异构星座精密轨道确定与自主定轨的理论和方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周建华，徐波 著

图书标签:

• 轨道确定
• 精密轨道确定
• 自主定轨
• 异构星座
• 导航
• 控制
• 空间技术
• 卫星
• 算法
• 理论与方法

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030441430

版次：1

商品编码：11720123

包装：平装

丛书名： 地球观测与导航技术丛书

开本：16开

出版时间：2015-06-01

用纸：胶版纸

页数：396

正文语种：中文

内容简介

本书系统地介绍了高精度导航星座和测地卫星精密定轨、高精度轨道预报、自主定轨的基本理论与新方法，特别分析与给出了区域混合星座及局部布设跟踪站情况下，高精度测定轨的主要技术问题和精密与快速定轨方法，并且针对未来技术发展预测，系统地给出了基于传统与人工智能的混合轨道预报方法、基于绝对定向和地月限制性三体引力强不对称性下的自主定轨理论和方法。全书内容丰富、理论体系严谨，并且结合北斗混合星座实际在轨卫星观测数据和仿真数据进行了大量的计算验证，同时配以大量的实际应用方案，对重点、难点加以深入分析和解决方法论述。本书可作为高等院校相关专业研究生和相关专业技术人员参考书。

目录

前言
第1章绪论
1.1全球导航卫星精密定轨现状1
1.2区域卫星导航系统精密轨道测定1
1.3本书的结构安排4
第2章卫星运动方程及受力分析5
2.1人造地球卫星的运动方程7
2.2卫星受力分析7
2.3轨道数值积分方法8
第3章统计定轨方法20
3.1统计定轨的基本原理25
3.2批处理28
3.3序贯处理34
3.4改进的推广序贯算法39
3.5卡尔曼滤波算法43
3.6改进的扩展卡尔曼滤波49
3.7补偿最小二乘法52
3.8结论53
第4章力模型误差的统计分析54
4.1引言54
4.2长短弧定轨结果的比较54
4.3Vondark平滑与滤波57
4.4随机序列的谱分析59
4.5长弧定轨误差演变的统计分析61
第5章力学模型误差补偿的轨道改进63
5.1力模型误差分析63
5.2长弧定轨批处理补偿算法63
5.3卡尔曼滤波模型误差补偿66
5.4结论73
第6章导航星座精密轨道确定74
6.1测量模型74
6.2多星定轨基本方法77
6.3精度分析83
6.4观测弧长对定轨精度的影响分析90
6.5光压模型性能分析95
6.6混合星座约化动力学定轨104
6.7动力学约束快速定轨108
6.8结论109
第7章单星快速精密轨道确定111
7.1短弧定轨面临的主要问题111
7.2削弱系统差的策略与方法112
7.3时间同步支持下精密定轨及应用122
7.4基于多星组网观测的单星定轨方法及应用124
7.5结论136
第8章基于神经网络模型的高精度轨道预报137
8.1神经网络相关理论138
8.2基于神经网络的改进143
8.3长期精密轨道预报指标法146
8.4预报轨道特征分析147
8.5中圆轨道卫星轨道预报159
8.6高轨GEO/IGSO卫星轨道预报195
第9章基于轨道预报特性的神经网络模型优化及控制202
9.1神经网络模型改进性能评估202
9.2预报轨道与预报误差对应关系的深入分析209
9.3不同因素对神经网络模型补偿精度的影响探讨211
9.4神经网络模型的优化设计215
9.5基于反向重叠弧段比较法的轨道预报误差控制方法220
9.6两种模型下的URE精度分析223
9.7结论226
第10章基于星间链路及方向约束的星座自主定轨228
10.1概述228
10.2星间测距231
10.3绝对定向观测232
10.4星间测距及定向观测自主定轨数学模型238
10.5自主轨道确定仿真与分析253
10.6基于星间测向辅助的自主定轨技术274
10.7星间无线电/定向测量的星座长期自主定轨290
10.8结论309
第11章基于拉格朗日导航星座的自主轨道确定311
11.1概述311
11.2圆型限制性三体问题311
11.3拉格朗日轨道航天器星间测距自主定轨的可行性317
11.4拉格朗日点轨道自主定轨基本原理327
11.5拉格朗日卫星导航系统星间测距自主定轨331
11.6拉格朗日导航星与近地导航卫星联合自主定轨345
11.7椭圆型限制性三体问题模型下平动点拟周期轨道自主定轨362
11.8结论376
参考文献378
索引382

