人造地球卫星轨道理论及应用
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作者赵文策
出版社机械工业出版社
ISBN9787111669081
出版时间2021-01
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定价99元
货号29180108
上书时间2024-12-25
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导语摘要
本书从人造地球卫星的运动规律和理论应用两个方面出发，详细讲解了卫星的二体问题，摄动运动方程的建立及摄动运动方程的一阶分析解，逐步引导读者熟悉为实现具体任务需求的卫星轨道设计、星座构型、编队飞行和发射段弹道设计，深入分析了冲量假设和有限推力两种情况下，为完成特定任务，卫星轨道所发生的有意改变。本书*的特色在于详细推导了书中涉及所有公式，力图使读者在牢固掌握基本原理、熟悉计算过程及方法的同时，*终构建起自身专业领域知识体系；本书精心绘制近百幅示意图、流程图，帮助读者直观理解所学知识；另外，本书从实用出发，选材更加贴合于工程实践需要。
商品简介本书从人造地球卫星的运动规律和理论应用两个方面出发，详细讲解了卫星的二体问题，摄动运动方程的建立及摄动运动方程的一阶分析解，逐步引导读者熟悉为实现具体任务需求的卫星轨道设计、星座构型、编队飞行和发射段弹道设计，深入分析了冲量假设和有限推力两种情况下，为完成特定任务，卫星轨道所发生的有意改变。本书*的特色在于详细推导了书中涉及所有公式，力图使读者在牢固掌握基本原理、熟悉计算过程及方法的同时，*终构建起自身专业领域知识体系；本书精心绘制近百幅示意图、流程图，帮助读者直观理解所学知识；另外，本书从实用出发，选材更加贴合于工程实践需要。
作者简介长期从事航天领域测试发射的技术工作，在远程火箭弹道、制导与控制设计及应用方面具有较深的理论基础和丰富的实践经验。
目录
前言
章绪论1
1.1人造地球卫星的分类2
1.1.1基于用途的分类2
1.1.2基于功能的分类2
1.2卫星在军事航天中的发展6
1.2.1发展历程6
1.2.2发展现状7
1.2.3发展趋势9
1.3世界主要卫星系统简介10
1.3.1导航系统11
1.3.2卫星互联网13
1.4常用人造地球卫星轨道16
1.4.1按卫星运行轨道的偏心率分类16
1.4.2按卫星运行的高度分类16
1.4.3按卫星运行轨道的倾角分类17
1.4.4特殊类型轨道17
1.5卫星轨道理论及其应用概述19
第2章天球坐标系和时间系统22
2.1天球22
2.2球面三角初步22
2.2.1球面的基本性质22
2.2.2球面三角形24
2.2.3球面坐标和直角坐标24
2.2.4球面三角形公式26
2.3天球上基本的点和圆31
2.3.1天顶和天底31
2.3.2真地平圈31
2.3.3天极和天赤道31
2.3.4天子午圈、四方点和天卯酉圈31
2.3.5黄道和黄极32
2.4地心天球坐标系32
2.4.1地平坐标系32
2.4.2时角坐标系33
2.4.3赤道坐标系34
2.4.4黄道坐标系34
2.5地心天球坐标系之间的关系35
2.5.1地平坐标系和时角坐标系之间的转换35
2.5.2赤道坐标系和时角坐标系之间的转换37
2.5.3黄道坐标系和赤道坐标系之间的转换37
2.6时间系统38
2.6.1世界时系统39
2.6.2历书时系统46
2.6.3原子时47
2.6.4力学时47
2.6.5贝塞尔年和儒略年48
第3章岁差、章动和极移50
3.1日月和行星的引力对地球运动的影响50
3.1.1太阳的引力对地球运动的影响50
3.1.2月球的引力对地球运动的影响51
3.2岁差53
3.2.1日月岁差53
3.2.2行星岁差53
3.2.3总岁差533.3章动54
3.4极移及区别55
3.4.1极移55
3.4.2极移与岁差、章动的区别55
3.5岁差、章动对恒星时的影响56
3.5.1格林尼治平恒星时和真恒星时56
3.5.2黄道平太阳的黄经57
3.5.3赤道平太阳的赤经57
3.6协议天球坐标系58
3.6.1协议天球坐标系与瞬时平天球坐标系的转换59
3.6.2瞬时平天球坐标系与瞬时真天球坐标系的转换59
3.7协议地球坐标系60
3.7.1协议地球坐标系与瞬时地球坐标系的转换60
3.7.2瞬时天球坐标系与瞬时地球坐标系的转换61
第4章卫星的无摄运动63
4.1二体问题的运动微分方程63
4.2运动微分方程的解64
4.2.1面积积分（动量矩积分）64
4.2.2轨道积分——椭圆轨道参数66
4.2.3平均角速度公式和速度公式（活力公式）70
4.2.4开普勒积分——轨道时间参数71
4.2.5开普勒轨道根数74
4.3二体问题卫星星历的计算76
4.3.1三种近点角的关系76
4.3.2三种近点角和向径的导数关系77
4.3.3开普勒方程的解79
4.3.4卫星位置和速度的计算公式79
4.4初始轨道的计算82
4.4.1已知和的轨道计算82
4.4.2已知和的轨道计算84
4.4.3由、计算、91
4.5卫星在轨道上的运动93
4.5.1顺行轨道和逆行轨道93
4.5.2卫星的可见区域93
4.5.3卫星的地面高度和轨道高度94
4.5.4卫星在轨道上的运行速度94
4.5.5卫星在轨道上的安全性95
第5章卫星常用的摄动运动方程97
5.1人造地球卫星的摄动运动97
5.1.1直角坐标系下的摄动运动97
5.1.2位函数和摄动函数98
5.2高斯型摄动运动方程100
