通信衛星總體設計和動力學分析(平裝)(見選題2012D0141) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周誌成 等 著

圖書標籤:

• 通信衛星
• 衛星總體設計
• 衛星動力學
• 航天工程
• 通信工程
• 空間技術
• 軌道力學
• 姿態控製
• 平裝書
• 高等教育

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504662545

商品編碼：29332126784

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名：通信衛星總體設計和動力學分析(平裝)(見選題2012D0141)

定價：126.00元

作者：周誌成 等

齣版社：中國科學技術齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787504662545

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：1.022kg

編輯推薦

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內容提要

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　　《通信衛星總體設計和動力學分析》（作者周誌成、麯廣吉）以現代通 信衛星為代錶的地球靜止軌道（GEO）航天器為設計研究對象，在係統工程方法論和航天器總體設計框架體係指導下， 結閤幾十年航天工程實踐，並從航天器設計學科高度，係統總結和詳細介紹瞭GEO航天器總體設計、動力學與控製分析仿真、多學科設計 優化和設計驗證的技術內容和理論方法。全書編寫遵循係統性、可讀性、科學性、創新性、實用性的宗旨要求，並在有關章節設置瞭工程 應用範例。
　　全書共分15章。章為緒論；第2、3章為軌道動力學和空間 環境；第4、5、6章為航天器總體設計、有效載荷設計和主要分係統設計；第7章為航天器總體設計優化方法，包括構型拓撲優化、設備 布局優化、結構參數優化、總體參數多學科設計優化；第8章為航天器結構動力學、模型修正、力學環境和力學試驗；第9～13章為柔性、 晃動、多體和熱緻微振動等動力學以及動力學與控製仿真；4章為航天器總體設計、分析、優化範例；5章為可靠性設計、分析、 驗證。
　　《通信衛星總體設計和動力學分析》讀者對象為航天科研院所和高等 院校從事航天器總體設計、動力學與控製分析仿真、優化設計理論方法研究應用的科技人員、教 師和研究生，也可作為空間飛行器設計專業及相關專業的教學參考書。

目錄

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章 緒論
　1．1 航天器設計的研究範疇和基本內涵
　1．2 航天器係統工程和總體設計方法
　　1．2．1 航天器工程
　　1．2．2 航天器係統工程
　　1．2．3 航天器任務分析和總體設計方法
　1．3 航天器動力學（工程）的分析研究方法
　　1．3．1 現代航天器動力學的主要特徵
　　1．3．2 航天器動力學（工程）的基本概念、研究範疇和研究內容
　　1．3．3 航天器動力學（工程）的研究方法
　1．4 我國通信衛星工程的研究進展和重要意義
　　1．4．1 通信衛星工程發展應用概況
　　1．4．2 通信衛星關鍵技術研究進展
　　1．4．3 發展通信衛星工程重要意義
第2章 航天器軌道動力學
第3章 航天器空間環境
第4章 航天器總體設計
第5章 航天器有效載荷設計
第6章 航天器主要分係統設計
第7章 航天器總體設計優化方法
第8章 航天器結構動力學與力學環境
第9章 航天器柔性耦閤動力學
第9章 航天器柔性耦閤動力學
0章 航天器液體晃動動力學
1章 航天器多體動力學
2章 航天器熱緻微振動動力學
3章 航天器動力學與控製總體仿真
4章 航天器總體方案設計分析優化範例
5章 航天器可靠性設計和故障對策
縮略詞錶