前言/序言

好的，这是一本关于星际尺度的天体物理与先进探测技术的专业著作的详细简介，内容不涉及您提到的“异构星座精密轨道确定与自主定轨”的任何方面。 --- 图书名称：《星际介质的宏观结构、微观扰动与高能粒子流的相互作用机制研究》 图书简介 本书是一部深度聚焦于银河系乃至更广阔宇宙尺度上星际介质（Interstellar Medium, ISM）的复杂物理状态、演化动力学以及其与高能宇宙射线、星风等关键能量载体之间相互作用的综合性专著。全书立足于现代天文学、高能物理学和等离子体物理学的交叉前沿，旨在为研究人员、高级学生和工程师提供一个全面、深入且具有前瞻性的理论框架和实验观测数据的解读指南。 本书共分为七大部分，涵盖了从基础理论构建到前沿观测挑战的多个核心议题。 --- 第一部分：星际介质的物理基础与宏观结构 本部分首先对星际介质的化学组成、热力学状态和密度分布进行了详尽的梳理。内容着重于不同相态——冷密气体（Cold Dense Gas）、温热气（Warm Neutral/Ionized Medium, WNM/WIM）、热星际介质（Hot Ionized Medium, HIM）以及分子云核心——的形成与平衡机制。 详细探讨了弥散背景辐射场（如宇宙微波背景、星系背景光）对星际介质的辐射平衡（Radiative Equilibrium）的影响，并引入了磁场拓扑结构在维持和塑造星际云体非均匀分布中的关键作用。特别是，对由超新星爆发驱动的星际激波（Supernova Remnants, SNR）的膨胀模型进行了深入的数值模拟分析，揭示了激波如何通过加热和压缩气体，驱动ISM的相变循环。 --- 第二部分：星际磁场精细测量与动力学模拟 磁场是理解ISM动态行为的核心要素，本部分集中于星际磁场的探测技术与理论建模。介绍了利用法拉第旋转效应（Faraday Rotation）对低频射电波进行观测，以反演沿视线方向的电子密度与磁场平均强度的技术。同时，深入分析了谱线偏振观测在解析局部磁场方向上的优势与局限性。 在理论层面，本书详细阐述了磁流体动力学（MHD）方程组在描述ISM等离子体流动中的应用，特别是对于磁场弛豫、磁通量冻结以及磁场在湍流介质中的重联现象的模拟结果。重点讨论了磁压与热压、动能压之间的相互竞争，如何影响了恒星形成前体云的引力塌缩过程。 --- 第三部分：高能粒子在星际介质中的输运与调制 本部分是全书的技术核心之一，专注于宇宙射线（Cosmic Rays, CRs）的起源、加速机制及其在星际空间中的传播过程。详细回顾了费米加速机制（Fermi Acceleration）在超新星激波前沿的运作细节，并区分了一、二级宇宙射线的贡献。 重点剖析了宇宙射线输运方程的求解，该方程耦合了扩散（Diffusion）、漂移（Drift）和能谱调制（Modulation）。书中提供了多种磁场结构下（如随机磁场、有序磁场）CRs扩散系数的解析和数值解法。此外，深入探讨了宇宙射线对局部星际介质的电离和加热效应，这直接影响了分子云的化学反应速率和结构稳定性。 --- 第四部分：星际化学反应网络与分子云演化 本部分转向化学层面，探讨了低温、低密度环境下的复杂分子生成路径。详细介绍了气相反应网络（Gas-Phase Chemistry），特别是氢、碳、氧等关键元素在宇宙尘埃表面上的催化反应模型。 特别关注了星际冰体（Interstellar Ices）的形成、结构与解离过程，以及它们在恒星形成初期原料积累中的关键作用。引入了非热解离（Non-thermal Desorption）机制，用以解释高丰度有机分子在星尘表面的释放过程，为理解太阳系内复杂有机物的起源提供了新的化学视角。 --- 第五部分：星际尘埃的形成、性质与辐射效应 星际尘埃（Interstellar Dust）作为星际介质的重要组成部分，在本部分得到全面论述。内容涵盖了尘埃颗粒的形成理论（如红巨星和超新星遗迹中的凝结机制），以及其物理尺寸分布和化学成分（硅酸盐、碳质材料）。 