考虑地球扁率摄动影响的初轨计算方法

在二体问题意义下的短弧定轨,Laplace型方法是最主要最典型的一种初轨计算方法。若测角资料达到10^-4-10^-5精度(相当于2″—20″之间),那么要使定轨精度达到与其相应的程度,地球非球形引力位中的扁率项摄动应该考虑,在此前提下,同样可以采用相应的Laplace型定轨方法。即给出这种严格包含扁率摄动的初轨计算方法的原理和具体计算过程以及计算实例,除采用多资料定轨方法外,这种方法也是提高初轨计算精度的一种途径,它同样可用于多资料的情况,这种方法对于大扁率主天体(即中心天体)的卫星定轨将更有实用价值。     

人卫长弧定轨中的摄动计算问题

人卫精度定轨中摄动星历表的计算，常采用数值方法，对于长弧定轨，将会遇到数值稳定问题，有人提出采用Ｅｎｃｋｅ特别摄动法，但要保持数值稳定，关键在于坐标摄动法数值计算中参考轨道的选取，而不是用不用Ｅｎｃｋｅ变换，更有效的方法是一般数值方法中采用稳定化措施。     

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。     

大椭圆空间碎片轨道寿命分析

日月摄动是影响大椭圆空间碎片轨道变化的主要动力学因素.本文推导出了日月摄动引起的大椭圆轨道近地点高度长周期项的分析表达式,对日月摄动引起的近地点变化基本特征进行了分析,并根据这种轨道变化特点给出了有利于空间碎片减缓的发射窗口选择方法,通过仿真计算验证了该选择方法的正确性.     

Lageos卫星精密定轨中“类阻力”摄动的计算

在Lageos卫星的精密定轨中引入了“类阻力”摄动加速度，以减小沿轨误差的影响。本文讨论了“类阻力”摄动的阻力系数CD的不同计算模式对定轨计算的影响。通过实例计算和分析比较，表明了类阻力系数CD在各个短弧上拟合的值变化较大。在一个月的长弧段内反CD作为常系数拟合求解仅是一种求平均值的近拟方法。类阻力系数CD应采用既包含长期变化又包含若干周期变化的计算模式比较合理，具体计算时该取多少项，应根据选用弧段的长短及精度要求来确定。     

GPS定轨中的太阳辐射压模型

对于GPS这样的高轨卫星轨道的确定,最大的误差源为太阳辐射压摄动．近年来IGS各个数据处理中心提供的GPS星历精度越来越高,其中很重要的一个因素就是太阳辐射压摄动模型的不断完善．详细阐述了目前主要的7种太阳辐射压摄动模型后,给出了各种光压摄动模型的计算模型,并利用不同的摄动模型积分卫星轨道,得到不同模型在GPS卫星轨道积分中的精度．结果表明,Bern大学提供的3种模型对太阳辐射压的模拟较为准确,相对于其他4种模型,由其得到的GPS轨道精度有将近一个量级的提高．     

Geosat卫星定轨中的大气阻力摄动

在利用卫星测高资料定轨的过程中，大气阻力摄动的影响较大。本文在比较几种常用大气密度模型误差对定轨影响的基础上，将密度改正公式引入到Geosat卫星的精密定轨中。结果显示，该公式可以有效地提高卫星的径向定轨精度。     

单位矢量法的数学模型(MMUVM)及其简化形式(PUVM1)的迭代法的收敛性

利用人造地球卫星观测资料测定有摄初轨的单位矢量法(PUVM1),已得到了非常广泛地实际应用.为了对单位矢量法作进一步地完善和改进,首先在考虑测量误差模型的基础上,建立单位矢量法所对应的数学模型MMUVM.它本质上就是一个非线性最优化问题.针对MMUVM,先分别使用多圈仿真数据和实测数据,形成了与之相对应的目标函数,再利用求解最优化问题的一种三对角二次插值模型的直接搜索方法,分别对其进行了数值处理.计算结果表明,所建立的优化模型MMUVM正确合理,所采用的直接搜索方法实用有效.其次,进一步指明了PUVM1和MMUVM之间关系,即:从本质上讲,PUVM1就是MMUVM的一种简化形式.从数学原理上,清楚地解释了利用PUVM1的准法化方程,只能使用单圈短弧段数据进行初始轨道确定,而不能使用长弧段多圈资料进行轨道确定或轨道改进的根本原因.最后,对PUVM1的迭代算法的收敛性问题进行了初步的理论分析,并给出了相应的数值验证实例,指出了PUVM1的迭代格式是条件收敛的,即:只有在满足一定条件后,才能收敛.这也就意味着:有的时候,尽管准法化方程是合情合理的,但是,此时该迭代法却是发散的,无法迭代求出所要的解.     

