Newmark方法在天体运行的DDA数值模拟中的应用

1

作者 周泽钦 喻勇 《大学物理》 2025年第7期18-24,共7页

非连续变形分析(DDA)方法平行于有限元方法,是一种针对离散块体系统变形、运动分析进行求解的数值积分方法.在将DDA方法应用与天体运行模拟的过程中,采用常加速度时间积分方案进行长时间模拟会累积产生误差,本文将Newmark积分方案中的... 非连续变形分析(DDA)方法平行于有限元方法,是一种针对离散块体系统变形、运动分析进行求解的数值积分方法.在将DDA方法应用与天体运行模拟的过程中,采用常加速度时间积分方案进行长时间模拟会累积产生误差,本文将Newmark积分方案中的线性加速度法以及平均加速度法用于天体运行的DDA数值模拟,并将结果与虚拟天文馆软件Stellarium的数据进行比对,改进后的DDA方法天体模拟过程中实现了误差的减少,验证了改进后的DDA方法在天体运行模拟的有效性和实用性. 展开更多

关键词 DDA 天体运行 数值模拟:Newmark积分方案 日-地系统 日-地-月三体系统

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GPS/LEO掩星技术中Abel积分变换的奇点问题 被引量：6

2

作者 郭鹏 严豪健 +2 位作者 刘敏 黄珹 洪振杰 《天文学报》 CSCD 北大核心 2004年第3期330-337,共8页

在GPS/LEO无线电掩星反演地球大气技术中, Abel积分是反演地球大气折射指数的最常用的方法. Abel积分存在积分奇点的问题,根据这一问题讨论了解决奇异积分的几种不同的积分方法,并提出了一种直接求Abel积分变换的解析解.通过数值积分模... 在GPS/LEO无线电掩星反演地球大气技术中, Abel积分是反演地球大气折射指数的最常用的方法. Abel积分存在积分奇点的问题,根据这一问题讨论了解决奇异积分的几种不同的积分方法,并提出了一种直接求Abel积分变换的解析解.通过数值积分模拟计算,对比了各种不同积分方法引入了的计算误差. 展开更多

关键词 掩星技术 反演 地球大气 折射指数 ABEL积分

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漂移扫描CCD用于地球同步轨道卫星观测的初步结果 被引量：10

3

作者 毛银盾 唐正宏 +1 位作者 陶隽 于涌 《天文学报》 CSCD 北大核心 2007年第4期475-487,共13页

对于地球同步轨道卫星,目前国内主要采用两种观测手段,即小光电望远镜短曝光观测和天文望远镜跟踪恒星(或卫星)观测.事实上,这两种手段都各自存在不足,尤其对于暗弱目标问题更加显著.利用CCD漂移扫描模式和凝视模式相结合观测地球同步... 对于地球同步轨道卫星,目前国内主要采用两种观测手段,即小光电望远镜短曝光观测和天文望远镜跟踪恒星(或卫星)观测.事实上,这两种手段都各自存在不足,尤其对于暗弱目标问题更加显著.利用CCD漂移扫描模式和凝视模式相结合观测地球同步轨道卫星具有明显的优势,小口径望远镜(口径约25cm)就能够获得高质量的目标和恒星圆星像与高精度的定位结果.本文重点阐述了获得高精度地球同步轨道卫星光学位置与星等的原理、方法及步骤;最后,利用实测资料的数据处理结果,分析了所获得的地球同步轨道卫星的内部精度及其误差源. 展开更多

关键词 卫星 普通 方法 观测

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基于精密光压模型的GRACE卫星加速仪校标新方法 被引量：3

4

作者 汪宏波 熊永清 赵长印 《天文学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期544-559,共16页