重点分析了尘埃颗粒对恒星光线的消光（Extinction）和散射效应，如何导致观测光谱的红化（Reddening）。此外，详细讨论了尘埃辐射，即其吸收高能辐射后以红外波段再辐射的物理过程，并利用这些辐射特征反演了周围气体的温度和密度结构。 --- 第六部分：星系尺度上星际介质的反馈机制 本部分提升至星系动力学尺度，探讨恒星形成与星际介质之间的双向反馈回路。分析了恒星风（Stellar Winds）和超新星爆发如何协同作用，产生巨大的星际气泡（Superbubbles）和星系尺度上的喷流（Galactic Outflows）。 引入了“宇宙网”（Coskological Web）中星系间介质（Intergalactic Medium, IGM）与宿主星系ISM的物质交换模型。通过对温热和热星际介质的观测证据，论证了剧烈的恒星形成活动如何通过驱动物质外流，限制了宿主星系的进一步质量增长。 --- 第七部分：前沿观测仪器与未来展望 最后一部分聚焦于支撑本领域研究的尖端观测技术。详细介绍了新一代射电望远镜阵列（如SKA的特定频段设计）在解析低频法拉第旋转信号中的潜力，以及中红外空间望远镜（如JWST的特定光谱仪）在解析尘埃辐射和分子谱线方面的最新成果。 本书以对高能宇宙射线与磁场结构相互作用的未来数值模拟需求的预测作结，展望了下一代地面和空间任务在揭示星际介质中最基本物理过程方面的路线图。 --- 目标读者： 天体物理学、空间科学、等离子体物理学、高能物理学领域的研究人员、博士后及高年级研究生。 核心价值： 本书整合了跨越电磁波段、粒子探测和理论模拟的综合知识体系，是理解我们银河系内部复杂环境不可或缺的参考工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我眼前一亮，"异构星座精密轨道确定与自主定轨的理论和方法"。光是这几个词组合在一起，就充满了科技感和前沿性。我平时对航天领域，尤其是卫星技术，一直抱有浓厚的兴趣，总觉得那些在太空中运行的精密仪器，其背后的技术原理是那么的深邃和复杂。这本书的名称暗示着它将深入探讨如何精确地掌握多个不同类型（异构）的卫星在轨道上的位置，并且更进一步，是如何让这些卫星能够自主地调整和维持自己的轨道，而不需要地面站的实时干预。这听起来就像是科幻电影里的场景，但这本书似乎将其变成了现实世界的科学难题。 我特别好奇“异构星座”这个概念。我理解它可能指的是由不同类型、不同功能、甚至不同国家制造的卫星组成的集合体。在太空中，如果这些卫星需要协同工作，那么如何统一它们的轨道信息，如何让它们相互协调，这本身就是一个巨大的挑战。而“精密轨道确定”，更是点出了问题的关键。卫星的轨道偏差会直接影响到它的任务执行，甚至可能导致碰撞的风险。因此，如何以极高的精度来测量和计算它们的位置，这其中的算法和技术一定非常精妙。 而“自主定轨”，这更是令人兴奋的突破。想象一下，未来的太空任务，卫星群能够自己解决轨道问题，这大大减轻了地面控制的负担，提高了任务的响应速度和生存能力。这对于深空探测、太空碎片清理、甚至是未来的太空资源开采，都具有划时代的意义。不知道这本书里会不会涉及一些关于人工智能在自主定轨中的应用，比如机器学习算法如何分析轨道数据，预测潜在的风险，并自动生成最优的轨道调整方案。 我个人对数据处理和算法分析特别感兴趣。这本书的标题让我联想到，其中一定包含大量复杂的数学模型和计算方法。比如，如何处理来自不同传感器（雷达、光学、射电等）的海量数据，如何融合这些信息以获得最准确的轨道参数，以及在复杂的轨道环境中，如何设计出鲁棒且高效的定轨算法。我希望这本书能够提供一些清晰的数学推导和清晰的算法流程图，让我这个非专业背景的读者也能窥探其中的奥秘。 总而言之，这本书的标题就如同打开了一扇通往未来太空技术的大门。它承诺了对高精度轨道确定和智能自主轨道控制这两个关键领域进行深入的理论和方法探讨。对于任何对现代航天技术，尤其是卫星系统和人工智能在太空应用感兴趣的人来说，这本书无疑是一份极具吸引力的指南，它有望解答许多关于太空探索和应用的核心问题，并激发我们对未来太空场景的更多想象。

