非心摄动引力的快速计算方法研究

给出了球谐函数不含阶次 (n,m)调制的递推公式 ,推导出非心引力矢量、引力张量的快速计算格式 ,给出了相应的算法。该算法优于传统正常化递推求和算法 ,减少了运算次数 ,使计算速度提高了 5倍。对低轨卫星预报、卫星重力测量反演、动力法定轨等的响应时间都具有重要贡献。     

广义球谐函数定积分计算方法的改进

运用球谐函数定积分的基本递推公式，推导了在重力场球谐综合与球谐分析中出现的广义球谐函数定积分的计算公式；给出了其适用于超高阶次的改良型递推公式。数值试验表明，该改良公式具有较高的计算精度和计算速度，解决了超高阶次广义球谐函数定积分计算的溢出问题，拓展了这类定积分的计算公式。他们的数值实现为利用位模型计算高分辨率扰动重力场元格网平均值、重力场球谐综合分析等奠定了基础。     

导弹弹道扰动引力计算与研究

全 文围绕弹道扰动引力计算，分别论述了４个方面的问题：（１）从研究导运动方程入手，民动引力场对导弹命中精度的影响。２）通过实际弹道计算，研究确定扰动引力场计算精度指标，３）以１８０阶次位系定义地球重力场，对各种扰动引力场计算模式进行数字检验及误差分析。４）从优化模式 结合出发，提出新的扰动质点模式构造方法。     

广义球谐函数定积分计算方法的改进

运用球谐函数定积分的基本递推公式,推导了在重力场球谐综合与球谐分析中出现的广义球谐函数定积分的计算公式;给出了其适用于超高阶次的改良型递推公式.数值试验表明,该改良公式具有较高的计算精度和计算速度,解决了超高阶次广义球谐函数定积分计算的溢出问题,拓展了这类定积分的计算公式.他们的数值实现为利用位模型计算高分辨率扰动重力场元格网平均值、重力场球谐综合分析等奠定了基础.     

弹道计算中的扰动引力影响研究

随着弹道导弹系统技术的不断改进,影响导弹精度的工具类误差已逐渐降低,地球重力场扰动引力已经成为影响导弹命中精度的主要因素。这里从3个方面分析了扰动引力对弹道的影响,模拟结果表明,对于射程为10000 km以上的远程导弹,扰动引力的影响会造成超过1 km的落点偏差;5×10-5m s-2的扰动引力系统性偏差对导弹落点有明显影响。因此,扰动引力对导弹落点的影响不容忽视。     

弹道计算中的扰动引力影响研究

随着弹道导弹系统技术的不断改进,影响导弹精度的工具类误差已逐渐降低,地球重力场扰动引力已经成为影响导弹命中精度的主要因素.这里从3个方面分析了扰动引力对弹道的影响,模拟结果表明,对于射程为10 000 km以上的远程导弹,扰动引力的影响会造成超过1 km的落点偏差;5×10-5ms-2的扰动引力系统性偏差对导弹落点有明显影响.因此,扰动引力对导弹落点的影响不容忽视.     

扰动引力多核快速并行算法

远程飞行器和弹道导弹的精确控制与导航会受到地球外部扰动引力场的影响,实践中常利用地球重力场位系数模型计算扰动引力矢量,但其计算效率随着所用模型阶次的升高而显著降低。针对这一问题,文中提出利用OpenMP并行算法快速计算轨迹点扰动引力矢量,在不损失精度的前提下有效提高了计算效率。通过数值实验可知,所提方法可以提高扰动引力矢量的计算效率,加速比达到6倍。这也为重力场元快速计算提供了参考方案。     

一类球谐函数与三角函数乘积积分的计算

本文根据球谐函数的跨次递推公式和三角函数的性质,详细推导了在重力梯度调和分析中出现的一类球谐函数积分的跨次递推公式和递推初始值的计算公式。数值试验表明,球谐函数跨次递推算法具有快速、稳定的优点。该类积分的跨次递推实现,为卫星重力梯度调和分析奠定了算法基础。     

点质量模型计算弹道扰动引力的快速替代算法

利用点质量模型计算弹道扰动引力可以使扰动引力的计算模式具有较为简单的结构,但它本身也存在计算复杂、计算量大的缺点,很难适应实时快速计算的需要。通过分析各频段空间扰动引力矢量随高度变化的特性,从数值逼近理论的角度出发,提出了利用多项式分段拟合的方法替代点质量模型计算空间弹道扰动引力矢量。计算结果表明,所建立的拟合函数模型结构形式简单、计算速度快,单点平均计算速度提升2个数量级,能够满足弹道扰动引力实时、快速计算的需要。     

点质量模型计算弹道扰动引力的快速替代算法

利用点质量模型计算弹道扰动引力可以使扰动引力的计算模式具有较为简单的结构,但它本身也存在计算复杂、计算量大的缺点,很难适应实时快速计算的需要.通过分析各频段空间扰动引力矢量随高度变化的特性,从数值逼近理论的角度出发,提出了利用多项式分段拟合的方法替代点质量模型计算空间弹道扰动引力矢量.计算结果表明,所建立的拟合函数模型结构形式简单、计算速度快,单点平均计算速度提升2个数量级,能够满足弹道扰动引力实时、快速计算的需要.     

