北京师范大学研究生专业介绍：天体测量与天体力学 北京师范大学天体物理考研科目

　　（一级学科：天文学）
　　本专业具有硕士学位授予权

　　一、培养目标与学习年限
　　硕士生实行弹性学制，学习年限为2-3年。按规定修满学分、成绩合格、答辩通过的硕士生可以在2年或2年半完成学业。

　　三、课程内容简介：
　　轨道理论（Orbital Theory of Artificial Satellite）
　　课程目标：本课程介绍轨道确定过程中涉及的天体力学知识和目前我国在航天器测控工程中经常使用的轨道确定方法。包括轨道测量数据预处理、时间和坐标系统、以二体问题为基础的航天器初始轨道确定方法、影响航天器运动的主要摄动力模型及摄动运动方程的近似解析解和数值解、微分轨道改进和轨道预报等。研究生学习完本课程后应掌握航天器轨道的基本理论，并能够编写相关的小程序。
　　内容提要：轨道测量数据预处理，时间和坐标系统，以二体问题为基础的航天器初始轨道确定方法，影响航天器运动的主要摄动力模型，摄动运动方程的近似解析解和数值解，微分轨道改进和轨道预报，人造月球卫星的轨道确定方法

　　计算天文学（Calculate Astronomy）
　　天文计算中的统计算法随机变量及其概率分布、数理统计方法、参数估计、假设检验、Bayes估计、主成分分析、聚类分析、蒙特卡罗方法等。

　　天文地球动力学（Astrogeodynamics）
　　天文地球动力学是最近发展起来的一门新学科，主要研究地球的自转运动及其动力学机制。地球自转是地球相对于某地固参考系的整体旋转运动，地球自转速率及自转轴方向都是变化的，而这种变化是地球外部天体运动和地球内部物质运动共同作用的结果。因此，地球自转不仅是一个地球物理学问题，同时也是一个天文学问题。近几十年来，随着空间大地测量技术的发展，地球自转参数的测定有了飞速的发展，观测分辨率已达小时的量级，在这样的精度和分辨率的情况下，人们可以观测出地球内部各种动力学效应对地球自转变化的影响。这些动力学效应既反映了地球的局部物质运动，如地壳运动、海洋及大气运动，又与地球深部的物理性质与运动密切相关，因此反过来，地球自转参数的变化又可成为地球的动力学机制的重要约束依据，从而使得天文动力学研究成为当今国际上的热点之一。
　　本课程主要包括理论基础和研究动态两部分，分别阐述天文地球动力学的理论基础和学者在这一领域所做的有价值的研究成果。包括弹性地球的潮汐形变以及刚体、形变和液核地球的自转动力学理论，讨论地球自转速率变化及极移运动以及它们的物理学机制。

　　精密定轨（Precise Orbit Determination）
　　课程目标：精密定轨是在轨道确定的基础上发展起来的。随着卫星应用越来越广泛，对卫星轨道精度的要求也越来越高。本门课程将系统介绍精密定轨的原理，包括定轨所用的数学方法，尽量完善的力学模型，测轨数据系统误差修正及于处理和定轨误差分析方法。研究生在学习完毕后，应掌握精密定轨原理，并能够进行实际卫星轨道处理与误差分析。
　　内容提要：时间和坐标系统；摄动模型；变分方程；量测模型；轨道估计；数据处理；轨道确定精度检验

　　应用天文学（Applied Astronomy）
　　天文学是一门具有悠久历史的基础学科，在天文学的发展历史中，一直含有相当部分非常重要的应用基础研究的内容，与人类社会和文明的发展保持着极为密切的联系，也正是人类社会发展的需要，推动了天文学的不断发展。理论基础和应用研究两部分。研究天体和天体系统的运动变化与地球及地球的整体运动和各圈层的运动变化之间的关系，阐述地球的构造、运动以及它所处的天文环境，以数学、物理学等及其与该研究密切相关的研究学科为基础，并与现代科学的新理论相结合，认识天文因素与自然灾害等的相关规律

　　GPS原理与应用（GPS Principles and Applications）
　　课程目标：GPS是美国国防部研制的导航定位系统，它初始目的是为人们提供导航定位及授时服务。目前，其应用已经深入到地理信息系统、卫星精密定轨、交通管理、海洋测绘等多个领域。本课程将介绍GPS系统的组成，GPS系统所用的时间与坐标，GPS定位中的主要误差源以及消除削弱各种误差影响的方法和措施；测定卫星到接收机间的距离的方法，GPS定位的原理和各种定位模式，GPS在各个行业中的应用。本课程包括实验，要求研究生掌握GPS接收机的使用与数据处理。
　　内容提要：GPS的产生与发展，全球定位系统的组成，GPS系统所用的时间与坐标，GPS定位中的主要误差源以及消除削弱各种误差影响的方法和措施，卫星的信号结构，GPS定位的原理和各种定位模式，GPS在各个行业中的应用，GPS接收机的使用与数据处理。

