本书可作为战略预警学、航天动力学等相关专业本科生和研究生的教材，也可作为空间大地测量、对地观测、导航学等相关领域高校师生的参考书。

本书较为全面地介绍了空间目标探测领域内的时空基准、卫星轨道运动的特点和机理、轨道预报与确定、空间目标编目等理论，并概述性地介绍了空间目标环境和星座等知识。
本书共9章。第1章介绍了与本书内容相关的基础知识和常用仿真软件；第2章详细阐述了轨道运动所涉及的时间系统和坐标系统的概念及其转换方法，并提供了利用SOFA软件进行时间和坐标转换的步骤；第3章深入讲解了轨道的概念和二体问题的数学基础，以及二体问题轨道预报的实现算法；第4章详细描述了各种摄动因素对空间目标轨道及运动的影响，并提供了利用STK软件仿真和分析四种典型轨道摄动的方法；第5章详细阐述了轨道机动的主要过程和相关原理，以及典型轨道机动问题的求解方法，并提供了利用STK软件进行轨道机动仿真的方法以及雷达对空间目标进行跟踪监视仿真的方法；第6章详细介绍了轨道预报的基本模型和方法、初轨计算的几种典型算法以及轨道改进的基本原理和方法，并提供了最小二乘轨道改进算法的实现方法；第7章详细解释了空间目标编目的定义和主要类型，并简要介绍了空间目标编目和轨道匹配的基本流程，并提供了轨道匹配算法的实现方法；第8章详细介绍了轨道的基本分类和几种典型特殊轨道的特点和构型原理，并提供了利用STK软件快速构建各种典型轨道的方法；第9章详细介绍了星座的基本概念和主要分类，以及卫星的构型设计，并提供了利用STK软件快速构建Walker星座的方法。
本书可作为战略预警学、航天动力学等相关专业本科生和研究生的教材，也可作为空间大地测量、对地观测、导航学等相关领域高校师生的参考书。

第1章 概述/1
1.1 空间与空间环境/1
1.1.1 空间的定义/1
1.1.2 空间环境及其影响/2
1.2 轨道与轨道分布/7
1.2.1 轨道的概念/7
1.2.2 轨道的特点/9
1.2.3 轨道的分布/10
1.3 地球的相关概念/10
1.3.1 大地水准面/10
1.3.2 地球椭球体/11
1.4 天球的相关概念/12
1.4.1 天球/12
1.4.2 天球上的圈和点/12
1.4.3 岁差/16
1.4.4 章动/18
1.4.5 极移/19
1.5 轨道常用仿真软件介绍/20
1.5.1 STK软件简介/21
1.5.2 ODTK软件简介/21
1.5.3 SOFA软件简介/22
1.5.4 Matlab航空航天工具箱简介/22
思考题/22
第2章 时间系统与坐标系统/24
2.1 时间系统及其转换/24
2.1.1 世界时系统/25
2.1.2 原子时系统/27
2.1.3 动力学时系统/28
2.1.4 年、历元和儒略日/28
2.1.5 时间转换/30
2.2 坐标系统及其转换/30
2.2.1 天球坐标系/30
2.2.2 地球坐标系/33
2.2.3 坐标转换/36
2.3 仿真应用/46
2.3.1 仿真用例/46
2.3.2 仿真操作/46
2.3.3 仿真分析/48
思考题/49
第3章 轨道运动原理/50
3.1 开普勒轨道根数/50
3.1.1 经典轨道根数/51
3.1.2 备用轨道根数/55
3.2 二体问题/57
3.2.1 二体运动的特性/57
3.2.2 开普勒方程/63
3.3 轨道根数与位置矢量、速度矢量之间的关系/65
3.3.1 由位置矢量和速度矢量计算轨道根数/65
3.3.2 由轨道根数计算位置矢量和速度矢量/67
3.4 两个时刻的位置矢量和速度矢量的关系/67
3.4.1 F和G的闭合形式/67
3.4.2 F和G的级数/70
3.5 仿真应用/71
3.5.1 仿真用例/71
3.5.2仿真操作/71
3.5.3 仿真分析/73
思考题/73
第4章 轨道摄动原理/75
4.1 轨道摄动概述/75
4.2 受摄轨道的轨道根数/77
4.2.1 密切轨道根数与平均轨道根数/77
4.2.2 TLE/78
4.3 轨道摄动方程/80
4.3.1 轨道摄动方程的基本形式/80
4.3.2 拉格朗日摄动方程/81
4.3.3 牛顿摄动方程/83
4.4主要轨道摄动项及其影响/84
4.4.1地球非球形引力摄动/84
4.4.2 大气阻力摄动/88
