第1章 概论 1
1.1 天基空间目标监视技术概述 1
1.2 天基空间目标监视系统发展及现状 3
1.2.1 美、俄地基空间目标监视系统 3
1.2.2 天基空间目标监视系统 5
1.2.3 美国空间目标监视系统编目更新与维护 7
1.2.4 空间目标抵近观测和跟飞编队应用 8
1.2.5 国内空间目标监视研究现状 9
1.3 空间目标跟踪定轨相关关键技术进展 10
1.3.1 空间目标的初轨确定技术 10
1.3.2 空间目标的非线性跟踪滤波 11
1.3.3 空间目标的联合定轨技术 13
1.3.4 抗差估计理论在跟踪定轨中的应用现状 14
参考文献 15
第2章 基于测角信息的天基监视跟踪系统 18
2.1 天基无源跟踪系统信息处理 18
2.1.1 天基光学监视系统的信息处理 18
2.1.2 非合作辐射源目标探测系统的信息处理 19
2.2 空间非合作目标天基可探测性分析 20
2.2.1 天基光电传感器的可见性 20
2.2.2 非合作辐射源目标探测系统的可探测性 22
2.3 空间目标天基仅测角跟踪模型 23
2.3.1 坐标系定义及转换 23
2.3.2 空间目标运动描述 25
2.3.3 天基仅测角跟踪的观测方程 26
2.4 观测数据预处理方法 26
2.4.1 物理量纲复原 27
2.4.2 测角数据跳变消除 27
2.4.3 观测数据异常值处理 27
2.4.4 观测噪声平滑 28
参考文献 29
第3章 基于天基测角信息的初轨确定方法 30
3.1 天基仅测角短弧初定轨的迭代初值选取 30
3.1.1 天基仅测角初定轨的平凡解 30
3.1.2 考虑J2项摄动的简单迭代法 31
3.1.3 基于经典高斯法的信赖域方法 32
3.1.4 仿真实验与分析 34
3.2 基于连续同伦算法的天基仅测角初定轨方法 37
3.2.1 拉普拉斯改进法 37
3.2.2 考虑摄动影响的单位矢量法 38
3.2.3 连续同伦算法基本理论 40
3.2.4 基于同伦路径跟踪算法的观测条件方程组求解 41
3.2.5 基于弧长参数的同伦路径跟踪改进算法 42
3.2.6 双星立体观测下空间目标的初轨确定方法 44
3.2.7 仿真算例与分析 49
参考文献 53
第4章 基于天基仅测角信息的跟踪滤波算法 55
4.1 天基仅测角跟踪的可观测性与误差特性 55
4.1.1 非线性控制系统可观性定理 55
4.1.2 一般条件下相对动力学方程 56
4.1.3 单星对空间目标仅测角跟踪可观测性分析 58
4.1.4 跟踪滤波误差下限与系统可观测度 59
4.2 天基仅测角跟踪自主定轨亏秩分析 65
4.2.1 单星对空间目标仅测角跟踪自主定轨亏秩分析 65
4.2.2 双星编队对空间目标仅测角跟踪自主定轨亏秩分析 68
4.2.3 自主定轨亏秩问题的改进策略 71
4.3 单星对空间目标仅测角跟踪滤波算法 72
4.3.1 单星对空间目标仅测角跟踪模型 72
4.3.2 迭代UKF算法的推导 74
4.3.3 仿真实验与分析 78
4.4 基于双星编队的天地联合定轨方法 84
4.4.1 空间非合作目标的天地联合定轨模型 84
4.4.2 平方根UKF算法及改进 86
4.4.3 仿真实验与分析 88
参考文献 90
第5章 基于抗差估计的天基仅测角跟踪滤波算法 93
5.1 适于空间目标跟踪定轨的抗差估计理论 93
5.1.1 抗差估计基本概念 93
5.1.2 抗差最小二乘估计 95
5.1.3 相关观测抗差估计方法 98
5.2 基于抗差自适应滤波的跟踪滤波算法 99
5.2.1 抗差自适应EKF算法 99
5.2.2 带时变噪声统计特性估计器的抗差自适应UKF算法 110
参考文献 126
第6章 空间目标的双行轨道根数生成方法 128
6.1 双行轨道根数和SGP4模型介绍 128
6.2 空间目标的TLE拟合算法 129
6.2.1 非线性最小二乘估计 129
6.2.2 无奇异轨道根数及偏导数推导 130
6.2.3 仿真算例与分析 135
6.3 面向天基仅测角跟踪应用的TLE生成算法 137
6.3.1 非线性最小二乘递推算法 138
6.3.2 仿真算例与分析 140
参考文献 142
第7章 空间目标的逼近技术 143
7.1 空间目标的快速轨道逼近技术 143
7.1.1 相对动力学方程 143
7.1.2 设定时间内的快速轨道逼近方法 144
7.1.3 基于微分改正的摄动修正方法 146
7.1.4 仿真算例与分析 147
7.2 轨道交会控制研究 149
7.2.1 双冲量Lambert交会算法 150
7.2.2 考虑观测的双冲量交会 153
7.2.3 多冲量轨道交会 156
参考文献 157
第8章 观测卫星编队控制问题研究 158
8.1 观测卫星编队控制问题分析 158
8.1.1 卫星编队控制问题假设 158
8.1.2 绝对轨道参数预报偏差影响分析 159
8.1.3 控制输出脉宽调制 161
8.2 观测卫星编队构形的李雅普诺夫控制研究 162
8.2.1 构形捕获与重构方案 162
8.2.2 跟飞编队李雅普诺夫控制律 163
8.2.3 仿真算例与分析 165
参考文献 174
第9章 观测卫星编队防碰撞问题研究 175
9.1 卫星编队碰撞因素分析 175
9.1.1 编队安全的相关定义 175
9.1.2 碰撞影响因素分析 177
9.1.3 碰撞影响因素解决策略 180
9.2 卫星编队碰撞预警算法研究 180
9.2.1 碰撞预警策略 180
9.2.2 变尺度直接逼近算法 183
9.2.3 仿真算例与分析 185
参考文献 187