卫星机动轨道确定 [Orbit Determination for Maneuvering Satellite]

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李恒年 著
图书标签:
  • 轨道确定
  • 卫星机动
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  • 空间目标跟踪
  • 姿态确定
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出版社: 国防工业出版社
ISBN:9787118086423
版次:1
商品编码:11313640
包装:平装
外文名称:Orbit Determination for Maneuvering Satellite
出版时间:2013-06-01
用纸:胶版纸
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  《卫星机动轨道确定》重点讨论卫星机动轨道跟踪和确定问题,主要内容包括卫星机动轨道确定理论,卫星机动动力学模型、跟踪和估计方法,以及相关动力学模型、参数估计、状态滤波相关理论、方法、算法和应用实例。
  《卫星机动轨道确定》共8章,第1章概述全书主要内容;第2章至第4章主要介绍卫星轨道运动和确定基础;第5章介绍卫星机动运动模型;第6章介绍卫星初始轨道确定;第7章介绍卫星机动轨道跟踪与机动检测;第8章介绍卫星机动轨道确定方法和算法。
  《卫星机动轨道确定》结合明确的工程应用背景,讨论和总结了实际工程应用中的方法和算法,具有较强的参考意义,主要面向卫星跟踪、测量、导航与控制等相关专业科研技术人员,也可供有关院、校师生参考。

目录

第1章 概述
1.1 卫星机动轨道确定
1.2 卫星精密轨道确定
1.3 机动目标跟踪
1.4 本书的主要内容和结构

第2章 卫星运动与时空系统
2.1 地球运动
2.1.1 地球自旋轴极移运动
2.1.2 地球自旋轴进动运动
2.1.3 地球自旋轴章动运动
2.2 时间系统
2.2.1 春分点和子午面
2.2.2 平太阳日和平恒星日
2.2.3 葛略历与儒略日
2.2.4 太阳时和恒星时
2.2.5 世界时和协调世界时
2.2.6 原子时和历书时
2.2.7 时间系统相互关系
2.3 空间坐标系统
2.3.1 地心坐标系
2.3.2 地平坐标系
2.3.3 卫星质心坐标系
2.3.4 卫星本体坐标系
2.4 卫星运动基础
2.4.1 开普勒轨道
2.4.2 椭圆轨道开普勒方程
2.4.3 双曲线和抛物线轨道开普勒方程

第3章 卫星轨道确定基础
3.1 观测方程及线性化
3.2 状态方程及线性化
3.3 系统状态转移矩阵变分方程
3.4 系统状态转移矩阵求解
3.4.1 数值积分法
3.4.2 矩阵指数函数
3.4.3 幂级数近似法
3.4.4 数值差分法
3.4.5 差分积分混合法
3.5 微分修正条件方程
3.6 最小二乘解
3.6.1 超定方程正规化
3.6.2 超定方程顺序法化
3.6.3 超定方程奇异值分解
3.7 加权最小二乘解

第4章 动力学系统估计理论与方法
4.1 贯序估计理论
4.2 线性递推卡尔曼滤波
4.3 扩展卡尔曼滤波
4.3.1 卡尔曼滤波算法的缺陷
4.3.2 卡尔曼滤波算法核心的再认识
4.3.3 模型噪声和观测噪声
4.3.4 算法应用与要点
4.4 无味卡尔曼滤波
4.4.1 随机变量均值和方差传播
4.4.2 随机过程无味变换
4.4.3 基于无味变换的卡尔曼滤波
4.5 精度与实时性

第5章 卫星轨道机动运动动力学模型
5.1 中心天体引力
5.2 摄动运动动力学模型
5.2.1 地球非球形摄动
5.2.2 三体引力摄动
5.2.3 太阳光压摄动
5.2.4 气动阻力摄动
5.3 轨道机动控制动力学模型
5.3.1 高斯马尔科夫随机过程加速度模型
5.3.2 轨道机动推力加速度模型
5.3.3 轨道机动速度增量模型
5.3.4 轨道机动连续推力α-β模型
5.3.5 轨道机动推力加速度方向