以精密光压模型为工具,计算GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星受到的太阳光压摄动力,以此对加速仪的y轴、z轴的尺度因子进行估算并固定为常值,然后通过动力学定轨方法对另外4项加速仪校标参数(x轴尺度和偏差,y、z轴... 以精密光压模型为工具,计算GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星受到的太阳光压摄动力,以此对加速仪的y轴、z轴的尺度因子进行估算并固定为常值,然后通过动力学定轨方法对另外4项加速仪校标参数(x轴尺度和偏差,y、z轴的偏差)进行求解,得到了2002–2014年每一天的加速仪校标参数.统计结果如下:GRACE-A卫星x、y、z 3个轴的尺度因子分别为0.9435±0.0187、0.9393±0.0444、1.0371±0.0391,GRACE-B卫星3个轴的尺度因子分别为0.9313±0.0170、0.9488±0.0452、1.0274±0.0446.与早期工作的差异在于,在动力学法定轨之前,先利用精密光压模型对y、z轴的尺度因子进行约束,有助于减小资料误差对弱信号轴(y,z)的影响,从而提高校标结果的稳定性.以GRACE-A卫星的y、z轴为例,尺度因子的标准差约0.0391–0.0444,而未加光压模型约束的动力学校标方法的标准差为0.21–0.31,新方法得到的标准差降幅超过78%;同样,线性偏差的标准差降幅超过85%.因此,新方法得到的校标参数更加稳定,对于研究大气旋转效应以及热层大气风场具有特殊的价值. 展开更多

关键词 天体力学 人造卫星运动 仪器 探测器 地球 大气层

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光引力限制性三体问题的平动点 被引量：3

5

作者 郑学塘 郁丽忠 覃一平 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1994年第8期733-739,共7页

本文研究两个主星体的质量缩减因子ｑ＿，ｑ＿２∈（－∞，１］的光引力限制性三体问题。文中给出一种平动点的个数估计和位置计算的分析方法。结果表明对于不同的ｑ＿１和ｑ＿２可有１～７个平动点。作为应用，文末还讨论了太阳系类似... 本文研究两个主星体的质量缩减因子ｑ＿，ｑ＿２∈（－∞，１］的光引力限制性三体问题。文中给出一种平动点的个数估计和位置计算的分析方法。结果表明对于不同的ｑ＿１和ｑ＿２可有１～７个平动点。作为应用，文末还讨论了太阳系类似彗尾尘埃物质的运动。 展开更多

关键词 光引力 平动点 天体运动 三体问题

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伴随卫星伴随运动运动学分析 被引量：2

6

作者 王志刚 李卿 +1 位作者 陈士橹 李人厚 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 2001年第1期1-5,共5页

通过对伴随运动运动学的研究。推导出伴随卫星与主星相对运动运动学关系 ,论述了其三方面的应用 ;假设主星轨道为圆 ,推导了地心固连坐标系和主星轨道坐标系中的伴随运动方程 (四种情况 ) 。

关键词 伴随卫星 伴随运动 运动学

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保持Runge-Lenz向量的数值方法 被引量：2

7

作者 刘福窑 伍歆 陆本魁 《天文学报》 CSCD 北大核心 2005年第3期294-306,共13页

对孤立积分和能够保持Runge-Lenz向量的梯形公式进行详尽讨论.孤立积分就是限制粒子运动区域的不变量.具有n个自由度的自治可积哈密顿系统且只有n个互相对合的独立孤立积分,并且其他孤立积分的存在对粒子的运动是有意义的.Kepler二体系... 对孤立积分和能够保持Runge-Lenz向量的梯形公式进行详尽讨论.孤立积分就是限制粒子运动区域的不变量.具有n个自由度的自治可积哈密顿系统且只有n个互相对合的独立孤立积分,并且其他孤立积分的存在对粒子的运动是有意义的.Kepler二体系统存在能量积分、角动量积分和Runge-Lenz向量.对于平面运动情况,这三类积分中只有3个独立孤立积分;而对于三维空间情形,该三类积分仅有5个是独立的.就前者而言,Kepler二体平面运动积分构成该系统中的对称群SO(3),经过Levi-Civita变换,它可以转化为二维各向同性谐振子系统中的对称群,而该对称群能够被梯形公式准确保持.另一方面,对于后者梯形公式对这三类积分的严格保持还可以在5个Kepler轨道根数a、e、i、Ω和ω上得到体现. 展开更多

