本書是作者在航天單位工作近15年的工程經(jīng)驗總結，討論了微小衛(wèi)星編隊協(xié)同軌道設計與軌控策略方面的技術問題并給出工程解決方案，主要內(nèi)容包含衛(wèi)星軌道應用基礎知識、軌道設計與控制方面的工程優(yōu)化實施方案，各類推進子系統(tǒng)選型比較等。本書以軌道仿真設計軟件STK（SatelliteToolKits）為例演示了理論知識的具體仿真應用，特別說明了STK如何與工程需求結合、STK應用過程中應該注意的技術細節(jié)等。對工程實踐具有參考價值。
更多科學出版社服務，請掃碼獲取。
目錄
前言
第1章時間系統(tǒng)1
1.1如何定義時間1
1.2天文基本概念3
1.3世界時系統(tǒng)4
1.3.1恒星時4
1.3.2太陽時4
1.3.3恒星時和平時之間的轉換6
1.3.4地方時、世界時和區(qū)時6
1.4歷書時8
1.5原子時8
1.6力學時9
1.7時間系統(tǒng)小結10
1.8年、歷元以及儒略日12
1.8.1年的長度12
1.8.2歷元13
1.8.3儒略日與簡約儒略日13
1.9星上時間系統(tǒng)13
1.10STK軟件的時間系統(tǒng)14
第2章空間系統(tǒng)16
2.1大地測量相關坐標系16
2.1.1天文坐標系16
2.1.2大地橢球坐標系17
2.1.3地心直角坐標系18
2.2歲差、章動與極移20
2.2.1歲差和章動的物理解釋20
2.2.2歲差和章動的計算過程22
2.2.3極移物理解釋及其量級23
2.2.4極移與歲差章動的區(qū)別24
2.2.5STK軟件內(nèi)的歲差、章動、極移24
2.3坐標系的轉換關系26
2.3.1歷元平赤道地心系與瞬時平赤道地心系的轉換27
2.3.2瞬時平赤道地心系與瞬時真赤道地心系的轉換27
2.3.3瞬時真赤道地心系與瞬時地固坐標系的轉換27
2.3.4瞬時地固坐標系與地固坐標系的轉換28
2.3.5軌道坐標系與歷元平赤道地心系、地固坐標系之間的轉換28
2.3.6STK軟件內(nèi)的坐標系統(tǒng)30
2.4工程應用實例31
2.4.1常用絕對軌道坐標系31
2.4.2格林尼治恒星時角32
2.4.3慣性與非慣性系轉換34
2.4.4理論軌道中的地球自轉角36
2.4.5發(fā)慣系到J2000系轉換36
第3章絕對軌道運動45
3.1二體運動45
3.1.1面積積分45
3.1.2軌道積分47
3.1.3活力積分50
3.2軌道根數(shù)51
3.2.1軌道根數(shù)基本定義51
3.2.2瞬時根數(shù)與平根數(shù)57
3.2.3TLE兩行根數(shù)60
3.3軌道攝動分析63
3.3.1地球非球形引力63
3.3.2大氣阻力67
3.3.3日月引力68
3.3.4潮汐攝動69
3.3.5太陽光壓70
3.3.6攝動小結71
3.4根數(shù)攝動解71
3.5STK的軌道外推模型74
3.5.1軌道外推模型介紹74
3.5.2HPOP/Maneuver模塊79
第4章星上軌道預報82
4.1注入軌道平根數(shù)預報82
4.1.1注入軌道格式82
4.1.2外推方案簡化設計83
4.1.3仿真與在軌測試結果88
4.2星上GPS定位軌道預報94
4.2.1分析方法軌道預報94
4.2.2數(shù)值方法軌道預報101
4.3定軌和外推誤差的分析114
4.3.1理論分析114
4.3.2實測數(shù)據(jù)分析116
第5章常見軌道類型121
5.1地球靜止軌道121
5.1.1基本定義121
5.1.2軌道根數(shù)受到的攝動影響122
5.1.3軌道根數(shù)偏差對星下點軌跡影響129
5.1.4位置保持136
5.2太陽同步軌道139
5.2.1基本定義139
5.2.2降交點地方時的漂移和修正142
5.3回歸軌道144
5.3.1基本定義144
5.3.2回歸軌道的衰減和保持146
5.4衛(wèi)星星座151
5.4.1基本定義151
5.4.2覆蓋性能152
5.4.3基本星座介紹157
5.4.4STK中的相關參數(shù)160
第6章衛(wèi)星軌道設計182
6.1軌道設計思路182
6.1.1一般方法182
6.1.2單星183
6.1.3星座184
6.2軌道設計實例186
6.2.1對地觀測衛(wèi)星軌道設計186
6.2.2地磁場測量衛(wèi)星軌道設計195
6.2.3SAR衛(wèi)星軌道設計206
第7章相對軌道運動229
7.1相對軌道坐標系229
7.2基于運動學的相對運動方程231
7.2.1參考航天器為圓軌道232
7.2.2參考航天器為橢圓軌道236
7.3基于動力學的相對運動方程237
7.3.1參考航天器為圓軌道239
7.3.2參考航天器為橢圓軌道243
7.4相對運動與絕對運動的關系243
7.4.1相對與絕對物理參數(shù)對應關系243
7.4.2相對運動與絕對運動仿真分析245
7.4.3初始相對狀態(tài)對軌道的影響247
7.4.4導航和控制誤差對軌道的影響254
7.5相距較遠兩航天器的相對運動262
7.5.1相距較遠兩航天器CW方程誤差分析262
7.5.2相距較遠兩航天器相對運動模型修正266
第8章編隊構型設計與控制274
8.1常用編隊構型274
8.2編隊構型設計276
8.3編隊構型控制278
8.3.1橢圓中心徑向位置279
8.3.2橢圓中心橫向位置279
8.3.3相對運動橢圓短半軸280
8.3.4相對運動橢圓相位290
8.3.5多目標耦合控制優(yōu)先級304
第9章編隊構型控制工程實例308
9.1任務簡介308
9.2任務分析310
9.2.1遠距接近任務目標311
9.2.2虛擬伴飛任務目標314
9.2.3構型平移任務目標315
9.2.4構型保持任務目標316
9.3控制過程316
9.3.1遠距接近控制策略316
9.3.2虛擬伴飛控制策略318
9.3.3構型平移控制策略329
9.3.4構型保持控制策略334
參考文獻338
附錄A縮略語340
附錄B天文常數(shù)341
附錄C格林尼治恒星時的推導過程342
附錄D三階正交矩陣的分配律345
D.1定義和基本性質(zhì)345
D.2三階正交矩陣的分配律346
附錄E相對運動橢圓中上下點的尋找方法348
E.1原理介紹348
E.2仿真結果350
附錄FSAR衛(wèi)星采用的2018年大氣模型參數(shù)353
附錄G回歸軌道設計結果355
附錄H回歸軌道與覆蓋性360
彩圖365
書單推薦