第6章 初始轨道确定
6.1 卫星初轨多项式拟合算法
6.2 初始轨道确定最小二乘法
6.2.1 系统状态模型
6.2.2 系统观测模型
6.2.3 观测矩阵
6.2.4 状态传递矩阵
6.2.5 残差统计与方差控制
6.2.6 动态权系数矩阵
6.2.7 算法的实现步骤和过程
6.3 初始轨道确定扩展卡尔曼滤波
6.3.1 系统状态方程
6.3.2 系统观测方程
6.3.3 两种测量体制下的融合滤波算法
6.4 初始轨道确定Laplace方法
6.4.1 地面测量方程
6.4.2 GPS测量观测方程
6.4.3 条件方程最小二乘算法

第7章 卫星机动轨道跟踪与机动检测
7.1 轨道机动推力参数辨识
7.1.1 轨道机动推力模型辨识
7.1.2 推力方向矢量在东南固连坐标系的度量
7.1.3 推力方向矢量在瞬时轨道坐标系的度量
7.1.4 仿真实例
7.2 轨道机动过程加速度辨识
7.2.1 加速度辨识动力学模型
7.2.2 加速度辨识滤波算法
7.2.3 加速度变分运动方程
7.2.4 仿真实例

第8章 动力学补偿机动轨道确定
8.1 Markov过程动力学补偿方法
8.1.1 Markov过程矢量增广系统动力学模型
8.1.2 卡尔曼滤波实时轨道确定算法
8.1.3 初始状态与协方差矩阵
8.1.4 测站原点在地心惯性系的运动状态
8.1.5 状态矩阵和观测矩阵
8.1.6 应用实例
8.2 推力加速度补偿动力学模型轨道确定
8.2.1 系统状态动力学模型
8.2.2 推力加速度和轨道参数的联合估计算法
8.2.3 系统状态矩阵
8.2.4 观测矩阵
8.2.5 仿真实例

