《空間軌跡測量融合處理與精度分析》系統地論述了導彈和航天器空間軌跡測量融合數據處理與精度分析技術的基本原理。主要內容包括： 導彈和運載火箭飛行試驗時各種外測體制測量和解算彈道參數的方法和公式，以及外彈道測量精度分析的原理、方法和公式； 航天器軌道運行時測軌系統測量和確定軌道參數的方法、公式，以及相應的軌道測量精度的分析方法和公式。特別是詳細地闡述了對導彈和航天器在空域和時域上多信息測量源融合處理的技術和方法，推導了不同測量體制應用多種數學建模形式得到靈活多變的融合處理解算方法和表示式，以及對應的測量精度分析方法和公式。
《空間軌跡測量融合處理與精度分析》可供從事導彈和航天測控系統總體設計、精度評定、數據處理工作及相關專業的科研人員以及高等院校的高年級本科生、研究生和教師閱讀。
空間軌跡測量的范圍和內容是非常寬廣的，這里指導彈和運載火箭的外彈道測量和航天器的軌道測量。外彈道測量是由天、地基的光學和無線電外測系統跟蹤導彈或運載火箭飛行彈道所獲取的測量數據，經數據處理后提供其彈道參數(軌跡)的過程，為導彈和運載火箭的技術性能和精度評定及改進，為安全控制系統實時提供安全信息，為航天器系統提供運載火箭入軌參數等使用。軌道測量是由天、地基無線電測軌系統，跟蹤航天器(人造地球衛星、航天飛船等)運行軌道所獲取的測量數據，經數據處理后提供航天器在空間運行的精確軌道(根數、狀態)并預報未來軌道的過程，保障航天器運行時的軌道安全控制、確保其按正常姿態和預定軌道運行及返回，使航天系統完成規定的航天任務等。因此，外彈道測量和軌道測量是導彈和航天器飛行試驗工程中不可或缺的重要組成部分，對于保障完成它們的發射試驗任務、促進其技術水平提高和發展具有重要作用。
隨著導彈和航天器技術發展的需要，各種用途和類型的導彈、航天器越來越多，其試驗的內容越來越豐富，對彈道和軌道的測量要求越來越高，這也大大增加了外彈道測量和軌道測量技術的難度和復雜性。為此，除了要求進一步地提高和發展外彈道測量和軌道測量的技術水平外，還必須不斷地提高和改進相應的數據處理技術水平，才能滿足新的試驗任務的要求。近幾十年來，試驗發射場在逐步完成建立相應測控網的基礎上，積極地開展和應用融合數據處理技術和方法。在空域和時域上充分地融合了多信息源的測量數據，巧妙地利用數學建模技術和統計估計理論，對于自校準測量系統誤差和精確地估算外彈道、軌道方法做了積極有效的嘗試。特別是在一些遠程洲際導彈試驗中，應用了B樣條函數擬合彈道參數的樣條約束“EMBET”自校準技術，大大地濃縮待估計參數的個數，有效地增加了測量數據的冗余度，顯著地提高所解算彈道參數的精度和可信度，對于保障遠程洲際導彈飛行試驗的精度評定和定型起到了積極的作用。
本書系統地總結了幾十年來外彈道測量和軌道測量融合數據處理技術的發展，詳細地闡述了試驗場各種測量體制及聯合測量的彈道和軌道解算方法，以及相應的測量精度分析的理論估算方法。尤其是近幾年來作者對彈道樣條約束“EMBET”自校準融合處理技術作了進一步探討和研究，利用數學建模技術得到了不同測量體制靈活多變的融合處理的表示和解算方法，使融合處理技術能夠更好地為工程應用服務； 并且相應地推導了適用于外測系統總體設計工作的彈道測量精度理論估算的解析表達式，可以使人們方便地應用彈道測量融合處理技術并指導總體設計工作。同樣地，本書對航天發射場測軌系統的不同測量體制建立了動力學模型，推導出適用于軌道測量系統總體設計與數據處理工作的軌道確定方法，以及相應的測軌精度分析方法和表達式。
全書共分10章，第1章緒論，第2章測量精度分析原理及方法，第3章單一測量體制解算彈道方法，第4章單一測量體制解算彈道精度分析，第5章聯合測量解算彈道方法，第6章聯合測量解算彈道精度分析，第7章彈道測量融合處理方法，第8章彈道測量融合處理方法精度分析，第9章航天器軌道確定方法，第10章軌道確定方法的精度分析。其中，郭軍海研究員編寫了第4、5章，余浩章工程師編寫了第3章，劉元工程師編寫了第2、6章，張艷高級工程師編寫了第10章，劉利生研究員編寫了第1、7、8、9、10章，全書由劉利生統稿。