关键词 天体力学 孤立积分 Runge-Lenz向量 辛方法

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基于433 Eros的多面体引力模型精度与运行时间研究 被引量：1

8

作者 肖尧 阮晓钢 魏若岩 《深空探测学报》 2016年第1期41-46,共6页

基于Planetary Data System(PDS)公布的433 Eros多面体模型,使用多面体模型法计算了433 Eros的表面引力加速度分布情况,并研究了该方法在不同精度的多面体模型下的计算时间和误差。实验结果表明:1)多面体模型法的时间复杂度为O(n);2)在... 基于Planetary Data System(PDS)公布的433 Eros多面体模型,使用多面体模型法计算了433 Eros的表面引力加速度分布情况,并研究了该方法在不同精度的多面体模型下的计算时间和误差。实验结果表明:1)多面体模型法的时间复杂度为O(n);2)在以433 Eros为目标天体的着陆导航与制导控制相关仿真计算中,使用面数为22 540的多面体模型进行引力加速度计算,可以同时满足计算速度和精度的要求,并且由于计算速度接近实时,可用于半物理仿真实验中。 展开更多

关键词 引力模型 多面体模型 小天体 433Eros

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大气引力负荷格林函数 被引量：6

9

作者 李英冰 黄勇 +1 位作者 郭俊义 徐绍铨 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期435-439,共5页

主要研究大气引力变化对地表位移的影响 ,在经典的负荷理论基础上 ,从运动方程着手 ,定义了大气引力勒夫数 ,并推导了高阶引力勒夫数的渐近表达式、大气引力造成的地球变形的地表位移、重力、地倾斜、应变等格林函数 ;

关键词 万有引力 引力勒夫数 格林函数 地球变形 地表位移 重力 地倾斜 负荷理论

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GPS动态水汽反演对对流层天顶延迟解算精度分析 被引量：6

10

作者 薛骐 熊永良 刘惠涛 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2017年第1期38-42,共5页

针对GPS动态水汽反演过程中对对流层天顶延迟解算精度的评估方法问题,提出了一种利用对流层延迟闭合和附合条件来评估对流层估计精度的方法。通过对PBO观测网中的12个CORS基站以及6个IGS基站的观测数据分析,分别从内符合精度和外符合精... 针对GPS动态水汽反演过程中对对流层天顶延迟解算精度的评估方法问题,提出了一种利用对流层延迟闭合和附合条件来评估对流层估计精度的方法。通过对PBO观测网中的12个CORS基站以及6个IGS基站的观测数据分析,分别从内符合精度和外符合精度两方面来评估动态对流层解算的精度。在内符合精度的数据处理上,使用事后精密星历,每15s计算一次相对对流层延迟数据。精度满足GPS动态水汽反演对天气预报的基本要求。在外符合精度的数据处理上,使用事后精密星历和超快星历分别对天顶方向对流层延迟进行处理,根据与静态参考值进行比对,两者结果高度吻合。研究结果对GPS动态水汽反演中动态对流层天顶延迟的解算具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 GPS动态水汽反演 对流层估计精度 内符合精度 外符合精度 GAMIT