直接推导摄动运动方程的一种方法

提出一种直接推导摄动运动方程的方法,也就是以矢量的微分运算为工具直接推导二体问题意义下的瞬时椭圆如何在摄动力三分力的作用下轨道根数发生的变化,推导过程几何图像清晰,力学意义明确．特别是对ω、M两根数的推导,比传统的方法更简洁、直观．     

天体力学的几个热点问题

阐述当今天体力学前沿课题中的几个热点问题，近地小行星与地球的交会及其动力演化，航天器定轨新手段中的得一星跟踪自主定轨方法以及星际探测中的轨道力学问题。     

北斗三号卫星精密定轨中的光压模型研究

对于在轨运行的BDS (BeiDou Navigation Satellite System)卫星, 太阳光压是作用在卫星上主要的非引力摄动. 受多种因素的影响, 太阳光压摄动力难以精确建模, 是BDS卫星精密定轨和轨道预报过程中重要的误差来源. 由于ECOMC (Empirical CODE Orbit Model 1 and 2 Combined)模型兼顾了ECOM1 (Empirical CODE Orbit Model 1)和ECOM2 (Empirical CODE Orbit Model 2)模型的特点, 在模型中引入了较多的待估参数, 使得参数之间存在强相关性. 针对ECOMC模型的这一缺陷, 文中收集了2019年1月至2022年4月武汉大学分析中心提供的BDS-3卫星精密星历, 采用动力学轨道拟合方法得到了ECOMC模型的13个光压参数. 通过对该模型的光压参数进行时间序列分析, 分别给出了BDS-3 IGSO (Inclined Geosynchronous Orbit)和MEO (Medium Earth Orbit)卫星光压模型的参数选择策略. 并利用轨道拟合和轨道预报试验, 验证了光压模型参数选择策略的合理性. 结果表明, 采用改进型ECOMC模型进行BDS-3 IGSO和MEO卫星轨道拟合的效果最佳, 同时, 也能够提升BDS-3 IGSO和MEO卫星中长期轨道预报的精度.     

基于深度学习的太阳F_10.7辐射通量的短期预报研究

F_10.7太阳辐射通量作为输入参数被广泛运用于大气经验模型、电离层模型等空间环境模型,其预报精度直接影响航天器轨道预报精度.采用时间序列法统计了太阳辐射通量F10.7指数和太阳黑子数(SSN)的关系,给出了两者之间的线性关系,在此基础上提出了一种基于长短时记忆神经网络(Long and Short Term Memory,LSTM)的预报方法,方法结合了54 d太阳辐射通量指数和SSN历史数据来对F_10.7进行未来7 d短期预报,并与其他预报方法的预报结果进行了比较,结果表明:(1)所建短期预报7 d方法模型的性能优于美国空间天气预报中心(Space Weather Prediction Center, SWPC)的方法,预测值和观测值的相关系数(CC)达到0.96,同时其均方根误差约为11.62个太阳辐射通量单位(sfu),预报结果的均方根误差(RMSE)低于SWPC,下降约11%;(2)对预测的23、24周太阳活动年结果统计表明,太阳活动高年的第7 d F10.7指数预报平均绝对百分比误差(MAPE)最优可达12.9%以内,低年最优可达2...     

A New Solar Radio Spectrometer at 1.10-2.06 GHz and First Observational Results

An improved Solar Radio Spectrometer working at 1.10-2.06 GHz with much improved spectral and temporal resolution, has been accomplished by the National Astronomical Observatories and Hebei Semiconductor Research Institute, based on an old spectrometer at 1-2 GHz. The new spectrometer has a spectral resolution of 4 MHz and a temporal resolution of 5ms, with an instantaneous detectable range from 0.02 to 10 times of the quiet Sun flux. It can measure both left and right circular polarization with an accuracy of 10% in degree of polarization. Some results of preliminary observations that could not be recorded by the old spectrometer at 1-2 GHz are presented.     

