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非線性軌道偏差演化理論及應用 版權信息
- ISBN：9787030769916
- 條形碼：9787030769916 ; 978-7-03-076991-6
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
非線性軌道偏差演化理論及應用 內容簡介
由于太空目標的軌道動力學方程本質是非線性的，為了能高效高精度的對軌道偏差進行演化分析，需要發展非線性的方法。本專著將論述考慮攝動、機動影響的，非線性、非高斯的軌道偏差演化方法，包括多項式混沌展開法、狀態轉移張量法、微分代數法、高斯混合模型等主流的非線性軌道偏差演化方法，并圍繞太空態勢感知系列任務討論軌道偏差演化方法的應用，包括在太空目標編目的短弧關聯、軌道機動檢測、碰撞預警與規避、碎片云演化與撞擊風險分析、小行星撞擊預警、魯棒交會軌道規劃等任務中的應用，盡可能給出各類實際問題的求解策略。
非線性軌道偏差演化理論及應用 目錄
目錄“空天前沿技術叢書”序一“空天前沿技術叢書”序二序前言第1章 緒論11.1 軌道偏差演化分析問題描述21.1.1 典型偏差因素31.1.2 偏差演化問題51.2 太空態勢感知中的偏差演化問題71.2.1 數據關聯71.2.2 異常檢測81.2.3 碰撞預警101.2.4 空間碎片環境分析121.2.5 傳感器任務調度141.3 軌道偏差演化分析方法研究進展151.3.1 蒙特卡羅仿真161.3.2 線性方法161.3.3 非線性方法171.3.4 其他方法23參考文獻24第2章 軌道偏差演化基本理論332.1 基本動力學模型332.1.1 坐標系定義及轉換332.1.2 軌道動力學方程362.2 隨機動力學基本理論372.2.1 概率論與隨機過程372.2.2 高斯分布402.3 偏差演化基本方法422.3.1 蒙特卡羅仿真422.3.2 無跡變換方法432.3.3 概率密度函數單點映射的換元法44參考文獻45第3章 多項式混沌展開方法463.1 多項式混沌展開基本理論463.1.1 正交多項式463.1.2 自適應正交多項式503.1.3 PCK方法513.1.4 留一法誤差評估533.2 非干涉多項式混沌展開系數求解方法543.2.1 *小二乘回歸方法553.2.2 *小角回歸方法563.2.3 正交匹配追蹤方法573.2.4 子空間追蹤方法583.2.5 貝葉斯壓縮感知方法593.3 干涉多項式混沌展開系數求解方法603.4 靈敏度估計623.5 算例分析653.5.1 非干涉PCE算例653.5.2 PCK算例713.5.3 干涉多項式混沌展開算例73參考文獻74第4章 狀態轉移張量法764.1 絕對軌道狀態轉移張量764.1.1 軌道動力學方程764.1.2 無機動的狀態轉移張量774.1.3 脈沖機動下的狀態轉移張量804.2 基于狀態轉移張量的偏差演化分析824.2.1 統計矩分析824.2.2 脈沖機動下的分段預報方法854.2.3 脈沖機動下的連續預報方法864.3 算例分析884.3.1 問題配置884.3.2 狀態轉移張量精度對比894.3.3 分段偏差預報結果對比914.3.4 連續偏差預報結果對比94參考文獻97第5章 微分代數方法985.1 微分代數理論985.1.1 函數空間及其代數985.1.2 *小微分代數結構1D1995.1.3 微分代數結構nDv1035.2 基于微分代數的高階狀態轉移多項式1055.2.1 非線性軌道高階狀態轉移多項式1055.2.2 軌道高階狀態轉移多項式的時間維拓展1075.3 基于高階狀態轉移多項式的軌道偏差傳播方法1115.3.1 偏差分布密度變換1115.3.2 偏差統計特征計算1125.3.3 偏差樣本點打靶仿真1135.4 算例分析1145.4.1 非線性軌道高階狀態轉移多項式1145.4.2 基于微分代數的概率密度變換1165.4.3 基于微分代數的偏差統計矩傳播118參考文獻119第6章 高斯混合模型1206.1 高斯混合模型基本原理1206.1.1 不同分布間的距離測度1216.1.2 不同分布間的似然函數1236.2 一維隨機變量概率密度函數的GMM分割1256.2.1 一維正態分布分割1256.2.2 一維均勻分布分割1276.3 多維隨機變量概率密度函數的GMM分割1306.3.1 分割方向選取1316.3.2 多維分割1316.3.3 多維合并1326.4 基于GMM的軌道偏差演化1326.4.1 GMM-STT方法1336.4.2 GMM-UT方法1346.5 算例分析1366.5.1 GMM-STT結果1366.5.2 GMM-UT結果140參考文獻142第7章 相對軌道偏差演化方法1437.1 相對軌道運動問題描述1437.1.1 相對軌道參數定義1437.1.2 相對運動方程研究現狀1447.2 考慮J2攝動的解析非線性相對運動方程1457.2.1 吻切相對軌道根數的非線性變換1457.2.2 平均相對軌道根數的非線性預報1517.2.3 相對運動狀態轉移張量1537.2.4 方程的奇異情況分析1547.2.5 方程精度仿真分析1557.3 非線性相對軌道偏差的狀態轉移張量1577.4 非線性相對軌道偏差演化分析1597.4.1 自由相對運動時協方差分析1597.4.2 