原文传递

柴达木盆地西部新生界磁组构特征及其构造意义 被引量：2

11

作者 李丽 蒋荣宝 +7 位作者 祁万修 吴益平 杨屹 李学智 陈正乐 陈宣华 王小凤 任小娟 《地质力学学报》 CSCD 2008年第1期45-56,共12页

柴达木盆地西部狮子沟一带新生代沉积岩磁组构分析结果显示,岩石磁组构具有磁面理发育、磁线理不发育、磁化率量值椭球呈压扁状的特点;磁化率各向异性度P值不大,反映总体构造变形相对较弱。岩石磁组构反映的应力状态总体为以NE向挤压为... 柴达木盆地西部狮子沟一带新生代沉积岩磁组构分析结果显示,岩石磁组构具有磁面理发育、磁线理不发育、磁化率量值椭球呈压扁状的特点;磁化率各向异性度P值不大,反映总体构造变形相对较弱。岩石磁组构反映的应力状态总体为以NE向挤压为主,与轴向NW的背斜构造发育相一致。该区岩石磁组构大多具有原始沉积磁组构特征,磁面理产状大体上反映沉积岩层的层理,同时也记录了受NE向挤压作用的痕迹。根据岩石磁组构与地层层理之间的关系分析,柴西地区两翼不对称的狮子沟背斜具有断展褶皱性质,其形成与下部的花土沟逆冲断层向南西方向的仰冲有关。 展开更多

关键词 柴达木盆地西部 新生界 磁组构 构造变形

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碰撞风险评估标准适用性分析 被引量：4

12

作者 李甲龙 熊建宁 +1 位作者 许晓丽 赵长印 《天文学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期404-414,共11页

随着空间碎片数量的不断增加,空间目标碰撞预警技术已经受到人们越来越多的关注.早期普遍使用几何区域(BOX)判定法对空间目标的碰撞风险进行评估,但它是一种比较保守的方法,工程实用性低;90年代后开始广泛地研究和采用碰撞概率判定法,... 随着空间碎片数量的不断增加,空间目标碰撞预警技术已经受到人们越来越多的关注.早期普遍使用几何区域(BOX)判定法对空间目标的碰撞风险进行评估,但它是一种比较保守的方法,工程实用性低;90年代后开始广泛地研究和采用碰撞概率判定法,这种方法综合考虑空间目标交会时刻的多个参数,但是由于其数学模型对轨道误差数据的依赖程度很高,所以在某些情况下会导致预警结果不准确.通过仿真的方法,模拟两条确定交会的标准精密轨道,由程序生成随机误差加入到标准轨道生成有误差的轨道,计算最接近距离和碰撞概率,并分析二者之间的关系.结果表明,当轨道预报精度较差时,碰撞概率判定法可能会失效,需要结合几何区域判定法进行综合判定,以避免碰撞预警过程中的"误判"和"漏判". 展开更多

关键词 天体力学:轨道计算和定轨 方法:数据分析

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辛算法在动力天文中的应用 被引量：2

13

作者 赵长印 廖新浩 刘林 《计算物理》 CSCD 北大核心 1992年第A02期812-812,共1页

对于Hamilton流,辛算法与一般数值方法相比,确实有着无可比拟的优点,而这一优点在天体运动问题的定性和定量研究中尤为突出。我们在研究太阳系小天体运动的长期演化性态和人造卫星精密定轨的两类问题(前者需要定性结论,后者则要求高精... 对于Hamilton流,辛算法与一般数值方法相比,确实有着无可比拟的优点,而这一优点在天体运动问题的定性和定量研究中尤为突出。我们在研究太阳系小天体运动的长期演化性态和人造卫星精密定轨的两类问题(前者需要定性结论,后者则要求高精度的定量结果)时,试用了辛算法,计算结果比较理想,初步结论如下: 展开更多

关键词 天体动力学 辛 计算

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高斯型龙格库塔积分器 被引量：2

14

作者 张传定 柴洪洲 杨强文 《天文学报》 CSCD 北大核心 2000年第4期337-346,共10页

提出并建立了一种新型的常微分方程数值解法———高斯型隐式Runge Kutta算法 ,该算法具有k级 2k - 1阶的代数精确度 .数值结果表明 ,高斯型隐式Runge Kutta算法比传统显示Runge Kutta算法精度高 ,稳定性好 .还研究了等节点隐式Runge Ku... 提出并建立了一种新型的常微分方程数值解法———高斯型隐式Runge Kutta算法 ,该算法具有k级 2k - 1阶的代数精确度 .数值结果表明 ,高斯型隐式Runge Kutta算法比传统显示Runge Kutta算法精度高 ,稳定性好 .还研究了等节点隐式Runge Kutta单步法 ,结果表明 。 展开更多

