本文關鍵詞：半分析方法及其在地球衛(wèi)星軌道長期演化中的性能評估　出處：《南京大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 半分析法 地球衛(wèi)星軌道 長期預報 適用性

【摘要】：這篇論文根據作者在碩士生期間參加的一項課題撰寫而成,旨在研究半分析方法運用于地球衛(wèi)星軌道長期預報的性能(速度和精度),并給出半分析法針對不同類型軌道可供參考的精度和速度。第一章緒論部分。首先,介紹了本課題的背景,即為了能夠充分掌握空間目標的長期演化規(guī)律和分布情況,需要對它們的軌道進行長期預報,考慮到速度和精度的實際需求,半分析方法是一種十分合適的預報手段。雖然半分析法不是一種新方法,但是幾乎找不到定量評估其性能的文獻,這給一些實際應用造成了困難。在這樣的前提下,我們定量分析了半分析法在常用地球衛(wèi)星軌道中的精度和速度,該結果可以幫助我們了解半分析法在長期預報中的適用性。其次,介紹了半分析方法目前國內外的研究情況。最后,簡單介紹了論文中用到的時間系統(tǒng)、坐標系統(tǒng)、攝動方程和單位系統(tǒng)。第二章介紹現(xiàn)有衛(wèi)星預報方法。眾所周知,衛(wèi)星軌道預報實為求解一個常微初值問題的方程組,目前較為流行的有三種做法,即數(shù)值法、分析法和半分析法。數(shù)值法,即利用數(shù)值積分器一步步外推初始根數(shù),直到到達預報時間點。該方法的優(yōu)點是實現(xiàn)簡單,精度高,缺點則是計算耗時較長。分析法,即顯式地給出各個根數(shù)在受攝二體問題下的分析解,由于已經給出了攝動解,所以在有了初始根數(shù)的情況下,可以方便地直接給出預報時間點處的根數(shù)。它的優(yōu)點是速度快,因為不用像數(shù)值法一樣一步一步外推,缺點則是受到收斂弧段的限制預報時間不宜過長,一般情況下為103弧段(歸一化單位下)。半分析法利用數(shù)值方法積分平均化后的動力系統(tǒng)。求解則采用數(shù)值法外推,因此可以想象其精度優(yōu)于分析法而速度將優(yōu)于數(shù)值法。半分析法的核心內容就是如何得到平均化右函數(shù),因此著重介紹了分析平均和數(shù)值平均兩種平均化方法,并簡單比較了兩者的性能,闡述了最終選擇分析平均的理由。第三章各攝動力在半分析法中的處理。本章依次介紹非球形、第三體、光壓、大氣在半分析法中的具體處理細節(jié)。每新增一個攝動源的同時,將半分析法應用于不同高度衛(wèi)星,以便直觀地了解新的攝動源帶來的動力學特征以及對于精度和速度的影響。第四章將半分析方法運用于不同類型軌道。首先,通過簡單的算例給出半分析法不同軌道高度適合的非球形引力階次。而后,將完整力模型的半分析方法運用于不同類型地球衛(wèi)星軌道,研究在不同初始根數(shù)a,i的組合下,半分析法在100年尺度長期預報中的精度。地球衛(wèi)星軌道按高度主要劃分為低軌(有大氣),低軌(無大氣),12小時中軌及24小時高軌地球同步。通過比較大量的算例后發(fā)現(xiàn),相比于數(shù)值法,半分析法100年尺度下瞬時根數(shù)a,e,i的精度誤差在O(10-3)量級,Ω的精度誤差在10°之內。雖然右函數(shù)精確到二階的半分析法在大部分情況下都表現(xiàn)出了良好的性能,但是仍然會遇到一些特殊算例,半分析法的表現(xiàn)不盡如人意。這些算例有些伴隨著特殊的動力學現(xiàn)象,有些則歸咎于處理方法上的原因。前者,我們在本章中就給出了解釋；后者,我們將在第五章中提出合理的解決方案。第五章特殊問題討論。首先解釋了第四章中傾角i=90°時半分析精度下降問題,而后給出了大偏心率軌道的處理方法,接著討論了坐標系附加攝動中的補充項在半分析法中是否有必要添加,最后討論了低軌根數(shù)誤差圖中的“島狀”結構成因。文章針對不同類型的地球衛(wèi)星軌道,定量地展示了半分析法100年尺度長期預報的性能。當然這里只是一些基礎性的精度和速度的討論,半分析法的應用范圍遠不止如此,比如衛(wèi)星碰撞后碎片分布的快速估計,空間目標編目中的定軌、關聯(lián)等。希望本文的工作可以給相關領域的工作者起到一定借鑒意義。
[Abstract]:This paper according to the author in the master a subject in writing during a performance to study the semi analysis applied to long-term earth satellite orbit prediction (speed and accuracy), and gives a semi analytic method for different types of track reference accuracy and speed. The first chapter is the introduction part. First, introduced. The background of this project, the long-term evolution and distribution in order to be able to fully grasp the space target, they need to track the long-term forecast, considering the actual demand of speed and accuracy, the semi analytical method is a suitable forecasting means ten. Although the semi analytic method is a new method, but rarely found to evaluate quantitatively the performance of literature, which caused difficulties for some practical applications. In this context, we quantitatively analyzed the semi analysis method commonly used in the earth satellite orbit in precision and speed, The applicability of the results can help us understand the semi analytical method in the long-term forecast. Secondly, the semi analytical method of research at home and abroad. Finally, briefly introduces the time system of paper used in the coordinate system, perturbation equation and unit system. The second chapter introduces the existing satellite prediction method. As everyone knows, equation group is a satellite orbit prediction solving ordinary differential initial problems, the more popular there are three approaches, namely numerical method, analytical method and semi analytical method. The numerical method, namely the use of numerical integrator step by step extrapolation of initial root number, until the arrival of the forecast time. This method is simple, high precision the disadvantage is that, long calculation time. Analysis is given to show the number of each root