日食的射电观测(英)

日食为射电天文提供了一维高空间分辨率太阳射电观测机会．日食射电观测在太阳射电物理的发展上起过重要的作用．文中对日食射电观测的若干重要因素作了介绍和分析．日食射电观测在我国太阳射电天文发展上也起了重要作用．文中简要介绍了在我国组织观测的1958年、1968年、1980年及1987年的太阳射电日食观测及其主要结果．     

太阳活动周期的小波分析

运用小波技术对太阳射电流量2800 MHz,太阳黑子数和太阳黑子面积数周期进行分析．其结果表明: (1)这3个系列的数据显示最显著的周期是10．69年,其他周期并不明显．(2)小波功率谱给出了全部时间-周期范围的功率谱变化,它显示了在某个周期处于某个时段的局部功率的变化,小波功率谱分析表明,小于1年的周期仅仅在太阳活动最大期附近比较明显．(3)太阳射电2800 MHz,太阳黑子数和太阳黑子面积数的几个周期(10．69年,5．11年, 155．5天)的小波功率谱比较相似,出现峰值的时间相同;曲线的起伏相似,周期越小,曲线起伏的频率越大．     

A Research on the Orbit Determination Method by Means of Sparse Data of Electronic Fences

Based on the Lambert equation and knowledge of space geometry a method of orbit determination is given using the sparse observational data provided by the space monitoring electronic fence device. Our simulated experiment of a large number of targets shows that the initial orbit determined by this method can be improved and can converge to a final accuracy better than 100 m, so proving that the method can be applied to the orbit determination of an overwhelming majority of space targets with the observed data of the electronic fence. Finally, the effect of the latitude of the observing station on the application of the method is discussed.     

回旋同步辐射自吸收的特性

详细研究了高能电子产生的回旋同步辐射自吸收的特性,并用磁偶极子场的 射电微波源模型计算了它的光学厚度.发现: (1)自吸率Kv随谐波数s的增加迅速地 下降,以致只有低次谐波(s<5)上的自吸收才会对微波爆发谱产生实质性的影响; (2) 自吸率κv随暗波数s下降的陡度还随高能电子的能谱指数δ的增加和其低能截止能量 E0的下降而迅速增加; (3)κv值还随传播角的增大而增加,并在70°至75°范围内达到 极值; (4)假设高能电子数密度为103cm-3,则在2≤s≤5范围内的自吸收的光学厚 度τvself在101-10-2之间变化,这些值约比回旋共振吸收的光学厚度τvgyro小3至4 个数量级.τvself在均匀磁场情况下可能被高估.只有当被加速的高能电子的数密度大于 104cm-3时,自吸收的光学厚度才开始能与回旋共振吸收的光学厚度相比较.     

Scaling-laws of Radio Spike Bursts and Their Constraints on New Solar Radio Telescopestwo

Radio observation is one of important methods in solar physics and space science. Sometimes, it is almost the sole approach to observe the physical processes such as the acceleration, emission, and propagation of non-thermal energetic particles, etc. So far, more than 100 solar radio telescopes have been built in the world, including solar radiometers, dynamic spectrometers, and radioheliographs. Some of them have been closed after the fulfillment of their primary scientific objectives, or for their malfunctions, and thus replaced by other advanced instruments. At the same time, based on some new technologies and scientific ideas, various kinds of new and much more complicated solar radio telescopes are being constructed by solar radio astronomers and space scientists, such as the American E-OVSA and the solar radio observing system under the framework of Chinese Meridian Project II, etc. When we plan to develop a new solar radio telescope, it is crucial to design the most suitable technical parameters, e.g., the observing frequency range and bandwidth, temporal resolution, frequency resolution, spatial resolution, polarization degree, and dynamic range. Then, how do we select a rational set of these parameters? The long-term observation and study revealed that a large strong solar radio burst is frequently composed of a series of small bursts with different time scales. Among them, the radio spike burst is the smallest one with the shortest lifetime, the narrowest bandwidth, and the smallest source region. Solar radio spikes are considered to be related to a single magnetic energy release process, and can be regarded as an elementary burst in solar flares. It is a basic requirement for the new solar radio telescope to observe and discriminate these solar radio spike bursts, even though the temporal and spatial scales of radio spike bursts actually vary with the observing frequency. This paper presents the scaling laws of the lifetime and bandwidth of solar radio spike bursts with respect to the observing frequency, which provide some constraints for the new solar radio telescopes, and help us to select the rational telescope parameters. Besides, we propose a spectrum-image combination mode as the best observation mode for the next-generation solar radio telescopes with high temporal, spectral, and spatial resolutions, which may have an important significance for revealing the physical essence of the various non-thermal processes in violent solar eruptions.     

A Study of the Periodic Variations of Solar Magnetic Fields During Maxima and Minima of Solar Activity

By using the solar magnetic ?eld data of Wilcox Observatory from 1975 to 2010, the short-time periodicities of solar mean magnetic ?elds during solar maximum and minimum years are analyzed. The results reveal that the solar magnetic ?elds mainly exhibit the approximate periods of 9 d, 13 d, and 27 d. During maximal solar activity the period about 27 d is most conspicuous, while during minimal solar activity the most evident period is approximately 13.5 d (except the solar minimum in the years 1984-1986). These results imply that solar active regions exhibit evidently different distributions in the periods of maxima and minima of solar activity.