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第一章 绪论1

1.1 空间碎片影响分析2

1.1.1 空间碎片的危害2

1.1.2 空间碎片防护措施3

1.1.3 空间碎片的减缓5

1.2 航天器碰撞预警与机动规避6

1.2.1 空间目标轨道理论与应用7

1.2.2 基于碰撞概率的预警方法9

参考文献11

第二章 时间系统和坐标系统12

2.1 时空基本概念12

2.2 时间系统14

2.2.1 时间系统的定义14

2.2.2 时间系统之间的转换关系17

2.3 坐标系统20

2.3.1 坐标系的定义和变换20

2.3.2 坐标系的发展趋势25

参考文献29

第三章 轨道预报与误差传播30

3.1 高精度轨道预报模型30

3.1.1 地球引力加速度31

3.1.2 第三体引力摄动32

3.1.3 大气阻尼摄动32

3.1.4 太阳辐射压力摄动35

3.1.5 潮汐摄动35

3.1.6 相对论效应36

3.2 协方差分析描述函数法36

3.2.1 线性系统协方差分析37

3.2.2 非线性系统协方差分析38

3.3 基于协方差描述函数法的误差传播39

3.3.1 基于正态分布的描述函数40

3.3.2 协方差描述函数的轨道应用43

3.4 基于轨道根数的初始误差传播51

3.4.1 二体问题的初始误差传播51

3.4.2 地球扁率对初始误差传播的影响52

3.4.3 大气阻尼对初始误差传播的影响54

3.4.4 状态矢量方差传播56

参考文献61

第四章 数据预处理与轨道改进62

4.1 空间监视的观测数据获取62

4.2 雷达单点观测数据预处理65

4.2.1 3σ法则65

4.2.2 观测数据筛选70

4.3 轨道确定的一般方法79

4.3.1 初轨确定79

4.3.2 精密轨道确定80

4.4 基于CADET的递推轨道改进82

参考文献86

第五章 两行轨道根数的分析与应用87

5.1 轨道解析模型简介87

5.2 两行轨道根数和SGP4/SDP4模型90

5.2.1 美国空间监视解析模型发展历程90

5.2.2 SGP4/SDP4轨道模型91

5.2.3 两行轨道根数92

5.3 两行轨道根数的拟合与误差93

5.3.1 两行轨道根数的拟合93

5.3.2 两行轨道根数的误差分析98

参考文献105

第六章 空间目标的相对运动107

6.1 空间目标相对运动的一般形式107

6.1.1 惯性坐标系中的相对运动方程107

6.1.2 参考目标轨道坐标系中的相对运动方程108

6.2 空间目标相对距离分析108

6.2.1 二体运动的相对距离分析109

6.2.2 相对运动的摄动分析116

6.2.3 远距离相对运动的非开普勒特性118

6.3 Hill方程及其在误差分析中的应用119

6.3.1 Hill方程119

6.3.2 基于Hill方程的误差协方差传播125

6.3.3 利用Hill方程分析初值误差128

参考文献134

第七章 碰撞预警与机动规避135

7.1 空间目标碰撞预警的解析方法135

7.1.1 碰撞预警方法综述135

7.1.2 碰撞预警解析方法136

7.2 基于轨道长期项的碰撞检测算法143

7.2.1 SGP4/SDP4模型长期项精度分析144

7.2.2 碰撞检测解析算法147

7.3 基于交点修正的机动策略151

7.3.1 轨道根数变化对碰撞的影响151

7.3.2 推力施加的策略分析154

参考文献158

第八章 碰撞概率计算160

8.1 碰撞概率问题分析160

8.1.1 相遇坐标系的定义160

8.1.2 位置误差的投影162

8.2 概率积分的计算方法166

8.2.1 一重积分方法166

8.2.2 压缩空间和无穷级数的快速算法171

8.3 最大碰撞概率的讨论181

参考文献183

第九章 碰撞概率影响因素184

9.1 碰撞概率的显式表达式184

9.1.1 显式表达式推导185

9.1.2 交会几何条件的计算191

9.1.3 算例分析193

9.2 影响因素分析195

9.2.1 主要影响因素195

9.2.2 影响规律199

参考文献200

附录A 地球非球形引力摄动加速度201

附录B TLE轨道根数格式说明204