卫星径向位置摄动计算中的几个问题

为了对卫星轨道径向位置误差进行分析，本文将给出由地球非球形引力位（包括潮汐形变）引起的卫星径向位置摄动表达式，它将同时包含完整的卫星轨道偏心率的0阶和1阶项，并给出径向位置摄动空间分布的一种简单计算方法，它可明显地节省计算机时．     

一种近地卫星联合摄动的计算方法

本文提出一种近地卫星联合摄动的计算方法,给出近地卫星轨道在地球形状摄动和大气阻力摄动同量级时的计算公式。它适用于近地点地面高度在160公里≤z_0≤250公里,轨道偏心率在0≤e≤0.01的近地卫星。     

近地卫星轨道的联合摄动

本文提出一种有效的半分析方法,给出近地卫星轨道在地球形状摄动和大气阻力摄动同样显著情况下的一阶解,相应的计算公式并不复杂,而计算速度要比数值方法快。     

《大气一号》气球卫星轨道倾角变化分析

引起《大气一号》两颗气球卫星（ＤＱ－１Ａ和ＤＱ－１Ｂ）轨道倾角变化的摄动因素主要是太阳光压摄动、大气旋转和日月引力摄动。太阳光压摄动引起气球卫星轨道倾角增大，平均每天变化约０．００１７，大气旋转引起轨道倾角减小，平均每天变化不到０．０００１，但随着高度下降，变化量亦增大，陨落前达０．００２。本文根据卫星轨道摄动理论，给出气球卫星轨道倾角变化的一种定量分析方法，得到的分析结果为：（１）由太阳光压摄动     

彩色电视副载波信号在卫星定轨中的应用（摘要）

即使静止、同步卫星有着标称位置，但由于各种摄动的存在会使卫星轨道发生漂移．而在许多应用中，例如高精度时间同步，必须精确知道卫星的轨道．另外，由于很少为时间传递、时间同步发射专用卫星，所以它通常使用以其他目的为基本任务的卫星，如气象卫星、通信广播卫星等．以往，这些卫星的轨道信息总是由卫星主管部门给出，在这种情况下，卫星的轨道确定不可能专门考虑第二目的．为此，应用部门为了满足自己的需要，在不影响卫星基本功能条件下，采用闭路动态技术来精确确定卫星的轨道．本文在简要叙述闭路动态卫星定轨原理的基础上，探讨了利用卫星彩色电视副载波信号测速进行同步卫星定轨的可能性．并给出单台站的某些试验测量结果．     

考虑阻力系数变化的近地卫星轨道的联合摄动

在文[1]的基础上,本文进一步考虑大气阻力系数变化的影响,并针对一阶解,给出由此产生的近地卫星轨道根数变化的各种摄动项。     

卫星轨道预报的一种分析方法

人造地球卫星的轨道预报是空间环境监测和实时跟踪测量中一个重要环节，由于监测对象众多，要求精度也不太高，通常采用分析法预报．在已有分析法得到t时刻平均根数的基础上给出一种轨道预报方法，由t时刻的平均根数给出该时刻卫星的位置和速度，在此基础上将地球非球形引力摄动的周期项直接用卫星直角坐标的位置和速度分量表示，这样可以避免在计算轨道根数变化的周期项时出现的奇点问题，从而对根数的选择无特殊要求，可适用于各种轨道，简化预报程序和相应的软件，提高预报效率。     

地球磁场对带电人造卫星轨道根数的摄动影响

研究了地球磁场对带电的非赤道卫星的轨道根数的摄动影响。理论结果表明，地球磁场对带电卫星的轨道半长轴没有摄动影响，既无周期摄动，也无长期摄动，但对轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点经度和历元平近点角均有周期摄动，且对升交点和近地点经度还有长期摄动效应。通过算例表明，当卫星带有大量电荷时，地球磁场对卫星轨道的摄动影响必须加以考虑。     