关键词 高斯型龙格库塔法 GRK法 常微分方程 数值解

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天文动力学方程数值积分中的一种有效变步法 被引量：2

15

作者 刘承志 崔斗星 《天文学报》 CSCD 北大核心 2002年第4期387-390,共4页

利用积分曲线的曲率控制步长的技巧,使天文动力学方程数值解法的精度和速度有较大提高.这种方法适用于天体精密定轨以及一些精度要求高的常微分方程初值问题的数值积分.

关键词 天文动力学方程 天体精密定轨 曲率 数值积分 天体力学

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自由段弹道识别及快速预警 被引量：1

16

作者 杨冬 徐劲 陈务深 《天文学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期256-267,共12页

针对地面预警雷达捕获跟踪空间目标和实时测轨获取的目标轨道根数,提出了一种基于目标轨道运动特征识别自由飞行导弹及推算发点、落点的处理方法.该方法分为二体模型求解初交点和摄动修正两部分,分别进行迭代计算.数值实验结果表明：该... 针对地面预警雷达捕获跟踪空间目标和实时测轨获取的目标轨道根数,提出了一种基于目标轨道运动特征识别自由飞行导弹及推算发点、落点的处理方法.该方法分为二体模型求解初交点和摄动修正两部分,分别进行迭代计算.数值实验结果表明：该处理方法计算收敛速度快,每次仅需6～8次迭代,能够满足导弹预警的高时效性要求. 展开更多

关键词 航天器 行星与卫星:探测 方法:数值

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流体力学与行星际物理学中激波动力学问题求解新论 被引量：1

17

作者 冯学尚 魏奉思 《吉首大学学报》 CAS 1999年第3期1-8,共8页

针对激波问题的求解 ,深入研究了流场及其导数跨跃激波面的跃变应满足的关系 ,其结果是得到联系激波前后流场与激波速度、方向的无穷维动力学系统 ,它实质上是反映激波全部信息的激波前后物理量空间导数与激波速度、方向的相容性关系 ,... 针对激波问题的求解 ,深入研究了流场及其导数跨跃激波面的跃变应满足的关系 ,其结果是得到联系激波前后流场与激波速度、方向的无穷维动力学系统 ,它实质上是反映激波全部信息的激波前后物理量空间导数与激波速度、方向的相容性关系 ,可以称为广义Rankine -Hugoniot跃变条件 ,有望为流体力学。 展开更多

关键词 激波动力学 流体力学 行星际物理 R-H跃变条件

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辛算法的分类与发展 被引量：3

18

作者 孙浪 刘福窑 +1 位作者 王颖 孙威 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2021年第2期211-233,共23页

辛算法作为研究哈密顿系统长期定性演化的最佳积分工具,自问世以来就受到了很大的关注。通过对哈密顿函数的截断误差分析,可以从不同角度构造出较高精度的辛算法,也可以通过引入正规化技术实现自动调整积分步长和改善数值稳定性。从辛... 辛算法作为研究哈密顿系统长期定性演化的最佳积分工具,自问世以来就受到了很大的关注。通过对哈密顿函数的截断误差分析,可以从不同角度构造出较高精度的辛算法,也可以通过引入正规化技术实现自动调整积分步长和改善数值稳定性。从辛算法的表现形式可以将它分为显式和隐式两种。当哈密顿系统能够分解为几个可积部分且每部分的解能用时间显函数来表示时,可以构造显式算法。显式算法有非力梯度显式辛算法、力梯度辛算法、辛校正、类高阶辛算法四种。当哈密顿系统变量不能分离时,适合应用隐式辛算法和扩充相空间对称算法求解。分别对这些算法的构造方法及其适用的物理模型进行归纳对比,分析了各种辛算法的优劣性和发展趋势,对如何选择辛算法高效高精度地解决实际问题提供了一定的理论和数值计算依据。 展开更多

