题目：空间目标轨道数据分析及应用

随着人类空间活动的日益频繁，空间资源的利用日益增多，尤其是空间目标轨道数据的利用分析和挖掘应用等问题已逐渐成为国际航天领域的研究热点。本论文以空间目标轨道数据的分析及应用为背景，对空间目标轨道数据系统的建立，空间目标轨道数据精度的分析和判定，基于观测数据的大气密度模型修正算法的研究，以及空间目标轨道数据在大气密度模型修正中的应用等几个方面的内容进行了研究。围绕上述研究目的，本文主要完成了一下研究工作：（1）空间目标轨道数据信息管理是其分析和应用的前提，通过建立实时、完备的空间目标轨道数据系统，实现了对空间目标轨道数据及相关的属性等数据的实时搜集、存储及管理和维护，为空间目标轨道数据的后续利用提供稳定可控的历史数据来源。并根据空间目标轨道数据的特点，实现了轨道数据的分类统计和提取，为本文后续使用特定的空间目标轨道数据提供了一定的决策支持。（2）两行根数预报误差分析是空间目标轨道数据应用中的重要问题。本文通过一定的数据挖掘和取样，利用特定目标的精密轨道数据作为真实轨道数据，对低轨道空间的两行根数的预报误差的基本特性和整体特性进行了分析和描述。通过结果分析指出：TLE的预报误差特性并不是一成不变的，不同纪元时刻处TLE进行预报的误差特性会有较大的差别，其与大气环境的变化有着密切的关系，并且这种差别会随着预报时间的增加呈二次型增加，最后给出了长时间段内两行根数预报误差平均水平的定量描述。（3）针对大气密度模型存在多种不可计量的误差，研究了基于地面站观测数据的大气密度模型修正方法。将综合考虑了阻力系数 ，空间目标质量 和迎风截面积 三个参数的弹道系数 当作被估参数，在通过观测弧段内观测数据进行计算定轨的同时，直接对其进行估值。由于弹道系数能密切反应大气变化，所以利用弹道系数估计值与其真实值的差别，对定轨过程中的大气密度模型的误差进行建模。最后利用大量的弹道系数估计值，建立全球范围的大气密度线性修正模型，从而实现对大气密度的修正。并基于该方法建立了大气密度修正仿真验证系统，实现了大气密度修正的整个计算流程。并在不同空间环境下对大气密度修正进行算例分析。算例分析结果表明：大气密度修正算法中选用的弹道系数估计值能很好描述大气活动的变化，修正后的大气密度模型计算的密度值的误差的平均值和标准差得到了有效的减小，从而验证了本文大气密度修正算法的正确性。（4）研究了大气密度修正的影响因素和性能分析。针对大气密度修正计算的特点，对大气密度修正的算法进行并行化，从而实现大气密度修正的分布式计算，以提高其仿真效率。并在此基础上，对空间目标高度分布影响大气密度修正效果的情况做了进一步分析。同时，通过大气密度修正前后求得的弹道系数的统计特性的变化，对大气密度修正算法进行评估。结果表明：在修正效果差的高度范围增加空间目标的数量，可以有效地提高对应高度处的修正质量。经过大气密度修正，大气密度的周期性波动可以得到很好的修正，但由于地磁活动的影响，对大气密度的短周期波动修正效果有限。（5）针对真实大气密度模型修正的问题，研究了将空间目标轨道数据应用到大气密度修正中，并提出了应根据空间目标轨道数据的特点对大气密度修正定轨弧段时间和大气密度修正建模时间进行适当的修改，文中算例结果也说明了这种修改的合理性。最后通过利用空间目标的轨道数据对真实的大气密度模型NRLMSISE-00进行修正，结果表明利用空间目标轨道数据可以在一定程度上实现对现有大气模型的改善，并且随着所选空间目标数量和空间分布范围的增大，这种修正效果应用范围更广和也更全面，也表明了空间目标轨道数据在大气密度修正中的利用价值。