地球磁场对带电人造卫星轨道根数的摄动影响

研究了地球磁场对带电的非赤道卫星的轨道根数的摄动影响，理论结果表明，地球磁场对带电卫星的轨道半长轴没有摄动影响，既无周期摄动，也无长期摄动，但对轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点经度和历元平近点角均有周期摄动，且对升交点和近地点经度还有长期摄动效应，通过算例表明，当卫星带有大量电菏时，地球磁场对卫星轨道的摄动影响必须加以考虑。     

中高轨卫星广播星历精度分析

GPS广播星历参数具有物理意义明确、参数少、精度高等优点,可以考虑将它应用于其他卫星导航系统。但是GPS系统的卫星构成比较单一,而其他卫星导航系统可能包含中地球轨道 (MEO)、倾斜地球同步轨道(IGSO)和地球静止轨道(GEO)等多种不同类型的中高轨卫星。分析了采用GPS广播星历参数时,MEO、IGSO和GEO卫星的广播星历拟合精度,特别讨论了轨道倾角接近于0的GEO卫星的广播星历拟合精度,并给出了相应的改进措施。计算表明,对于 MEO卫星,2 h的广播星历拟合精度(三维位置)可达厘米级;对于IGSO卫星和轨道倾角较大的GEO卫星,4 h的广播星历拟合精度约为0．1 m,径向位置误差在厘米量级;而对于轨道倾角接近于0的GEO卫星,若不采取特殊措施,由于轨道倾角和升交点经度统计相关,其广播星历拟合精度很差,为此提出了一种坐标转换方法。采用此方法后的广播星历拟合精度可达0．1 m,径向位置误差为厘米量级。     

北斗卫星地球辐射压摄动建模研究

在对卫星所受的非保守摄动力研究中,对太阳辐射压摄动建模的研究发展迅速,而对地球辐射压摄动的研究相对缺乏,特别是其对中高轨卫星轨道影响的研究。在高精度人造卫星轨道确定中,地球辐射压摄动对于具有大面质比的导航卫星的影响越来越不可忽略。针对中国北斗导航卫星,基于地球辐射压的原理和影响机制,探讨了地球辐射压摄动建模的方法。针对北斗导航系统特点,利用地球表层的反照率和红外发射率的分布格网数据,建立了精确的地球辐射压模型,并利用全球MGEX站观测数据和中国区域监测站数据,进行了对北斗卫星引入地球辐射压模型的验证试验,分析了其定轨精度,检验了模型的正确性和可靠性。试验表明,对北斗卫星来说,在加入地球辐射压模型ERPM2(Earth radiation pressure model 2)后,轨道精度比不加入地球辐射压模型提高约4 mm;加入ERPM1模型则相应提高约2 mm。对部分卫星,加入地球辐射压模型后,其轨道精度修正量可达5～10 mm。通过卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)检核发现,加入ERPM2模型后,北斗中轨道地球卫星正常姿态时的轨道径向精度提高3.1 cm,GPS 036卫星轨道径向精度改善0.8～1.4 cm。因此,地球辐射压摄动模型在北斗导航卫星高精度轨道确定研究中具有一定的意义。     

卫星星座的结构演化

主要研究星座几何结构的演化问题，分析了在地球扁率摄动和卫星的入轨偏差影响下轨道的演化过程，以卫星的相位和升交点赤经为参数描述了星座结构演化的一般规律，又以星下点轨迹变化和星下点的相互位置关系的变化为参数描述了区域星座结构演化的地域特性．分析表明，地球扁率摄动将导致星座结构的整体漂移，而卫星的入轨偏差则会导致星座几何结构的紊乱，特别是轨道半长轴的偏差，将是影响星座几何结构稳定性的决定因素．     

在电离中电感应阻力对带电卫星轨道根数的摄动影响

研究了在高空电离层中运动的带电荷的卫星受电感应阻力后对轨道根数产生的摄动影响。研究结果表明，电感应阻力对带电卫星的轨道半长轴、轨道偏心率、近地点赤经、历元平赤经均有周期摄动影响，但除对半生长轴有长期摄动效应外对其它轨道根数均无长期摄动。轨道倾角和升交点赤经不受摄动影响。文中以飞行在高度1500km的电离层中的导体卫星作为算例。计算结果显示：带电导体卫星在高空电离层中带有一定电量时电感应阻力对轨道半长轴的缩短产生显著效应。     

