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《空間目標軌道力學與誤差分析》總結(jié)了作者近十年的工作，對上述問題進行了初步闡述，希望為想在此領(lǐng)域深入研究的技術(shù)人員提供幫助。全書共分為九章。第一章概要介紹空間碎片的在軌分布、危害、防護和減緩，并介紹航天器碰撞預警和機動規(guī)避涉及的主要問題；第二章介紹與空間目標軌道緊密相關(guān)的時問和坐標系統(tǒng)的基本定義，并給出各系統(tǒng)之問的轉(zhuǎn)換關(guān)系；第三章在高精度軌道預報的基礎上采用協(xié)方差分析描述函數(shù)法對初始狀態(tài)誤差進行推衍，研究誤差傳播情況；第四章研究基于協(xié)方差分析描述函數(shù)法的軌道改進算法，對稀疏點測量數(shù)據(jù)定軌進行了分析；第五章以兩行軌道根數(shù)為代表分析軌道預報的解析模型，并對根數(shù)擬合和預報誤差進行討論；第六章分析空間目標的相對運動，介紹空間目標相對距離的特性，討論了Hill方程在軌道預報誤差分析中的應用；第七章介紹空間目標碰撞預警中的接近分析方法，給出了基于攝動分析的機動規(guī)避算法；第八章研究了碰撞概率的計算方法；第九章利用碰撞概率顯式表達式對碰撞概率的影響因素進行了分析。

    軌道力學經(jīng)過多年的發(fā)展，已形成完整有效的理論體系，被廣泛應用于航天器的軌道設計、軌道控制和軌道確定等方面。在這些應用中，軌道計算被認為是一個確定性問題，即給定初始歷元的軌道根數(shù)，通過解析公式或數(shù)值積分就可以獲得未來某一時刻的軌道根數(shù)。
    在實際工程中，各種測量手段所獲取的測量數(shù)據(jù)是存在誤差的。帶誤差的測量數(shù)據(jù)經(jīng)過定軌算法處理后，所獲得的軌道根數(shù)必然存在誤差。這些誤差將導致軌道外推的結(jié)果是一個沿均值軌道散布的誤差管道。只有當誤差小到一定程度，或在工程上認為可忽略的時候，定軌算法獲得的軌道根數(shù)所外推的軌道才被近似認為是航天器的真實軌道。
    隨著空間目標的增多，大量非合作目標，如失效的衛(wèi)星、火箭箭體及空間碎片等的出現(xiàn)，使得空間目標相互碰撞的概率不斷增加。早期的航天器碰撞預警主要基于區(qū)域判定方法。此方法只進行軌道外推，不計算誤差管道，利用區(qū)域范圍來解決誤差影響問題。區(qū)域判定法是一種平均方法，它的區(qū)域劃定根據(jù)的是空間目標預報的平均誤差，在多數(shù)情況下過于保守，它有可能在并不需要的時候造成航天器不必要的機動，浪費寶貴的機動能力。為了提高決策精度并降低機動頻率，應當采用基于碰撞概率的防撞規(guī)避機動方法。這種概率方法的基礎就是軌道誤差外推和碰撞概率計算。
    空間目標碰撞預警與規(guī)避機動已成為航天領(lǐng)域的研究重點，其重要性將隨著人類航天任務的增多而不斷增加。解決此類問題，需要從誤差的角度，對空間目標在軌運行的軌道力學、定軌方法、誤差特性及應用等方面進行研究。在空間監(jiān)視的基礎上，航天器對于可跟蹤觀測空間目標進行碰撞預警與機動規(guī)避主要涉及兩類理論問題：一是與空間目標軌道理論相關(guān)，包括軌道確定、軌道預報、接近分析、機動規(guī)避等；二是與誤差及概率問題相關(guān)，對軌道確定、軌道預報中不可避免的不確定性及其引起的概率問題進行分析，利用概率對碰撞風險和機動規(guī)避進行評估。

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