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： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504662545

商品編碼：29560497101

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 引言 本書旨在深入探討通信衛星的總體設計理念、關鍵技術及其動力學分析的理論與實踐。在當前信息爆炸、全球互聯互通日益重要的時代背景下，通信衛星作為連接地球與太空的橋梁，其重要性不言而喻。從廣播電視到全球定位，從互聯網接入到應急通信，通信衛星已經滲透到我們生活的方方麵麵，並成為支撐現代社會運轉不可或缺的基礎設施。 本書的編寫，匯集瞭通信衛星領域多位資深專傢和科研人員的智慧與經驗，力求為讀者提供一個係統、全麵且深入的視角，理解通信衛星從概念提齣到實際運行的全過程。我們不僅關注衛星係統的宏觀架構和功能定位，更深入剖析構成係統的每一個關鍵環節，特彆是支撐其穩定運行的動力學基礎。 本書的目標讀者包括但不限於航天領域的工程師、研究人員、高校師生，以及對通信衛星技術感興趣的各界人士。我們希望通過本書，能夠激發讀者對航天科技的興趣，提升對通信衛星技術的認知水平，並為相關領域的學習和研究提供有力的支持。 第一部分：通信衛星總體設計 通信衛星的總體設計是一個復雜而精密的係統工程，它需要綜閤考慮任務需求、技術可行性、經濟成本以及環境約束等多種因素。本部分將從宏觀層麵，係統性地闡述通信衛星的總體設計流程和核心要素。 第一章：通信衛星任務分析與需求定義 任何一項工程的起點，都是對其最終任務的清晰定義。通信衛星的設計，首先要明確其承擔的通信任務的性質、覆蓋範圍、業務類型、容量需求以及服務質量要求等。 任務類型分析： 不同的通信任務決定瞭衛星的軌道選擇、載荷配置和功率需求。例如，地球同步軌道（GEO）衛星適閤提供廣域覆蓋的廣播電視和固定通信服務；中圓地球軌道（MEO）和低地球軌道（LEO）衛星則更適閤構建低延遲、高帶寬的互聯網接入星座。 業務需求分析： 涉及的業務可能包括固定通信、移動通信、廣播電視、數據傳輸、互聯網接入、應急通信等。每種業務對帶寬、時延、可靠性、安全性等方麵都有不同的要求，這些都將直接影響衛星的設計參數。 覆蓋範圍與容量： 確定衛星需要覆蓋的地理區域，以及需要支持的用戶數量和數據吞吐量。這將直接關係到天綫的設計、轉發器的數量和功率。 服務質量（QoS）要求： 包括信息傳輸的準確性、可靠性、可用性、安全性以及時延等指標。例如，實時通信業務對時延的要求極高，而數據傳輸則可能更看重準確性。 係統約束與環境分析： 考慮發射窗口、運載火箭能力、軌道壽命、空間環境（如輻射、碎片）、地麵站接入能力以及法規政策等外部約束。 第二章：通信衛星係統架構與分係統設計 通信衛星是一個高度集成的係統，由若乾相互關聯的分係統組成。總體設計就是要協調好這些分係統，使其協同工作，滿足整體任務需求。 有效載荷（Payload）分係統： 這是通信衛星的核心，負責實現通信功能。包括天綫（收發天綫、波束賦形天綫等）、轉發器（低噪聲放大器LNA、功率放大器PA、混頻器、濾波器等）、信號處理單元等。載荷的設計直接決定瞭衛星的通信能力。 平颱（Platform）分係統： 為有效載荷提供運行環境和支持。主要包括： 結構分係統： 承擔衛星的機械載荷，保證衛星在發射、軌道運行過程中的結構完整性。 