附录A 向量微分与雅可比变换
附录B 随机变量及随机过程
附录C Cholesky分解
参考文献

前言/序言


《天体轨道解译:探索宇宙运行的奥秘》 本书并非关于人造卫星的轨道姿态调整,而是将视角投向宇宙深处,聚焦于自然天体的运动规律及其精确测量与解析。我们将一同踏上一段解译宇宙运行代码的旅程,揭示行星、恒星乃至更宏大天体结构在无垠时空中勾勒出的优雅轨迹。 第一部分:宇宙的律动——基本原理与概念 在深入复杂的计算模型之前,我们需要构建坚实的基础。本部分将带领读者回顾并深入理解支配天体运动的基本物理定律。 牛顿的万有引力定律: 这是理解一切天体运动的基石。我们将探讨引力如何作为一种普遍存在的相互作用,将天体束缚在各自的轨道上。从地球绕太阳的运行,到月球围绕地球的舞蹈,无一不遵循此定律。本书将不仅仅是罗列公式,而是深入剖析引力场的特性,以及它如何随距离和质量的变化而影响天体的运动。我们将讨论引力势能的概念,以及它在计算轨道能量中的关键作用。 开普勒定律: 这三大定律是对行星运动的经典描述,它们在牛顿力学之前便已精确地刻画了椭圆轨道、面积速度恒定以及周期与半长轴的关系。我们将详细阐述每个定律的几何含义和物理渊源,并展示它们如何被视为万有引力定律的直接推论。理解开普勒定律,是理解更复杂轨道问题的起点。 角动量守恒: 在不受外力矩作用的情况下,天体的角动量是恒定的。这一原理对于理解轨道形状和天体自转至关重要。我们将探讨角动量守恒如何解释为何天体在轨道上速度会有变化(近拱时快,远拱时慢),以及它在处理多体引力问题时的应用。 基本坐标系与参考系: 为了准确描述天体的位置和速度,我们需要建立统一的观测和计算框架。本书将详细介绍地心赤道坐标系、日心黄道坐标系等常用坐标系的定义、转换方法及其适用场景。理解这些坐标系,是进行任何轨道计算的先决条件。我们将讨论不同参考系的选取对轨道参数描述的影响,以及如何进行坐标系之间的精确转换。 第二部分:测量的艺术——观测技术与数据获取 精确的轨道确定离不开高质量的观测数据。本部分将聚焦于人类如何通过各种手段“看”见宇宙,并获取可靠的天体位置信息。 光学望远镜观测: 从地面到太空,光学望远镜是获取天体可见光信息最直接的工具。我们将介绍不同类型光学望远镜的原理、性能特点,以及它们在追踪天体运动方面的应用。我们将探讨如何通过精确测量天体在不同时刻的方位角和高度角来确定其位置。 射电干涉测量: 对于某些天体(如类星体、脉冲星),射电望远镜提供了独特的观测窗口。本书将详细介绍射电干涉测量技术,包括甚长基线干涉测量(VLBI),如何通过合成孔径效应获得极高的空间分辨率,从而实现对遥远天体位置的精确测量。 光谱学测量: 通过分析天体发出的光线光谱,我们可以获得关于其视向速度(径向速度)的信息。本书将介绍多普勒效应在天文学中的应用,以及如何通过光谱分析来测量天体的退行或靠近速度,从而获取轨道运动的另一个维度信息。 现代观测技术: 除了传统的观测方法,我们还将介绍一些现代化的观测技术,例如: 空间测地学: 利用空间中的测量设备(如激光测距卫星)来精确测量地月之间的距离,以及地球的形状和自转,为更精确的轨道计算提供基础。 系外行星探测: 尽管本书并非专门介绍系外行星,但其探测方法(如凌日法、径向速度法)中蕴含的精密测量原理,也为我们理解天体轨道测量提供了新的视角。我们将简要介绍这些方法如何间接推断出行星的轨道参数。 重力波探测: 虽然与传统的光学或射电观测不同,但重力波的探测为我们研究宇宙大尺度结构和极端天体事件提供了前所未有的机会,间接影响着我们对天体运动的理解。 第三部分:解译的智慧——轨道确定方法与模型 获取了精确的观测数据,接下来的挑战是如何将这些数据转化为天体的精确轨道。本部分将深入探讨各种轨道确定算法和模型。 轨道根数的概念: 我们将介绍描述天体轨道的“六根数”(轨道根数),如半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近拱点黄经和真近点角。理解这组参数如何完整地定义一个轨道,是进行轨道计算的基础。 最小二乘法在轨道确定中的应用: 这是解决观测数据与理论模型之间差异的经典方法。我们将详细讲解最小二乘法的原理,以及如何将其应用于计算最佳拟合轨道。我们将讨论权重、误差椭圆等概念,以及如何评估轨道确定的精度。 非摄动轨道计算: 在理想情况下,忽略其他天体的引力影响,天体将遵循精确的开普勒轨道。本书将介绍基于这些理想轨道的初步轨道确定方法。 摄动理论与模型: 现实世界并非简单孤立的两体系统。其他天体的引力、非球形天体(如地球)的引力异常、太阳光压、潮汐力等都会对天体的轨道产生影响,即“摄动”。本部分将详细介绍: 平均轨道要素与实际轨道要素: 摄动通常表现为轨道要素的缓慢变化。我们将探讨如何区分和计算这些变化。 摄动方程的求解: 介绍常用的摄动计算方法,如欧拉方程、拉格朗日方程等,以及它们在数值积分中的应用。 常用摄动模型: 讨论针对不同天体(如行星、彗星、小行星)的特定摄动模型,以及如何根据天体的性质选择合适的模型。 轨道递推与预测: 一旦获得了某个时刻的天体轨道,我们就可以利用轨道动力学模型将其推算到未来的任何时刻,从而预测天体的运行轨迹。本书将介绍递推算法的原理和实现。 多体问题: 探讨在存在三个或更多天体相互作用的情况下,如何进行轨道近似和计算。虽然精确解析多体问题非常困难,但我们将介绍一些近似方法和数值模拟技术。 第四部分:宇宙的地图册——应用与前沿 轨道确定的知识不仅是纯粹的理论,更是理解和探索宇宙的关键工具。 太阳系天体轨道研究: 行星运动与轨道演化: 通过精确轨道确定,我们可以深入研究行星轨道参数的长期变化,了解太阳系动力学历史,并对行星的未来轨道进行预测。 小行星与彗星的发现与追踪: 轨道确定是识别、分类和预测近地天体(NEOs)的关键。本书将介绍如何根据观测数据计算其轨道,评估其潜在撞击风险。 月球轨道动力学: 深入研究月球轨道的复杂性,包括其章动、不规则运动等,这对于未来的月球探测和资源开发具有重要意义。 银河系与宇宙学尺度的轨道: 恒星运动与银河系结构: 通过测量恒星在天空中的位置变化和视向速度,我们可以重建恒星的轨道,描绘银河系的结构和动力学。 星系动力学: 研究星系内恒星和气体的运动,推断星系中心的黑洞质量,以及星系团的动力学行为。 暗物质与暗能量的引力效应: 尽管我们无法直接观测暗物质和暗能量,但它们对可见物质的引力影响可以通过分析天体轨道来间接探测和约束。 太空探索与导航: 深空探测器的轨道规划与修正: 准确的轨道确定是深空探测器成功执行任务的基础。本书将简要提及如何利用轨道确定技术为探测器规划路径,并在必要时进行轨道修正。 天文学研究的基准: 高精度轨道确定的结果,为其他天文学研究(如寻找系外行星、测量宇宙距离等)提供了不可或缺的参考框架。 《天体轨道解译:探索宇宙运行的奥秘》将带领读者从宏观到微观,从基本原理到前沿应用,全面理解我们如何理解和量化宇宙中天体的运动。这不是一本关于“机动”的书,而是一本关于“本真”的书,是关于宇宙自身内在规律的深刻洞察。