作者介紹

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文摘

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序言

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通信衛星總體設計與動力學分析 內容概述： 本書深入探討瞭通信衛星的總體設計理念、關鍵技術及其精密的動力學分析方法。本書旨在為通信衛星的設計者、工程師、研究人員以及相關領域的學生提供一個全麵、深入的學習平颱，幫助他們掌握通信衛星從概念提齣到成功運行所涉及的各個環節。內容涵蓋瞭通信衛星的軌道設計、姿態控製、熱控、結構設計、電源係統、有效載荷集成，以及衛星在軌道上運行的動力學特性和行為分析。 第一部分：通信衛星總體設計 第一章：通信衛星係統概述 本章首先對通信衛星的定義、發展曆程及其在現代通信網絡中的重要地位進行介紹。詳細闡述瞭通信衛星係統的基本組成，包括地麵站、中繼衛星本身以及連接兩者的信號傳輸鏈路。在此基礎上，重點剖析瞭不同類型通信衛星（如地球同步通信衛星、中圓軌道通信衛星、低地球軌道通信衛星星座）的設計目標、特點和適用場景，以及它們在廣播、固定通信、移動通信、數據傳輸等領域的廣泛應用。讀者將瞭解通信衛星係統在滿足全球通信需求中所扮演的核心角色。 第二章：通信衛星軌道設計與軌道維持 軌道是通信衛星賴以生存和工作的“傢”。本章將深入講解通信衛星的軌道設計原理。內容包括： 軌道類型與選擇： 詳細介紹靜止軌道（GEO）、中圓軌道（MEO）、低地球軌道（LEO）的特性，包括其軌道周期、覆蓋範圍、延遲特性、星座設計原則等。分析不同軌道類型適用於不同通信場景的原因，例如GEO的固定覆蓋、MEO的較低延遲、LEO的低延遲和星座組網能力。 軌道參數與軌道力學基礎： 迴顧軌道力學基本概念，包括開普勒定律、牛頓萬有引力定律在軌道描述中的應用。介紹軌道根數（如半長軸、偏心率、傾角、升交點赤經、近地點幅角）及其對衛星軌道位置的影響。 軌道維持與軌道控製： 詳細闡述在軌道運行過程中，由於地球非球形引力、太陽光壓、大氣阻力（在LEO）等攝動力引起的軌道漂移。重點講解各種軌道維持技術，包括使用推進劑進行軌道修正的策略、脈衝推力器的使用、推進劑消耗分析以及軌道壽命預測。介紹軌道編隊控製技術，特彆是對於LEO和MEO星座，如何維持星座的相對位置和幾何形狀。 軌道設計工具與仿真： 介紹用於軌道設計和分析的常用軟件工具，如STK、GMAT等，並展示如何利用這些工具進行軌道模擬、軌道誤差分析以及軌道維持方案的設計。 第三章：通信衛星姿態確定與控製係統（ADCS） 衛星在太空中需要精確地指嚮地球或特定的空間區域，以確保天綫與地麵站的對準以及有效載荷的正常工作。本章將詳細介紹姿態確定與控製係統的設計： 姿態錶示方法： 講解用於描述衛星姿態的各種數學模型，包括歐拉角、四元數、鏇轉矩陣等，以及它們之間的轉換關係。 姿態確定傳感器： 詳細介紹星敏感器、太陽敏感器、地球敏感器、陀螺儀、磁力計等各類姿態確定傳感器的原理、性能指標、誤差來源及選擇依據。 姿態控製執行機構： 深入分析反作用輪、動量輪、磁力矩器、推力器等不同類型的姿態控製執行機構的工作原理、優缺點、功率消耗和控製能力。 姿態控製算法： 講解PID控製、LQR控製、滑模控製、模糊邏輯控製等先進的姿態控製算法。分析不同算法在處理外部乾擾、提高控製精度和魯棒性方麵的性能。 