为什么在太阳系中至今尚未找到一颗逆行行星

本文用圆型限制三体问题的Jacobi积分来建立一个测检函数,用于确定测试质点作类行星运动时能否长留于一个确定的区域(可称为稳定域).经用电子计算机检定,对于质点作准圆形轨道的情况下,质点作类逆行行星运动的稳定域远小于质点作类顺行行星运动的稳定域.这说明了逆行行星存在的可能性很小.     

近圆轨道卫星过顶时间预报的数学模型

基于近圆轨道卫星的特点,通过理论公式推导,确定卫星星下点轨道,建立近圆轨道卫星过顶时间预报的数学模型.首先依据观察站确定卫星进出观察站接收圈时星下点的经纬度,然后根据该点经纬度与卫星倾斜角推求卫星的升交点或者降交点,最后从升交点或者降交点出发外推不超过1/4周期,两者合并得到整个周期的卫星轨迹推导公式.将模型应用于已知和未知卫星轨道根数的实际军事行动避空侦察中去,与实际检测情况相比误差较小、吻合度较高,说明模型有较好的工程应用价值.     

飞行器弹性控制与人造卫星轨道研究

扼要介绍20世纪60-70年代以关肇直为代表的控制论研究室的课题组所获得的两项国家奖——国家自然科学一等奖项目《飞行器弹性控制理论研究》和国家科技进步特等奖项目《尖兵一号返回型卫星和东方红一号卫星》中的子课题“卫星轨道测量”与“轨道选择研究”.     

基于不变流形的登月轨道设计

研究了基于三体问题的不变流形设计低成本登月轨道的问题．考虑了黄道面和白道面之间夹角不为零的三维情况,将太阳-地球-月亮-卫星组成的四体问题分解成由太阳-地球-卫星和地球-月亮-卫星组成的非共面的两个限制三体问题．给出了这两个三体系统Halo轨道不变流形与两轨道面相交处进行小的变轨来设计低成本探月轨道的一般方法．比较结果表明用该方法设计的轨道比传统的Hohmann变轨节省约20%的燃料．从轨道能量的角度分析了用流形设计轨道比Hohmann变轨节省燃料的原因,并给出了理论表达式．该方法对于深空探测轨道设计的能量分析具有普遍的适用性,可为设计提供一个选择参数的标准．     

如何发现开普勒第三定律

文献 [1 ]谈到求解应用题时 ,在模型形式固定的前提下 ,求所研究问题解的几种思路和方法 ,若干读者认为很受启发 .建议对 [1 ]中讨论一节所提出的 ,在模型形式不固定的前提下 ,怎样找到较好的模型作一些介绍 .为此 ,本文从拟合角度研究一个著名的应用问题 :从一组观测资料出发 ,如何发现开普勒 (Ｋｅｐｌｅｒ,1 5 71 -1 63 0 )第三定律 .1　模型的建立开普勒三定律第一定律 :行星绕太阳运行的轨道是椭圆 ,太阳位于椭圆的一个焦点上 .第二定律 :连接行星与太阳的向径 ,在相等的时间内扫过的面积相等 .第三定律 :行星在其轨道上运行周期的平方…     

轨道运动方程数值解的一种加速算法

针对卫星轨道受大气阻力摄动的运动方程,提出了一种数值加速算法,该算法实现简单、计算量小、精度高,适合于各类卫星轨道的方程的求解.     

寻找周期轨道的代数分析法

本文给出了计算一般代数型（有理分式）离散动力系统周期轨道的一种分析方法－代数分析法。这种方法的优点是将非线性求解问题转化为一个线性求解问题来处理。它不仅可以准确地确定包括稳定和不稳定周期轨道的位置，而且还可以详细了解周期轨道的产生和随参数演变的分岔特性。本文利用这种方法分析了一个四维二次非线性映射，并给出了其完整的低周期轨道的分岔曲线图。     

非扭曲异宿环分支

考虑高维系统非扭曲细异宿环分支,给出了1-同宿轨道和1-周期轨道的存在性和存在域,并得到了2-重周期轨道的分支曲面.最后,这些分支结果被应用于平面系统细异宿环,获得了新的有趣的结论.     