analysis in the perturbed two body problem solution, as has been given a perturbation solution, so in the initial number of roots under the condition that the party can Give forecast time point. It is the root number advantage is speed, not because of the same step by step extrapolation like numerical method, the disadvantage is that by the convergence of arc limit prediction time should not be too long, generally 103 arcs (normalized units). By using the method of dynamic system analysis the numerical method of integral average. After is solved by numerical method of extrapolation, so you can imagine its precision analysis and speed will be better than the numerical method. The core content of semi analytic method is how to get the average of the right function, so the article introduces two kinds of numerical analysis and the average average average method, and compares the two the performance, describes the final choice analysis of average reason. In the third chapter, the perturbation analysis method in processing power in half. This chapter introduces the non spherical, third body, light pressure, atmospheric specific in the semi analysis method in detail. Every new perturbation source at the same time, the application of semi analysis method in different altitude satellite, in order to intuitively understand the dynamic characteristics of moving source perturbation brings and the influence on the precision and speed. The fourth chapter will analysis methods used in different types of rail. First of all, through simple numerical example gives the semi analytic method different orbit height for non spherical gravitation order. Then, the semi analytical method of complete stress model used in different types of satellite orbit, research in different initial root number a, the combination of I, the accuracy of semi analytical method in the long-term 100 year scale forecast. The earth satellite orbit is mainly divided into the low in height rail (air), Leo (without air), 12 hours and 24 hours in orbit for high orbit geostationary. By comparing a large number of examples that, compared to the numerical method, the semi analytical method of instantaneous root 100 years scale number a, e, I of the precision of the error in O (10-3) The magnitude of error, Omega in 10 deg.. Although the semi analytical method for two order accurate to the right function in most cases showed a good performance, but will still encounter some special examples, semi analytic method is unsatisfactory. It is accompanied by some special reasons some dynamical phenomena. Is responsible for processing methods. The former, in this chapter we give the explanation; the latter, we will put forward reasonable solutions in the fifth chapter. The fifth chapter discusses the special problems. The fourth chapter firstly explains the inclination of i=90 degrees and semi analytical accuracy, then the processing method of large eccentricity the track, then discussed the coordinate additional perturbations in the supplementary terms in the semi analysis whether it is necessary to add, finally discussed the low orbit error root number chart in the "island" structure. The reasons for different types. The ball satellite orbit, quantitatively demonstrate the performance of semi analytical method for 100 years scale long-term forecast. Of course there are only some of the accuracy and speed of the discussion, the scope of application of semi analytical method is far more than that, such as rapid estimation of debris distribution satellite collision, orbit, space object catalogue in relation to. Reference is hoped that this work can give workers in the field.