评分☆☆☆☆☆

读到《异构星座精密轨道确定与自主定轨的理论和方法》这个书名，我的第一感觉是它极具前瞻性和技术深度。在当前卫星应用日益普及，星座化、规模化发展的趋势下，如何有效地管理和控制数量庞大且类型各异的卫星，是摆在我们面前的一个重大课题。标题中的“异构星座”就精准地抓住了这一核心痛点，意味着书中会探讨如何将不同技术、不同任务、不同轨道特点的卫星整合成一个协同工作的整体。 而“精密轨道确定”则揭示了这本书解决问题的关键基础。卫星的位置和速度的微小误差都可能在长期的运行中被放大，导致任务失败甚至与其他航天器发生碰撞。因此，如何实现对每一颗卫星轨道的毫秒级、乃至微米级的精确测量和预测，是保证星座稳定运行的生命线。我期待书中能详细介绍各种先进的轨道测量技术、轨道误差分析方法、以及数据融合与滤波技术。 尤其吸引我的是“自主定轨”这个概念。这代表着一种更加智能、更加高效的太空运行模式。传统的轨道控制高度依赖地面站的指令，效率较低且存在通信延迟的风险。而自主定轨则意味着卫星系统能够具备自我诊断、自我规划和自我执行的能力，能够根据实时环境的变化，自主完成轨道维持、轨道转移、甚至规避碰撞等复杂任务。这对于深空探测、空间碎片清除、以及未来更庞大的太空基础设施建设，都具有不可估量的价值。 我非常好奇书中在“自主定轨”部分会探讨哪些具体的技术路径。是否会涉及基于模型预测控制（MPC）的算法？是否会引入强化学习等AI技术来处理复杂的动态环境？书中是否会讨论不同自主定轨策略的优缺点，以及如何权衡精度、计算资源和能源消耗？这些都是我非常想在书中深入了解的。 总的来说，这本书的标题就如同一枚精准的探针，深入到当前航天技术最前沿、最关键的领域。它承诺的不仅仅是理论的阐述，更有切实可行的方法论，这对于推动我国在航天领域的自主创新和技术突破，具有重要的理论和实践意义。我非常期待能够通过阅读这本书，获得对这一领域最系统、最深入的认知。

评分☆☆☆☆☆

这本《异构星座精密轨道确定与自主定轨的理论和方法》给我的第一印象是，它直击了当前航天领域一个极其重要的技术瓶颈。我们现在发射的卫星越来越多，而且越来越复杂，不再是简单的单颗卫星，而是发展成了庞大的星座系统。尤其是一些由不同国家、不同厂商、甚至基于不同技术标准设计的卫星组成的“异构星座”，其轨道管理的难度呈指数级增长。这本书的标题直接点出了“精密轨道确定”，这说明它会深入探讨如何在如此复杂和多样化的环境下，实现对每一颗卫星轨道的高度精确测量和预测。 我猜想，这本书不会仅仅停留在理论层面，而是会提供一系列实用的“理论和方法”。这意味着书中可能会介绍各种先进的轨道确定技术，例如基于多源观测数据的融合算法，利用星间测量来提高精度的方法，以及如何处理传感器误差、大气阻力、太阳光压等外部干扰因素。同时，“自主定轨”这个词汇更是亮点，它预示着这本书将探讨如何摆脱对地面站的过度依赖，让卫星群具备自我感知、自我决策和自我调整轨道的能力。 在我看来，自主定轨是实现未来太空大规模应用（如太空互联网、太空交通管理、大型空间站运营）的关键技术。如果卫星能够自主地规避碰撞、优化能源消耗、维持编队飞行，那么整个太空系统的效率和安全性将得到极大的提升。我非常好奇书中会如何阐述自主定轨的实现路径，例如是基于预设规则的决策，还是会涉及到更先进的人工智能和机器学习技术？书中是否会提供一些具体的案例分析，来展示这些理论和方法在实际工程中的应用效果？ 这本书的深度和广度是我非常看重的。标题中的“理论和方法”表明它既有扎实的理论基础，又有可操作的工程实践指导。我希望它能够既适合航天领域的专业研究人员，也能让对相关领域有一定了解的爱好者深入学习。书中是否会涵盖不同轨道类型（近地轨道、地球同步轨道、深空轨道）下的特定挑战和解决方案？对“异构”的定义和应对策略，又是如何具体的？这些都是我非常期待在书中找到答案的问题。 总而言之，这本书的出现，恰逢其时，它解决的是一个关乎航天强国建设和未来太空产业发展核心能力的问题。它不仅仅是一本技术手册，更可能是一部引领未来太空运作方式变革的著作，对我这样关注科技前沿的人来说，是绝对不容错过的。

