电子工业出版社-网上书店

本书立足国家航天强国战略与空间目标监视需求，构建了“理论—开发—应用深度融合”的内容体系。本书以空间目标轨道仿真技术研究为主线，系统阐述了时空基准、二体运动、轨道摄动、轨道机动、轨道预报与轨道确定等核心理论，涵盖了自主研发雷达轨道分析工具包的开发实践，以及STK、ODTK、SOFA等轨道仿真软件的二次开发技术。本书通过空间目标实时识别软件、空间目标碰撞预警分析软件、空间目标监视雷达搜索屏设置软件和空间目标雷达探测数据仿真软件4个典型应用案例，形成了一套从基础理论到技术实践的系统性方法，可为我国空间目标轨道仿真技术领域的发展提供方法参考与技术积累。本书既可作为电子信息等相关专业本科生的教材，也可供航天器轨道动力学、导航学等领域的高校师生及研究人员参考。另外，本书附各章案例源代码，可在各章首页扫码获取。

第1章  概述	001
1.1　空间目标与轨道	002
1.1.1　空间与空间目标	002
1.1.2　轨道的概念	003
1.1.3　轨道的特点	005
1.2　基本天文概念	006
1.2.1　天球上的圈和点	006
1.2.2　岁差与章动	008
1.2.3　极移	009
1.3  常用软件简介	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　雷达轨道分析工具包	013
第2章  轨道仿真软件二次开发	015
2.1　SOFA软件二次开发	016
2.1.1　SOFA软件包下载	016
2.1.2　SOFA动态链接库生成	016
2.1.3　SOFA动态链接库调用	020
2.2　STK软件二次开发	023
2.2.1　工程准备与控件配置	024
2.2.2　基本功能实现与交互	028
2.2.3　高级功能实现与交互	032
2.3　ODTK软件二次开发	033
2.3.1　初始化与场景设置	034
2.3.2　场景对象添加与配置	035
2.3.3　资源释放	036
第3章  时空基准	037
3.1　基本原理	038
3.1.1　时间系统	038
3.1.2　时间系统转换	041
3.1.3  坐标系统	043
3.1.4  坐标系统转换	045
3.2  功能模块开发	049
3.2.1  框架构建	049
3.2.2  基础数据管理模块	054
3.2.3  时空基准模块	065
3.3  二次开发技术	073
3.3.1  新建工程	073
3.3.2  添加程序集引用	074
3.3.3  测试用例	076
第4章  二体运动	079
4.1  基本原理	080
4.1.1  轨道根数	080
4.1.2  二体运动特性	085
4.1.3  轨道根数与位置速度矢量之间的关系	087
4.1.4  开普勒方程	089
4.2  功能模块开发	092
4.2.1  轨道根数与位置／速度矢量之间的转换	092
4.2.2  开普勒方程	097
4.3  二次开发技术	101
第5章  轨道摄动	105
5.1  基本原理	106
5.1.1  轨道摄动概述	106
5.1.2  受摄轨道的轨道根数	108
5.1.3  主要轨道摄动项及其影响	109
5.2  功能模块开发	121
5.2.1  地球非球形引力摄动	121
5.2.2  大气阻力摄动	123
5.2.3  日月引力摄动	126
5.2.4  太阳光压摄动	128
5.3  二次开发技术	130
第6章  轨道机动	133
6.1  基本原理	134
6.1.1  轨道机动概述	134
6.1.2  典型轨道机动	135
6.1.3  一般轨道机动	140
6.2  功能模块开发	142
6.2.1  霍曼转移	142
6.2.2  双椭圆轨道转移	144
6.2.3  共轨调相	145
6.2.4  一般轨道机动	147
6.3  二次开发技术	150
第7章  轨道预报	156
7.1  基本原理	157
7.1.1  二体问题轨道预报	157
7.1.2  受摄问题轨道预报	161
7.2  功能模块开发	163
7.2.1  二体问题轨道预报	163
7.2.2  受摄问题轨道预报	165
7.3  二次开发技术	169
第8章  轨道确定	173
8.1  基本原理	174
8.1.1  初轨计算	174
8.1.2  轨道改进	175
8.2  功能模块开发	182
8.2.1  初轨计算	182
8.2.2  轨道改进	188
8.3  二次开发技术	190
第9章  综合案例	194
9.1  空间目标实时识别软件	195
9.1.1  软件概述	195
9.1.2  运行环境	195
9.1.3  软件操作介绍	195
9.2  空间目标碰撞预警分析软件	202
9.2.1  软件概述	202
9.2.2  运行环境	203
9.2.3  软件操作介绍	203
9.3  空间目标监视雷达搜索屏设置软件	208
9.3.1  软件概述	208
9.3.2  运行环境	208
9.3.3  软件操作介绍	208
9.4  空间目标雷达探测数据仿真软件	213
9.4.1  软件概述	213
9.4.2  运行环境	213
9.4.3  软件操作介绍	213
参考文献	219

