空間目標軌道基本理論與模擬應用 黃曉斌 肖銳 張燕 9787577202594 【台灣高等教育出版社】

編輯推薦
本書可作為戰略預警學、航天動力學等相關專業本科生和研究生的教材，也可作為空間大地測量、對地觀測、導航學等相關領域高校師生的參考書。

內容簡介
本書較為全面地介紹了空間目標探測領域內的時空基準、衛星軌道運動的特點和機理、軌道預報與確定、空間目標編目等理論，並概述性地介紹了空間目標環境和星座等知識。
本書共9章。第1章介紹了與本書內容相關的基礎知識和常用模擬軟體；第2章詳細闡述了軌道運動所涉及的時間系統和坐標系統的概念及其轉換方法，並提供了利用SOFA軟體進行時間和坐標轉換的步驟；第3章深入講解了軌道的概念和二體問題的數學基礎，以及二體問題軌道預報的實現演算法；第4章詳細描述了各種攝動因素對空間目標軌道及運動的影響，並提供了利用STK軟體模擬和分析四種典型軌道攝動的方法；第5章詳細闡述了軌道機動的主要過程和相關原理，以及典型軌道機動問題的求解方法，並提供了利用STK軟體進行軌道機動模擬的方法以及雷達對空間目標進行跟蹤監視模擬的方法；第6章詳細介紹了軌道預報的基本模型和方法、初軌計算的幾種典型演算法以及軌道改進的基本原理和方法，並提供了*小二乘軌道改進演算法的實現方法；第7章詳細解釋了空間目標編目的定義和主要類型，並簡要介紹了空間目標編目和軌道匹配的基本流程，並提供了軌道匹配演算法的實現方法；第8章詳細介紹了軌道的基本分類和幾種典型特殊軌道的特點和構型原理，並提供了利用STK軟體快速構建各種典型軌道的方法；第9章詳細介紹了星座的基本概念和主要分類，以及衛星的構型設計，並提供了利用STK軟體快速構建Walker星座的方法。
本書可作為戰略預警學、航天動力學等相關專業本科生和研究生的教材，也可作為空間大地測量、對地觀測、導航學等相關領域高校師生的參考書。

