目錄
前言
第1章時(shí)間系統(tǒng)1
1.1如何定義時(shí)間1
1.2天文基本概念3
1.3世界時(shí)系統(tǒng)4
1.3.1恒星時(shí)4
1.3.2太陽時(shí)4
1.3.3恒星時(shí)和平時(shí)之間的轉(zhuǎn)換6
1.3.4地方時(shí)、世界時(shí)和區(qū)時(shí)6
1.4歷書時(shí)8
1.5原子時(shí)8
1.6力學(xué)時(shí)9
1.7時(shí)間系統(tǒng)小結(jié)10
1.8年、歷元以及儒略日12
1.8.1年的長度12
1.8.2歷元13
1.8.3儒略日與簡約儒略日13
1.9星上時(shí)間系統(tǒng)13
1.10STK軟件的時(shí)間系統(tǒng)14
第2章空間系統(tǒng)16
2.1大地測(cè)量相關(guān)坐標(biāo)系16
2.1.1天文坐標(biāo)系16
2.1.2大地橢球坐標(biāo)系17
2.1.3地心直角坐標(biāo)系18
2.2歲差、章動(dòng)與極移20
2.2.1歲差和章動(dòng)的物理解釋20
2.2.2歲差和章動(dòng)的計(jì)算過程22
2.2.3極移物理解釋及其量級(jí)23
2.2.4極移與歲差章動(dòng)的區(qū)別24
2.2.5STK軟件內(nèi)的歲差、章動(dòng)、極移24
2.3坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系26
2.3.1歷元平赤道地心系與瞬時(shí)平赤道地心系的轉(zhuǎn)換27
2.3.2瞬時(shí)平赤道地心系與瞬時(shí)真赤道地心系的轉(zhuǎn)換27
2.3.3瞬時(shí)真赤道地心系與瞬時(shí)地固坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換27
2.3.4瞬時(shí)地固坐標(biāo)系與地固坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換28
2.3.5軌道坐標(biāo)系與歷元平赤道地心系、地固坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換28
2.3.6STK軟件內(nèi)的坐標(biāo)系統(tǒng)30
2.4工程應(yīng)用實(shí)例31
2.4.1常用絕對(duì)軌道坐標(biāo)系31
2.4.2格林尼治恒星時(shí)角32
2.4.3慣性與非慣性系轉(zhuǎn)換34
2.4.4理論軌道中的地球自轉(zhuǎn)角36
2.4.5發(fā)慣系到J2000系轉(zhuǎn)換36
第3章絕對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)45
3.1二體運(yùn)動(dòng)45
3.1.1面積積分45
3.1.2軌道積分47
3.1.3活力積分50
3.2軌道根數(shù)51
3.2.1軌道根數(shù)基本定義51
3.2.2瞬時(shí)根數(shù)與平根數(shù)57
3.2.3TLE兩行根數(shù)60
3.3軌道攝動(dòng)分析63
3.3.1地球非球形引力63
3.3.2大氣阻力67
3.3.3日月引力68
3.3.4潮汐攝動(dòng)69
3.3.5太陽光壓70
3.3.6攝動(dòng)小結(jié)71
3.4根數(shù)攝動(dòng)解71
3.5STK的軌道外推模型74
3.5.1軌道外推模型介紹74
3.5.2HPOP/Maneuver模塊79
第4章星上軌道預(yù)報(bào)82
4.1注入軌道平根數(shù)預(yù)報(bào)82
4.1.1注入軌道格式82
4.1.2外推方案簡化設(shè)計(jì)83
4.1.3仿真與在軌測(cè)試結(jié)果88
4.2星上GPS定位軌道預(yù)報(bào)94
4.2.1分析方法軌道預(yù)報(bào)94
4.2.2數(shù)值方法軌道預(yù)報(bào)101
4.3定軌和外推誤差的分析114
4.3.1理論分析114
4.3.2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析116
第5章常見軌道類型121
5.1地球靜止軌道121
5.1.1基本定義121
5.1.2軌道根數(shù)受到的攝動(dòng)影響122
5.1.3軌道根數(shù)偏差對(duì)星下點(diǎn)軌跡影響129
5.1.4位置保持136
5.2太陽同步軌道139
5.2.1基本定義139
5.2.2降交點(diǎn)地方時(shí)的漂移和修正142
5.3回歸軌道144