目標指嚮與穩定： 介紹通信衛星如何實現對地麵的精確指嚮（如天綫對準）以及在軌期間保持姿態穩定。分析對地指嚮、太陽帆闆指嚮、天綫指嚮等不同姿態模式的要求。 ADCS係統集成與測試： 討論ADCS係統的整體架構設計、硬件選型、軟件開發、以及在地麵進行的仿真測試和集成驗證。 第四章：通信衛星熱控製係統（TCS） 太空環境溫度變化劇烈，通信衛星需要一個可靠的熱控製係統來維持各部件在適宜的溫度範圍內工作。本章將重點闡述熱控製係統的設計： 熱控製係統目標與要求： 闡述熱控製係統的主要目標，即防止電子設備過熱或過冷，確保載荷和結構的性能穩定。分析不同載荷對溫度範圍的精確要求。 熱源分析： 識彆衛星內部和外部的熱源，包括太陽輻射、地球紅外輻射、電子設備産生的功率損耗、以及內部組件間的傳熱。 傳熱機製： 詳細講解傳導、對流、輻射這三種主要的傳熱方式在衛星內部和外部環境中的體現。 被動熱控製技術： 介紹錶麵塗層（如多層絕熱材料MLI、熱控塗層）、熱管、熱開關、錶麵處理（如拋光、陽極氧化）等被動熱控組件的設計原理、材料選擇和應用。 主動熱控製技術： 講解電加熱器、散熱器、製冷器、熱泵等主動熱控設備的工作原理、控製策略以及功率需求。 熱模型建立與分析： 介紹如何建立衛星的熱模型，利用數值仿真軟件（如Thermal Desktop, SINDA/FLUINT）對衛星的熱性能進行分析和優化。 熱設計驗證： 討論在地麵進行的真空熱試驗（VCTA）等驗證方法，以確認熱控係統的有效性。 第五章：通信衛星結構設計與載荷集成 堅固可靠的結構是衛星穩定運行的基礎，而高效的載荷集成是實現通信功能的關鍵。本章將涵蓋： 結構設計原則與要求： 介紹衛星結構設計的總體原則，包括質量輕、強度高、剛度好、可靠性強、便於製造和裝配。分析結構在承受發射載荷（振動、衝擊）、在軌載荷（熱應力、姿態機動）以及保證機構穩定運行方麵的需求。 材料選擇與工藝： 詳細講解用於衛星結構的常用材料，如鋁閤金、鈦閤金、復閤材料（如碳縴維增強聚閤物），分析它們的力學性能、熱學性能、密度以及加工工藝。 結構件設計與分析： 介紹衛星結構的主要組成部分，如主體結構、支架、艙體、連接件等，以及其設計方法。重點講解有限元分析（FEA）在結構強度、剛度、模態分析中的應用，以及應力、應變、變形等關鍵指標的計算。 有效載荷集成： 闡述通信載荷（如轉發器、天綫）如何與衛星平颱集成。考慮接口設計（機械、電氣、熱）、安裝固定、電磁兼容性（EMC）以及通信鏈路的性能要求。 發射載荷分析： 詳細分析衛星在火箭發射過程中所承受的靜載荷、動載荷（振動、衝擊）以及聲載荷，並講解結構如何滿足這些載荷要求。 力學環境試驗： 介紹衛星結構在地麵進行振動試驗、衝擊試驗、模態試驗等力學環境試驗的目的和方法。 第六章：通信衛星電源係統設計 能源是衛星工作的動力源泉。本章將深入研究通信衛星的電源係統： 電源係統架構： 介紹通信衛星電源係統的總體架構，包括能源産生、能量存儲、能量分配和管理。 能源産生： 太陽能電池陣列（SAD）： 詳細講解太陽能電池的工作原理、不同類型太陽能電池（如矽電池、砷化鎵電池）的性能比較。分析太陽能電池陣列的設計，包括電池片選擇、串並聯方式、陣列展開機構、以及其功率輸齣隨日照角度、溫度和壽命的變化。 放射性同位素溫差發電機（RTG）： 簡要介紹RTG在特定任務中的應用，及其基本原理。 能量存儲： 蓄電池： 詳細講解用於通信衛星的蓄電池類型（如鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池），包括它們的能量密度、功率密度、循環壽命、充放電特性以及在軌道陰影區的作用。 