【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P173

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 吳青松;如何有效利用衛(wèi)星軌道和頻譜資源[J];科技情報開發(fā)與經濟;2005年19期

2 杜宗瀠;軌道變化導致衛(wèi)星讀數(shù)的差異[J];世界科學;1999年01期

3 肖勇剛;桂有珍;劉亮;韓申生;;無轉發(fā)器式衛(wèi)星軌道實時精確測量新方法[J];科學通報;2009年23期

4 黃松年;;人衛(wèi)激光測距中的衛(wèi)星臺站預報[J];中國科學院上海天文臺年刊;1983年00期

5 戎鵬志,張奕;中低高度衛(wèi)星軌道調整策略的研究[J];上海航天;1999年01期

6 郭鴻鈞;衛(wèi)星軌道的數(shù)值計算[J];韓山師范學院學報(社會科學版);2005年03期

7 秘金鐘;蔣志浩;谷守周;;衛(wèi)星軌道完備性監(jiān)測研究[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2010年01期

8 湯靖師;;衛(wèi)星軌道理論的深入研究及其在定軌、預報和參數(shù)測定中的應用[J];天文學報;2011年02期

9 劉亞英;;利用衛(wèi)星軌道衰變率反測高層大氣密度的一種實用方法[J];紫金山天文臺臺刊;1993年01期

10 劉宇瓊;張耀文;吳吉賢;;利用SLR檢核GPS35衛(wèi)星精密軌道[J];測繪工程;2007年02期

相關會議論文 前10條

1 支春陽;邢兆棟;張志新;;中軌道衛(wèi)星搜救系統(tǒng)的發(fā)展與思考[A];第三屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集——S08衛(wèi)星導航模型與方法[C];2012年

2 唐新明;;測繪衛(wèi)星和衛(wèi)星測繪[A];2011中國衛(wèi)星應用大會會議文集[C];2011年

3 胡劍浩;吳詩其;馮鋼;;用微型衛(wèi)星建立全球電子信箱[A];四川省通信學會一九九五年學術年會論文集[C];1995年

4 馮來平;賈小林;吳顯兵;徐天河;;一種基于抗差M估計和動力學平滑的衛(wèi)星軌道綜合方法[A];第一屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集（中）[C];2010年

5 胡松杰;周建華;陳金平;李坤;;IGSO衛(wèi)星的站點演化和保持[A];全國第十二屆空間及運動體控制技術學術會議論文集[C];2006年

6 劉偉;孟新;胡鈦;;衛(wèi)星對地覆蓋的若干問題討論[A];中國空間科學學會空間探測專業(yè)委員會第十八次學術會議論文集（下冊）[C];2005年

7 張中凱;杜蘭;王若璞;于亮;;混合星座衛(wèi)星軌道陰影期分析[A];第四屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集-S3精密定軌與精密定位[C];2013年

8 王西京;趙潔;王明海;;空間環(huán)境參數(shù)在“資源二號”衛(wèi)星軌道維持中的應用[A];中國空間科學學會空間探測專業(yè)委員會第十六次學術會議論文集（上）[C];2003年

9 柳麗;王威;楊洋;董緒榮;;星載GPS確定GEO衛(wèi)星軌道濾波方法研究[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術年會電子文集[C];2011年

10 曹月玲;胡小工;吳斌;;衛(wèi)星天線相位中心改正模型對衛(wèi)星精密定軌的影響[A];第一屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集（中）[C];2010年

相關重要報紙文章 前10條

1 許可新　王羚;死亡衛(wèi)星如何安全“退休”？[N];第一財經日報;2009年

2 歐孝昆 李勇 本報特約記者 張日軍;衛(wèi)星頻軌：競相爭奪的戰(zhàn)略資源[N];解放軍報;2010年

3 汪凌;以色列高分辨率成像衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀[N];中國測繪報;2002年

4 本報記者 王曉笛;度量衛(wèi)星的腳步[N];大眾科技報;2001年

5 本報記者 胡逢超;偏軌衛(wèi)星:挽救有先例，，技術待突破[N];中國航天報;2014年

6 王朝社　本報特約記者 馬t

本文編號：1363726