前言

本书在编纂过程中，坚持传承经典与创新发展并重，全面且深入探讨了空间目标轨道仿真的基础理论及其应用实践，包括时空基准、二体运动、轨道摄动、轨道机动、轨道预报与轨道确定等核心知识。为了增强理论与实践结合，本书还精心设计了多个应用案例，使内容丰富、新颖，既有理论深度，又贴近实际应用。
从相控阵雷达空间目标探测的独特视角出发，本书详细阐述了航天轨道动力学的基础理论及其在现代仿真技术中的应用。因此，本书既可以作为电子信息等相关专业本科生的教材，又可以作为航天轨道动力学、导航学等相关学科领域高校师生的参考书。
本书共9章，内容涵盖以下5个主要方面：一是基础概念与工具准备，介绍空间目标与轨道的基本定义、必备的天文知识，以及核心仿真软件与专用工具包；二是软件二次开发基础，详细讲解主流轨道仿真软件的二次开发技术；三是轨道仿真核心技术理论，系统阐述轨道仿真的三大核心理论基础，即时空基准、二体运动与轨道摄动；四是轨道计算核心算法，聚焦轨道仿真的关键算法实现，涵盖轨道机动、轨道预报与轨道确定等方面；五是综合应用与实践案例，展示基于前述理论与技术开发的4个典型空间目标轨道仿真应用软件案例。本书具体章节内容安排如下。
第1章：概述。本章系统阐述空间目标与轨道的基本定义、必备的天文知识背景，以及本书涉及的核心仿真软件（SOFA、STK、ODTK等）和自主研发的雷达轨道分析工具包（ROAT），为后续学习奠定基础。
第2章：轨道仿真软件二次开发。本章详细讲解如何对主流轨道仿真软件进行二次开发，包括接口调用、功能扩展等关键技术，为后续模块开发提供支撑。
第3章：时空基准。本章聚焦时空基准关键内容，先简明剖析时间系统、坐标系统及其转换原理，为精准描述目标位置与运动筑牢基础；接着阐述ROAT中时空基准模块的开发流程，并介绍基于STK二次开发技术实现坐标系统转换的具体操作方法。
第4章：二体运动。本章聚焦二体运动相关核心内容，系统阐述轨道根数的基本概念、二体运动的特性，剖析位置速度与轨道根数之间的内在联系，并深入讲解开普勒方程。此外，本章将详细介绍ROAT中二体运动模块的开发流程，以及如何借助STK二次开发技术，实现轨道根数与位置速度矢量的相互转换，并完成开普勒方程的求解。
第5章：轨道摄动。本章聚焦轨道摄动关键内容，深入剖析轨道摄动的核心概念，清晰阐明摄动力作用下轨道根数随时间变化的特性，详细描述主要摄动项的物理作用机制。此外，本章将详细介绍ROAT中轨道摄动模块的开发流程，并阐述如何借助STK二次开发技术，实现摄动加速度的高效计算。
第6章：轨道机动。本章聚焦航天器的主动变轨问题，内容包括轨道机动的概念和分类，以及典型轨道机动问题的原理和求解方法。此外，本章还演示了ROAT中轨道机动模块的开发流程，并演示基于STK二次开发技术实现霍曼转移轨道机动仿真的方法。
第7章：轨道预报。本章聚焦轨道预报领域，先系统阐述基于二体模型和考虑摄动因素的轨道预报原理与具体方法。随后，详细介绍ROAT中轨道预报模块的开发流程，并深入讲解如何借助STK二次开发技术，实现SGP4轨道预报的实际操作。
第8章：轨道确定。本章聚焦轨道确定核心内容，围绕如何利用观测数据开展目标轨道计算展开。首先讲解基于观测数据计算目标初始轨道（初轨计算）的算法，以及借助更多数据对轨道进行精密定轨（轨道改进）的算法。然后，详细介绍ROAT中轨道确定模块的开发流程，并深入剖析如何借助ODTK二次开发技术，实现高精度轨道确定的实际操作。
第9章：综合案例。本章聚焦技术落地应用，重点介绍基于前述理论与技术开发的4个典型空间目标轨道仿真应用软件案例，分别为空间目标实时识别软件、空间目标碰撞预警分析软件、空间目标监视雷达搜索屏设置软件及空间目标雷达探测数据仿真软件，旨在展现相关技术在实际场景中的应用价值。
本书第1、2、3、4、5、7、8章由黄晓斌撰写，第6章由肖锐和黄晓斌共同撰写，第9章由张燕和黄晓斌共同撰写。在此过程中，孟藏珍、石斌斌、刘建勋等多位同仁对第1章的内容贡献了自己的力量，并承担了本书的统稿和编排重任。我们深感团队协作的重要性，并对每一位参与者的辛勤付出表示由衷的感谢。
马晓岩教授作为本书的主审专家，凭借其深厚的学术功底和严谨的治学态度，对全书进行了逐字逐句的审慎审阅。他提出的宝贵意见既高瞻远瞩又切中要害，为本书的修改与完善提供了明确的方向。在此，对马晓岩教授表示最深的感谢与崇高的敬意！
尽管团队在本书撰写过程中力求尽善尽美，但鉴于学识与水平的限制，书中难免存在疏漏与不当之处，恳请广大读者在阅读时慷慨赐教，提出宝贵的批评与建议，以便我们在未来能够进行更为精准的修订与不断的提高。

著  者   
2025 年6 月

本书配套资源下载

对不起，暂无音视频资源！

空间目标轨道仿真原理、建模与应用实践