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内容简介

　　《航天器飞行防碰预警技术》共七章，分别从空间目标轨道计算基础、空间目标探测技术、轨道运动力学模型、空间环境对在轨航天器飞行安全影响、空间目标轨道计算方法、航天器碰撞预警策略，对降低虚警、提高预警的航天器碰撞预警及规避可工程化实施进行了详细讲述，从而控制在轨航天器规避碰撞风险，以保障航天器长期安全运行。

内页插图

目录

第1章 航天器防碰预警概述
1．1 空间目标的分布与特性
1．2 空间碎片的特性与危害
1．3 航天器碰撞预警

第2章 航天器防碰预警轨道计算基础
2．1 天文学基本定义与转换
2．1．1 天文学基本概念
2．1．2 时间系统及主要转换公式
2．1．3 坐标系统及主要转换公式
2．2 空间目标轨道基本定义与转换
2．2．1 空间目标二体运动
2．2．2 二体问题的积分
2．2．3 空间目标轨道根数的基本转换
2．2．4 空间目标轨道摄动力

第3章 空间目标探测技术
3．1 概述
3．1．1 地基探测
3．1．2 天基探测
3．2 雷达测量技术
3．2．1 雷达测量元素
3．2．2 雷达测量数据建模
3．2．3 典型空间目标监视雷达
3．3 光电探测技术
3．3．1 光电测量基本原理
3．3．2 光电望远镜测量元素
3．3．3 光电望远镜测量数据建模
3．3．4 望远镜的测量误差及补偿技术
3．4 测量数据公共修正模型
3．4．1 各测量元素对空间目标位置偏导数
3．4．2 对流层折射误差修正
3．4．3 电离层折射误差修正
3．4．4 广义相对论效应误差修正
3．4．5 垂线偏差修正
3．5 探测网与轨道精度关系

第4章 空间环境与空间目标轨道
4．1 大气对空间目标轨道的影响
4．2 大气密度模型
4．2．1 大气密度建模原理
4．2．2 现有大气密度模型介绍
4．3 大气密度模型的系统差和偶然差
4．4 影响大气密度的空间环境参数预报置信度
4．4．1 F10．7预报置信度分析
4．4．2 Ap预报置信度分析
4．4．3 环境参数预报对轨道预报误差的影响
4．5 航天器碰撞预警计算中大气摄动计算策略
4．5．1 解算大气阻力系数吸收系统误差
4．5．2 地磁活动正常状态下大气阻力系数应用与定轨预报影响因素分析
4．5．3 地磁活动异常下大气阻力系数应用与定轨预报影响因素分析

第5章 航天器防碰预警轨道计算方法
5．1 精密轨道计算方法
5．1．1 轨道参数最优估计方法
5．1．2 数值积分方法
5．1．3 数值法精密轨道计算
5．2 编目轨道计算方法
5．2．1 简易数值计算方法（简化动力学模型）
5．2．2 两行根数编目轨道计算方法
5．2．3 平均根数法编目轨道计算方法
5．2．4 精度分析

第6章 航天器防碰预警与规避策略
6．1 碰撞预警计算方法
6．1．1 危险目标筛选
6．1．2 最小距离计算方法
6．1．3 碰撞概率计算方法
6．2 航天器规避的基本方法
6．2．1 高度规避方法
6．2．2 时间规避方法
6．3 航天器飞行安全碰撞预警策略及示例
6．3．1 危险目标筛选阶段
6．3．2 日常预警分析阶段
6．3．3 精预警阶段
6．3．4 规避控制阶段
结束语
参考文献

前言/序言

　　2015年6月22日至24日，在美国华盛顿举行了第七轮中美战略与经济对话，双方就重大双边、地区和全球性问题深入交换意见，并达成了8章共127条一致性成果。其中，第102条标题为卫星碰撞规避，文中明确重申在轨碰撞规避符合双方和平探索利用外层空间的共同利益。中美双方认为，安全解决在轨危险接近需要进一步磋商，以在双方现有合作基础上确保问题及时得到解决，减小意外碰撞的概率。中美双方还决定，作为中美民用航天合作对话的一部分，继续开展双边政府间关于卫星碰撞规避以及外层空间活动长期可持续性的磋商。卫星碰撞规避能作为两个大国空间安全合作的重要内容，可见在浩渺太空中，卫星飞行的安全形势已足够严峻，它最主要的根源是日益增多的空间目标。
　　空间目标主要是指在用航天器（包括正在工作的卫星、空间站等）和空间碎片（包括火箭残骸、报废的航天器、火箭和航天器解体后的碎片等）两类长期滞留太空的人造有用物体和无用垃圾。据测算，目前滞留太空尺寸在厘米级以上的空间目标已在数十万量级。它们的存在，严重影响了在用航天器的飞行安全，并造成在用航天器运行环境不断恶化。
　　西安卫星测控中心在20年前，就在李济生院士的主导下，陆续开展了空间目标精密轨道测定与预报工作。后来，基于载人航天确保万无一失的需求考虑，成立了航天器防碰预警团队，就此拉开了我国碰撞预警研究工作的序幕。本书也是该团队多年工作和实践的理论结晶。
　　全书共分为6章。第1章介绍航天器飞行防碰撞预警的必要性和基本原理；第2章简要介绍与航天器碰撞预警计算精度匹配的时间、坐标和轨道动力学基本模型；第3章主要介绍用非合作方式探测空间目标的主要测量手段、测量模型建立及航天器碰撞预警对探测网布设的需求；第4章主要介绍影响航天器碰撞预警可信度的主要瓶颈问题，即低轨空间目标轨道预报中大气模型的建立与误差削弱技术；第5章主要介绍航天器碰撞预警不同阶段使用的各种优化轨道计算方法；第6章主要介绍预警的方法、步骤及主要规避策略。
　　特别要感谢李济生院士在本书编写过程中给予的大量宝贵指导和建设性意见，特别感谢航天器防碰预警团队全体同事多年来对该项事业的付出。赵治、王秀红、高彦平、杨洋、崔文、苗春林、胡文华、冯定华、张玄等为本书提供了大量详实算例和素材，徐蓉、王向东、孙志兵、李永华等做了大量的校对工作，在此对他们表示衷心的感谢！
　　希望本书的出版能够为航天器精密轨道确定、空间目标跟踪测量、空间环境监测及空间管理规划技术的发展提供一些有价值的学术参考。由于水平所限，在书中难免有不妥和学术争鸣之处，恳请读者批评指正。
　　作者
　　2016年12月于西安
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