《空间非合作目标被动跟踪技术与应用》的内容紧密结合工程技术专业，采用数学推导与仿真实验相结合的研究思路，保证了模型和算法的正确性，初步解决了空间目标天基仅测角跟踪中的若干关键问题，取得了一些具有创新性的研究成果。《空间非合作目标被动跟踪技术与应用》可作为高等院校航空航天、电子信息、控制科学等专业研究生和科研学者的教学参考书，也可以供从事航空宇航科学与技术、信号与信息处理以及控制科学与工程领域的工程技术人员和研究人员学习参考。
第1章 概论
1.1 天基空间目标监视技术概述
1.2 天基空间目标监视系统发展及现状
1.2.1 美、俄地基空间目标监视系统
1.2.2 天基空间目标监视系统
1.2.3 美国空间目标监视系统编目更新与维护
1.2.4 空间目标抵近观测和跟飞编队应用
1.2.5 国内空间目标监视研究现状
1.3 空间目标跟踪定轨相关关键技术进展
1.3.1 空间目标的初轨确定技术
1.3.2 空间目标的非线性跟踪滤波
1.3.3 空间目标的联合定轨技术
1.3.4 抗差估计理论在跟踪定轨中的应用现状
参考文献
第2章 基于测角信息的天基监视跟踪系统
2.1 天基无源跟踪系统信息处理
2.1.1 天基光学监视系统的信息处理
2.1.2 非合作辐射源目标探测系统的信息处理
2.2 空间非合作目标天基可探测性分析
2.2.1 天基光电传感器的可见性
2.2.2 非合作辐射源目标探测系统的可探测性
2.3 空间目标天基仅测角跟踪模型
2.3.1 坐标系定义及转换
2.3.2 空间目标运动描述
2.3.3 天基仅测角跟踪的观测方程
2.4 观测数据预处理方法
2.4.1 物理量纲复原
2.4.2 测角数据跳变消除
2.4.3 观测数据异常值处理
2.4.4 观测噪声平滑
参考文献
第3章 基于天基测角信息的初轨确定方法
3.1 天基仅测角短弧初定轨的迭代初值选取
3.1.1 天基仅测角初定轨的平凡解
3.1.2 考虑J2项摄动的简单迭代法
3.1.3 基于经典高斯法的信赖域方法
3.1.4 仿真实验与分析
3.2 基于连续同伦算法的天基仅测角初定轨方法
3.2.1 拉普拉斯改进法
3.2.2 考虑摄动影响的单位矢量法
3.2.3 连续同伦算法基本理论
3.2.4 基于同伦路径跟踪算法的观测条件方程组求解
3.2.5 基于弧长参数的同伦路径跟踪改进算法
3.2.6 双星立体观测下空间目标的初轨确定方法
3.2.7 仿真算例与分析
参考文献
第4章 基于天基仅测角信息的跟踪滤波算法
4.1 天基仅测角跟踪的可观测性与误差特性
4.1.1 非线性控制系统可观性定理
4.1.2 一般条件下相对动力学方程
4.1.3 单星对空间目标仅测角跟踪可观测性分析
4.1.4 跟踪滤波误差下限与系统可观测度
4.2 天基仅测角跟踪自主定轨亏秩分析
4.2.1 单星对空间目标仅测角跟踪自主定轨亏秩分析
4.2.2 双星编队对空间目标仅测角跟踪自主定轨亏秩分析
4.2.3 自主定轨亏秩问题的改进策略
4.3 单星对空间目标仅测角跟踪滤波算法
4.3.1 单星对空间目标仅测角跟踪模型
4.3.2 迭代UKF算法的推导
4.3.3 仿真实验与分析
4.4 基于双星编队的天地联合定轨方法
4.4.1 空间非合作目标的天地联合定轨模型
4.4.2 平方根UKF算法及改进
4.4.3 仿真实验与分析
参考文献
第5章 基于抗差估计的天基仅测角跟踪滤波算法
5.1 适于空间目标跟踪定轨的抗差估计理论
5.1.1 抗差估计基本概念
5.1.2 抗差最小二乘估计
5.1.3 相关观测抗差估计方法
5.2 基于抗差自适应滤波的跟踪滤波算法
5.2.1 抗差自适应EKF算法
5.2.2 带时变噪声统计特性估计器的抗差自适应UKF算法
参考文献
第6章 空间目标的双行轨道根数生成方法
6.1 双行轨道根数和SGP4模型介绍
6.2 空间目标的TLE拟合算法
6.2.1 非线性最小二乘估计