5.3.1基本定義144
5.3.2回歸軌道的衰減和保持146
5.4衛(wèi)星星座151
5.4.1基本定義151
5.4.2覆蓋性能152
5.4.3基本星座介紹157
5.4.4STK中的相關(guān)參數(shù)160
第6章衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)182
6.1軌道設(shè)計(jì)思路182
6.1.1一般方法182
6.1.2單星183
6.1.3星座184
6.2軌道設(shè)計(jì)實(shí)例186
6.2.1對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)186
6.2.2地磁場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)195
6.2.3SAR衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)206
第7章相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)229
7.1相對(duì)軌道坐標(biāo)系229
7.2基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程231
7.2.1參考航天器為圓軌道232
7.2.2參考航天器為橢圓軌道236
7.3基于動(dòng)力學(xué)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程237
7.3.1參考航天器為圓軌道239
7.3.2參考航天器為橢圓軌道243
7.4相對(duì)運(yùn)動(dòng)與絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系243
7.4.1相對(duì)與絕對(duì)物理參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系243
7.4.2相對(duì)運(yùn)動(dòng)與絕對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真分析245
7.4.3初始相對(duì)狀態(tài)對(duì)軌道的影響247
7.4.4導(dǎo)航和控制誤差對(duì)軌道的影響254
7.5相距較遠(yuǎn)兩航天器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)262
7.5.1相距較遠(yuǎn)兩航天器CW方程誤差分析262
7.5.2相距較遠(yuǎn)兩航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型修正266
第8章編隊(duì)構(gòu)型設(shè)計(jì)與控制274
8.1常用編隊(duì)構(gòu)型274
8.2編隊(duì)構(gòu)型設(shè)計(jì)276
8.3編隊(duì)構(gòu)型控制278
8.3.1橢圓中心徑向位置279
8.3.2橢圓中心橫向位置279
8.3.3相對(duì)運(yùn)動(dòng)橢圓短半軸280
8.3.4相對(duì)運(yùn)動(dòng)橢圓相位290
8.3.5多目標(biāo)耦合控制優(yōu)先級(jí)304
第9章編隊(duì)構(gòu)型控制工程實(shí)例308
9.1任務(wù)簡介308
9.2任務(wù)分析310
9.2.1遠(yuǎn)距接近任務(wù)目標(biāo)311
9.2.2虛擬伴飛任務(wù)目標(biāo)314
9.2.3構(gòu)型平移任務(wù)目標(biāo)315
9.2.4構(gòu)型保持任務(wù)目標(biāo)316
9.3控制過程316
9.3.1遠(yuǎn)距接近控制策略316
9.3.2虛擬伴飛控制策略318
9.3.3構(gòu)型平移控制策略329
9.3.4構(gòu)型保持控制策略334
參考文獻(xiàn)338
附錄A縮略語340
附錄B天文常數(shù)341
附錄C格林尼治恒星時(shí)的推導(dǎo)過程342
附錄D三階正交矩陣的分配律345
D.1定義和基本性質(zhì)345
D.2三階正交矩陣的分配律346
附錄E相對(duì)運(yùn)動(dòng)橢圓中上下點(diǎn)的尋找方法348
E.1原理介紹348
E.2仿真結(jié)果350
附錄FSAR衛(wèi)星采用的2018年大氣模型參數(shù)353
附錄G回歸軌道設(shè)計(jì)結(jié)果355
附錄H回歸軌道與覆蓋性360
彩圖365