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卫星机动轨道确定
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图书目录

第1章 概述1

1.1卫星机动轨道确定1

1.2卫星精密轨道确定1

1.3机动目标跟踪2

1.4本书的主要内容和结构4

第2章 卫星运动与时空系统5

2.1地球运动5

2.1.1地球自旋轴极移运动5

2.1.2地球自旋轴进动运动6

2.1.3地球自旋轴章动运动8

2.2时间系统13

2.2.1春分点和子午面13

2.2.2平太阳日和平恒星日14

2.2.3葛略历与儒略日17

2.2.4太阳时和恒星时18

2.2.5世界时和协调世界时22

2.2.6原子时和历书时22

2.2.7时间系统相互关系23

2.3空间坐标系统24

2.3.1地心坐标系24

2.3.2地平坐标系31

2.3.3卫星质心坐标系34

2.3.4卫星本体坐标系36

2.4卫星运动基础41

2.4.1开普勒轨道41

2.4.2椭圆轨道开普勒方程44

2.4.3双曲线和抛物线轨道开普勒方程44

第3章 卫星轨道确定基础47

3.1观测方程及线性化50

3.2状态方程及线性化51

3.3系统状态转移矩阵变分方程51

3.4系统状态转移矩阵求解53

3.4.1数值积分法53

3.4.2矩阵指数函数54

3.4.3幂级数近似法54

3.4.4数值差分法54

3.4.5差分积分混合法55

3.5微分修正条件方程57

3.6最小二乘解59

3.6.1超定方程正规化60

3.6.2超定方程顺序法化60

3.6.3超定方程奇异值分解61

3.7加权最小二乘解62

第4章 动力学系统估计理论与方法71

4.1贯序估计理论71

4.2线性递推卡尔曼滤波74

4.3扩展卡尔曼滤波75

4.3.1卡尔曼滤波算法的缺陷77

4.3.2卡尔曼滤波算法核心的再认识80

4.3.3模型噪声和观测噪声81

4.3.4算法应用与要点82

4.4无味卡尔曼滤波83

4.4.1随机变量均值和方差传播84

4.4.2随机过程无味变换88

4.4.3基于无味变换的卡尔曼滤波93

4.5精度与实时性99

第5章 卫星轨道机动运动动力学模型101

5.1中心天体引力102

5.2摄动运动动力学模型102

5.2.1地球非球形摄动102

5.2.2三体引力摄动110

5.2.3太阳光压摄动111

5.2.4气动阻力摄动111

5.3轨道机动控制动力学模型113

5.3.1高斯马尔科夫随机过程加速度模型113

5.3.2轨道机动推力加速度模型113

5.3.3轨道机动速度增量模型115

5.3.4轨道机动连续推力α-β模型116

5.3.5轨道机动推力加速度方向118

第6章 初始轨道确定121

6.1卫星初轨多项式拟合算法121

6.2初始轨道确定最小二乘法123

6.2.1系统状态模型124

6.2.2系统观测模型125

6.2.3观测矩阵126

6.2.4状态传递矩阵126

6.2.5残差统计与方差控制128

6.2.6动态权系数矩阵129

6.2.7算法的实现步骤和过程130

6.3初始轨道确定扩展卡尔曼滤波131

6.3.1系统状态方程131

6.3.2系统观测方程132

6.3.3两种测量体制下的融合滤波算法133

6.4初始轨道确定Laplace方法134

6.4.1地面测量方程135

6.4.2 GPS测量观测方程138

6.4.3条件方程最小二乘算法140

第7章 卫星机动轨道跟踪与机动检测142

7.1轨道机动推力参数辨识142

7.1.1轨道机动推力模型辨识143

7.1.2推力方向矢量在东南固连坐标系的度量146

7.1.3推力方向矢量在瞬时轨道坐标系的度量149

7.1.4仿真实例151

7.2轨道机动过程加速度辨识153

7.2.1加速度辨识动力学模型154

7.2.2加速度辨识滤波算法155

7.2.3加速度变分运动方程156

7.2.4仿真实例157

第8章 动力学补偿机动轨道确定160

8.1 Markov过程动力学补偿方法160

8.1.1 Markov过程矢量增广系统动力学模型160

8.1.2卡尔曼滤波实时轨道确定算法163

8.1.3初始状态与协方差矩阵164

8.1.4测站原点在地心惯性系的运动状态165

8.1.5状态矩阵和观测矩阵166

8.1.6应用实例171

8.2推力加速度补偿动力学模型轨道确定175

8.2.1系统状态动力学模型175

8.2.2推力加速度和轨道参数的联合估计算法177

8.2.3系统状态矩阵178

8.2.4观测矩阵183

8.2.5仿真实例183

附录A向量微分与雅可比变换187

附录B随机变量及随机过程189

附录C Cholesky分解191

参考文献192

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