?? 目? 錄 前 言?? *1章 緒論? ? 1? ?? 1.1 人造地球衛星的分類? ? 2 1.1.1 基於用途的分類? ? 2 1.1.2 基於功能的分類? ? 2? ? 1.2 衛星在軍事航天中的發展? ? 6 1.2.1 發展歷程? ? 6 1.2.2 發展現狀? ? 7 1.2.3 發展趨勢? ? 9? ? 1.3 世界主要衛星繫統簡介? ? 10 1.3.1 導航繫統? ? 11 1.3.2 衛星互聯網? ? 13? ? 1.4 常用人造地球衛星軌道? ? 16 1.4.1 按衛星運行軌道的偏心率分類? ? 16 1.4.2 按衛星運行的高度分類? ? 16 1.4.3 按衛星運行軌道的傾角分類? ? 17 1.4.4 特殊類型軌道? ? 17? ? 1.5 衛星軌道理論及其應用概述? ? 19? ? *2章 天球坐標繫和時間繫統? ? 22? ?? 2.1 天球? ? 22? ? 2.2 球面三角初步? ? 22 2.2.1 球面的基本性質? ? 22 2.2.2 球面三角形? ? 24 2.2.3 球面坐標和直角坐標? ? 24 2.2.4 球面三角形公式? ? 26? ? 2.3 天球上基本的點和圓? ? 31 2.3.1 天頂和天底? ? 31 2.3.2 真地平圈? ? 31 2.3.3 天極和天赤道? ? 31 2.3.4 天子午圈、四方點和天卯酉圈? ? 31 2.3.5 黃道和黃極? ? 32? 2.4 地心天球坐標繫? ? 32 2.4.1 地平坐標繫? ? 32 2.4.2 時角坐標繫? ? 33 2.4.3 赤道坐標繫? ? 34 2.4.4 黃道坐標繫? ? 34? ? 2.5 地心天球坐標繫之間的關繫? ? 35 2.5.1 地平坐標繫和時角坐標繫之間的轉換? ? 35 2.5.2 赤道坐標繫和時角坐標繫之間的轉換? ? 37 2.5.3 黃道坐標繫和赤道坐標繫之間的轉換? ? 37? ? 2.6 時間繫統? ? 38 2.6.1 世界時繫統? ? 39 2.6.2 歷書時繫統? ? 46 2.6.3 原子時? ? 47 2.6.4 力學時? ? 47 2.6.5 貝塞爾年和儒略年? ? 48? ? 第3章 歲差、章動和極移? ? 50? ?? 3.1 日月和行星的引力對地球運動的影響? ? 50 3.1.1 太陽的引力對地球運動的影響? ? 50 3.1.2 月球的引力對地球運動的影響? ? 51? ? 3.2 歲差? ? 53 3.2.1 日月歲差? ? 53 3.2.2 行星歲差? ? 53 3.2.3 總歲差? ? 53? ?3.3 章動? ? 54? ? 3.4 極移及區別? ? 55 3.4.1 極移? ? 55 3.4.2 極移與歲差、章動的區別? ? 55? ? 3.5 歲差、章動對恆星時的影響? ? 56 3.5.1 格林尼治平恆星時和真恆星時? ? 56 3.5.2 黃道平太陽的黃經? ? 57 3.5.3 赤道平太陽的赤經? ? 57? ? 3.6 協議天球坐標繫? ? 58 3.6.1 協議天球坐標繫與瞬時平天球坐標繫的轉換? ? 59 3.6.2 瞬時平天球坐標繫與瞬時真天球坐標繫的轉換? ? 59? ? 3.7 協議地球坐標繫? ? 60 3.7.1 協議地球坐標繫與瞬時地球坐標繫的轉換? ? 60 3.7.2 瞬時天球坐標繫與瞬時地球坐標繫的轉換? ? 61? ? 第4章 衛星的無攝運動? ? 63? ?? 4.1 二體問題的運動微分方程? ? 63? 4.2 運動微分方程的解? ? 64 4.2.1 面積積分（動量矩積分）? ? 64 4.2.2 軌道積分——橢圓軌道參數? ? 66 4.2.3 平均角速度公式和速度公式（活力公式）? ? 70 4.2.4 開普勒積分——軌道時間參數? ? 