空間目標軌道數據套用——碰撞預警與態勢分析

《空間目標軌道數據套用——碰撞預警與態勢分析》是2015年1月編輯出版的圖書，作者是陳磊。

基本介紹

• 中文名：空間目標軌道數據套用——碰撞預警與態勢分析
• 作者：陳磊
• 出版時間：2015年1月
• 出版社：國防工業出版社
• 頁數：290 頁
• ISBN：978-7-118-09794-8
• 定價：88.00
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• 版次：1版1次
• 出版基金：國防科技圖書出版基金
• 字數：356
• 中圖分類：V556.3

內容簡介

本書主要論述空間目標軌道數據在目標碰撞預警和空間態勢分析中的套用和涉及的理論與方法，內容包括基於軌道模型的預報誤差傳播、基於相對運動理論的軌道誤差分析、基於歷史軌道數據的軌道預報誤差分析、空間目標接近分析的解析和數值方法、碰撞機率計算的顯表達式、碰撞機率靈敏度分析、最大碰撞機率分析、碰撞預警的漏警和虛警分析、考慮多因素的碰撞風險綜合評估方法、基於歷史軌道數據的軌道異常和空間事件分析方法、基於軌道數據的空間碎片環境與流量分析等。本書可供從事太空飛行器動力學、太空飛行器測控、空間目標監視、空間態勢感知和空間碎片研究的工程技術人員參考，也可作為高等院校相關專業研究生的輔助教材。