電源管理與分配單元（PCDU）： 介紹PCDU的功能，包括電壓調節、電流限製、過載保護、電能分配給各個子係統。 功率預算分析： 講解如何進行詳細的功率預算分析，計算衛星在不同工作模式下的總功率需求，並與電源係統的輸齣能力進行匹配。 電磁兼容性（EMC）考慮： 闡述電源係統在電磁兼容性設計中的重要性，如何避免電源噪聲乾擾其他電子設備。 第七章：通信衛星有效載荷與子係統 本章將聚焦於通信衛星的核心功能部分——有效載荷，以及支持其工作的其他關鍵子係統。 通信轉發器（Transponder）： 詳細介紹通信轉發器的組成，包括低噪聲放大器（LNA）、混頻器、功率放大器（PA）、濾波器等。講解其工作原理，如何接收、放大、變頻和轉發地麵信號。分析轉發器的性能指標，如增益、帶寬、噪聲係數、綫性度等。 天綫係統： 介紹通信衛星上使用的各種類型天綫，如拋物麵天綫、相控陣天綫、波導縫隙天綫等，分析它們的輻射特性、增益、波束寬度以及指嚮機構。探討高增益天綫的設計及其對指嚮精度的要求。 指令與遙測係統（TT&C）： 介紹TT&C係統在衛星與地麵之間的通信功能，包括遙控指令的接收與執行，以及衛星狀態遙測數據的下傳。 數據處理與存儲： 闡述載荷數據在傳輸前的預處理、壓縮以及存儲的需求。 通信協議與調製解調技術： 簡要提及在衛星通信中使用的常用通信協議和調製解調技術。 第二部分：通信衛星動力學分析 第八章：軌道動力學與攝動力分析 本章是動力學分析的基礎，將深入探討衛星在軌道上的運動規律及其受到的外部影響。 軌道動力學基礎迴顧： 進一步迴顧軌道力學，包括兩體問題、三體問題（如考慮地月引力）、多體問題。 軌道攝動力： 地球引力攝動： 詳細分析地球非球形引力（J2, J3等）對衛星軌道長短時間尺度的影響，包括軌道偏心率、傾角、升交點赤經和近地點幅角的變化。 三體引力攝動： 分析太陽和月球引力對衛星軌道的影響，尤其對於長壽命的GEO衛星。 大氣阻力： 重點分析低地球軌道（LEO）衛星受到的空氣阻力，討論大氣密度模型、阻力係數、以及其對衛星軌道衰減的影響。 太陽光壓： 闡述太陽光壓對衛星軌道和姿態的影響，特彆是對錶麵積較大、質量較小的衛星。 軌道預報與軌道確定： 介紹如何利用動力學模型進行軌道預報，以及如何通過地麵觀測數據（測站跟蹤數據）來確定衛星的精確軌道。 第九章：衛星姿態動力學與擾動力分析 本章將深入分析衛星在軌道上姿態變化背後的動力學原理以及影響其姿態穩定的各種擾動力。 衛星姿態動力學模型： 引入歐拉動力學方程，描述衛星的角動量、轉動慣量張量以及外部力矩之間的關係。 姿態擾動力： 地球引力梯度力矩： 分析地球引力場在衛星不同部位産生的引力差，形成對衛星姿態的力矩，特彆是對長條形衛星的影響。 磁力矩： 闡述地球磁場與衛星上磁性部件相互作用産生的磁力矩，這是姿態控製的重要擾動力源。 大氣阻力力矩： 分析LEO衛星受到的空氣阻力在不同部位産生的力矩，對衛星姿態造成影響。 太陽光壓擾動力矩： 分析太陽光壓在衛星錶麵産生的壓力分布不均所導緻的力矩。 內部力矩： 討論由衛星內部部件（如動量輪、展開機構）運動産生的力矩。 姿態穩定分析： 分析衛星在不受控情況下的姿態穩定性，包括穩定點和不穩定點。 慣性參數的測量與標定： 探討如何精確測量衛星的轉動慣量張量，以及這些參數在姿態動力學分析中的重要性。 第十章：推進係統動力學與軌道機動 推進係統是實現軌道轉移、軌道保持和姿態機動的重要工具。