基于月球运动理论的GEO卫星线性摄动理论与精密定轨方法研究

论文摘要

本文主要研究了GEO卫星轨道摄动理论与精密定轨模型化方法。作者在本文中的主要贡献和创新点有:(1)以希尔月球运动理论的思想为基础,在旋转坐标系中建立了GEO卫星的摄动运动方程,求解了该方程的自由解和地球扁率摄动分析解,最终借助线性摄动理论的求解方法,获得了求解旋转坐标系中GEO卫星摄动微分方程的卷积型分析解和通用线性摄动解,从而建立了基于月球运动理论的GEO卫星线性摄动理论。(2)依据地球重力场模型球谐项在GEO卫星参考轨道上局部泰勒展开表示,进一步把球谐项分为四种类型,并定性与定量地给出了不同类型的球谐项对GEO卫星的摄动特性,突破了以往把田谐项等同地看待为共振项的局面。(3)提出并建立了GEO卫星的局部动力学模型,新模型具有参数少,数学物理意义明确,模型参数间相互关系清楚,不受先验重力场模型精度束缚的特点。实验证明,采用1天的拟合参数构建的局部动力学模型,外推5天的RMS不超过2.5cm.(4)深入研究了引潮力位对GEO卫星的摄动影响,指出半日波、周日波对GEO卫星的摄动特性存在显著差异,周日波还激发GEO卫星的共振响应。(5)在光压摄动模型化方面,介绍了卫星定位系统中光压模型的发展历程及其技术特征,推导了GEO卫星的光压摄动数学模型,指出光压摄动将激发严重的共振现象,必须在精密定轨过程加以模型化而消除(或减弱)。以此为基础,引入了一个理论上的光压模型,新的光压模型在遵循GEO卫星光压摄动的规律的基础上,吸收并改造了ECOM的建模经验,且进一步体现了平太阳运动的变化规律。最后讨论了解决光压摄动中地影问题的方法。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 研究背景
• §1.2 关于卫星轨道理论与GPS精密定轨方法的评述
• §1.3 GEO卫星测定轨研究进展
• §1.4 研究内容
• 第二章 GEO卫星精密定轨数理基础
• §2.1 标量、矢量、张量与矩阵
• §2.2 拉普拉斯变换
• §2.3 多参数强迫振动理论
• §2.4 本章小结
• 第三章 卫星轨道理论基础
• §3.1 时间系统及其转换关系
• §3.2 空间系统及其转换关系
• §3.3 引力位的矢量、张量
• §3.4 动力学模型
• §3.5 线性摄动理论
• §3.6 希尔月球运动理论
• §3.7 评述
• 第四章 基于月球运动理论的GEO卫星线性摄动理论研究
• §4.1 GEO卫星的摄动运动方程与自由解
• §4.2 GEO卫星的地球扁率摄动分析解
• §4.3 GEO卫星希尔方程的线性摄动解
• §4.4 本章小结
• 第五章 GEO卫星地球非球形摄动与局部动力学模型研究
• §5.1 地球重力场模型及其一二阶导数
• §5.2 GEO卫星地球非球形摄动特性研究
• §5.3 GEO卫星局部动力学模型研究
• §5.4 GEO卫星局部平衡点研究
• §5.5 本章小结
• 第六章 定点系下GEO卫星的引潮力摄动特性研究
• §6.1 引潮力位及其Doodson展开
• §6.2 GEO卫星的引潮力摄动特性
• §6.3 数值计算与分析
• §6.4 本章小结
• 第七章 GEO卫星的光压模型化方法研究
• §7.1 光压模型建模方法
• §7.2 GEO卫星的光压摄动及模型化研究
• §7.3 数值积分中地影问题的处理
• §7.4 数值计算与分析
• §7.5 本章小结
• 第八章 结论及展望
• §8.1 本文工作总结
• §8.2 研究工作展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