基于不同天文标准计算地球引力对卫星轨道的影响

建立了一个考虑地球非球形引力摄动的卫星轨道摄动模型并用C＋＋语言编写程序进行轨道计算,其积分器采用Runge-Kutta-Fehlberg7（8）。建模过程中,对岁差、章动等量的计算分别考虑了美国海军天文台1981年和2005年的两种天文标准。通过与STK对比,发现无论采用哪一种标准,轨道传播两天后的位置误差都不会超过分米量级,速度误差不会超过毫米每秒的量级。说明了建模和编程计算的合理性,以及采用新旧两种天文标准计算卫星轨道的差别甚小。     

包含引力辅助变轨的三体Lambert问题求解算法

对包含引力辅助变轨的三体Lambert问题提出了一种数值求解算法,分为转移轨道初始设计和终值搜索两部分.采用伪状态理论,通过简单迭代求解高精度的转移轨道初始设计结果,在此基础之上,通过数值积分在更复杂的摄动环境中,计算精确的转移轨道和一二阶状态转移矩阵,并利用二阶微分修正算法搜索最终解.经过数值算例检验,这种方法具有较高的效率和鲁棒性,可以有效解决三体系统中引力辅助转移轨道的高敏感性问题.     

包含引力辅助变轨的三体Lambert问题求解算法

对包含引力辅助变轨的三体Lambert问题提出了一种数值求解算法,分为转移轨道初始设计和终值搜索两部分.采用伪状态理论,通过简单迭代求解高精度的转移轨道初始设计结果,在此基础之上,通过数值积分在更复杂的摄动环境中,计算精确的转移轨道和一二阶状态转移矩阵,并利用二阶微分修正算法搜索最终解.经过数值算例检验,这种方法具有较高的效率和鲁棒性,可以有效解决三体系统中引力辅助转移轨道的高敏感性问题.     

大气密度变化对卫星返回轨道参数的影响

本文在考虑大气密度(90km高度以下) 随地理纬度、高度及时间(月份)随机变化的基础上,沿卫星的返回轨道建立了随机大气密度的统计模型。并应用该模型产生的随机大气密度样本,进行返回轨道的Monte Corlo法模拟计算。通过对模拟计算得到的返回轨道参数样本的统计处理,本文分析了大气密度变化对卫星返回轨道参数的影响。另外,本文还介绍了近似估计大气密度变化对返回轨道参数影响的影响系数法。     

LEO卫星轨道误差对无线电掩星反演大气参数的影响

采用数值方法估计了LEO卫星轨道误差对无线电掩星反演大气参数的影响.并将其应用于1995年10月11日的某次掩星事件的观测资料处理和分析,得到了LEO卫星轨道误差对无线电掩星反演大气参数影响的定量结果.     

平均相对运动方程及其在卫星编队构型维持中的应用

针对近地轨道卫星相对运动过程中的周期变化特性,利用轨道周期平均方法给出了平均相对运动方程,并在此基础上设计了两种编队构型维持策略.首先,推导出以轨道根数差分表示的平均相对运动方程,该方程能有效消除相对运动的周期性变化.其次,针对大气阻力摄动和J2项摄动,利用轨道平均根数的线性化递推公式,给出了平均相对运动轨迹的预报方程,通过事先预报编队飞行的平均轨迹,为编队构型设计和保持控制提供参考依据.最后通过数学仿真对两种编队构型维持策略进行了验证.     

月球卫星的精密定轨

发射月球卫星是探测月球的一个重要途径,而且为了找水,多采用极轨方式.由于作为中心天体的月球与地球有所不同,导致月球卫星的运动及其相应的轨道摄动解亦有明显差异.在这种背景下,本文选择采用一组适用于0≤e<1和0°≤i<180°的无奇点根数、充分利用数值法和分析法各自特点的定轨方法,给出月球卫星的精密定轨方案,并以测距的模拟资料进行了实算,计算结果与理论分析相符,有实用前景.     

航天器交会远程快速自主制导方法

针对近地近圆轨道航天器交会任务,设计了基于经典轨道要素的远程快速自主制导算法.对于任意初始纬度幅角偏差的远程导引,通过建立纬度幅角偏差与半长轴偏差的关系,将远程导引段分为初始轨道飞行、调相轨道飞行和调整轨道飞行3个阶段.初始轨道飞行进行轨道共面修正和调相机动;在调相轨道飞行期间,进行自然调相以及调相轨道到调整轨道的机动;调整轨道飞行阶段进行追踪航天器的远地点高度和近地点高度的修正,以及再次共面修正.所有变轨机动都以制导脉冲的形式给出,并都在轨道特殊点执行.精确轨道仿真验证了远程快速自主接近制导算法的可行性.     

Precise line-of-sight modelling for angles-only relative navigation

This work presents a precise analytical model to reconstruct the line-of-sight vector to a target satellite over time, as required by angles-only relative navigation systems for application to rendezvous missions. The model includes the effects of the geopotential, featuring: the analytical propagation in the mean relative orbital elements (up to second-order expansion), the analytical two-way osculating/mean orbital elements’ conversion (second-order in $J_2$ and up to a given degree and order of the geopotential), and a second-order mapping from the perturbed osculating elements’ set to the local orbital frame. Performances are assessed against the line-of-sight reconstructed out of the precise GPS-based positioning products of the PRISMA mission. The line-of-sight modelled over a far-range one day long scenario can be fitted against the true one presenting residuals of the order of ten arc-seconds, which is below the typical sensor noise at far-range.     

GEO卫星广播星历的拟合参数设计

基于第一类无奇点要素的拟合参数和5°倾角旋转法,可以实现GEO发播电文与MEO和IGSO的电文一致性,但是没有完全避免数学奇异性.文章从无奇点要素的选取和主要摄动力的影响分析两方面出发,提出了一套16参数的GEO星历表示法.首先,利用同步要素描述卫星的星下点运动轨迹;其次,摄动参数中顾及了地球引力位田谐项引起的定点漂移.拟合试验表明,2h星历拟合的用户距离误差的均方根优于0.01m.     

微小推力下小卫星的轨道递推与推力标定

针对采用微小推力进行轨道机动的小卫星,考虑复杂摄动力的基础设计了一种高精度轨道外推和推力在轨标定算法.首先,建立了考虑地球复杂摄动力和微小推力的小卫星轨道动力学模型;然后基于动力学模型,利用变步长龙格库塔算法,设计了对微小推力小卫星进行高精度轨道外推的方法.随后通过无迹卡尔曼滤波器(UKF),设计在轨标定算法,对存在误...     

太阳轨道运动的2400年周期与轨道周期

通过对行星会合指数运动学方程生成的数据进行傅里叶变换, 得到了从年、十年、 百年、千年、万年到十万年时间尺度的周期, 发现这些周期具有后者是前者10ⁿ 倍的特殊倍乘关系. 如果将通过傅里叶变换得到的年时间尺度最显 著的周期4.96488a设为单位时间步长代入行星会合指数方程, 则可得到稳定 的2400年周期. 在此基础上由2400年周期振幅的差异性又构成了更长时间尺度的 10万年和40～41万年太阳轨道运动特征周期. 这对于揭示太阳轨道运动与太 阳活动的关系, 以及探讨气候千年尺度和轨道周期变化规律的机制具有重要意义.