

7.4.2 漂移率偏差数据的生成 211

7.4.3 偏差数据的异常值检测 213

7.4.4 算例分析 216

7.5 轨道异常检测方法的评估 219

7.5.1 判别分析及误判概率 219

7.5.2 虚警概率 220

7.5.3 漏警概率 224

7.5.4 轨道精度需求 225

第8章 空间碎片环境与流量分析 227

8.1 空间碎片环境模型综述 227

8.2 空域划分方法 230

8.2.1 空域划分方法分类 231

8.2.2 等面积空域划分模型 232

8.2.3 等面积空域划分方案 234

8.3 空间碎片的空间密度 235

8.3.1 位置空间和轨道空间 236

8.3.2 空间密度的定义 236

8.3.3 空间单元编号及体积计算 237

8.3.4 空间密度函数 238

8.3.5 停留概率的计算 239

8.3.6 空间密度函数的简化 244

8.3.7 典型轨道区域的空间密度 245

8.4 空间碎片的速度分布 250

8.5 空间碎片的碰撞流量 252

8.5.1 碰撞流量的计算 252

8.5.2 典型目标轨道的碰撞流量计算 255

附录A T-H方程状态转移矩阵的各元素 260

附录B C-W方程计算得到的协方差矩阵表达式 263

附录C 第3章 部分结果图 265

附录D 等面积空域划分方案 275

参考文献 280