卫星星座与编队飞行问题综述

卫星应用的日益发展需要由多颗卫星组成的卫星系统(形成各种类型的星座)来替代单颗卫星，这就给卫星轨道力学的应用增加了一些新内容。重点阐述了卫星星座整体结构的演化、卫星星座编队飞行中的星-星相对几何构形及其保持问题，以及星座卫星定轨所涉及的测控方式和天地基网联合定轨问题。这些内容都是卫星星座轨道力学中的重要组成部分。     

多星混合资料的定轨

在空间目标光学观测资料定轨中常常会遇到多个目标的观测被标记为同一个目标的情况,由于包含了多个目标的数据,定轨过程无法收敛或者完全错误.从极大似然估计角度,采用EM(Expectation Maximum)方法提出一种将轨道改进和识别过程相互融合的处理方法,并在具体实现过程中给出一种稳健估计方法.数值模拟表明方法简便、有效、可行.采用站间差历元差的手段,对当前电离层变化值进行求解与预测,可以将电离层延时误差的变化控制在一定范围,满足频率传递的要求.     

光压摄动计算中地影间断的处理

人卫精密定轨中受摄星历（或称精密星历,即状态转移）,可由分析解或数值解提供,相应的定轨方法亦有分析法定轨与数值法定轨之称。对于后者,在一般情况下,现有的常微分方程数值解法（或称积分器）已能满足精度要求,除长弧定轨外,有一定问题是值得注意的,即地影“间断”问题的处理,这关系到如何在保证星历精度的前提下提高计算效率的问题。本文针对这一问题,给出了相应的改进算法,并通过数值验证表明算法的有效性。     

地球非球形引力位中田谐项摄动的有关问题

在人造卫星绕地球运动中,地球非球形引力摄动是最重要的讨论了容易被忽视的田谐项摄动,尽管它对低轨卫星的影响,只相当于J2项的二阶量,又是短周期效应,但它却包含了大10多倍的地球自转项,必须给以重视.还导出包含全部阶次田谐项的摄动解,并分离出地球自转项,对轨道半长径a还增加了(J2×Jlm)联合摄动的地球自转项,既为理论分析提供依据又可用于分析法定轨和预报.     

月球卫星轨道力学综述

月球探测器的运动通常可分为3个阶段，这3个阶段分别对应3种不同类型的轨道：近地停泊轨道、向月飞行的过渡轨道与环月飞行的月球卫星轨道。近地停泊轨道实为一种地球卫星轨道；过渡轨道则涉及不同的过渡方式(大推力或小推力等)；环月飞行的月球卫星轨道则与地球卫星轨道有很多不同之处，它决不是地球卫星轨道的简单克隆。针对这一点，全面阐述月球卫星的轨道力学问题，特别是环月飞行中的一些热点问题，如轨道摄动解的构造、近月点高度的下降及其涉及的卫星轨道寿命、各种特殊卫星(如太阳同步卫星和冻结轨道卫星等)的轨道特征、月球卫星定轨等。     

制约卫星轨道寿命的另一种机制(续)

对于制约低轨人造地球卫星轨道寿命的耗散机制，人们已有足够的重视，但在深空探测中，另一种制约低轨卫星轨道寿命的引力机制同样应予重视，前文讨论了高轨卫星的情况，在第三体引力作用下，有可能导致卫星轨道偏心率产生变幅较大的长周期变化。特别是极轨卫星，其轨道偏心率在一定的时间内可增大到使其近星距rp=a(1-e)≈Re（Re是中心天体的赤道半径），从而落到中心天体上，结束其轨道寿命，目前对低轨卫星作了详尽的理论分析，研究表明，与高轨卫星有类似结果，但其力学机制却不相同，低轨卫星的轨道寿命与第三体引力无关。它取决于中心天体非球形引力位中的扁率项（即J2项）与其他带谐项之间的相对大小，这不仅是一个纯理论结果，也有实际背景，在太阳系中慢自传天体（月球和金星等）的低轨卫星就存在这一问题，还给出了有关判据，并以计算实例作了验证。     

一种初轨计算的稳健方法

光学测角资料的初轨计算在空间目标搜索发现中具有重要作用,当观测资料存在野值时,基于最小二乘的经典初轨计算方法不够稳健.采用最小一乘方法建立了一种初轨计算的稳健方法,方法将初轨计算问题转换为线性规划问题求解,并通过bootstrap方法给出估计精度.数值计算结果表明方法稳健有效,并具有较高的崩溃点.     

一种空间目标光电跟踪新方法

针对目前空间目标光电观测的自动跟踪过程中,容易受到恒星干扰等影响丢帧后失跟的问题,从概率观点分析了光电跟踪的两个环节:状态外推和实时采样.根据估计理论,建立了一种新的光电跟踪方法.方法利用卡尔曼滤波数据融合的本质提高外推的稳健性,通过均值漂移方法实现跟踪窗口的调整.仿真试验表明,新方法能够有效的降低跟踪中干扰的影响,提高跟踪的稳健性.     

制约卫星轨道寿命的另一种机制

近点共振会导致太阳系小天体(小行星,自然卫星以及大行星和月球的人造卫星)的轨道偏心率出现变幅较大的长周期变化,特别是以月球和大行星为中心天体的大倾角轨道(确切地说是倾角接近90°的极轨道)卫星,由于类似的原因,偏心率的增大而导致近星距rp=a(1-e)≤ae(ae是中心天体的赤道半径),使其落到中心天体上,结束轨道寿命,这与耗散机制大不相同,因此将对其作理论分析,并以计算实例加以证实.     

初轨计算精度的bootstrap估计

从非参数统计角度,在仅有观测资料而没有其它信息的情况下,分别给出了初轨计算的精度和置信区间的估计方法.该方法基于bootstrap方法,仅依赖于观测资料,不需要精密定轨结果作为参考,也无需假设观测资料误差呈正态分布,并且对各种初轨计算方法均适用.数值计算结果表明该方法应用简便,可作为初轨的评估和后续应用的重要参考.