已知e或a的先验值的初轨迭代算法

本文讨论由短弧测角资料,已知偏心率ｅ 或半长轴ａ 的先验值时,初轨的迭代算法。某根数的先验值可看作是对该根数的具有一定精度的观测量,在加权残差平方和达到极小意义下,本文导出了最小二乘估计的迭代算法。仿真结果显示,周期的估计精度主要取决于偏心率先验值的精度;当ｅ 足够小时,可用园轨道计算的ａ′作为ａ 的先验值,定出的初轨有较高精度。     

论初轨计算的最佳精度及二重解

从最优估计的角度,研究短弧测角资料初轨计算的最佳精度及准最佳精度算法．按照统计理论,对一般的参数估计问题,其估计误差的方差存在Cram’e4-Rao下界,这就是初轨理论的最佳精度;通过大量的模拟计算表明,文［1］中提出参考矢量法,其精度已充分接近C·R下界,且模拟计算轨道统计精度与观测误差成正比,可以认为是一种初轨计算的准最佳精度算法;对于小偏心率情况,发现一个重要的事实：初轨计算有二重解,更准确地说,在M0的左右两个半平面内有真假两个解,偏心率愈小,平近点角M0愈接近±π／2,给出的假解的概率愈大．针对这一情况,提出一种算法,可以给出2个解,其中必定有一个是真解,它有较高的精度.     

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.     

初轨的稳健估计算法

讨论单测角资料(数据中包含异常值)初轨的稳健估计算法．该算法既可用于提供可靠的初轨,又可用作资料预处理,剔除异常值．稳健估计算法的崩溃点为16％至25％,可剔除6σ以上的异常值．     

初轨计算中的病态分析

本文对现有初轨计算方法进行病态性分析与误差分析；研究结果表明：病态对现有初轨算法的影响，主要来源于法方程系数中包含观测误差．系数行列式愈大，定轨精度的损失愈多，当■被随机误差项△μ淹盖时，现有初轨算法将失效．此外，仿真结果还显示：■与△μ的大小还极大地依赖观测弧段的空间位置，当观测弧段包含近站点作为中点时，■最大，而■小，此时定轨精度较高；当观测弧段位于近站点的某一侧时，■小，而■大，此时定轨精度较低，观测弧段愈偏离近站点，病态影响愈大；因而在观测时，应尽量使观测弧段与近站点对称（此时μ值较大），这是提高短弧定轨的一种有效途径．     

一种适用于长弧段的初轨计算方法

根据单位矢量法测轨原理，在人造卫星初轨计算的单位矢量法基础上，给出了一种适用于长弧段的初轨计算方法．该方法既适用于长弧段，也适用于短弧段；适用于各种不同类型的观测资料和任意偏心率、任意轨道倾角的人造地球卫星；有利于提高初轨测定精度；并改善整个计算收敛性．特别需要指出的是，该方法与有摄初轨计算的单位矢量法相结合，为单位矢量法从初轨计算推广到轨道改进打下了坚实的基础．     

基于核密度估计的极短弧定轨的分布估计方法

采用分布估计算法,通过建立解空间的概率模型,实现了一种测角资料的极短弧初轨计算方法.在概率模型建立中,采用非参数核密度估计,无需对分布进行任何假设.不同于遗传算法、粒子群算法等进化算法,方法不仅考虑解的适值优劣,同时考虑了解的整体特性.根据基于实测数据的数值计算表明:方法在没有任何约束条件情况下对于一般观测精度仍可获得有效解.     

基于自适应稳健最小p范数估计的轨道确定方法研究

当测轨数据误差不服从正态分布时,传统的最小二乘(LSE)轨道确定方法将不是最优的.为了获得高精度的定轨结果,一种可行的策略是采用基于最小p范数(Lp)的轨道确定方法.通过分析Lp估计的相关性质,得出普通Lp估计不具有良好的抗差性的结论.为抑制模型误差和异常值的影响,提出了基于数据深度加权的稳健最小p范数估计方法,并证明了相关性质,得出了其崩溃点可以达到1/2的结论.最后,通过残差分析和矩估计法自适应估计相关参数,使得估计达到最大效率.以天基空间目标监视系统为背景进行了仿真试验.结果表明,当观测数据存在系统误差或异常值时,或者当目标动力学模型存在误差或者天基观测平台存在系统误差时,即使观测数据服从正态分布,LSE也不是最优的,在这种意义下自适应稳健Lp估计轨道确定方法比传统轨道确定方法更加稳健,定轨精度也更高.     

一种有根数的约束的单位矢量法

本文在单位矢量法测轨原理的基础上,给出了一种根据已知的部分粗略轨道根数进行约束求解的实用测轨方法。该方法已经在实际工作中得到应用。大量的实测计算表明,该方法在观测资料较差时,能够较好地提高初轨计算收敛率,测轨精度也优于一般比典的初轨计算方法。     

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.     