中心体自转对天体轨道要素变化的后牛顿效应

本文给出了在三种引力理论为中心自转对天体轨道要素变化产生的后牛顿摄动效应的研究结果。研究结果表明：六个轨道要素除长钾不受摄动影响外其它五个要素均有周期摄动，特别升交点经度和近星点经度还有长期摄动效应。最后将文中的理论结论同前人的工作做了比较还应用于行星自转对卫星轨道要素变化的摄动效应计算上。作者在文[1]中研究了天体轨道要素变化的后牛顿效应，但在该文中并没有考虑中心体自转的影响。本文研究了三种引力理论（Einstein,Brans-Dick和Nordtvedt)中的这方面效应，并给出理论和数值的研究结果。     

推广的卡尔曼滤波法在卫星精密预报中的应用

本文借用推广的卡尔曼(Kalman)滤波法实时处理几圈单站的激光测距资料来改进卫星的轨道,以达到精密预报此后近期内卫星位置的目的。在建立动力学模型中,计及了地球扁球形的摄动、大气阻力、太阳辐射压的效应以及日月引力摄动。在计算这些摄动过程中,地球重力位对带谐、扇谐和田谐项都展开到了第11次和第11阶;大气密度分布采用简化的“指数模型”;地影假定呈圆柱形;并以旋转的开普勒轨道求日月的地心坐标。在卫星的状态估计过程中应用推广的序列估计算法,借助数值积分方法积分状态向量和协方差矩阵。利用激光卫星LAGEOS的测距模拟资料和真实数据分别对本方法进行了检验。结果表明:应用本方法即使处理单站的少数几圈的观测数据,可相当精确地预报卫星在此后几圈的位置。如果处理更多圈数的数据,则卫星的预报可以达到更高的精度。并且由于按照本方法建立起来的计算程序可以在小型电子计算机,例如PDP11/60上实施,同时保持应有的精度,因此它颇具有实用的价值。     

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．     

人造地球卫星轨道摄动二阶解的改进

人造地球卫星轨道摄动二阶分析解的推导和结果都非常烦,本文在保持分析解优点的前提下,给出三种改进方法.其中椭圆摄动理论与中间轨道理论相结合的方法,有明显的优点,推导过程和结果都很简单,它不仅适用于二阶解,对于一阶解或高阶解用起来也是方便的.     

关于海卫Ⅱ运动理论的探讨

本工作试图建立轨道偏心率特别大(e=0.75)的海卫H(Nereid)的运动理论,并用适当方法避免摄动函数的一阶部分中含有长周期项的困难,给出相应的一阶摄动解。     

地球场的广义相对论效应对人造卫星轨道的影响

从计及J2项的地球重力场度规出发，我们导出在这样的度规场中人造卫星的摄动加速度及在径向、横向和轨道面法向等方面的摄动函数，进而计算了轨道一阶导数的平均值，讨论了在这种重力场中卫星的轨道特性。其主要结论是：1、球形地球的广义相对论摄动仅对近地点角距ω和平近点角τ产生长期项，而地球J2项的广义相对论效应不仅对这两个根数有长期摄动，而且对升效点角距Ω出有长期摄动。值得注意的是这两种广义相对论效应对半长轴a，偏心率e及倾角i都没有长期摄动；2、球形地球的广义相对论效应对倾角i和升交点角距Ω仅有短周期摄动，但地球J2项的广义相对论效应除了对它们有短周期摄动外，还有长周期摄动，对Ω甚至还有长期摄动。     

磁感应阻力对导体卫星在圆形轨道上的摄动影响

用功能转换原理和摄动理论的两种方法重点研究了导体卫星在地球磁场和有电导率介质空间飞行时磁感应阻力对圆形轨道半径的摄动影响。理论研究表明：导体卫星在圆形轨道上受磁感应阻力后轨道半径有随时间变化的长期摄动效应外还有周期性变化。此外，文中还讨论了磁感应阻力对圆形轨道的其它要素的摄动影响概况。