　　天体力学数值方法（Numerical Methods of Celestial Mechanics）
　　了解天体力学数值方法的起源、发展、成就以及现状。掌握天体力学数值方法在数值模拟、定性研究中的应用。了解天体力学周期解的数值方法。应用天体力学数值方法对天文学中个别理论进行验证，以辨别、讨论该理论的正确性。探讨自己的数值方法。学习材料：天遇（弗洛林迪亚库、菲利普霍尔姆斯）；非线性方程组的数值方法（李庆扬等）；计算方法（武汉大学、山东大学计算数学教研室）；太阳系自组织进化论（黄金钟）；论文文献。

　　高等球面天文学（Advanced Spherical Astronomy）
　　课程目标：本科的球面天文学教学已经系统地介绍了引起天体位置变化的诸种因素及其归算方法，本门课程将在在球面天文学的基本理论的基础之上，更深入的介绍时间计量系统；天体视位置的归算方法；天球惯性参考系；地球自转与地球参考系；天体方向测定与研究；恒星历表、行星历表、天文常数等，并且要求研究生根据计算天体位置的理论方法，编写计算天体位置的程序。课程结束后，研究生不仅能够完成天体位置在不同历元，不同坐标系之间的转换工作，还能进行中长短期天文观测计划的设计。
　　内容提要：时间计量系统；天体视位置的归算方法；天文惯性参考系建立的原理和方法，现状与未来；不同波段的天球参考系间连接方法与途径；地球参考系建立的原理和方法，现状与未来；天球常数系统；JPL月亮与大行星历表的应用；天文观测计划策略；

　　专业外语（Professional English)
　　引导学生阅读天文文献，掌握阅读天文文献的方法，了解天文专业词汇的英文表述，科学公式、图表的一般英文表现方式；学会天文论文的基本写作方式。

　　数字信号处理
　　选修信息学院课程

　　数据挖掘
　　选修信息学院课程

　　常微分方程(Ordinary Differential Equation)
　　主要内容有：常微分方程的初等积分方法：如分离变量法、一阶线性方程、高阶方程的可积类型；线性方程组与方程的解法：存在性定理、关于齐次方程组的基本定理、二阶齐次线性方程组的解；常系数线性方程与方程组：常系数齐次线性方程组的解法、基本解组的结构；一般理论：基本存在定理、性定理、阶对初值与参数的连续依赖性、可微性定理；微分方程定性理论：稳定性概念、一般定性理论的概念、奇点、极限环；一阶偏微分方程：齐线性方程、拟线性方程。

　　行星科学（Planetary Science）
　　课程目标：行星科学是一门多学科的综合科学，以天文（天体物理与天体力学）为主，结合地质学、地理学、气象学、大气学、空间科学以及等离子物理学等学科，以行星、太阳系内各天体、行星系统为研究对象。神舟载人航天计划的成功以及嫦娥探月计划的开始实施都预示着行星科学在我国的发展壮大。本课程将介绍行星、小行星、彗星、流星、陨石和行星际物质等；介绍行星的卫星系统、光环系统；行星大气、地表、内部结构和磁场；介绍太阳系外行星的探测和发现情况；介绍太阳系和行星系统起源和演化；介绍进行深空探测的理论基础和方法、工具，以及太阳系空间探测的最新成果。
　　内容提要：行星科学简史；行星的运动规律；太阳与太阳系；内行星；外行星；太阳系小天体；行星的卫星系统、光环系统；行星大气、地表、内部结构和磁场；太阳系外行星系统；太阳系和行星系统起源和演化；深空探测基础

　　计算机高级应用（Advanced Computer Application）
　　课程目标：现代天文学的发展可以说离不开计算机。从Fortran算法语言的诞生到专业的天文软件（如IRAF等）的推出，计算机科学一直都是解决天文学难题的利器。随着天文学的发展，越来越多适合天文学家的软件和工具陆续推出。本门课程将着重介绍IDL（Interactive Data Language）在天文中的编程与应用；Linux与UNIX的高级应用以及Shell语言编程；Latex科学论文写作。让研究生掌握高级的计算机应用技能，在科学研究中、能应用自如。
　　内容提要：第4代可视化交互数据语言IDL（Interactive Data Language）是新一代交互式、跨平台（运行于UNIX、Windows、Macintosh等）、面向对象的应用程序开发语言，有很强的数据分析和图像处理功能，已经广泛应用在天文、科学计算、空间科学、数字图像处理等领域，并且已经有很丰富的外挂IDL天文软件包能够使用。Linux与UNIX是天文界中应用很广泛的操作系统，而shell编程能够将多步骤的计算机操作变成自动化的操作脚本，大大提高数据处理的速度。当前大型的计算设备（小型机、大型机）采用的操作系统大多是UNIX或Linux，通过高级应用的介绍，将使研究生顺利掌握大型计算机的操作。Latex一种的电子排版系统，大部分的 TeX 系统都是免费的。如今绝大多数的科学期刊（包括天文期刊）都采用Latex文档作为投稿的首选格式。本课程将介绍Latex的基础用法，以方便研究生以后的科学文章及毕业论文的书写。