4.4.3 日月引力摄动/89
4.4.4 太阳光压摄动/89
4.4.5 摄动力的量级/90
4.5 仿真应用/91
4.5.1 仿真用例/91
4.5.2 仿真操作/92
4.5.3 仿真分析/104
思考题/106
第5章 轨道机动原理/107
5.1 轨道机动概述/107
5.1.1 轨道机动的概念/107
5.1.2 轨道机动分类/108
5.1.3 轨道机动的燃料消耗/109
5.1.4 轨道机动的应用/109
5.2 典型轨道机动的分析方法/110
5.2.1 霍曼转移/110
5.2.2 双椭圆轨道转移/113
5.2.3 共轨机动/114
5.3 一般轨道机动的分析方法/116
5.3.1 共面轨道机动/116
5.3.2 轨道面机动/117
5.3.3 轨道机动的一般情况/119
5.4 仿真应用/119
5.4.1 仿真用例/119
5.4.2 仿真操作/120
5.4.3 仿真分析/130
思考题/130
第6章 轨道预报与确定/132
6.1 轨道预报/132
6.1.1 轨道预报模型简介/132
6.1.2 地球引力加速度/133
6.1.3 大气阻力加速度/134
6.1.4 第三体引力加速度/136
6.1.5 轨道预报积分算法/139
6.1.6 SGP4/SDP4模型/147
6.2 初轨计算/149
6.2.1 二矢量定轨法/149
6.2.2 三矢量定轨法/150
6.2.3 F、G级数法/151
6.3 轨道改进/152
6.3.1 基本原理/153
6.3.2 模型中的偏导数矩阵/154
6.3.3 加速度的偏导数/156
6.3.4 观测量对状态矢量的偏导数/158
6.3.5 观测量对测量模型参数的偏导数/159
6.3.6 轨道确定的一般步骤/159
6.3.7 主要误差源对定轨精度的影响/160
6.4 仿真应用/161
6.4.1 仿真用例/161
6.4.2 仿真操作/162
6.4.3 仿真分析/165
思考题/165
第7章 空间目标编目/167
7.1 空间目标编目的基本概念/167
7.2 空间目标编目的数据库/168
7.3 空间目标编目的基本流程/170
7.4 轨道匹配的基本流程/172
7.4.1 自编目库匹配具体流程/172
7.4.2 TLE编目库匹配具体流程/174
7.4.3 UCT编目库匹配具体流程/174
7.5 仿真应用/176
7.5.1 仿真用例/176
7.5.2 仿真操作/177
7.5.3 仿真分析/179
思考题/180
第8章 轨道分类与特殊轨道/181
8.1 轨道的基本分类/181
8.2 特殊轨道原理与特点/183
8.2.1 地球同步轨道/183
8.2.2 冻结轨道/184
8.2.3 太阳同步轨道/185
8.2.4 回归轨道/186
8.3 仿真应用/188
8.3.1 仿真用例/188
8.3.2 仿真操作/188
8.3.3 仿真分析/192
思考题/193
第9章 卫星星座分类与构型/194
9.1 星座的分类/194
9.2 典型星座构型/195
9.2.1 Walker星座/195
9.2.2 复合Walker星座/198
9.2.3 椭圆轨道+赤道轨道星座/199
9.2.4 太阳同步轨道星座/199
9.2.5 非均匀星座/200
9.3 星座备份/200
9.4 仿真应用/201
9.4.1 仿真用例/201
9.4.2 仿真操作/202
9.4.3 仿真分析/209
思考题/209
附录A 岁差与章动模型/210
A.1 岁差模型/210
A.2 章动模型/211
附录B 时间转换相关公式/214
B.1 日历相关/214
B.2 时间尺度相关/215
附录C 坐标转换相关公式/217
C.1 基于春分点的经典转换方法/217
C.2 基于无旋转原点(NRO)的新方法/218
附录 DSOFA软件时间坐标转换函数/220
D.1 时间转换相关函数/220
D.2 坐标转换相关函数/222
附录E 时间与坐标转换代码/224
E.1 时间转换相关代码/224
E.2 坐标转换相关代码/227
附录F 飞行时间的普适公式/230
F.1 公式推导/230
F.2 算法代码/233
参考文献/236