71 4.2.5 開普勒軌道根數? ? 74? ? 4.3 二體問題衛星星歷的計算? ? 76 4.3.1 三種近點角的關繫? ? 76 4.3.2 三種近點角和向徑的導數關繫? ? 77 4.3.3 開普勒方程的解? ? 79 4.3.4 衛星位置和速度的計算公式? ? 79? ? 4.4 初始軌道的計算? ? 82 4.4.1 已知 和 的軌道計算? ? 82 4.4.2 已知 和 的軌道計算? ? 84 4.4.3 由 、 計算 、? ? ? 91? ? 4.5 衛星在軌道上的運動? ? 93 4.5.1 順行軌道和逆行軌道? ? 93 4.5.2 衛星的可見區域? ? 93 4.5.3 衛星的地面高度和軌道高度? ? 94 4.5.4 衛星在軌道上的運行速度? ? 94 4.5.5 衛星在軌道上的安全性? ? 95? ? 第5章 衛星常用的攝動運動方程? ? 97? ?? 5.1 人造地球衛星的攝動運動? ? 97 5.1.1 直角坐標繫下的攝動運動? ? 97 5.1.2 位函數和攝動函數? ? 98? ? 5.2 高斯型攝動運動方程? ? 100 5.2.1 高斯型攝動Ⅰ? ? 100 5.2.2 高斯型攝動Ⅱ? ? 111? ? 5.3 拉格朗日型攝動運動方程? ? 115 5.3.1? 與 、 和 之間的關繫? ? 115 5.3.2 衛星運動中一些量與軌道根數的偏導數? ? 117 5.3.3? 的具體形式? ? 120 5.3.4 攝動運動方程? ? 121? ? 5.4 關於人造地球衛星受力的討論? ? 123 5.4.1 地球非球形攝動? ? 123 5.4.2 大氣阻力攝動及大氣特征? ? 126 5.4.3 太陽輻射壓力攝動? ? 126 5.4.4 日、月引力攝動及拉格朗日點? ? 128 5.4.5 潮汐攝動力? ? 129?? 5.4.6 空間環境對軌道壽命的影響? ? 130? ? 第6章 地球形狀攝動的分析解? ? 131? ?? 6.1 人衛單位? ? 131? ? 6.2 地球重力場和攝動函數? ? 132 6.2.1 地球重力場表達式? ? 132 6.2.2 球諧函數及其正常化? ? 133 6.2.3 地球重力場攝動函數表達式和攝動力估計? ? 135? ? 6.3 地球重力場攝動函數的分解? ? 138 6.3.1 常用函數的平均值? ? 139 6.3.2? R的分解? ? 145? ? 6.4 攝動運動的級數解法? ? 148 6.4.1 初始根數法? ? 148 6.4.2 平根數法? ? 150? ? 6.5 平根數法的一階解? ? 155 6.5.1 一階長期項和根數 M的零階長期項? ? 156 6.5.2 一階短周期項? ? ? 158 6.5.3 二階長期項? ? ?166 6.5.4 一階長周期項? ? ? 168 6.5.5 平根數法的解算步驟和奇點問題? ? 177? ? 第7章 人造地球衛星軌道設計? ? 179? ?? 7.1 星下點軌跡? ? 179 7.1.1 曲面上的曲線和地圖投影? ? 180 7.1.2 無旋地球上的星下點軌跡? ? 200 7.1.3 旋轉地球上的星下點軌跡? ? 207? ? 7.2 衛星軌道設計的任務要求? ? 210 7.2.1 地面覆蓋問題及地面目標分辨率? ? 210 7.2.2 重復觀測問題? ? 219 7.2.3 星下點太陽照明問題? ? 224 7.2.4 衛星的受曬問題? ? 230? ? 7.3 幾種典型的衛星軌道設計? ? 240 7.3.1 回歸軌道? ? 240 7.3.2 太陽同步軌道? ? 243 7.3.3 凍結軌道? ? 244 7.3.4 低軌快速進入空間軌道? ? 246? ? 7.4 衛星星座? ? 248 7.4.1 星座設計的原則? ? 