用户评价

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《卫星机动轨道确定》这个书名,立刻激发了我对航天工程精确控制的兴趣。我一直认为,将一个物体送上太空,并让它准确地在预设的轨道上运行,本身就是一项了不起的成就。而“机动”和“轨道确定”这两个词组合在一起,则预示着更高级别的挑战。我设想,这本书会从基础的轨道力学入手,为我梳理卫星如何在地球引力作用下运动,以及各种外部因素,例如大气阻力、太阳光压、以及其他天体的引力,是如何对卫星的轨道产生影响,形成所谓的“摄动力”。这些都会是构建精确轨道模型的基础。然后,我期待书中能够深入探讨“机动”的概念。卫星并非一成不变,它们需要执行各种任务,比如变轨以进入新的轨道、与空间碎片进行规避、或者进行星座内的相对位置调整。这些机动操作,如推进器点火,会瞬间改变卫星的速度和方向,因此,如何在这种动态变化中,利用各种观测数据来实时、准确地确定卫星的轨道,是这本书的核心。我猜测书中会详细介绍各种轨道确定方法,从传统的数学模型拟合,到更复杂的滤波技术。卡尔曼滤波及其变种,如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF),很可能是书中重点讲解的内容,因为它们能够有效地处理带有噪声的测量数据,并进行最优的状态估计。我希望书中能够解释这些算法是如何工作的,它们如何处理非线性和高动态的卫星运动,以及它们在实际航天任务中的应用。此外,我也对书中可能提及的实际工程挑战很感兴趣,比如如何处理传感器误差、如何优化计算资源、以及如何保证轨道的实时确定性。这本书,在我看来,将是一次深入了解现代航天技术背后精密计算和精准控制的旅程。