关键词 辛算法 哈密顿系统 辛校正 力梯度辛算法 扩大相空间类辛算法

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鹊桥中继星-北斗导航卫星的单链路星间自主定轨 被引量：2

19

作者 陈思睿 杜兰 《测绘科学技术学报》 北大核心 2020年第4期362-367,共6页

星间链路ISL(Inter-Satellite Link)测距测速是导航星座自主定轨的主要数据来源。当星座仅涉及传统二体问题意义下的卫星时,ISL定轨是秩亏的。若引进地月系平动点轨道飞行器,则有望解决扩展星座的自主定轨。本文探讨了联合嫦娥四号的“... 星间链路ISL(Inter-Satellite Link)测距测速是导航星座自主定轨的主要数据来源。当星座仅涉及传统二体问题意义下的卫星时,ISL定轨是秩亏的。若引进地月系平动点轨道飞行器,则有望解决扩展星座的自主定轨。本文探讨了联合嫦娥四号的“鹊桥”中继卫星与北斗导航星座的自主联合定轨方法。分别构建了“鹊桥”与北斗混合星座中3类轨道卫星的星间测距单链路,数值分析表明,引入“鹊桥”卫星的定轨法矩阵的条件数约减小3个数量级,大大削弱了法矩阵的病态性。EKF自主定轨的滤波收敛后,除GEO的Z分量外,3类北斗卫星的自主定轨结果均可将初轨误差减小50%,但“鹊桥”中继星的轨道改进程度不如北斗卫星。若以“鹊桥”作为空间基准仅解算北斗导航卫星轨道,GEO定轨精度可达m级。仿真结果可为北斗导航星座星间链路的拓展应用提供一种新思路。 展开更多

关键词 鹊桥 HALO轨道 北斗导航星座 自主定轨 星间链路

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天体轨道长期数值积分的误差估计方法 被引量：1

20

作者 宋浩冉 黄卫东 《天文学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期91-109,共19页

数值积分方法是进行天体力学研究的重要工具,尤其对于行星历表的研究工作而言.由于在使用数值方法计算天体轨道时,最终误差通常是难以预知的,所以在面对精度要求较高或者积分时间较长的工作时具体积分方案的设计---尤其是当使用定步长... 数值积分方法是进行天体力学研究的重要工具,尤其对于行星历表的研究工作而言.由于在使用数值方法计算天体轨道时,最终误差通常是难以预知的,所以在面对精度要求较高或者积分时间较长的工作时具体积分方案的设计---尤其是当使用定步长方法时的步长选择---需要十分谨慎,因为这将意味着是否能在时间成本可以被接受的范围内使解的精度达到要求.因此,在使用数值方法解决实际问题时如何快速寻找效率与精度之间的最佳平衡点是每一个数值积分方法的设计者与使用者都会面临的难题.为解决这一问题,在定步长条件下对数值积分方法的舍入误差概率分布函数以及截断误差积累量对步长的依赖关系和随时间的增长关系进行了深入研究.基于所得结论,提出了一种仅需较少的数值实验资料即可对选择任意时间步长积分至任意积分时刻时的舍入误差概率分布函数与截断误差积累量进行准确估计的方法,并使用Adams-Cowell方法对该误差估计方法在圆周期轨道条件下进行了验证.该误差估计方法在未来有望用于不同数值算法的性能对比研究,同时也可以对数值积分方法求解实际轨道问题时的决策工作带来重要帮助. 展开更多

关键词 天体力学 历表 方法:数值 方法:统计

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