作者簡介
略。

目錄
第1章 概述/1
1 1 空間與空間環境/1
1 1 1 空間的定義/1
1 1 2 空間環境及其影響/2
1 2 軌道與軌道分佈/7
1 2 1 軌道的概念/7
1 2 2 軌道的特點/9
1 2 3 軌道的分佈/10
1 3 地球的相關概念/10
1 3 1 大地水準面/10
1 3 2 地球橢球體/11
1 4 天球的相關概念/12
1 4 1 天球/12
1 4 2 天球上的圈和點/12
1 4 3 歲差/16
1 4 4 章動/18
1 4 5 極移/19
1 5 軌道常用模擬軟體介紹/20
1 5 1 STK軟體簡介/21
1 5 2 ODTK軟體簡介/21
1 5 3 SOFA軟體簡介/22
1 5 4 Matlab航空航天工具箱簡介/22
思考題/22
第2章 時間系統與坐標系統/24
2 1 時間系統及其轉換/24
2 1 1 世界時系統/25
2 1 2 原子時系統/27
2 1 3 動力學時系統/28
2 1 4 年、曆元和儒略日/28
2 1 5 時間轉換/30
2 2 坐標系統及其轉換/30
2 2 1 天球坐標系/30
2 2 2 地球坐標系/33
2 2 3 坐標轉換/36
2 3 模擬應用/46
2 3 1 模擬用例/46
2 3 2 模擬操作/46
2 3 3 模擬分析/48
思考題/49
第3章 軌道運動原理/50
3 1 開普勒軌道根數/50
3 1 1 經典軌道根數/51
3 1 2 備用軌道根數/55
3 2 二體問題/57
3 2 1 二體運動的特性/57
3 2 2 開普勒方程/63
3 3 軌道根數與位置矢量、速度矢量之間的關係/65
3 3 1 由位置矢量和速度矢量計算軌道根數/65
3 3 2 由軌道根數計算位置矢量和速度矢量/67
3 4 兩個時刻的位置矢量和速度矢量的關係/67
3 4 1 F和G的閉合形式/67
3 4 2 F和G的級數/70
3 5 模擬應用/71
3 5 1 模擬用例/71
3 5 2模擬操作/71
3 5 3 模擬分析/73
思考題/73
第4章 軌道攝動原理/75
4 1 軌道攝動概述/75
4 2 受攝軌道的軌道根數/77
4 2 1 密切軌道根數與平均軌道根數/77
4 2 2 TLE/78
4 3 軌道攝動方程/80
4 3 1 軌道攝動方程的基本形式/80
4 3 2 拉格朗日攝動方程/81
4 3 3 牛頓攝動方程/83
4 4主要軌道攝動項及其影響/84
4 4 1地球非球形引力攝動/84
4 4 2 大氣阻力攝動/88
4 4 3 日月引力攝動/89
4 4 4 太陽光壓攝動/89
4 4 5 攝動力的量級/90
4 5 模擬應用/91
4 5 1 模擬用例/91
4 5 2 模擬操作/92
4 5 3 模擬分析/104
思考題/106
第5章 軌道機動原理/107
5 1 軌道機動概述/107
5 1 1 軌道機動的概念/107
5 1 2 軌道機動分類/108
5 1 3 軌道機動的燃料消耗/109
5 1 4 軌道機動的應用/109
5 2 典型軌道機動的分析方法/110
5 2 1 霍曼轉移/110
5 2 2 雙橢圓軌道轉移/113
5 2 3 共軌機動/114
5 3 一般軌道機動的分析方法/116
5 3 1 共面軌道機動/116
5 3 2 軌道面機動/117
5 3 3 軌道機動的一般情況/119
5 4 模擬應用/119
5 4 1 模擬用例/119
5 4 2 模擬操作/120
5 4 3 模擬分析/130
思考題/130
第6章 軌道預報與確定/132
6 1 軌道預報/132
6 1 1 軌道預報模型簡介/132
6 1 2 地球引力加速度/133
6 1 3 大氣阻力加速度/134
6 1 4 第三體引力加速度/136
6 1 5 軌道預報積分演算法/139
6 1 6 SGP4/SDP4模型/147
6 2 初軌計算/149
6 2 1 二矢量定軌法/149
6 2 2 三矢量定軌法/150
6 2 3 F、G級數法/151
6 3 軌道改進/152
6 3 1 基本原理/153
6 3 2 模型中的偏導數矩陣/154
6 3 3 加速度的偏導數/156
6 3 4 觀測量對狀態矢量的偏導數/158
6 3 5 觀測量對測量模型參數的偏導數/159
6 3 6 軌道確定的一般步驟/159
6 3 7 主要誤差源對定軌精度的影響/160
6 4 模擬應用/161
6 4 1 模擬用例/161
6 4 2 模擬操作/162
6 4 3 模擬分析/165
思考題/165
第7章 空間目標編目/167
7 1 空間目標編目的基本概念/167
7 2 空間目標編目的資料庫/168
7 3 空間目標編目的基本流程/170
7 4 軌道匹配的基本流程/172
7 4 1 自編目庫匹配具體流程/172
7 4 2 TLE編目庫匹配具體流程/174
7 4 3 UCT編目庫匹配具體流程/174
7 5 模擬應用/176
7 5 1 模擬用例/176
7 5 2 模擬操作/177
7 5 3 模擬分析/179
思考題/180
第8章 軌道分類與特殊軌道/181
8 1 軌道的基本分類/181
8 2 特殊軌道原理與特點/183
8 2 1 地球同步軌道/183
8 2 2 凍結軌道/184
8 2 3 太陽同步軌道/185
8 2 4 回歸軌道/186
8 3 模擬應用/188
8 3 1 模擬用例/188
8 3 2 模擬操作/188
8 3 3 模擬分析/192
思考題/193
第9章 衛星星座分類與構型/194
9 1 星座的分類/194
9 2 典型星座構型/195
9 2 1 Walker星座/195
9 2 2 複合Walker星座/198
9 2 3 橢圓軌道+赤道軌道星座/199
9 2 4 太陽同步軌道星座/199
9 2 5 非均勻星座/200
9 3 星座備份/200
9 4 模擬應用/201
9 4 1 模擬用例/201
9 4 2 模擬操作/202
9 4 3 模擬分析/209
思考題/209
附錄A 歲差與章動模型/210
A 1 歲差模型/210
A 2 章動模型/211
附錄B 時間轉換相關公式/214
B 1 日曆相關/214
B 2 時間尺度相關/215
附錄C 坐標轉換相關公式/217
C 1 基於春分點的經典轉換方法/217
C 2 基於無旋轉原點(NRO)的新方法/218
附錄 DSOFA軟體時間坐標轉換函數/220
D 1 時間轉換相關函數/220
D 2 坐標轉換相關函數/222
附錄E 時間與坐標轉換代碼/224
E 1 時間轉換相關代碼/224
E 2 坐標轉換相關代碼/227
附錄F 飛行時間的普適公式/230
F 1 公式推導/230
F 2 演算法代碼/233
參考文獻/236