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《卫星机动轨道确定》这个书名,像一道密码,召唤着我对航天工程中那些复杂而又至关重要的计算过程的求知欲。我一直对卫星在太空中的精确运行感到惊叹,而“机动”这个词,则意味着它们并非静止不动,而是能够根据任务需求进行主动的轨迹调整,这无疑是技术上的一个巨大飞跃,也意味着轨道确定工作的复杂性大大提升。我预感,这本书会从最基础的轨道力学原理讲起,为我铺垫好理解卫星运动的基础。这可能包括牛顿的万有引力定律,以及各种对卫星轨道产生影响的“摄动力”,例如地球大气的拖曳作用、太阳光压的推力、甚至月球和太阳的引力作用。这些都会是构建精确轨道模型的基础。接着,我最期待的就是关于“机动”时轨道确定的部分。卫星需要进行各种变轨操作,比如为了接近目标、规避空间碎片、或者优化能量消耗。而这些机动操作本身就会改变卫星的轨道参数,因此,如何在这些动态变化中,利用各种观测数据(比如地面雷达的测量,光学望远镜的跟踪,甚至卫星自身的导航传感器)来实时、精确地更新卫星的位置和速度,将是本书的重中之重。我希望书中能够详细介绍各种轨道确定算法,从经典的最小二乘法,到更现代的卡尔曼滤波及其变种,如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。我希望能理解这些算法是如何处理噪声,如何融合不同来源的数据,以及如何进行最优的轨道状态估计。此外,我也对书中可能涉及的实际工程问题很感兴趣,比如在计算资源有限的情况下如何实现高精度的轨道确定,以及如何应对可能出现的传感器故障等。这本书,对我而言,将是一次深入了解航天技术核心秘密的旅程。

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《卫星机动轨道确定》这个书名,本身就充满了科幻色彩与工程智慧的结合。我一直对人类如何能够精准地控制和追踪那些在地球大气层之外的航行器着迷。卫星,作为我们探索宇宙、连接世界的关键载体,其轨道的精确性是毋庸置疑的。而“机动”这个词,则暗示着卫星并非一成不变地绕行,而是能够根据任务需求进行主动的轨迹调整,这无疑大大增加了轨道确定的挑战性。我设想,这本书的开篇会为我打下坚实的轨道力学基础,从牛顿的引力定律讲起,并详细解释各种可能影响卫星轨道的“摄动力”,如地球大气的阻力、太阳光压、以及地月系统的引力扰动等。这些都会是理解卫星在太空中运动轨迹的基石。随后,我非常期待书中能够深入探讨“机动”过程中轨道确定的关键技术。卫星需要进行变轨以实现其各种任务,例如靠近探测目标、规避空间碎片、或是进行星座的编队飞行。这些机动操作会瞬间改变卫星的速度和方向,因此,如何利用各种观测手段(如地面雷达、光学跟踪站、星载传感器等)提供的测量数据,来实时、准确地更新和预测卫星的轨道,将是本书的核心内容。我希望书中能够详细介绍各种轨道确定算法,特别是卡尔曼滤波及其在处理高动态、非线性系统中的变种,例如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。我希望能理解这些算法的工作原理,它们如何处理测量噪声,如何融合多源数据,并给出最优的轨道状态估计。此外,我也对书中可能提及的实际航天任务案例和工程挑战很感兴趣,例如在有限的计算资源下如何实现高精度的轨道确定,以及如何应对传感器故障等。这本书,对我来说,将是一次深入理解现代航天技术精密控制的精彩探索。