广义球谐函数及其在梯度边值问题的应用

本文首先指出球谐函数不是球面上唯一的正交函数系,接着证明了体谐函烽的一阶,二阶水平导数也是球面上的正交函数系,最后利用球面上的正交函数系研究了物理大地测量中的二阶,二阶梯度边值问题。     

广义球谐函数及其在梯度边值问题中的应用

本文首先指出球谐函数不是球面上唯一的正交函数系,接着证明了体谐函数的一阶、二阶水平导数（称之为广义球函数）也是球面上的正交函数系,最后利用球面上的正交函数系研究了物理大地测量中的一阶、二阶梯度边值问题。     

球谐函数级数式的改化形式

首先将级数式中缔合勒让德函数的计算转化为一般勒让德函数的导数计算，并给出相应的递推公式；其次将球谐函数级数式转化为仅含带谐项的级数式，并给出相应系数的计算公式。经实例计算，用机时间节省约90％。这对于应用部门快速计算重力场的有关数据将十分有利。     

弹道扰动引力的有限元逼近算法

为了克服多项式逼近弹道扰动引力的缺点，根据有限元插值的原理，采用了对弹道周围空间区域进行有限元剖分的方法，利用剖分单元各顶点的扰动引力分量内插出弹道点对应的扰动引力分量值。结果表明，文中提出的逼近算法能够快速精确可靠地逼近弹道扰动引力，是一种具有应用价值的方法。     

计算低空扰动引力的模型方法比较

针对不同模型方法在低空扰动引力计算中的适用问题,该文选取我国某山地区域,分析比较球谐位系数模型法、点质量模型法和Stokes积分法在低空不同高度的扰动引力计算精度及效率;并且分析误差来源和个别改进办法。结果表明:点质量模型计算低空扰动引力精度较高,且速度最快;去奇异点的Stokes积分法可以解决低空积分时数值溢出的问题,但精度较低;球谐位系数模型法原理简单,但计算速度最慢。     

基于球谐函数区域电离层模型建立

利用GPS双频观测数据建立高精度、准实时的区域电离层总电子含量(TEC)模型是电离层研究的一个重要手段。文中探讨IGS观测站数据结合4阶球谐函数建立区域电离层格网模型的方法,并对硬件延迟(DCB)和TEC建模结果的可靠性进行分析,结果表明,DCB解算精度在0.4ns以内,TEC内外精度优于1.4TECU(1TECU=1016电子数/m2)和1.5TECU,满足导航定位中电离层改正的需要。     

基于球谐函数模型的电离层预报

据球谐函数模型系数的特点,采用ARMA(p,q)模型对球谐函数模型系数进行预报,由球谐函数模型计算电离层VTEC。提出了针对某一时刻球谐系数进行预报的方法,相比传统按照时刻顺序的预报,预报时间大大延长,预报精度也有所提高。试验结果表明,相比中高纬度地区,低纬度地区预报精度偏低,同时,一天中不同时刻预报结果有所差别,前半天的预报效果明显好于后半天。     

点质量模型计算空间扰动引力的多项式拟合研究

本文通过对点质量模型计算各频段空间扰动引力矢量随高度变化的分析,提出了点质量模型的代数多项式拟合逼近模型。通过对多项式拟合函数与点质量模型计算空间扰动引力矢量结果的比较,确定了各频段适合实际计算的多项式函数次数,从而建立起能够替代点质量模型的分段多项式拟合函数模型。所建立的拟合函数模型能够贴切地反映出空间扰动引力各频段的变化特征,而且函数形式简单,有利于实现空间扰动引力的实时、快速计算。     

不同椭球变换的物理方法

本文采用物理方法讨论不同椭球变换的问题，论证了重力位低阶球谐系数与大地坐标系转换参数的关系，说明几何法转换模型（即大地坐标微分公式）不过是取至二阶次的谐函微分公式，为了提高转换精度，应该采用较高阶次的物理法微分公式（即球面正交多项式）作为不同系统的转换模型。     

弹道扰动引力的有限元逼近算法

为了克服多项式逼近弹道扰动引力的缺点,根据有限元插值的原理,采用了对弹道周围空间区域进行有限元剖分的方法,利用剖分单元各顶点的扰动引力分量内插出弹道点对应的扰动引力分量值.结果表明,文中提出的逼近算法能够快速精确可靠地逼近弹道扰动引力,是一种具有应用价值的方法.