本章將分析其動力學特性： 推進係統類型與工作原理： 介紹化學推進（如冷氣推進、單組元/雙組元推進）和電推進（如離子推進、霍爾推進）等不同類型推進器的工作原理、性能參數（如比衝、推力）。 推進器性能模型： 建立推進器的性能模型，描述推力、比衝等參數與工作條件的關係。 軌道機動設計： 詳細講解如何設計軌道機動，包括軌道轉移（如從轉移軌道到工作軌道）、軌道保持（補償攝動力）、以及星座的軌道編隊。 推進劑消耗分析： 計算在各種機動操作過程中所消耗的推進劑，並據此估算衛星的軌道壽命。 推力器集成與力學耦閤： 分析推力器産生的推力如何作用於衛星結構，以及推力作用對衛星姿態和軌道的影響。 推進係統動力學仿真： 利用仿真工具模擬推進係統的點火、關機過程，以及其對衛星整體動力學行為的影響。 第十一章：衛星動力學仿真與驗證 精確的仿真和嚴格的驗證是確保衛星成功運行的關鍵。本章將介紹相關的技術和方法。 動力學仿真軟件與工具： 介紹用於衛星動力學仿真的專業軟件，如MATLAB/Simulink, Python with SciPy/NumPy, GMAT, STK等，以及如何利用它們建立和求解動力學方程。 仿真模型開發： 講解如何根據衛星的物理特性、子係統性能和外部環境，建立綜閤的動力學仿真模型。 仿真場景設計： 設計各種仿真場景，包括軌道機動、姿態控製、軌道擾動等，以全麵評估衛星的性能。 仿真結果分析與評估： 如何分析仿真結果，包括軌道精度、姿態精度、能量消耗、壽命預測等，並與設計指標進行對比。 地麵模擬試驗： 介紹地麵上進行的各種模擬試驗，如高精度轉颱試驗、振動颱試驗、真空熱試驗等，以及它們如何驗證動力學模型的準確性。 在軌數據驗證： 闡述如何利用在軌觀測到的實際數據（如軌道跟蹤數據、遙測數據）來驗證和修正仿真模型，提高其預測能力。 結論： 本書通過對通信衛星總體設計和動力學分析的全麵梳理，旨在為讀者構建一個係統性的知識框架。從宏觀的軌道規劃到微觀的姿態控製，從堅固的結構設計到可靠的電源係統，再到深入的動力學行為分析，本書力求涵蓋通信衛星領域的關鍵技術和理論。希望本書能夠成為通信衛星從業者和研究者的寶貴參考，助力他們在該領域的創新與發展。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的深度遠遠超齣瞭我的初步預期。我在尋找關於衛星軌道動力學的一些基礎概念時，偶然看到瞭這本書的介紹。雖然書名聽起來非常硬核，但我想著至少可以從中學習一些基礎知識。結果卻讓我大吃一驚，它所涉及的內容之全麵和深入，遠非我最初設想的那般淺顯。我甚至覺得，如果不是在特定專業領域有一定積纍的讀者，可能在閱讀過程中會感到吃力。不過，這也是這本書的價值所在。它並沒有為瞭迎閤所謂的“大眾讀者”而降低門檻，而是堅持以其專業性和嚴謹性來吸引真正需要它的群體。我看到書中有大量詳細的數學推導和公式，這讓我意識到，要真正理解通信衛星的動力學，繞不開這些嚴謹的數學工具。雖然目前我還在努力消化其中的一部分內容，但已經能感受到它所蘊含的紮實功底和高水平的研究價值。這本書更像是一本研究手冊，而非簡單的入門指南，這使得它的價值和目標讀者群體更加明確。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者在行業內肯定是一位備受尊敬的前輩，從這本書的內容和論述風格就能看得齣來。它的語言風格非常凝練，不帶任何多餘的修飾，直擊核心問題。這種風格我很喜歡，因為它節省瞭讀者的時間和精力，能讓我在短時間內抓住關鍵信息。我注意到書中有不少參考文獻，這錶明作者在內容上進行瞭大量的研究和梳理，確保瞭信息的準確性和權威性。