圖書目錄

第1章緒論1

1.1數據來源——空間目標監視系統3

1.1.1空間目標監視3

1.1.2空間目標監視系統4

1.1.3國外空間目標監視網6

1.2數據類型——空間目標編目數據7

1.2.1空間編目數據基本信息7

1.2.2編目數據的軌道模型8

1.2.3美國發布的編目數據9

1.3數據用途——碰撞預警與態勢分析10

1.3.1數據套用的方法10

1.3.2碰撞預警12

1.3.2態勢分析17

第2章空間目標軌道預報誤差傳播19

2.1坐標系的定義19

2.2空間目標軌道預報誤差綜述20

2.2.1軌道預報誤差的分類20

2.2.2基於軌道模型的誤差外推23

2.2.3與高精度軌道預報結果對比23

2.3協方差分析描述函式法24

2.3.1線性系統協方差分析24

2.3.2非線性系統協方差分析25

2.3.3基於高斯分布的描述函式26

2.3.4協方差描述函式的軌道套用29

2.4基於相對運動理論的軌道誤差分析41

2.4.1基於代數法模型的初始誤差傳播42

2.4.2基於幾何法模型的近圓軌道誤差相關特性分析61

第3章基於歷史軌道數據的誤差分析69

3.1基於歷史軌道數據的誤差分析與套用綜述69

3.1.1基於歷史數據的初始協方差分析70

3.1.2基於歷史數據的協方差演化函式擬合70

3.1.3利用歷史數據提高軌道長期預報精度72

3.2考慮周期特性的誤差數據生成73

3.2.1空間目標的選擇73

3.2.2誤差數據的生成73

3.3誤差數據的預處理76

3.3.1誤差數據的二維分組76

3.3.2誤差數據異常值檢測77

3.4考慮周期特性的誤差擬合函式形式的確定78

3.4.1軌道根數誤差與軌道位置誤差78

3.4.2C-W方程的誤差傳播結果79

3.4.3泊松級數81

3.5誤差係數矩陣的擬合84

3.5.1泊松級數的最小二乘擬合84

3.5.2泊松級數階次的確定85

3.6結果與分析86

3.6.1位置誤差的擬合結果86

3.6.2泊松係數矩陣的影響分析87

3.6.3美、俄碰撞衛星的誤差分析90

3.7位置速度誤差負相關特性的驗證91

第4章空間目標接近分析93

4.1空間目標接近分析的解析方法93

4.1.1Hoots方法93

4.1.2基於軌道長期項的碰撞檢測算法100

4.2空間目標接近分析的數值方法107

4.2.1接近分析的A-R算法107

4.2.2接近分析的A-N算法109

第5章碰撞機率的計算方法113

5.1碰撞機率計算方法及簡化113

5.1.1碰撞機率計算方法綜述113

5.1.2碰撞機率計算方法的簡化117

5.2圓軌道情形下碰撞機率的顯式表達式119

5.2.1接近幾何關係和接近距離的分解119

5.2.2誤差協方差的轉換和投影121

5.2.3碰撞機率的顯式表達式123

5.2.4算例分析124

5.3一般軌道情形下碰撞機率的顯式表達式126

5.3.1接近幾何關係表示的碰撞機率顯式表達式127

5.3.2接近距離的N、T、W分量表示的碰撞機率顯式表達式133

5.3.3算例分析137

5.4適用圓軌道假設的偏心率範圍139

5.4.1橢圓軌道的速度傾角和速度大小139

5.4.2速度傾角非零和速度大小不等的影響141

5.4.3橢圓軌道的綜合影響142

第6章碰撞機率的套用研究145

6.1碰撞機率靈敏度分析145

6.1.1碰撞機率靈敏度的定義146

6.1.2基於顯式表達式的碰撞機率靈敏度推導146

6.1.3算例分析152

6.2最大碰撞機率分析158

6.2.1誤差橢球形狀固定時的最大碰撞機率159

6.2.2誤差橢球形狀不定時的最大碰撞機率162

6.2.3特殊情況167

6.2.4算例分析169

6.3碰撞預警的漏警機率和虛警機率分析171

6.3.1碰撞預警的實質和誤判171

6.3.2碰撞預警的安全區域和危險區域172

6.3.3漏警機率的計算174

6.3.4虛警機率的計算176

6.4碰撞風險綜合評估方法178

6.4.1風險評估參數和品質評估參數179

6.4.2評估參數的隸屬函式180

6.4.3評估參數的加權係數182

6.4.4算例分析183

第7章軌道異常與空間事件分析185

7.1概述185

7.1.1軌道異常與空間事件185

7.1.2基於歷史數據的軌道異常分析方法186

7.1.3軌道異常檢測方法的基本步驟189

7.2基於移動視窗曲線擬合的軌道異常檢測191

7.2.1特徵軌道根數的選擇191

7.2.2偏差數據的生成191

7.2.3偏差數據的異常值檢測方法195

7.3基於預報偏差的軌道異常檢測199

7.3.1特徵軌道根數的長期預報模型200

7.3.2偏差數據的生成和異常檢測201

7.3.3算例分析203

7.4基於漂移率偏差的GEO目標軌道異常檢測205

7.4.1特徵軌道參數的選擇和變化規律分析206

7.4.2漂移率偏差數據的生成211

7.4.3偏差數據的異常值檢測213

7.4.4算例分析216

7.5軌道異常檢測方法的評估219

7.5.1判別分析及誤判機率219

7.5.2虛警機率220

7.5.3漏警機率224

7.5.4軌道精度需求225

第8章空間碎片環境與流量分析227

8.1空間碎片環境模型綜述227

8.2空域劃分方法230

8.2.1空域劃分方法分類231

8.2.2等面積空域劃分模型232

8.2.3等面積空域劃分方案234

8.3空間碎片的空間密度235

8.3.1位置空間和軌道空間236

8.3.2空間密度的定義236

8.3.3空間單元編號及體積計算237

8.3.4空間密度函式238

8.3.5停留機率的計算239

8.3.6空間密度函式的簡化244

8.3.7典型軌道區域的空間密度245

8.4空間碎片的速度分布250

8.5空間碎片的碰撞流量252

8.5.1碰撞流量的計算252

8.5.2典型目標軌道的碰撞流量計算255

附錄AT-H方程狀態轉移矩陣的各元素260

附錄BC-W方程計算得到的協方差矩陣表達式263

附錄C第3章部分結果圖265

附錄D等面積空域劃分方案275

參考文獻280