本書的編寫得到所在單位北京跟蹤與通信技術研究所的領導和機關的大力支持和幫助。錢衛平、吳斌、董光亮和吳正容幾位研究員對本書的編寫和出版給予了極大的關心和支持，提出了許多具有指導意義的建議； 李波研究員、李巍高級工程師和孫威高級工程師除了積極支持和關心本書的編寫和出版外，還為編著人員創造了良好的環境； 陳凌暉、陳浩、石晟瑋、權思及、華煜明等同志為本書的編寫、打印和組織等做了大量煩瑣而有意義的工作。在此，對他們的辛勤勞動和熱情幫助一并表示衷心的感謝。
編者本著專著的特點和要求，力求突出思想新穎、具有創新性的知識和內容，以促進空間軌跡測控專業技術水平的提高和發展。由于編者的理論和學術水平有限，書中難免有不妥或錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正。
作者
2014年8月
第1章 緒論
1.1空間軌跡測量
1.1.1空間軌跡測量的作用和地位
1.1.2空間軌跡測量精度分析
1.1.3空間軌跡測量融合處理技術
1.2測量誤差與誤差源
1.2.1測量與分類
1.2.2測量誤差與分類
1.2.3外彈道測量的誤差源
第2章 測量精度分析原理及方法
2.1外彈道測量精度的主要影響因素
2.1.1飛行試驗彈道
2.1.2外彈道測量體制
2.1.3測量元素的誤差
2.1.4布站設計與測量幾何
2.1.5彈道參數解算方法
2.1.6總誤差和綜合因素
2.2外測體制分類
2.2.1測角體制
2.2.2測距測角體制
2.2.3測距體制
2.2.4距離及距離差體制
2.2.5距離和測量體制
2.3測量誤差傳播的精度估算方法
2.3.1測量誤差傳播原理
2.3.2外彈道測量誤差傳播的理論公式
2.4測量精度的仿真估計方法
2.4.1測量量仿真模擬
2.4.2彈道參數的解算
2.4.3測量精度仿真估算方法的步驟
第3章 單一測量體制解算彈道方法
3.1nAE體制解算彈道方法
3.1.1“L”、“K”和“M”公式
3.1.2方向余弦法
3.1.3最小二乘估計法
3.1.4遞推最小二乘估計方法
3.1.5彈道速度和加速度解算方法
3.2RAE體制解算彈道方法
3.2.1單站測量彈道位置參數解算方法
3.2.2多站交會測量彈道位置參數解算方法
3.2.3速度和加速度參數解算方法
3.2.4其他參數計算方法
3.3nRR·體制解算彈道方法
3.3.13RR·測元解算彈道方法
3.3.2多RR·測元解算彈道方法
3.4干涉儀體制解算方法
3.4.1測量方程
3.4.2最小二乘估計方法1
3.4.3最小二乘估計方法2
3.5RAE和3R·體制解算彈道方法
3.6RAE和R·、P·、Q·體制解算彈道方法
3.7多站S、S·體制解算彈道方法
第4章 單一測量體制解算彈道精度分析
4.1nAE體制測量精度分析
4.1.1位置參數測量精度分析
4.1.2速度參數測量精度分析
4.2RAE體制測量精度分析
4.2.1位置參數測量精度分析
4.2.2速度參數測量精度分析
4.3nRR·測量體制測量精度分析
4.3.1位置參數測量精度分析
4.3.2速度參數測量精度分析
4.4RAE和3R·體制測量精度分析
4.4.1彈道位置參數精度分析
4.4.2彈道速度參數精度分析
4.5干涉儀測量體制測量精度分析
4.5.1位置參數測量精度分析
4.5.2速度參數測量精度分析
第5章 聯合測量解算彈道方法
5.1兩套干涉儀聯測解算彈道方法
5.1.1最小二乘估計方法
5.1.2遞推最小二乘估計方法
5.2單套干涉儀與多站連續波系統聯測解算彈道方法
5.2.1最小二乘估計方法
5.2.2遞推最小二乘估計方法
5.3多套連續波系統聯測解算彈道方法
5.4RAE與nS·測量體制聯測解算彈道方法
