辛算法在动力天文中的应用（Ⅲ）

文［１］和文［２］从哈密顿系统的整体结构保持一角度阐明了辛算法［３－６］的主要功能，本文将从定量的角度进一步表明辛算法的另一独特优点－可以控制天体运动沿迹误差的快速增长，并对可分离哈密顿系统的显式辛差分格式稍加改进，推广应用到一般动力系统，该系统含有小耗散项或小的不可分离项，计算结果表明，效果极佳，因此，辛算法与传统的数值解法相比，确有很多优点。     

辛积分器中沿迹误差的一种补偿方法

辛积分器严格描述了一摄动Ｈａｍｉｌｔｏｎ系统的流，因而导致天体轨道的沿迹误差随时间呈线性增长趋势。本文利用这一特点，提出了一种对其沿迹误差进行估算的数值方法，从而达到了对数值结果进行沿迹误差补偿的目的，数值结果证实了此方法在较大积分步长和较长积分时间的数值计算中是有效的。     

近地小行星轨道演化的数值研究与辛算法有效性的探讨

本文采用改进的显式辛算法（symplecticalgorithm）和嵌套的RKF7（8）积分器对43颗已命名（或编号）的近地小行星的轨道演化进行数值研究．在力学模型上,除考虑各大行星的引力振动外,还增加了后牛顿效应,而在算法上则着重探索辛算法在近地小行星轨道演化研究中的应用前景,特别是当小行星与某一大行星靠近时辛算法的有效性．本文的结果可为了解近地小行星的轨道演化状况和对它们进行监测提供可靠的信息．     

关于太阳系小天体轨道演化的算法研究

太阳系小天体的运动对应—哈密顿(Hamilton)系统,对其轨道演化的数值研究宜采用哈密顿算法(即辛算法)。本文将仔细讨论这一问题,并以主带小行星的运动为例,较系统地介绍几种辛算法对应的显式辛差分格式。     

几类辛方法的数值稳定性研究

主要对一阶隐式Euler辛方法M1、二阶隐式Euler中点辛方法M2、一阶显辛Euler方法M3和二阶leapfrog显辛积分器M4共4种辛方法及一些组合算法进行了通常意义下的线性稳定性分析．针对线性哈密顿系统,理论上找到每个数值方法的稳定区,然后用数值方法检验其正确性．对于哈密顿函数为实对称二次型的情况,为了理论推导便利,特推荐采用相似变换将二次型的矩阵对角化来研究辛方法的线性稳定性．当哈密顿分解为一个主要部分和一个小摄动次要部分且二者皆可积时,无论是线性系统还是非线性系统,这种主次分解与哈密顿具有动势能分解相比,明显扩大了辛方法的稳定步长范围．     

关于近地小行星轨道演化的初步探索

本文采用改进的显式辛算法和嵌套的PKF7（8）积分器同时对86颗已命名（或编号）的近地小行星的轨道演化进行了数值研究，在103－104年的时间尺度上，给出了这些小行星轨道演化的状况以及它们与几颗大行星靠近的最小距离，特别是与地球接近的最小距离可小于0．01天文单位，甚至可能比月球还更靠近地球．     

一种变维的空间飞行器跟踪算法

基于空间飞行器的非线性环境,该文提出了一种变维自适应估计算法。当飞行器处于无机动的巡航状态时,无色卡尔曼滤波器使用常规的二体问题模型描述其运动规律,而当飞行器被认为开始机动后,滤波器将扩展系统的状态空间,将机动加速度作为状态变量进行估计,从而增加了模型的适应性。目标的机动将应用概率理论中假设检验的手段进行判别,讨论了建立模型切换时滤波器初始化的思路。相对于结构固定的跟踪算法,该变维自适应估计算法的资源消耗较小,便于修改,是一种空间飞行任务中可行的在线跟踪算法。     

关于数值求解天体运动方程的几个问题

本文讨论三个问题：1.在采用各种非辛（Symplectic）的数值积分器积分天体运动方程时，截断误差将引起人为的能量耗散，这一问题是不能用简单地在相应的力模型中加进一个人为的阻力因子而得以解决的，被歪曲的能量（或数值轨道）必须在积分过程的每一步用能量关系来进行校正，此即能量控制方法．2.当摄动加速度涉及到坐标轴的旋转时，如何在各种积分器中采用能量控制方法．3.对于大偏心率轨道，用数值方法求解相应运动方程时，积分步长必须随运动天体与中心天体之间的距离变化而改变，显然，这对所有积分器都是不方便的，特别是多步积分器．本义给出了一种步长均匀化的处理，可以使上述大偏心率轨道积分问题按定步长计算．     

混沌的世界——“星之轨迹”的研究

在2011年第七期《天文爱好者》上,我们看到了N体问题所呈现出来的一些对称、漂亮的周期轨道,这体现了N体问题和谐有序的一面。但是这仅仅是N体问题的冰山一角,笔者也提到过N体问题的本质是混沌、无序的,通俗来讲就是非常乱,无法用数学方程来精确描述。这看起来是一种不完美。但试想,探索当初伽利略将望远镜对准月球后,看到的是如想象中光滑的月面,那么他还会惊叹宇宙的神奇吗？     

GPS接收机的中频信号处理算法研究

该文对GPS接收机的中频信号处理算法进行了研究,内容主要涉及信号捕获、载波恢复和伪码跟踪3部分,详细分析了信号捕获过程中所采用的匹配滤波器法、快速傅里叶算法(FFT)、锁频环(FLL)、锁相环(PLL)以及延迟锁定环(DLL)的算法原理,并对环路滤波器作了相应的阐述,给出环路对应的递推公式．     

关于勒让德多项式的算法问题

本文讨论勒让德多项式P_1(x)和缔合勒让德多项式P_(1m)(x)的两种算法,即直接计算和递推算法,并给出相应的计算公式,当1取值较大时,也可以保证达到较高的精度。     

关于天文大气折射的讨论

通过比较天文大气折射级数表达形式和映射函数表达形式,认为对于一个具体的大气折射模型而言,前者的计算精度不会低于后者,理论推导的级数表达式则因为作了不同的近似,使收敛性较差;经过分析大气折射映射函数的母函数方法,认为这种方法不能体现地球物理和大气物理的特性;通过比较指出,采用某地特定的大气分布所建立的大气折射模型,不是各地都适用的,也不能用来评价其他的大气折射模型;为了提高修正精度,关键问题在于采用有效的方法,在不同方位直接测定瞬时大气折射值,建立本地的随方位而异的大气折射实测模型.