前言/序言
本書著眼培養遠程相控陣雷達部隊人才，本著發揮新型裝備作戰效能的需要，堅持傳承與創新相結合，較為全面地介紹了空間目標探測領域內的時空基準、衛星軌道運動的特點和機理、軌道預報與確定、空間目標編目等理論，並對相關理論輔以相應的模擬，內容豐富、新穎，理論聯繫實際。
本書從航天器運動的角度闡述航天動力學的基礎知識及模擬應用，既可作為戰略預警學、航天動力學等相關專業本科生和研究生的教材，也可作為空間大地測量、對地觀測、導航學等相關領域高校師生的參考書。
本書共9章，主要內容有四個方面：?與航天器軌道運動有關的基本概念和時空系統；?航天器的運動原理和機動原理；?與地基雷達觀測相關的空間目標定軌和編目理論；?特殊軌道與星座相關知識。
第1章是概述，主要介紹了與本書內容相關的基礎知識以及常用的軌道模擬軟體，包括空間目標環境的特點、軌道的基本知識、地球與天球的相關概念。
第2章是時間系統與坐標系統，講述了軌道運動涉及的時空系統以及各種坐標系統和時間系統的轉換關係，並介紹了利用SOFA軟體進行時間和坐標轉換的方法。
第3章是軌道運動原理，講述了軌道根數的概念和二體問題的數學基礎，並在此基礎上介紹了二體問題軌道預報的實現演算法。
第4章是軌道攝動原理，講述了各種攝動因素對空間目標軌道及運動的影響，並介紹了利用STK軟體模擬和分析四種典型軌道攝動的方法。
第5章是軌道機動原理，講述了軌道機動的主要過程和相關原理，以及典型軌道機動類型問題的求解方法，並介紹了利用STK軟體進行軌道機動模擬的方法，以及雷達對空間目標進行跟蹤監視模擬的方法。
第6章是軌道預報與確定，講述了軌道預報的基本模型和方法、初軌計算的幾種典型演算法，以及軌道改進的基本原理和方法，在此基礎上介紹了*小二乘軌道改進演算法的實現方法。
第7章是空間目標編目，講述了空間目標編目的定義和主要類型，並簡單介紹了空間目標編目和軌道匹配的基本流程，並給出了軌道匹配演算法的實現方法。
第8章是軌道分類與特殊軌道，介紹了軌道的基本分類，以及地球同步軌道、凍結軌道、太陽同步軌道和回歸軌道等幾類典型軌道的特點和構型原理，並介紹了利用STK軟體快速構建各種典型軌道的方法。
第9章是衛星星座分類與構型，介紹了星座的基本概念和主要分類，衛星的構型設計，以及利用STK軟體快速構建Walker星座的方法。
本書第1、2、3、4、6章由黃曉斌編寫，第5、7、8、9章由肖銳編寫，張燕參与第1章編寫並負責本書統稿和編排工作。其他編委成員參与了本書的綱目修訂和內容審閱，在此一併表示誠摯的謝意。此外，感謝華中科技大學出版社為本書提供了出版的機會。
馬曉岩教授擔任本書主審，對全部內容進行了詳細審閱，提出了許多寶貴意見，在此表示衷心感謝！
由於作者水平有限，書中難免有錯誤和不妥之處，敬請讀者批評指正。