月球卫星最优小推力变轨研究

对利用小推力发动机将月球探器从双曲线轨道转移到圆轨的燃料最省转移问题,进行了研究,首先,将问题分解为双曲线到椭圆的转移和从椭圆到目标圆轨道的转移两步,然后,分别利用遗传算法解决了冲量假设下的最估转移、小推力加速民政部下从双曲线到椭圆的转移轨道优化,以及转移时间有约束情况下的从椭圆到圆轨道的转移轨道优化问题。     

<Emphasis Type="Italic">N</Emphasis>-observations and radar orbits

Initial asteriod orbits are determined by a least squares adjustment of an arbitrary number (N) of optical and radar observations. The usual separation, into an orbit determination by three observations and a subsequent differential orbit improvement, is combined into a single algorithm. A priori information is used for very small arcs. Ephemerides very suitable for linking are obtained by strictly linear computations.     

基于CEI测量的GEO目标快速轨道恢复

连线干涉测量(Connected Element Interferometry, CEI)是一种全天时全天候的被动测角技术, 已用于空间目标的跟踪监视. 地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星需要频繁机动以保持轨位或完成其他任务, 其机动后的快速轨道恢复能力对于监视预警极为重要. 针对基于CEI的GEO短弧定轨和预报, 分析了定轨算法的形亏和数亏, 在附加先验轨道约束的短弧定轨基础上, 提出了轨道半长轴初值的自适应优化方法. 利用亚太七号卫星的CEI仿真和实测数据进行了短弧定轨和预报, 实验结果表明, 采用优化后的半长轴初值, 30min短弧定轨和10min预报的卫星位置分量精度均优于4km, 能够满足非合作GEO目标机动后快速轨道恢复的需求.     

抗差估计在星载GPS卫星非差运动学定轨中的应用

针对星载GPS卫星非差运动学定轨的特点,提出将抗差估计应用于星载GPS卫星运动学定轨,一方面尽量保留来自每颗GPS卫星的观测值,保持较强的卫星几何强度,避免轨道求解出现奇异;另一方面,采用等价权思想,有效地降低质量较差的观测值对定轨结果的影响,保证定轨精度．还采用CHAMP卫星的实测GPS数据验证了新方案的可行性和有效性．     

卫星圆轨道假设对GPS无线电掩星反演地球大气参数的影响

给出GPS无线电掩星反演地球大气参数过程中计算大气折射角的解析表达式，以圆轨道假设下的大气折射角计算值为先验约束，采用迭代法对不引入圆轨道假设情况的大气折射角进行归算，在此基础，利用反演方法得到了引入和不引入圆轨道假定两种情况下大气参数（气压和温度）的差分序列，结果表明：卫星圆轨道假设对GPS无线电掩星反演大气参数的影响，在气压方面为1mbar左右，而在气温方面为1K左右，这一结果支持了目前无线电掩星定性误差估计研究中通常引入卫星圆轨道假设这个近似处理方法的合理性，同时也表明：若在高精度反演地球大气参数时，摒弃圆轨道是必要的。     

1984 AB—A unique Mars-crossing asteroid

Asteroid 1984 AB, discovered in January 1984, proved to be a unique object with a close dynamical relationship to Mars. A brief history of the discovery and subsequent “evolution” of the orbit as it was refined is presented. The preliminary orbit of 1984 AB indicated that it might be a Mars Trojan, and an extended discussion of this interesting possibility is presented, but this hypothesis had to be dismissed after further observations had refined the orbit. The semimajor axis and orbital eccentricity are very similar to that of Mars. No other known Mars-crossing asteroid exists with an orbit as closely associated to Mars.     

A Robust Method of Preliminary Orbit Determination

The preliminary orbit determination with optical angular measure- ments plays an important role in the survey of space objects. The classical method of orbit computation based on the least square error estimation is not robust while outliers occur in the observation. A robust method is proposed by employing the least absolute deviation estimation. The method reduces the problem of orbit determination to a linear programming problem, and gives the variance of the estimation with the bootstrap method. Numerical check shows that the method is effective and robust, and has a high breakdown point.     

Upper-atmosphere zonal winds determined from orbital analysis of Cosmos 482, 1972-23A

The orbit of Cosmos 482 has been determined at 55 epochs during the period August 1975–October 1977. Inclined at 52° to the Equator, of eccentricity exceeding 0.3 and perigee height near 210 km, this high drag and high eccentricity orbit is the most eccentric as yet analysed by PROP. The combination of the orbital characteristics, restricted global coverage of observational data, and the many observations of angular measurement at extreme range proved to be troublesome. Cleared of other perturbations, the inclination is analysed to determine the atmospheric rotation rate, λ rev day^?1, of the zonal winds at a height near 235 km. Results reveal a diurnal and seasonal dependence, including a summer value, averaged over local time, of λ = 0.9 and an evening value of λ = 1.4 in the winter months. The resultant wind velocities vary between 48 m s^?1 East to West and 193 m s^?1 West to East, with an average of 48 m s^?1 West to East.     

多点高斯定轨方法

针对光学测角资料给出了一种多点高斯定轨方法,该方法公式简单,容易推广使用。经实测计算表明,观测资料分布较好,该方法对于较大的偏心率和小偏心率轨道计算是可靠和有效的。