评分☆☆☆☆☆

《异构星座精密轨道确定与自主定轨的理论和方法》这个书名，瞬间就抓住了我对航天科技前沿问题的关注点。当前，全球航天领域正在经历一场深刻的变革，从单点发射到星座化、网络化发展，特别是“异构星座”的出现，使得卫星系统的管理和控制变得空前复杂。这本书的标题直接点出了这一核心挑战，预示着它将深入探讨如何解决不同类型、不同技术背景的卫星在太空中的“合规”运行问题。 “精密轨道确定”是实现星座管理的基础。我理解这不仅仅是简单的位置测量，而是一个包含多源数据融合、误差分析、模型辨识、以及高精度预测的系统工程。我好奇书中是否会详细介绍不同轨道确定方法的原理和优劣，例如如何利用地面观测、星间观测、甚至深空探测器数据来提高轨道参数的准确性。同时，我也期待书中能够阐述在复杂的空间环境中，如何有效应对各种误差源，例如地球大气模型的不确定性、太阳光压的动态变化、以及其他航天器的引力扰动。 而“自主定轨”则代表着航天技术的一次重大飞跃。这是否意味着，未来的卫星不再需要频繁依赖地面指令，而是能够根据预设的策略或实时感知到的信息，自主地完成轨道维持、轨道转移、甚至规避碰撞等任务？我非常想知道书中会如何勾勒出自主定轨的实现蓝图，例如是否会涉及人工智能、机器学习、或者先进的控制理论？书中是否会探讨如何平衡自主性的同时，保证整个星座的整体性能和安全性？ 这本书的标题就如同一份精确的科技地图，指引着我对这一极具挑战性和广阔前景的领域进行深入探索。它承诺的内容，无疑是理解和掌握未来太空系统运行的关键。我期待书中能够提供详实的技术细节、严谨的理论推导，以及富有启发的工程实践指导，帮助我更全面地认识和理解航天领域的这一重要发展方向。

评分☆☆☆☆☆

乍一看到《异构星座精密轨道确定与自主定轨的理论和方法》这个书名，我脑海中立刻浮现出未来太空景象的宏大图景。想象一下，在浩瀚的宇宙中，无数颗形态各异、功能不同的卫星如同夜空中的繁星，有序而精准地运行着。而这本书，似乎正是要揭示这背后隐藏的精密操控艺术。标题中的“异构星座”非常贴切地描绘了当前卫星发展的一种必然趋势——未来的太空将不再是单一类型卫星的独舞，而是由多种技术、多种用途的卫星协同组成的复杂网络。 “精密轨道确定”这个词组，让我联想到的是一套严苛而精密的科学体系。要让这些“异构”的卫星能够和谐共舞，首先必须对它们每一个的“行踪”了如指掌，并且是以极高的精度。这背后一定涉及到复杂的数学模型、先进的传感器技术、以及强大的数据处理能力。我猜测书中会详细讲解如何从各种观测数据中提取有用的信息，如何消除噪声和误差，如何建立准确的轨道模型，以及如何处理不同卫星之间的相互影响。 更让我激动的是“自主定轨”这一概念。这不仅仅是让卫星“知道”自己在哪里，而是让它们能够“决定”自己要去哪里，以及如何去。这无疑是实现太空系统智能化、高效化的关键一步。这是否意味着书中会探讨如何让卫星具备一定的“思考”能力，能够根据任务需求、环境变化、甚至是与其他卫星的互动，自主地规划和执行轨道调整？这其中的挑战和突破点，一定会非常引人入胜。 我尤其关心书中是否会涉及一些关于星间测距、相对导航、以及分布式轨道控制的先进技术。毕竟，在异构星座中，不同卫星之间可能存在不同的通信和测量能力，如何构建一个统一的、高效的自主定轨框架，一定是这本书的核心内容之一。而且，这种自主能力对于应对突发的空间事件，如太阳耀斑、或者太空碎片风险，更是至关重要。 这本书的标题所承诺的，是揭示一个复杂且至关重要的技术领域。它听起来就像是为我们打开了一扇通往更智能、更可靠的太空未来之门，让我充满了探索的渴望。