第一章 绪论 1
1.1 空间碎片影响分析 2
1.1.1 空间碎片的危害 2
1.1.2 空间碎片防护措施 3
1.1.3 空间碎片的减缓 5
1.2 航天器碰撞预警与机动规避 6
1.2.1 空间目标轨道理论与应用 7
1.2.2 基于碰撞概率的预警方法 9
参考文献 11
第二章 时间系统和坐标系统 12
2.1 时空基本概念 12
2.2 时间系统 14
2.2.1 时间系统的定义 14
2.2.2 时间系统之间的转换关系 17
2.3 坐标系统 20
2.3.1 坐标系的定义和变换 20
2.3.2 坐标系的发展趋势 25
参考文献 29
第三章 轨道预报与误差传播 30
3.1 高精度轨道预报模型 30
3.1.1 地球引力加速度 31
3.1.2 第三体引力摄动 32
3.1.3 大气阻尼摄动 32
3.1.4 太阳辐射压力摄动 35
3.1.5 潮汐摄动 35
3.1.6 相对论效应 36
3.2 协方差分析描述函数法 36
3.2.1 线性系统协方差分析 37
3.2.2 非线性系统协方差分析 38
3.3 基于协方差描述函数法的误差传播 39
3.3.1 基于正态分布的描述函数 40
3.3.2 协方差描述函数的轨道应用 43
3.4 基于轨道根数的初始误差传播 51
3.4.1 二体问题的初始误差传播 51
3.4.2 地球扁率对初始误差传播的影响 52
3.4.3 大气阻尼对初始误差传播的影响 54
3.4.4 状态矢量方差传播 56
参考文献 61
第四章 数据预处理与轨道改进 62
4.1 空间监视的观测数据获取 62
4.2 雷达单点观测数据预处理 65
4.2.1 3σ法则 65
4.2.2 观测数据筛选 70
4.3 轨道确定的一般方法 79
4.3.1 初轨确定 79
4.3.2 精密轨道确定 80
4.4 基于CADET的递推轨道改进 82
参考文献 86
第五章 两行轨道根数的分析与应用 87
5.1 轨道解析模型简介 87
5.2 两行轨道根数和SGP4/SDP4模型 90
5.2.1 美国空间监视解析模型发展历程 90
5.2.2 SGP4/SDP4轨道模型 91
5.2.3 两行轨道根数 92
5.3 两行轨道根数的拟合与误差 93
5.3.1 两行轨道根数的拟合 93
5.3.2 两行轨道根数的误差分析 98
参考文献 105
第六章 空间目标的相对运动 107
6.1 空间目标相对运动的一般形式 107
6.1.1 惯性坐标系中的相对运动方程 107
6.1.2 参考目标轨道坐标系中的相对运动方程 108
6.2 空间目标相对距离分析 108
6.2.1 二体运动的相对距离分析 109
6.2.2 相对运动的摄动分析 116
6.2.3 远距离相对运动的非开普勒特性 118
6.3 Hill方程及其在误差分析中的应用 119
6.3.1 Hill方程 119
6.3.2 基于Hill方程的误差协方差传播 125
6.3.3 利用Hill方程分析初值误差 128
参考文献 134
第七章 碰撞预警与机动规避 135
7.1 空间目标碰撞预警的解析方法 135
7.1.1 碰撞预警方法综述 135
7.1.2 碰撞预警解析方法 136
7.2 基于轨道长期项的碰撞检测算法 143
7.2.1 SGP4/SDP4模型长期项精度分析 144
7.2.2 碰撞检测解析算法 147
7.3 基于交点修正的机动策略 151
7.3.1 轨道根数变化对碰撞的影响 151
7.3.2 推力施加的策略分析 154
参考文献 158
第八章 碰撞概率计算 160
8.1 碰撞概率问题分析 160
8.1.1 相遇坐标系的定义 160
8.1.2 位置误差的投影 162
8.2 概率积分的计算方法 166
8.2.1 一重积分方法 166
8.2.2 压缩空间和无穷级数的快速算法 171
8.3 最大碰撞概率的讨论 181
参考文献 183
第九章 碰撞概率影响因素 184
9.1 碰撞概率的显式表达式 184
9.1.1 显式表达式推导 185
9.1.2 交会几何条件的计算 191
9.1.3 算例分析 193
9.2 影响因素分析 195
9.2.1 主要影响因素 195
9.2.2 影响规律 199
参考文献 200
附录A 地球非球形引力摄动加速度 201
附录B TLE轨道根数格式说明 204