從航天器脈沖機動時協方差分析1607.4.3 主航天器脈沖機動時協方差分析1647.4.4 非線性概率密度函數演化分析1677.5 算例分析1687.5.1 問題配置1687.5.2 自由相對運動工況1697.5.3 從航天器機動工況1737.5.4 主航天器機動工況1757.5.5 不同初始條件下的偏差演化對比1787.5.6 結果討論181參考文獻182第8章 軌道邊值問題偏差映射方法1848.1 蘭伯特問題求解方法1848.1.1 拉格朗日轉移時間方程1848.1.2 基于普適變量的轉移時間方程1858.1.3 終端速度解算1878.2 二體蘭伯特問題偏差高階映射1888.2.1 蘭伯特問題輸入和輸出的高階展開1888.2.2 微分代數的部分求逆法1898.2.3 微分代數Householder方法1908.3 攝動蘭伯特問題偏差高階映射1928.3.1 攝動軌道動力學方程1938.3.2 基于高階映射的速度修正1948.3.3 自適應同倫迭代求解器1958.4 算例分析1978.4.1 二體蘭伯特問題高階映射算例1978.4.2 攝動蘭伯特問題高階映射算例2018.4.3 邊值問題高階偏差映射在行星際轉移中的應用204參考文獻208第9章 太空目標編目短弧數據關聯2099.1 太空目標編目問題描述2099.1.1 數據關聯2099.1.2 未關聯數據處理2109.2 基于容許域與偏差演化的短弧關聯2129.2.1 觀測數據預處理2129.2.2 容許域定義與計算2159.2.3 基于偏差演化的弧段關聯2199.3 短弧聚類方法2249.4 仿真分析226參考文獻230第10章 太空目標軌道機動檢測23110.1 軌道機動檢測問題描述23110.2 基于逆向移動滑窗的歷史機動檢測方法23310.2.1 基本理論23410.2.2 自適應軌道機動檢測模型23610.2.3 機動檢測窗口自適應改進23910.2.4 算例分析24310.3 基于偏差演化的機動軌道關聯方法24710.3.1 偏差數據獲取24810.3.2 基于正向偏差預報的軌道異常判斷24910.3.3 基于逆向偏差預報的異常軌道關聯25010.3.4 機動量估計25110.3.5 算例分析25110.4 基于神經網絡的機動檢測方法25310.4.1 機動特征參數構建25310.4.2 神經網絡訓練樣本構建25510.4.3 算例分析257參考文獻259第11章 太空目標碰撞預警與規避26111.1 接近分析方法26211.1.1 問題描述26211.1.2 接近分析數值法26311.1.3 基于接近分析的碰撞預警26811.1.4 仿真分析26911.2 高斯分布偏差碰撞概率計算27011.2.1 問題描述27111.2.2 短期相遇碰撞概率27211.2.3 仿真分析27611.3 非高斯分布偏差碰撞概率計算28311.3.1 問題描述28311.3.2 數值方法28511.3.3 解析方法28611.3.4 仿真分析28711.4 碰撞規避方法29111.4.1 問題描述29211.4.2 避撞機動優化一般模型29211.4.3 考慮工程約束的避撞機動優化模型29311.4.4 仿真分析296參考文獻297第12章 解體碎片云撞擊風險分析29912.1 問題概述29912.2 解體碎片云密度分布計算30012.2.1 碎片云的密度描述30012.2.2 基于換元法的密度變換30112.2.3 基于狄拉克函數的密度變換30112.2.4 狀態轉移矩陣30812.3 解體碎片云撞擊態勢模型31012.3.1 碎片入射通量31012.3.2 碎片云對航天器的撞擊率31112.3.3 碎片云對航天器累積撞擊次數31212.3.4 碎片云對航天器的碰撞概率31212.4 算例分析31412.4.1 密度與通量驗證31412.4.2 國際空間站受撞擊態勢算例分析315參考文獻323第13章 小行星軌道偏差演化與撞擊預警32413.1 小行星撞擊風險分析研究現狀32413.1.1 撞擊概率計算研究32413.1.2 撞擊風險預警系統建設32513.2 小行星撞擊預警基礎理論32513.2.1 小行星軌道運動方程32513.2.2 小行星飛行軌道攝動項分析32613.2.3 小行星撞擊概率計算基本理論32813.3 小行星軌道偏差演化方法33113.3.1 軌道偏差演化問題33113.3.2 基于狀態轉移張量的偏差演化方法33113.3.3 算例分析33413.4 小行星撞擊概率計算方法33713.4.1 撞擊概率計算問題描述33713.4.2 基于蒙特卡羅方法的撞擊概率計算33813.4.3 基于高斯混合模型的撞擊概率計算33913.4.4 算例分析340參考文獻346第14章 考慮偏差影響的魯棒交會軌道規劃34814.1 魯棒交會軌道規劃問題34814.2 魯棒性評價指標設計35114.2.1 魯棒性評價指標定義35114.2.2 魯棒性評價指標計算35414.3 魯棒*優交會規劃模型35514.3.1 優化變量35514.3.2 目標函數35714.3.3 約束條件36014.3.4 規劃模型總結36014.4 算例分析36114.4.1 問題配置36114.4.2 多目標Pareto前沿解對比362<
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