5.2.1高斯型摄动Ⅰ100
5.2.2高斯型摄动Ⅱ111
5.3拉格朗日型摄动运动方程115
5.3.1与、和之间的关系115
5.3.2卫星运动中一些量与轨道根数的偏导数117
5.3.3的具体形式120
5.3.4摄动运动方程121
5.4关于人造地球卫星受力的讨论123
5.4.1地球非球形摄动123
5.4.2大气阻力摄动及大气特征126
5.4.3太阳辐射压力摄动126
5.4.4日、月引力摄动及拉格朗日点128
5.4.5潮汐摄动力129
5.4.6空间环境对轨道寿命的影响130
第6章地球形状摄动的分析解131
6.1人卫单位131
6.2地球重力场和摄动函数132
6.2.1地球重力场表达式132
6.2.2球谐函数及其正常化133
6.2.3地球重力场摄动函数表达式和摄动力估计135
6.3地球重力场摄动函数的分解138
6.3.1常用函数的平均值139
6.3.2R的分解145
6.4摄动运动的级数解法148
6.4.1初始根数法148
6.4.2平根数法150
6.5平根数法的一阶解155
6.5.1一阶长期项和根数M的零阶长期项156
6.5.2一阶短周期项158
6.5.3二阶长期项166
6.5.4一阶长周期项168
6.5.5平根数法的解算步骤和奇点问题177
第7章人造地球卫星轨道设计179
7.1星下点轨迹179
7.1.1曲面上的曲线和地图投影180
7.1.2无旋地球上的星下点轨迹200
7.1.3旋转地球上的星下点轨迹207
7.2卫星轨道设计的任务要求210
7.2.1地面覆盖问题及地面目标分辨率210
7.2.2重复观测问题219
7.2.3星下点太阳照明问题224
7.2.4卫星的受晒问题230
7.3几种典型的卫星轨道设计240
7.3.1回归轨道240
7.3.2太阳同步轨道243
7.3.3冻结轨道244
7.3.4低轨快速进入空间轨道246
7.4卫星星座248
7.4.1星座设计的原则249
7.4.2卫星环250
7.4.3星座的基本构型253
7.5卫星编队飞行255
7.5.1坐标系定义256
7.5.2相对运动动力学方程256
7.5.3几种典型编队构型258
7.5.4编队卫星轨道设计流程260
7.5.5编队设计实例262
第8章人造地球卫星的发射263
8.1运载火箭的发射段弹道263
8.1.1发射段弹道的要求263
8.1.2发射段弹道的特点264
8.1.3理想情况下的最佳发射段弹道265
8.1.4单共切与双共切轨道的讨论270
8.1.5发射段弹道的几种形式272
8.2非共面发射273
8.2.1发射时刻、降交点地方时和发射窗口274
8.2.2发射点纬度、发射方位角和轨道倾角的关系275
8.3运载火箭发射弹道的优化设计276
8.3.1发射弹道的工程设计方法277
8.3.2大气层外的火箭运动方程285
8.3.3大气层外的最优俯仰程序287
8.4运载火箭的飞行性能估算291
8.4.1假设和原始数据291
8.4.2真空段运动方程及其求解294
8.4.3第二级火箭性能估算举例296
8.5入轨点运动状态参数偏差与卫星轨道根数偏差的关系298
8.5.1轨道根数与入轨点运动状态参数的关系298
8.5.2误差系数矩阵300
8.5.3近地点高度和远地点高度对入轨点r、V、Θ偏差的敏感性分析307
第9章轨道机动的冲量方法310
9.1轨道调整311
9.1.1轨道周期调整及推进剂消耗312
9.1.2轨道长半轴a和偏心率e的调整315
9.1.3Ω和i的调整320
9.2轨道改变321
9.2.1共面轨道改变321
9.2.2改变轨道面的变轨325
9.2.3非共面轨道改变的一般情况328
9.2.4共面椭圆轨道的单次冲量最优轨道改变330
9.3轨道转移335
9.3.1共面圆轨道的最优转移轨道335
9.3.2惠特克定理与连线速度一致性344
9.3.3共面椭圆轨道的最优转移轨道一347
9.3.4共面椭圆轨道的最优转移轨道二350
9.3.5非共面圆轨道的最优转移轨道356
9.4轨道拦截359
9.4.1最小能量拦截轨道360
9.4.2固定时间拦截轨道364
9.4.3椭圆轨道兰伯特飞行时间定理372
9.4.4广义拦截问题381
0章轨道机动的制导方法385
10.1正弦制导方法与Q制导方法385
10.1.1正弦制导方法386
10.1.2Q制导方法386
10.2速度增益制导方法389
10.3交会制导方法392
10.3.1末制导系统392
10.3.2坐标系与运动方程393
10.3.3运动方程的自由解396
10.4末制导方法398
10.4.1法向制导398
10.4.2纵向制导400
参考文献402
内容摘要本书从人造地球卫星的运动规律和理论应用两个方面出发，详细讲解了卫星的二体问题，摄动运动方程的建立及摄动运动方程的一阶分析解，逐步引导读者熟悉为实现具体任务需求的卫星轨道设计、星座构型、编队飞行和发射段弹道设计，深入分析了冲量假设和有限推力两种情况下，为完成特定任务，卫星轨道所发生的有意改变。本书*的特色在于详细推导了书中涉及所有公式，力图使读者在牢固掌握基本原理、熟悉计算过程及方法的同时，*终构建起自身专业领域知识体系；本书精心绘制近百幅示意图、流程图，帮助读者直观理解所学知识；另外，本书从实用出发，选材更加贴合于工程实践需要。
主编推荐长期从事航天领域测试发射的技术工作，在远程火箭弹道、制导与控制设计及应用方面具有较深的理论基础和丰富的实践经验。
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