5.5n1RR·和n2S·測量體制聯測解算彈道方法
5.5.1測量方程
5.5.2最小二乘估計——非線性化方法
5.5.3最小二乘估計——線性化方法
5.5.4遞推最小二乘估計
第6章 聯合測量解算彈道精度分析
6.1兩套干涉儀聯測精度分析
6.1.1彈道位置參數測量精度分析
6.1.2彈道速度參數測量精度分析
6.2單套干涉儀與多站連續波系統聯測精度分析
6.2.1彈道位置參數測量精度分析
6.2.2彈道速度參數測量精度分析
6.3兩套干涉儀和兩套多站連續波系統聯測精度分析
6.3.1彈道位置參數測量精度分析
6.3.2彈道速度參數向量測量精度分析
6.4RAE與nS·測量體制聯測精度分析
6.4.1彈道位置參數精度分析
6.4.2彈道速度參數精度分析
6.5n1RR· 和n2S·測量體制聯測精度分析
6.5.1彈道位置參數精度分析
6.5.2彈道速度參數精度分析
第7章 彈道測量融合處理方法
7.1樣條多項式
7.1.1彈道運動的多項式描述方法
7.1.2B樣條函數
7.2彈道樣條約束表示及解算方法
7.2.1彈道參數的樣條函數表示
7.2.2樣條系數向量解算方法
7.3常用測量體制的彈道樣條約束解算方法
7.3.1RAE測量體制解算彈道方法
7.3.2nS·測速體制解算彈道方法
7.3.3nRR·測量體制解算彈道方法
7.3.4多種測量體制解算彈道方法
7.4彈道樣條約束的EMBET方法
7.4.1EMBET自校準技術
7.4.2彈道樣條約束的EMBET方法
7.5常用測量體制的自校準方法
7.5.1RAE測量體制的自校準方法
7.5.2nS·測量體制的自校準方法
7.5.3nRR·測量體制的自校準方法
第8章 彈道測量融合處理方法精度分析
8.1單一測量體制測量精度分析
8.1.1RAE測量體制精度分析
8.1.2nS·測量體制精度分析
8.1.3nRR·測量體制精度分析
8.2聯合測量精度分析
8.2.1單脈沖雷達與nS·測速系統聯測精度分析
8.2.2n1RR·測量系統與n2S·測速系統聯測精度分析
第9章 航天器軌道確定方法
9.1開普勒定律與軌道根數
9.1.1開普勒定律和二體運動
9.1.2軌道要素的確定
9.1.3無攝運動的運動方程和軌道根數
9.1.4二體問題航天器軌跡計算
9.2初始軌道確定方法
9.2.1狀態向量計算軌道根數的方法
9.2.2測元RAE計算初軌方法
9.3軌道確定方法
9.3.1二體運動的軌道運動方程
9.3.2非遞推處理軌道計算方法
9.3.3遞推處理軌道計算方法
9.3.4軌道受攝運動方程
9.3.5測元RAE確定軌道的解析表示式
9.3.6測元RR·確定軌道的解析表示式
9.3.7測元RAER·確定軌道的解析表示式
第10章 軌道確定方法的精度分析
10.1RAE測量體制的精度分析
10.1.1軌道狀態參數向量0精度分析
10.1.2軌道狀態參數向量j精度分析
10.1.3軌道根數向量精度分析
10.2RAER·測量體制的精度分析
10.2.1軌道狀態參數向量0精度分析
10.2.2軌道狀態參數向量j精度分析
10.2.3軌道根數向量精度分析
10.3nRR·測量體制的測量精度分析
10.3.1軌道狀態參數向量0精度分析
10.3.2軌道其他狀態參數向量精度分析
附錄A 常用的地球和天球坐標系
A.1天體與大地測量基本知識
A.1.1天體知識
A.1.2大地測量知識
A.2常用地球和天球坐標系
A.2.1地球坐標系
A.2.2天球坐標系
A.2.3坐標系轉換
A.2.4坐標系轉換的新方法
附錄B 線性模型的參數估計
B.1高斯估計
B.2馬爾可夫估計
B.3遞推最小二乘估計
B.4逐步回歸最小二乘估計
B.5線性約束最小二乘估計
B.5.1線性約束的高斯估計
B.5.2線性約束的馬爾可夫估計
B.6非線性最小二乘估計
B.6.1模型線性化方法
B.6.2改進的GN迭代法
名詞索引
參考文獻
新書資訊