周期扰动下卫星运动系统的动力学性质

本文运用Melnikov方法对平面卫星运动系统在周期扰动下所表现出来的动力学性质进行了探讨.首先运用次谐Melnikov方法给出了卫星轨道在周期扰动下存在次谐周期轨道的条件,并进一步运用同宿.Melnikov方法证实了该系统存在Smale马蹄意义下的混沌性质.     

非扭曲异宿环分支

考虑高维系统非扭曲细异宿环分支 ,给出了 1 同宿轨道和 1 周期轨道的存在性和存在域 ,并得到了 2 重周期轨道的分支曲面 .最后 ,这些分支结果被应用于平面系统细异宿环 ,获得了新的有趣的结论     

小行星共振轨道的稳定性

研究描述小行星运动的一个映射模型. 发现在相空间的混沌海和混合区域中的轨道扩散分别遵循指数律和代数律, 而小扰动对扩散过程有不可忽视的影响. 应用到小行星轨道运动问题时,该映射的不动点的位置、稳定性以及轨道扩散的性质定性地解释了小行星在主带(特别是在与木星轨道发生一阶共振处)的分布特征.     

卫星编队飞行轨道和姿态控制研究

卫星编队飞行是一种卫星应用的新概念,通过一系列造价更便宜的小卫星的分布式合作,代替大卫星实现复杂功能．在编队飞行一些应用中,要求受控卫星对目标卫星保持要求的相对位置和姿态以观察目标卫星的特定面,特别的,目标卫星可能是失效的．研究在近地轨道如何控制追踪星在失效的目标卫星附近飞行以追踪目标卫星特定面 的问题,给出了相对姿态和一阶近似的相对轨道动力学方程．基于线性反馈和Liapunov稳定性理论设计了控制策略．进一步的,考虑目标卫星转动惯量的不确定性,通过自适应控制的方法,获得正确的转动惯量比率．数值仿真算例验证了该控制方法的有效性．     

一种便于摄动分析的编队飞行卫星相对运动的描述

定义了一组参数来描述卫星编队飞行的相对运动,称为相对轨道要素．利用它可以方便地分析摄动对相对轨道构形的影响以及卫星编队队形的几何特点．首先,对相对轨道要素给予了详细的推导,指出当主星偏心率为小量时,在主星轨道坐标系中相对轨道是一椭圆柱和一平面相交所得的交线,用描述该椭圆柱和平面的参数即可确定相对轨道构形,进而提出了相对轨道要素．其次,利用相对轨道要素对相对轨道进行地球扁率摄动分析,指出相对轨道构形的变化由两部分组成:一是椭圆柱的漂移导致相对轨道中心的漂移,二是平面法线的章动和进动引起相对轨道平面转动,同时还给出了地球扁率摄动下相对轨道构形漂移率及转动率的解析公式．最后,针对J2摄动分析了卫星编队相对轨道构形的变化以及相对轨道构形的漂移量和转动量．     

基于伴随同化方法的空间飞行器轨道估计

基于空间几何原理提出了一个双星无源定位方案,方案中包括两个观测坐标系和一个基础坐标系.每个观测坐标系中分别存在一条由观测卫星发出指向目标飞行器的射线,考虑到实际观测中存在各种误差,任意两颗观测卫星对目标飞行器的定位方向一般不在同一个平面内(即为异面直线),假定两条异面直线的公垂线段的中点(相交的情况下为交点)是目标飞行器所在的位置,而公垂线段的长度表征两颗卫星的观测误差.利用空间飞行器的观测数据计算了飞行器在基础坐标系中的位置坐标并进行了误差估计.利用一个基于伴随同化方法的数值模型估计了空间飞行器主动段的轨道.正向模型用来模拟飞行器的运动过程,伴随模型用来优化参数.通过同化空间飞行器在基础坐标系下的观测数据得到了空间飞行器的轨道.设计了数值实验以检验该模型的合理性,实验结果表明了双星无源定位系统的正确性,通过同化卫星对飞行器的观测数据,该伴随同化模型可以对空间飞行器的轨道进行成功估计.     