姿態與軌道控製係統（AOCS）： 負責保持衛星在軌姿態的穩定，並將衛星維持在預定的軌道上。這是通信衛星能否穩定工作、精確指嚮地麵站的關鍵。 能源分係統： 提供衛星運行所需的電力。主要包括太陽電池陣列、蓄電池、電源控製器等。 熱控分係統： 維持衛星各部件在適宜的溫度範圍內工作，防止過熱或過冷。 指令與遙測（TT&C）分係統： 實現地麵站與衛星之間的指令接收、遙測數據下傳以及遙信接收等功能，是衛星運行管理的核心。 數據處理與存儲分係統： 對衛星載荷産生的科學數據或通信數據進行處理、存儲和管理。 推進分係統： 用於衛星的軌道維持、姿態調整和變軌操作。 第三章：軌道選擇與布局 軌道是通信衛星賴以生存和工作的空間環境，軌道的選擇對通信覆蓋、係統性能和成本有著決定性影響。 地球靜止軌道（GEO）： 位於赤道上空約35786公裏，衛星繞地球運行的周期與地球自轉周期相同，因此相對於地麵固定不動。適用於需要連續覆蓋大範圍區域的通信任務。 中圓地球軌道（MEO）： 軌道高度在2000公裏至35786公裏之間，其衛星的覆蓋範圍和時延介於LEO和GEO之間。常用於導航係統（如GPS、北鬥）和部分通信星座。 低地球軌道（LEO）： 軌道高度通常在200公裏至2000公裏之間。衛星運行速度快，覆蓋範圍相對較小，但時延低。適閤構建低時延、高帶寬的通信星座，如星鏈（Starlink）。 極地軌道： 衛星會經過地球的兩極，能夠覆蓋地球的極地地區。 軌道布局策略： 對於LEO和MEO星座，需要設計閤理的軌道數量、傾角和升交點赤經，以實現全球或區域的連續覆蓋。 第四章：關鍵技術與創新 通信衛星技術日新月異，不斷湧現齣新的技術和創新，以提升性能、降低成本、增加功能。 先進天綫技術： 如相控陣天綫、多波束天綫，能夠實現靈活的波束指嚮和功率分配，提高通信效率。 高效轉發器設計： 采用更高綫性度的功放、更低噪聲的LNA，以及先進的信號處理技術，提升信號質量和傳輸速率。 一體化設計與微型化： 隨著微電子技術和材料科學的發展，衛星的關鍵部件正朝著小型化、集成化方嚮發展，有助於降低衛星質量和發射成本。 在軌可重構與軟件定義衛星： 賦予衛星在軌自主調整功能的能力，提高其靈活性和適應性，能夠根據任務需求變化而改變工作模式。 高通量衛星（HTS）技術： 通過采用多點波束和頻率復用，顯著提升單顆衛星的通信容量。 通信與導航一體化： 將通信功能與導航定位功能集成到同一平颱，實現更高效的協同工作。 第二部分：通信衛星動力學分析 動力學分析是通信衛星設計和運行的關鍵環節，它研究衛星在軌道上的運動規律、姿態變化以及各種外力和內力對衛星的影響。精確的動力學分析是確保衛星穩定運行、精確指嚮、有效通信的基礎。 第五章：軌道動力學基礎 軌道動力學是研究天體在引力作用下運動的學科，對於衛星軌道設計、軌道維持和軌道預測至關重要。 牛頓萬有引力定律與開普勒定律： 描述瞭天體運動的基本規律，是軌道動力學的基石。 軌道根數： 用於唯一描述一個軌道，包括半長軸、偏心率、軌道傾角、升交點赤經、近地點幅角和真近點角。 軌道攝動力： 除瞭地球引力外，衛星的軌道還會受到多種攝動力的影響，包括： 地球非球形引力： 地球並非完美球體，其不規則的引力場會引起軌道變化。 太陽與月球引力： 太陽和月球的引力對衛星軌道産生長期和短期的攝動。 大氣阻力： 在低軌道上，大氣阻力會引起軌道衰減。 太陽光壓： 太陽光對衛星錶麵的作用力，會引起軌道變化。 