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《卫星机动轨道确定》这个书名,勾起了我对太空探索和工程技术深层奥秘的好奇。作为一名对宇宙充满敬畏的读者,我常常惊叹于人类如何能够将物体送入太空,并使其精确地执行各种复杂任务。卫星,作为我们连接世界、观察宇宙的先锋,其运行的精确性是毋庸置疑的。但“机动”二字,则为这个本已精密的系统增加了动态性和不确定性。我推测,这本书会首先为我构建一个坚实的轨道力学基础,讲解卫星如何在引力场的支配下运动,以及各种天体物理效应,例如地球的扁率、大气阻力、太阳辐射压、月球和太阳的引力摄动等等,是如何影响卫星轨道的。这些都会是理解轨道变化的基础。然而,真正让我兴奋的是“机动”部分。卫星并非仅仅被动地绕行,它们需要根据任务需求进行轨道变更,比如为了规避碰撞、优化观测角度、或者进行星座的编队飞行。这些机动操作,例如推进器的点火,会瞬间改变卫星的速度和方向,从而导致其轨道参数的快速变化。如何在这些动态过程中,依然能够保持对卫星轨道的精确了解,甚至利用观测数据来实时更新和预测,是这本书的核心挑战。我期待书中能够详细介绍各种轨道确定技术,从经典的基于观测数据的数学模型拟合,到更先进的滤波算法,比如卡尔曼滤波及其各种变种,例如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。这些算法是如何处理测量噪声,如何融合不同来源的观测数据(例如雷达、光学跟踪、星载传感器),以及如何对卫星的未来轨道进行预测,都是我非常渴望了解的内容。此外,我希望书中能够涵盖一些实际工程中的考量,比如计算效率、实时性要求、以及在面对异常情况(如传感器故障)时的应对策略。通过这本书,我希望能更深入地理解航天工程师是如何通过精密的计算和控制,让卫星在浩瀚的宇宙中“随心所欲”地航行。

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《卫星机动轨道确定》这个书名,让我立刻联想到那些在太空中执行复杂任务的精密仪器。我一直对航天技术充满敬意,特别是那些支撑着我们现代生活,却又隐藏在幕后的工程细节。卫星,作为我们通信、导航、气象观测的眼睛和耳朵,其轨道的精确性是毋庸置疑的。而“机动”这个词,则意味着卫星并非静态的,而是可以主动改变其运行轨迹,这无疑大大增加了轨道确定的难度和复杂性。我猜想,这本书会从基础的轨道力学开始,为我解释卫星是如何在地球引力的支配下运动的,并详细介绍各种影响卫星轨道的“摄动力”,如地球大气层对其的拖曳作用,太阳光压的推力,以及月球和太阳的引力影响。这些都会是理解卫星轨道演变的基础。接着,我非常期待书中能够深入探讨“机动”过程中轨道确定的挑战。例如,当卫星进行变轨操作时,其速度和位置会发生显著变化,如何在这种动态且可能不规则的变化中,利用各种观测数据(如地面雷达、光学跟踪站,甚至是卫星自身的传感器)来实时、准确地更新卫星的轨道参数,将是书中重点阐述的内容。我希望书中能够详细介绍各种先进的轨道确定技术,尤其是卡尔曼滤波及其各种改进版本,如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF),这些算法在处理高动态、非线性系统中的状态估计方面具有显著优势。我希望能了解这些算法的工作原理,它们如何融合多源数据,如何处理噪声,以及如何保证轨道预测的精度。此外,我也对书中可能提及的实际航天任务中的案例和挑战很感兴趣,比如如何应对传感器故障,如何在有限的计算资源下实现高精度的轨道确定等等。这本书,对我来说,将是一次深入探索航天技术核心奥秘的绝佳机会。

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《卫星机动轨道确定》这个书名,宛如一扇通往浩瀚宇宙的窗户,让我对其中蕴含的精密工程和深奥理论充满了遐想。作为一名对太空探索充满热情但并非专业人士的读者,我总是被那些能够将人造物精确送入太空并使其按预设轨迹运行的科技所折服。“机动”二字,更是为这个本已复杂的概念增添了一层动态的挑战。我猜想,这本书首先会为我构建一个扎实的轨道力学根基,从基础的引力定律出发,解释卫星如何在天体的引力作用下运动,并详细阐述各种外部因素——如地球大气层的阻力、太阳光压、以及其他天体(如月球、太阳)的引力——如何对卫星的轨道造成扰动,导致其偏离理想轨道。理解这些“摄动力”是精确确定轨道的前提。随后,我期待书中能深入探讨“机动”过程中的轨道确定技术。卫星的每一次变轨,无论是为了规避碰撞、优化观测角度,还是进行星座的编队飞行,都需要在执行操作的同时,精确地知道当前和未来的轨道状态。这无疑需要强大的数据融合和状态估计能力。我希望书中能详尽介绍各种先进的轨道确定方法,特别是卡尔曼滤波及其在处理非线性、高动态系统中的变种,如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。我希望能了解这些算法是如何利用来自雷达、光学跟踪、星载传感器等不同来源的观测数据,如何处理测量噪声,如何进行最优的轨道状态估计,并预测卫星未来的运行轨迹。这本书,在我看来,将是一次深入探索现代航天工程如何通过精密计算和实时控制,实现太空探索宏伟蓝图的绝佳机会。

