微小衛星軌道工程應用與STK仿真 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳宏宇，吳會英，周美江，齊金玲 著

圖書標籤:

• 微小衛星
• 軌道工程
• STK仿真
• 航天工程
• 衛星技術
• 軌道力學
• 空間技術
• 仿真技術
• 工程應用
• 衛星軌道

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030492999

版次：01

商品編碼：11969611

包裝：平裝

叢書名： 空間技術與應用學術著作叢書

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

正文語種：中文

內容簡介

本書是作者在航天單位工作近15年的工程經驗總結，討論瞭微小衛星編隊協同軌道設計與軌控策略方麵的技術問題並給齣工程解決方案，主要內容包含衛星軌道應用基礎知識、軌道設計與控製方麵的工程優化實施方案，各類推進子係統選型比較等。本書以軌道仿真設計軟件STK（SatelliteToolKits）為例演示瞭理論知識的具體仿真應用，特彆說明瞭STK如何與工程需求結閤、STK應用過程中應該注意的技術細節等。對工程實踐具有參考價值。

《深空探測器自主導航與軌道控製技術研究》 第一章 緒論：深空探測的時代背景與技術挑戰 本章首先迴顧瞭人類探索宇宙的曆史進程，並重點闡述瞭當前深空探測任務在行星際航行、小天體訪問以及地外天體著陸等方麵所麵臨的復雜環境與嚴峻挑戰。隨著探測器任務距離的延伸和目標復雜度的增加，傳統地麵測控模式的局限性日益凸顯，對任務自主性提齣瞭前有未有的要求。本章將深入剖析深空探測任務對高精度、高魯棒性自主導航與軌道控製係統的迫切需求，為後續章節的技術研究奠定理論基礎和應用背景。重點討論瞭自主導航在遠距離通信延遲、實時計算資源受限以及不可預見環境變化下的關鍵技術瓶頸。 第二章 導航基準與狀態估計理論 本章詳細闡述瞭深空探測器自主導航所依賴的各類觀測信息獲取技術及其處理方法。內容涵蓋瞭基於慣性測量單元（IMU）和星敏感器的組閤導航誤差模型建立，重點分析瞭深空環境下星光測量偏差的修正技術，如太陽光壓和探測器姿態擾動對星敏感器觀測值的影響。在狀態估計方麵，本章係統梳理瞭擴展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF）在非綫性係統下的應用與改進。特彆引入瞭基於粒子濾波（PF）的濛特卡洛方法，用於處理高動態、高噪聲環境下的狀態估計問題，並結閤實際探測器案例，展示瞭不同濾波算法在收斂速度和精度上的權衡與選擇標準。 第三章 相對導航與近場感知技術 針對探測器在接近、環繞或著陸目標天體（如小行星、彗星或行星）時的關鍵階段，本章聚焦於相對導航技術的研究。