249 7.4.2 衛星環? ? 250 7.4.3 星座的基本構型? ? 253? ? 7.5 衛星編隊飛行? ? 255?? 7.5.1 坐標繫定義? ? 256 7.5.2 相對運動動力學方程? ? 256 7.5.3 幾種典型編隊構型? ? 258 7.5.4 編隊衛星軌道設計流程? ? 260 7.5.5 編隊設計實例? ? 262? ? 第8章 人造地球衛星的發射? ? 263? ?? 8.1 運載火箭的發射段彈道? ? 263 8.1.1 發射段彈道的要求? ? 263 8.1.2 發射段彈道的特點? ? 264 8.1.3 理想情況下的*佳發射段彈道? ? 265 8.1.4 單共切與雙共切軌道的討論? ? 270 8.1.5 發射段彈道的幾種形式? ? 272? ? 8.2 非共面發射? ? 273 8.2.1 發射時刻、降交點地方時和發射窗口? ? 274 8.2.2 發射點緯度、發射方位角和軌道傾角的關繫? ? 275? ? 8.3 運載火箭發射彈道的優化設計? ? 276 8.3.1 發射彈道的工程設計方法? ? 277 8.3.2 大氣層外的火箭運動方程? ? 285 8.3.3 大氣層外的*優俯仰程序? ? 287? ? 8.4 運載火箭的飛行性能估算? ? 291 8.4.1 假設和原始數據? ? 291 8.4.2 真空段運動方程及其求解? ? 294 8.4.3 *二級火箭性能估算舉例? ? 296? ? 8.5 入軌點運動狀態參數偏差與衛星軌道根數偏差的關繫? ? 298 8.5.1 軌道根數與入軌點運動狀態參數的關繫? ? 298 8.5.2 誤差繫數矩陣? ? 300 8.5.3 近地點高度和遠地點高度對入軌點 r、V、Θ偏差的敏感性分析? ? 307? ? 第9章 軌道機動的衝量方法? ? 310? ?? 9.1 軌道調整? ? 311 9.1.1 軌道周期調整及推進劑消耗? ? 312 9.1.2 軌道長半軸 a和偏心率 e的調整? ? 315 9.1.3 Ω和 i的調整? ? 320? ? 9.2 軌道改變? ? 321 9.2.1 共面軌道改變? ? 321 9.2.2 改變軌道面的變軌? ? 325 9.2.3 非共面軌道改變的一般情況? ? 328 9.2.4 共面橢圓軌道的單次衝量*優軌道改變? ? 330? ? 9.3 軌道轉移? ? 335 9.3.1 共面圓軌道的*優轉移軌道? ? 335?? 9.3.2 惠特克定理與連線速度一致性? ? 344 9.3.3 共面橢圓軌道的*優轉移軌道一? ? 347 9.3.4 共面橢圓軌道的*優轉移軌道二? ? 350 9.3.5 非共面圓軌道的*優轉移軌道? ? 356? ? 9.4 軌道攔截? ? 359 9.4.1 *小能量攔截軌道? ? 360 9.4.2 固定時間攔截軌道? ? 364 9.4.3 橢圓軌道蘭伯特飛行時間定理? ? 372 9.4.4 廣義攔截問題? ? 381? ? *10章 軌道機動的制導方法? ? 385? ?? 10.1 正弦制導方法與 Q制導方法? ? 385 10.1.1 正弦制導方法? ? 386 10.1.2? Q制導方法? ? 386? ? 10.2 速度增益制導方法? ? 389? ? 10.3 交會制導方法? ? 392 10.3.1 末制導繫統? ? 392 10.3.2 坐標繫與運動方程? ? 393 10.3.3 運動方程的自由解? ? 396? ? 10.4 末制導方法? ? 398 10.4.1 法向制導? ? 398 10.4.2 縱向制導? ? 400? ? 參考文獻? ? 402
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