人造地球衛星軌道理論及應用（簡體書）

本書首先介紹了人造地球衛星的軌道及運動規律，在深入分析二體問題的基礎上，通過詳細的理論推導，建立了衛星運行的攝動運動方程，並研究了攝動運動方程的一階分析解；然後，系統探討了衛星運動理論的應用，對滿足各種任務要求的衛星軌道和發射段彈道設計提出瞭解決方案，並介紹了衛星組網常用構型和編隊飛行問題；最後，分別介紹了衝量假設和有限推力情況下，為完成特定任務，衛星軌道所發生的有意改變。

西安衛星發射中心航天制導專家團隊 系統總結、細緻梳理衛星制導理論與應用

目 錄
前 言
第1章 緒論 1
1.1 人造地球衛星的分類 2
1.1.1 基於用途的分類 2
1.1.2 基於功能的分類 2
1.2 衛星在軍事航天中的發展 6
1.2.1 發展歷程 6
1.2.2 發展現狀 7
1.2.3 發展趨勢 9
1.3 世界主要衛星系統簡介 10
1.3.1 導航系統 11
1.3.2 衛星互聯網 13
1.4 常用人造地球衛星軌道 16
1.4.1 按衛星運行軌道的偏心率分類 16
1.4.2 按衛星運行的高度分類 16
1.4.3 按衛星運行軌道的傾角分類 17
1.4.4 特殊類型軌道 17
1.5 衛星軌道理論及其應用概述 19
第2章 天球坐標系和時間系統 22
2.1 天球 22
2.2 球面三角初步 22
2.2.1 球面的基本性質 22
2.2.2 球面三角形 24
2.2.3 球面坐標和直角坐標 24
2.2.4 球面三角形公式 26
2.3 天球上基本的點和圓 31
2.3.1 天頂和天底 31
2.3.2 真地平圈 31
2.3.3 天極和天赤道 31
2.3.4 天子午圈、四方點和天卯酉圈 31
2.3.5 黃道和黃極 32
2.4 地心天球坐標系 32
2.4.1 地平坐標系 32
2.4.2 時角坐標系 33
2.4.3 赤道坐標系 34
2.4.4 黃道坐標系 34
2.5 地心天球坐標系之間的關係 35
2.5.1 地平坐標系和時角坐標系之間的轉換 35
2.5.2 赤道坐標系和時角坐標系之間的轉換 37
2.5.3 黃道坐標系和赤道坐標系之間的轉換 37
2.6 時間系統 38
2.6.1 世界時系統 39
2.6.2 曆書時系統 46
2.6.3 原子時 47
2.6.4 力學時 47
2.6.5 貝塞爾年和儒略年 48
第3章 歲差、章動和極移 50
3.1 日月和行星的引力對地球運動的影響 50
3.1.1 太陽的引力對地球運動的影響 50
3.1.2 月球的引力對地球運動的影響 51
3.2 歲差 53
3.2.1 日月歲差 53
3.2.2 行星歲差 53
3.2.3 總歲差 53 3.3 章動 54
3.4 極移及區別 55
3.4.1 極移 55
3.4.2 極移與歲差、章動的區別 55
3.5 歲差、章動對恒星時的影響 56
3.5.1 格林尼治平恒星時和真恒星時 56
3.5.2 黃道平太陽的黃經 57
3.5.3 赤道平太陽的赤經 57
3.6 協議天球坐標系 58
3.6.1 協議天球坐標系與瞬時平天球坐標系的轉換 59
3.6.2 瞬時平天球坐標系與瞬時真天球坐標系的轉換 59
3.7 協議地球坐標系 60
3.7.1 協議地球坐標系與瞬時地球坐標系的轉換 60
3.7.2 瞬時天球坐標系與瞬時地球坐標系的轉換 61
第4章 衛星的無攝運動 63
4.1 二體問題的運動微分方程 63
4.2 運動微分方程的解 64
4.2.1 面積積分（動量矩積分） 64
4.2.2 軌道積分――橢圓軌道參數 66
4.2.3 平均角速度公式和速度公式（活力公式） 70
4.2.4 開普勒積分――軌道時間參數 71
4.2.5 開普勒軌道根數 74
4.3 二體問題衛星星曆的計算 76
4.3.1 三種近點角的關係 76
4.3.2 三種近點角和向徑的導數關係 77
4.3.3 開普勒方程的解 79
4.3.4 衛星位置和速度的計算公式 79
4.4 初始軌道的計算 82
4.4.1 已知 和 的軌道計算 82
4.4.2 已知 和 的軌道計算 84
4.4.3 由 、 計算 、 91
4.5 衛星在軌道上的運動 93
4.5.1 順行軌道和逆行軌道 93
4.5.2 衛星的可見區域 93
4.5.3 衛星的地面高度和軌道高度 94
4.5.4 衛星在軌道上的運行速度 94
4.5.5 衛星在軌道上的安全性 95
第5章 衛星常用的攝動運動方程 97
5.1 人造地球衛星的攝動運動 97
5.1.1 直角坐標系下的攝動運動 97
5.1.2 位函數和攝動函數 98
5.2 高斯型攝動運動方程 100
5.2.1 高斯型攝動Ⅰ 100
5.2.2 高斯型攝動Ⅱ 111
5.3 拉格朗日型攝動運動方程 115
5.3.1 與 、 和 之間的關係 115
5.3.2 衛星運動中一些量與軌道根數的偏導數 117
5.3.3 的具體形式 120
5.3.4 攝動運動方程 121
5.4 關於人造地球衛星受力的討論 123
5.4.1 地球非球形攝動 123
5.4.2 大氣阻力攝動及大氣特徵 126
5.4.3 太陽輻射壓力攝動 126
5.4.4 日、月引力攝動及拉格朗日點 128
5.4.5 潮汐攝動力 129
5.4.6 空間環境對軌道壽命的影響 130
第6章 地球形狀攝動的分析解 131
6.1 人衛單位 131
6.2 地球重力場和攝動函數 132
6.2.1 地球重力場表達式 132
6.2.2 球諧函數及其正常化 133
6.2.3 地球重力場攝動函數表達式和攝動力估計 135
6.3 地球重力場攝動函數的分解 138
6.3.1 常用函數的平均值 139
6.3.2 R的分解 145
6.4 攝動運動的級數解法 148
6.4.1 初始根數法 148
6.4.2 平根數法 150
6.5 平根數法的一階解 155
6.5.1 一階長期項和根數 M的零階長期項 156
6.5.2 一階短週期項 158
6.5.3 二階長期項 166
6.5.4 一階長週期項 168
6.5.5 平根數法的解算步驟和奇點問題 177