詳細介紹瞭基於視覺測距（VLBI）、激光雷達（LiDAR）以及雙嚮測距測速（TDRSS）等多種傳感器的數據融閤技術，以實現對目標天體的精確相對定位。本章深入探討瞭特徵點跟蹤、幾何約束優化在相對軌道確定中的應用。此外，對深空探測器在著陸過程中的避障策略和地形匹配導航方法進行瞭細緻的分析，包括生成式對抗網絡（GAN）在模擬復雜地形下的訓練與驗證，確保探測器在缺乏先驗地圖時的安全著陸能力。 第四章 軌道機動規劃與優化控製 本章核心內容在於闡述深空探測器如何在復雜的引力場環境中，依據預設目標和燃料約束，實現最優的軌道機動。首先，係統迴顧瞭基於數值積分的軌道傳播模型，並針對長時程軌道傳播中的誤差纍積問題，提齣瞭高階積分算法的修正方案。隨後，本章詳細分析瞭霍曼轉移、引力輔助（重力助推）等經典軌道設計方法的適用性，並重點引入瞭基於微分平價（Differential Dynamic Programming, DDP）和模型預測控製（MPC）的軌跡優化方法。通過引入高階約束（如推力限製、熱控約束），實現對推進劑消耗最小化和任務時間最優化的閉環控製律設計。 第五章 自主軌道保持與姿態協同控製 深空探測器長時間運行中，必須具備抵抗微擾動（如太陽輻射壓力、微小行星撞擊）的能力，實現精確的自主軌道保持。本章詳細構建瞭深空環境下的外部擾動力學模型，包括太陽光壓係數的估計方法。在控製執行方麵，本章探討瞭基於脈衝最優控製的軌道修正策略，並將其與高精度姿態控製相結閤。內容涵蓋瞭反應輪/磁力矩器組閤控製係統在姿態快速建立與穩定方麵的設計原理，並引入瞭適應性（Adaptive）和魯棒（Robust）控製理論，以應對傳感器漂移和執行器性能衰減帶來的不確定性。 第六章 任務級自主性與故障容錯架構 本章將技術焦點提升至任務級自主決策層麵。探討瞭如何構建一個具備任務感知和異常診斷能力的軟件架構。詳細描述瞭基於規則引擎和有限狀態機（FSM）的任務流管理，以及在導航、控製鏈路中斷或傳感器失效情況下的自主重構策略。內容包括：自主故障檢測（FDD）算法的建立，如基於殘差分析的異常值檢測；以及在自主導航信息缺失時，如何安全地切換至慣性導航模式或執行預設的安全保持程序。本章旨在為實現完全無人乾預的深空探測任務提供理論框架和工程實現路徑。 第七章 仿真驗證與在軌性能分析 本章側重於對前述理論和算法的工程驗證。詳細介紹瞭構建高保真深空探測任務仿真環境的關鍵要素，包括高精度星曆數據的獲取、空間環境模型的精確模擬（如行星引力場模型、大氣阻力模型在近地段的應用）。本章展示瞭通過大樣本Monte Carlo仿真對導航濾波器性能的統計學評估方法。最後，通過對比實際任務（如已完成的行星際探測任務）的測控數據與仿真預測結果，驗證瞭自主導航與控製係統在長期運行下的精度、魯棒性和燃料效率，為未來深空任務的工程應用提供參考數據。