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《卫星机动轨道确定》这个书名,仿佛一个邀请,让我踏上一段探索宇宙奥秘和精密工程的旅程。我一直对人类如何能够将物体送入太空,并在那里进行如此复杂的操作感到好奇。卫星,作为我们现代生活不可或缺的一部分,其轨道精确度令人赞叹。而“机动”这个词,则为这种精确性增添了动态的维度,暗示着卫星能够主动地调整自身轨迹,这其中的技术难度可想而知。我猜想,这本书的开篇会为我打下坚实的轨道力学基础,从牛顿的万有引力定律讲起,并详细解释各种影响卫星轨道的“摄动力”,例如地球大气层的阻力、太阳光压,以及月球和太阳的引力摄动。这些都会是理解卫星运动轨迹的基础。接着,我最期待的部分便是关于“机动”过程中轨道确定的技术。无论是为了接近某个目标、规避潜在的碰撞,还是为了进行星座的编队飞行,卫星的每一次机动都伴随着轨道参数的快速变化。如何利用各种观测数据(例如地面雷达的测量,光学跟踪站的观测,甚至卫星自身的导航传感器)来实时、精确地确定卫星当前和未来的轨道,将是本书的核心。我希望书中能够详细介绍各种轨道确定算法,特别是卡尔曼滤波及其在处理非线性、高动态系统中的变种,如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。我希望能理解这些算法是如何处理测量噪声,如何融合来自不同传感器的数据,并给出最优的轨道状态估计。此外,我也对书中可能提及的实际工程挑战很感兴趣,比如在资源有限的情况下如何实现高精度的轨道确定,以及如何应对可能出现的传感器故障等。这本书,对我而言,将是一次深入了解航天技术核心秘密的绝佳机会。

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收到这本《卫星机动轨道确定》时,我首先被其专业而又充满吸引力的标题所吸引。作为一名对航天技术充满好奇心的普通读者,我一直对那些看不见摸不着却支撑着我们现代生活的技术细节充满向往。卫星,尤其是那些需要频繁调整姿态和轨道的卫星,其“轨道确定”听起来就充满了挑战性和技术深度。这本书的题目暗示着它不仅仅是介绍卫星的基础轨道知识,而是更进一步,深入到卫星在执行“机动”过程中的轨道精确测量和计算。我设想,这本书会从基础的轨道力学原理出发,解释卫星是如何在引力作用下运动的,然后会引入各种“扰动”因素,比如地球大气层对低轨道卫星的影响,太阳光压力对高轨道卫星的影响,以及其他行星的引力等等。这些扰动使得卫星的实际轨道与理想轨道产生偏差,因此需要不断地进行观测和修正。而“机动”本身,就是为了改变卫星的轨道,这无疑会给轨道确定带来更大的难度。想象一下,当卫星点火加速或减速时,它的速度和位置会在短时间内发生显著变化,此时如何快速、准确地捕捉这些变化,并更新其轨道模型,将是至关重要的。书中很可能会介绍各种观测手段,比如地面雷达对卫星进行测距和测角,光学望远镜的跟踪,甚至是卫星本身携带的星敏感器和陀螺仪的数据。如何将这些零散、带有噪声的数据融合成一个精确的轨道状态估计,才是这本书的核心内容。我期待书中能够详细介绍诸如批量最小二乘法、扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)等一系列先进的轨道确定算法,并解释它们在处理高动态、非线性系统时的优势和局限性。同时,我也想了解,在实际的航天任务中,这些算法是如何被实现的,涉及到哪些工程上的考量,比如计算资源的限制,实时性的要求,以及如何应对各种突发情况。这本书对我来说,无疑是一扇了解现代航天技术背后复杂计算和精密控制的窗口。