我特彆欣賞它在探討某個設計方案或動力學模型時，會詳細分析其優缺點以及適用場景。這種辯證的分析方式，對於我們進行技術決策非常有指導意義。雖然我目前還隻是處於對這本書內容的一瞥，但已經能感受到其中蘊含的深厚技術積澱和豐富的工程經驗。這絕對是一本值得反復研讀、並且能夠在實際工作中提供寶貴參考的專業書籍，我非常期待能從中汲取更多的養分。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀倒是挺精美的，紙張的質感也很不錯，拿在手裏沉甸甸的，一看就是一本有分量的專業書籍。封麵的設計雖然不是那種花裏鬍哨的，但卻透露齣一種嚴謹、沉靜的氣息，很符閤我對技術類書籍的期待。我剛拿到手的時候，迫不及待地翻瞭幾頁，雖然裏麵的內容我暫時還不能完全理解，但從排版、圖錶的清晰程度以及公式的規範性來看，就知道作者在編排上花瞭很多心思。我尤其喜歡它那種留白適度的感覺，不會讓人覺得擁擠，讀起來會相對輕鬆一些。封底的簡介雖然沒有太多劇透，但已經足夠吸引我對這本書産生興趣，它給人的第一印象就是專業、紮實，不是那種泛泛而談的科普讀物。我感覺這本書應該適閤那些真正想深入研究通信衛星設計和動力學領域的讀者，而不是隻想瞭解個大概的人。它的實用性和理論深度估計會是它的一大亮點，我非常期待在後續的學習中，能夠通過這本書來係統地建立起相關的知識體係。總的來說，這本書在外觀和初步的閱讀體驗上，是給我留下瞭非常好的第一印象的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名業餘的航天愛好者，我一直對通信衛星的運作原理充滿好奇。當我看到《通信衛星總體設計和動力學分析》這本書時，我的第一反應就是“這絕對是我想要深入瞭解的！”。盡管我還沒有時間仔細閱讀整本書，但我通過翻閱目錄和部分章節，已經能夠感受到它在內容上的廣度和深度。從衛星的軌道設計、姿態控製，到通信係統的具體實現，再到動力學仿真的各個方麵，這本書似乎涵蓋瞭通信衛星的方方麵麵。我尤其對其中關於“總體設計”的部分很感興趣，它一定能夠解答我一直以來對衛星是如何被“整體”設計齣來的疑問。而“動力學分析”更是激發瞭我對衛星在太空中如何穩定運行的興趣。這本書的結構安排，讓我覺得它能夠幫助我建立起一個完整的、係統性的認知體係，而不是零散的知識點。我期待著在未來，能夠通過這本書，更深入地理解通信衛星的復雜性以及其背後的科學與工程智慧。

評分☆☆☆☆☆

這本《通信衛星總體設計和動力學分析》給我的感覺，就像一位經驗豐富的老工程師，帶著你一步步解剖復雜的係統。我並不是這個領域的科班齣身，所以在閱讀之前，對通信衛星的瞭解僅限於“天上那個發信號的東西”。但這本書的敘述方式，盡管專業性很強，卻非常有條理。它不是那種上來就拋齣大量枯燥公式的教科書，而是先為你構建一個宏觀的框架，然後層層深入，講解每一個環節的設計考量和背後的原理。我尤其欣賞它在動力學分析部分的處理，將抽象的數學模型與實際的衛星姿態控製、軌道維持等問題緊密結閤，讓我在理解理論的同時，也能感受到它在工程實踐中的重要性。書中的圖示和案例分析也起到瞭關鍵作用，它們將復雜的概念可視化，讓我這個非專業人士也能勉強跟上作者的思路，雖然有時候需要反復琢磨。我感覺這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的引導，它教會你如何從係統整體齣發，考慮各個子係統的相互影響和協同工作。對於我來說，這是一次既有挑戰性又充滿收獲的學習過程。