空間目標軌道仿真原理、建模與應用實踐（簡體書）

本書立足國家航天強國戰略與空間目標監視需求，構建了“理論—開發—應用深度融合”的內容體系。本書以空間目標軌道仿真技術研究為主線，系統闡述了時空基準、二體運動、軌道攝動、軌道機動、軌道預報與軌道確定等核心理論，涵蓋了自主研發雷達軌道分析工具包的開發實踐，以及STK、ODTK、SOFA等軌道仿真軟件的二次開發技術。本書通過空間目標實時識別軟件、空間目標碰撞預警分析軟件、空間目標監視雷達搜索屏設置軟件和空間目標雷達探測數據仿真軟件4個典型應用案例，形成了一套從基礎理論到技術實踐的系統性方法，可為我國空間目標軌道仿真技術領域的發展提供方法參考與技術積累。本書既可作為電子信息等相關專業本科生的教材，也可供航天器軌道動力學、導航學等領域的高校師生及研究人員參考。另外，本書附各章案例源代碼，可在各章首頁掃碼獲取。

黃曉斌，國防科技大學信息與通信工程專業博士，主要研究方向為空間目標探測與戰略預警。曾榮獲多項軍隊級科技成果獎勵，出版學術著作5部，已獲授權國家專利及軟件著作權16項，並在國內外學術期刊及會議上發表論文70餘篇。肖 銳，武漢大學空間物理專業博士，主要研究方向為空間目標探測與裝備保障技術。曾主持並參與多項軍隊級科研項目，出版學術著作2部，獲授權國家專利及軟件著作權4項，在國內外學術期刊及會議上發表論文10餘篇。孟藏珍，清華大學信息與通信工程專業博士，主要研究方向為戰略預警。曾榮獲多項軍隊級科技成果獎勵，出版學術著作4部，已獲授權國家專利及軟件著作權24項，並在國內外學術期刊及會議上發表論文80餘篇。張 燕，國防科技大學計算機科學與技術專業博士，主要研究方向為軍事訓練與管理。曾參與多項軍隊級科研項目，出版學術著作2部，獲授權國家專利及軟件著作權10余項，在國內外學術期刊及會議上發表論文30餘篇。

第1章 概述 001
1.1　空間目標與軌道 002
1.1.1　空間與空間目標 002
1.1.2　軌道的概念 003
1.1.3　軌道的特點 005
1.2　基本天文概念 006
1.2.1　天球上的圈和點 006
1.2.2　歲差與章動 008
1.2.3　極移 009
1.3 常用軟件簡介 010
1.3.1　STK 010
1.3.2　ODTK 010
1.3.3　SOFA 011
1.3.4　GMAT 011
1.3.5　ODTBX 011
1.3.6　OREKIT 012
1.3.7　MATLAB航空航天工具箱 012
1.4　雷達軌道分析工具包 013
第2章 軌道仿真軟件二次開發 015
2.1　SOFA軟件二次開發 016
2.1.1　SOFA軟件包下載 016
2.1.2　SOFA動態鏈接庫生成 016
2.1.3　SOFA動態鏈接庫調用 020
2.2　STK軟件二次開發 023
2.2.1　工程準備與控件配置 024
2.2.2　基本功能實現與交互 028
2.2.3　高級功能實現與交互 032
2.3　ODTK軟件二次開發 033
2.3.1　初始化與場景設置 034
2.3.2　場景對象添加與配置 035
2.3.3　資源釋放 036
第3章 時空基準 037
3.1　基本原理 038
3.1.1　時間系統 038
3.1.2　時間系統轉換 041
3.1.3 坐標系統 043
3.1.4 坐標系統轉換 045
3.2 功能模塊開發 049
3.2.1 框架構建 049
3.2.2 基礎數據管理模塊 054
3.2.3 時空基準模塊 065
3.3 二次開發技術 073
3.3.1 新建工程 073
3.3.2 添加程序集引用 074
3.3.3 測試用例 076
第4章 二體運動 079
4.1 基本原理 080
4.1.1 軌道根數 080
4.1.2 二體運動特性 085
4.1.3 軌道根數與位置速度矢量之間的關係 087
4.1.4 開普勒方程 089
4.2 功能模塊開發 092
4.2.1 軌道根數與位置／速度矢量之間的轉換 092
4.2.2 開普勒方程 097
4.3 二次開發技術 101
第5章 軌道攝動 105
5.1 基本原理 106
5.1.1 軌道攝動概述 106
5.1.2 受攝軌道的軌道根數 108
5.1.3 主要軌道攝動項及其影響 109
5.2 功能模塊開發 121
5.2.1 地球非球形引力攝動 121
5.2.2 大氣阻力攝動 123
5.2.3 日月引力攝動 126
5.2.4 太陽光壓攝動 128
5.3 二次開發技術 130
第6章 軌道機動 133
6.1 基本原理 134
6.1.1 軌道機動概述 134
6.1.2 典型軌道機動 135
6.1.3 一般軌道機動 140
6.2 功能模塊開發 142
6.2.1 霍曼轉移 142
6.2.2 雙橢圓軌道轉移 144
6.2.3 共軌調相 145
6.2.4 一般軌道機動 147
6.3 二次開發技術 150
第7章 軌道預報 156
7.1 基本原理 157
7.1.1 二體問題軌道預報 157
7.1.2 受攝問題軌道預報 161
7.2 功能模塊開發 163
7.2.1 二體問題軌道預報 163
7.2.2 受攝問題軌道預報 165
7.3 二次開發技術 169
第8章 軌道確定 173
8.1 基本原理 174
8.1.1 初軌計算 174
8.1.2 軌道改進 175
8.2 功能模塊開發 182
8.2.1 初軌計算 182
8.2.2 軌道改進 188
8.3 二次開發技術 190
第9章 綜合案例 194
9.1 空間目標實時識別軟件 195
9.1.1 軟件概述 195
9.1.2 運行環境 195
9.1.3 軟件操作介紹 195
9.2 空間目標碰撞預警分析軟件 202
9.2.1 軟件概述 202
9.2.2 運行環境 203
9.2.3 軟件操作介紹 203
9.3 空間目標監視雷達搜索屏設置軟件 208
9.3.1 軟件概述 208
9.3.2 運行環境 208
9.3.3 軟件操作介紹 208
9.4 空間目標雷達探測數據仿真軟件 213
9.4.1 軟件概述 213
9.4.2 運行環境 213
9.4.3 軟件操作介紹 213
參考文獻 219