6.2.2 无奇异轨道根数及偏导数推导
6.2.3 仿真算例与分析
6.3 面向天基仅测角跟踪应用的TLE生成算法
6.3.1 非线性最小二乘递推算法
6.3.2 仿真算例与分析
参考文献
第7章 空间目标的逼近技术
7.1 空间目标的快速轨道逼近技术
7.1.1 相对动力学方程
7.1.2 设定时间内的快速轨道逼近方法
7.1.3 基于微分改正的摄动修正方法
7.1.4 仿真算例与分析
7.2 轨道交会控制研究
7.2.1 双冲量Lambert交会算法
7.2.2 考虑观测的双冲量交会
7.2.3 多冲量轨道交会
参考文献
第8章 观测卫星编队控制问题研究
8.1 观测卫星编队控制问题分析
8.1.1 卫星编队控制问题假设
8.1.2 绝对轨道参数预报偏差影响分析
8.1.3 控制输出脉宽调制
8.2 观测卫星编队构形的李雅普诺夫控制研究
8.2.1 构形捕获与重构方案
8.2.2 跟飞编队李雅普诺夫控制律
8.2.3 仿真算例与分析
参考文献
第9章 观测卫星编队防碰撞问题研究
9.1 卫星编队碰撞因素分析
9.1.1 编队安全的相关定义
9.1.2 碰撞影响因素分析
9.1.3 碰撞影响因素解决策略
9.2 卫星编队碰撞预警算法研究
9.2.1 碰撞预警策略
9.2.2 变尺度直接逼近算法
9.2.3 仿真算例与分析
参考文献
《空间非合作目标被动跟踪技术与应用》：
而在数据关联方面，美国采用探测器级别加中心级别的运作模式，编目维护的步骤为：①确认探测器级别的数据关联；②对未关联或错误关联的数据在已知卫星中进行识别；③更新数据库的轨道根数，对剩下的无关联目标（Uncorrelated Target，UCT）产生轨道根数和关联数据，并公布更新的轨道根数。轨道根数的自动更新一般采用最小二乘法进行微分改进（Differential Correction，DC），约98.5%的轨道根数可以在无人干预的情况下自动更新。而“电子篱笆”的数据处理与其他常规监视设备不同：物体穿过篱笆束时，接收站按55Hz的频率采样原始数据，实时传给海军空间司令部，计算信号峰值时刻的方向余弦，并与数据库中预先计算值关联；每次轨道根数更新时会预报未来36h穿越篱笆束的信息，通常97%的篱笆观测值可以与已知卫星关联，因此“电子篱笆”对于UCT的分析尤为重要。
空间目标的编目信息一般用双行轨道根数（Two—line Elements，TLE）形式表示，其轨道计算和预测模型算法则用相应的简化普适摄动模型（Simplified General Perturbations 4，SGP4）来实现。SGP4模型考虑包括地球非球形J2／J3／J4项摄动、大气阻力摄动（采用静态非自旋的球形对称的大气模型）以及日月引力摄动等多种主要摄动因素影响，并在轨道计算精度和效率上有较好的折中，是目前国际上使用最为广泛的空间目标轨道数据。目前，SGP、SGP4轨道计算与预报模型算法由Goddard空间飞行中心（Goddard Space Flight Center，GSFC）发布，但是TLE生成算法仍被保留，使其在应用时效性和广泛性上受到限制。为此，一些学者对于TLE生成算法进行了研究，Byoung提出利用空间目标的瞬时密切轨道数据，经过时间和坐标转换拟合出该目标的TLE主要参数，但是只研究了单点拟合方法；Oliver等以空间目标的星载GPS数据作为观测输入，采用基于卡尔曼滤波的有摄运动微分方程数值方法，由目标运动状态实时生成该目标基于SGP4模型的TLE参数，但是未考虑轨道奇点问题。李骏在对TLE格式和相应SGP4模型分析的基础上，针对空间目标监视应用中运动状态未知的非合作目标，利用天基光学仅测角数据实现对TLE的拟合估计，可对目标编目根数进行实时维护更新，但采用的是数值方法且未给出偏导数表达式。
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