基于卫星无源探测的飞行器主动段轨道估计

首先提出了一种在双星无源飞行器主动段探测中,可同时估计双星测量的系统误差并给出目标预测轨道的方法.将卫星测量值误差在小角度条件下转化为卫星测量轴的偏转角,以双星逐点交汇定位法得出的轨道为基准估计系统误差,利用最小二乘思想将模型参数估计问题转化为优化问题,使用遗传算法对目标飞行器模型参数进行估计.而后讨论了一种通过加强模型约束,由单星无源探测估计目标轨道的方法.     

一个非线性微分方程的周期边值问题

本文考虑作为卫星绕椭圆轨道作周期运动模型的一个二阶非线性微分方程的周期边值问题.用迭代方法证明了奇函数周期解的存在性,并且扩大了文[3]中给出的参数范围.     

具有共振特征值的轨道翻转双同宿环分支

该文研究了具有轨道翻转的双同宿环四维系统,在主特征值共振和沿轨道奇点处切方向共振下的两种分支．我们分别在系统奇点小邻域内利用规范型的解构造一个奇异映射,再在双同宿环的管状邻域内引起局部活动坐标架,利用系统线性变分方程的解定义了一个正则映射,通过复合两个映射而得到分支研究中一类重要的Poincaré映射,经过简单的计算最终得到后继函数的精确表达式．对分支方程细致地研究,我们给出了原双同宿环的保存性条件,并证明了“大” 1-同宿环分支曲面,2-重“大”1-周期轨分支曲面,“大”2-同宿环分支曲面的存在性、存在区域和近似表达式,及其分支出的“大”周期轨和“大”同宿轨的存在性区域和数量．     

车载跟瞄设备低轨卫星预测方法研究

车载跟瞄设备对低轨卫星进行测量时,常采用轨道预报获得卫星理论运行轨迹,光测设备以预报值作为引导值,搜索目标进行跟踪.跟踪过程中,由于云雾遮蔽或地影的影响,会使光测设备丢失目标.这时可采用理论引导的方式,利用预报轨道继续搜索跟踪.但由于轨道预报的误差较大,且目标过境时间有限,因此这种方法存在一定的缺陷.探讨利用修正目标跟踪脱靶量以及光测设备轴系误差后的实时跟踪值作为已知条件,采用改进的拉普拉斯方法对目标位置进行实时预测,解决上述问题.通过实时预测误差与轨道误差的比较,证明该方法的有效性.     

基于卫星无源探测的空间飞行器主动段轨道估计与误差分析

在利用自适应定点的四阶龙格库塔算法求解卫星二阶微分运动方程的基础上,确定了其轨道,在利用样条插值拟合算法对多星观测数据同步后,基于级数理论建立了飞行器速速度和质量估计的多项式模型.随后根据飞行器在观测坐标系下的约束关系,建立了双星无源交汇定位的算法模型,实现了空间飞行器的轨道估计.再次,根据量测方程,提出了一种系统误差估计的滑窗四点交汇方法,实现了系统的误差动态估计.最后,建立了联合序贯多点轨道估计模型,实现了单卫星单飞行器的轨道估计和误差分析.对于多星多飞行器问题通过比较方程组自由度和待估计的轨道参数和系统误差的个数,得出可估计系统误差的条件:在观测卫星个数M与空间飞行器数目P满足2MP≥3P+2M时,系统误差可估计.     

生活中的椭圆

经过多年的对大量经验数据的研究,德国天文学家约翰尼斯·开普勒创立了描述太阳系行星运动规律的三大定律.其中第一大定律表明太阳系行星的运动轨道是以太阳为一焦点的椭圆.这些椭圆的离心率与0很接近,因此近似于一个圆.拿地球来说,其离心率e=0.017,火星的离心率e=0.093.天王星的离心率e=0.046.水星与冥王星的轨道相对稍扁一点,其离心率分别为0.206和0.249.