評分☆☆☆☆☆

這本書在理論深度上展現齣瞭驚人的廣度與深度，它絕不僅僅是停留在錶麵概念的介紹，而是紮紮實實地構建瞭一個從基礎物理到高級工程實踐的完整知識體係。我特彆留意瞭它對於軌道機動理論的闡述，作者並未滿足於拋齣標準的拉格朗日方程，而是深入挖掘瞭不同攝動項（如大氣阻力、地球非球形引力場等）對軌道維持的具體影響機製，並輔以曆史上的經典案例進行對比分析。更令人稱贊的是，它在理論推導的嚴密性之外，還注重實際工程中的適用性考量。例如，在處理有限推力機動和霍曼轉移軌道優化時，它清晰地指齣瞭不同優化算法（如微分修正法與全局優化法的適用邊界）的優缺點，這對於指導工程師選擇閤適的工具至關重要。這種將理論的“為什麼”和實踐的“怎麼做”完美結閤的敘事方式，極大地拓寬瞭我的認知邊界，讓我體會到航天動力學並非是孤立的數學遊戲，而是與實際任務目標緊密相連的綜閤科學。

評分☆☆☆☆☆

這本書在案例分析和工程前瞻性方麵做得非常齣色，它成功地跨越瞭純理論與純應用之間的鴻溝。不同於許多隻關注標準任務（如地球同步軌道保持）的教材，這本書花瞭不少篇幅探討瞭新興領域的挑戰，比如低地球軌道（LEO）的碎片規避策略，以及微小衛星群（Constellation）的編隊控製與相對導航精度要求。通過對實際任務約束條件的引入，如載荷功耗限製、星間通信延遲對編隊保持的影響，讀者可以立刻感受到理論計算結果在真實世界中會如何被“打摺”和修正。舉例來說，書中關於微小衛星間距維持的章節，詳細分析瞭星載相對導航傳感器（如激光雷達或視覺導航）的誤差模型如何直接轉化為軌道攝動控製的預算需求，這是一種非常務實和前沿的討論視角。這種“把讀者直接拉到任務控製颱前”的敘事手法，使人能深刻體會到軌道工程的復雜性和多目標優化決策的艱難性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和印刷質量給我留下瞭非常深刻的印象。首先，紙張的觸感細膩而厚實，使得長時間閱讀時眼睛不容易感到疲勞。封麵設計簡約而不失專業感，黑色的主色調搭配少許銀色的字體，透露齣一種嚴謹的學術氛圍。我尤其欣賞內頁的排版，圖文並茂的布局非常清晰，即便是復雜的數學公式和工程圖錶，也能一目瞭然。作者在細節上的用心程度，從索引的精確性到章節劃分的邏輯性都體現得淋灕盡緻。例如，在講解某個復雜的動力學模型時，配上的插圖不僅形象直觀，而且標注極其詳盡，這對於初學者來說無疑是巨大的福音。書中的字體選擇也十分考究，大小適中，行距閤理，使得閱讀過程如絲般順滑，完全沒有現代許多技術書籍那種擁擠、壓迫的感覺。可以說，從拿到這本書的那一刻起，我就能感受到它作為一本專業參考書的“分量感”和“品質感”，這對於沉浸式學習一門硬核技術至關重要。這種對實體書製作精益求精的態度，讓人覺得作者和齣版社對內容的尊重，也間接提升瞭讀者對知識的接受度。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，就像是跟隨著一位經驗極其豐富的導師進行一對一的研討，其教學法的巧妙之處在於對學習難點的預判和引導。作者非常懂得如何循序漸進地引入高難度概念。在介紹完基本的二體問題和開普勒定律後，並沒有急於跳入復雜的N體攝動，而是先用一整章的篇幅，通過大量的簡化模型和類比，幫助讀者建立起對軌道預測誤差敏感性的直觀理解。這種“打地基”的工作做得非常紮實。我發現自己對於以往難以理解的“雅可比積分”和“相空間軌跡”等概念，在這本書中得到瞭全新的、更具物理圖像的解釋。特彆是在涉及數值積分方法的部分，作者不僅羅列瞭Runge-Kutta等經典方法，還針對軌道力學特有的保守性要求，詳細比較瞭辛積分算法的優勢，並配以清晰的流程圖，使得原本晦澀的編程實現路徑變得清晰可見。這種高超的教學藝術，讓原本望而生畏的專業知識變得觸手可及，極大地增強瞭學習的自信心。

評分☆☆☆☆☆

我欣賞這本書所流露齣的那種嚴謹的“工程哲學”，它強調的不僅是計算的正確性，更是工程決策的魯棒性與可驗證性。作者在討論軌道確定和狀態估計的部分，錶現齣瞭對不確定性管理的深刻洞察力。他沒有簡單地推薦卡爾曼濾波，而是深入剖析瞭不同濾波器（如擴展卡爾曼濾波、無跡卡爾曼濾波）在處理非綫性軌道動力學模型時的收斂特性和計算成本權衡。更關鍵的是，書中反復強調瞭驗證和確認（V&V）在整個軌道工程生命周期中的核心地位，並提供瞭如何設計高效的敏感性分析流程的指導，用以評估環境模型變化對軌道預報精度的衝擊。這種對“工程可靠性”的執著，使得這本書超越瞭一般的教科書範疇，更像是一份寶貴的工程規範指南。它教會讀者在麵對真實世界中必然存在的傳感器噪聲、模型誤差和環境擾動時，如何構建一個既能滿足任務指標、又能承受風險波動的軌道係統。

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達到我的預期瞭，很不錯

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給同事買書。。。。。。。

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很好，很不錯的書，很有用

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書非常好，還有摺扣，運送速度飛快，非常實用！

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幫同事買的，評價不錯。

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