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《卫星机动轨道确定》这个书名,瞬间击中了我的好奇心,尤其是“机动”这个词,暗示着卫星不仅仅是在按部就班地运行,而是可以主动地改变自己的运行轨迹,这背后所涉及的精妙计算和控制技术,无疑是令人着迷的。我设想,这本书的开篇会为我打下坚实的轨道力学基础,从牛顿的引力定律讲起,然后引入各种对卫星轨道产生影响的“摄动力”,例如地球大气的阻力,太阳光压的影响,以及月球和太阳的引力摄动。这些都会是理解卫星如何“漂移”的基础。而“机动”部分,则是让我最为期待的。无论是为了科学探测、通信覆盖,还是空间站对接,卫星都需要进行精确的轨道调整。我猜想,书中会详细介绍各种用于实现卫星机动的策略和技术,比如推进器的点火时机、推力大小的控制,以及如何在这种动态变化中,利用各种观测数据来实时、精确地确定卫星的当前轨道和预测其未来的运动轨迹。我非常期待书中能够深入讲解各种轨道确定算法,从经典的最小二乘法,到更先进的卡尔曼滤波及其变种,如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。我希望能了解这些算法是如何处理测量噪声,如何融合来自不同传感器(如雷达、光学跟踪、星载导航系统)的数据,以及如何给出最优的轨道状态估计。此外,我也对书中可能提及的实际工程挑战很感兴趣,例如在资源受限的情况下如何实现高精度的轨道确定,以及如何应对各种可能出现的异常情况。这本书,对我来说,将是一次深入理解现代航天技术精密控制的精彩旅程。

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这本书的标题《卫星机动轨道确定》瞬间就勾起了我对天文学和航天工程的浓厚兴趣。我一直对人类如何精确地控制和追踪那些在浩瀚宇宙中航行的物体感到着迷。卫星,作为我们探索太空、实现通信、导航和科学观测的眼睛和手,其轨道的精确确定无疑是整个航天活动的基础。这本书的题目暗示着它将深入探讨卫星在执行机动操作时,如何维持甚至改进其轨道的确定性,这比仅仅追踪一个稳定运行的卫星要复杂得多。我想象着书的开篇会为我揭示轨道力学的基础知识,可能从牛顿的万有引力定律讲起,然后逐渐过渡到更复杂的摄动力,比如地球的非球形、大气阻力、太阳光压等等,这些都会对卫星的轨道产生微妙但至关重要的影响。接着,书中很可能就会聚焦于“机动”这个核心概念。卫星并非一成不变地沿着预设轨道运行,它们需要进行轨道调整以达到预期的任务目标,例如变轨以接近目标、规避空间碎片、或者优化能量消耗。而这些机动操作本身就会改变卫星的轨道参数,因此,如何在这种动态变化中,利用各种观测数据(如雷达、光学跟踪、星载传感器等)来实时、精确地更新卫星的位置和速度,就成为了关键。我期待书中能够详细阐述各种轨道确定方法,从经典的最小二乘法,到更现代的卡尔曼滤波及其变种,比如扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。这些算法是如何处理噪声、如何融合不同来源的数据、以及如何进行最优估计,都将是我想要深入了解的。此外,作者很可能还会讨论机动轨道确定的挑战,比如传感器误差、模型不确定性、以及有限的计算资源等,并且提出相应的解决方案。这本书不仅仅是关于理论,我相信它也会包含大量的实际应用案例,可能涉及著名的航天任务,或者是当前热门的卫星星座技术,让我能够更直观地理解这些复杂技术是如何服务于现实世界的。

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