軌道維持與軌道控製： 根據軌道攝動力的影響，需要定期進行軌道維持操作，以將衛星保持在預定軌道上。這通常通過推進係統完成。 第六章：姿態動力學與控製 姿態動力學研究衛星在太空中的姿態變化，姿態控製係統（AOCS）則負責穩定和控製衛星的姿態。 剛體動力學基本方程： 歐拉方程描述瞭剛體在慣性係下的姿態運動，是姿態動力學分析的基礎。 角動量守恒原理： 在不受外力矩作用時，係統的總角動量保持不變。 姿態擾動力： 引起衛星姿態變化的外部因素，包括： 地球引力梯度力矩： 由於地球引力在衛星不同部位的差異引起。 磁力矩： 地球磁場與衛星上磁性物質相互作用産生。 太陽光壓擾動力矩： 太陽光壓作用於衛星非對稱錶麵産生。 殘餘氣動力矩： 在低軌道上，殘餘大氣與衛星錶麵碰撞産生。 內部擾動力矩： 如內部機械部件的轉動、燃料的晃動等。 姿態控製策略： 被動姿態控製： 利用自然力矩（如引力梯度）使衛星穩定。 主動姿態控製： 使用執行機構（如反作用輪、磁力矩器、推進器）來糾正和維持姿態。 傳感器： 如星敏感器、太陽敏感器、地磁計、陀螺儀等，用於測量衛星的姿態。 控製器設計： 包括PID控製器、最優控製、魯棒控製等，用於根據測量到的姿態信息，計算齣執行機構的控製指令。 第七章：動力學仿真與驗證 動力學仿真是在計算機環境中模擬衛星的軌道和姿態運動，是設計驗證、任務規劃和故障診斷的重要工具。 仿真模型建立： 需要建立包含所有攝動力、擾動力、控製律和執行機構特性的高精度動力學模型。 仿真軟件與平颱： 使用專業的動力學仿真軟件，如STK（Systems Tool Kit）、GMAT（General Mission Analysis Tool）等，對衛星的軌道和姿態進行模擬。 仿真場景設計： 針對不同的任務階段（發射、變軌、正常工作、故障模式等）設計相應的仿真場景。 仿真結果分析與驗證： 對仿真結果進行詳細分析，與理論計算、地麵測試數據進行比對，確保模型的準確性和設計的可靠性。 濛特卡洛仿真： 用於評估係統性能在參數不確定性下的魯棒性，如軌道參數的初始誤差、控製係統參數的偏差等。 第八章：軌道動力學在通信係統中的應用 通信衛星的軌道動力學直接影響其通信性能。 通信覆蓋分析： 根據衛星軌道和姿態，精確計算其在不同時間段的通信覆蓋區域，以及信號強度。 天綫指嚮精度： 姿態控製的精度直接決定瞭天綫指嚮目標的精確度，進而影響信號傳輸的質量。 軌道維持與覆蓋連續性： 軌道維持操作的及時性與準確性，是確保通信服務連續性的重要保障。 星座協同與乾擾避免： 對於多星組成的通信星座，需要精確控製各衛星的軌道和姿態，以實現協同工作，避免相互乾擾。 結論 通信衛星的總體設計和動力學分析是相互依存、密不可分的。精密的總體設計需要堅實的動力學理論支撐，而準確的動力學分析則為實現復雜的設計目標提供瞭可能。本書從宏觀到微觀，從設計到動力學，力求全麵地展現通信衛星的科學內涵和工程實踐。 隨著科技的不斷進步，通信衛星技術正朝著更高性能、更低成本、更智能化的方嚮發展。我們相信，本書能夠為所有投身於通信衛星事業的同仁們提供有價值的參考，激發更多的創新思維，共同推動通信衛星技術邁嚮新的高峰，為人類社會的信息化建設做齣更大的貢獻。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我通常不太會被一本技術書籍的“選題”信息所吸引，但這次的“見選題2012D0141”這個編號，卻讓我産生瞭一絲好奇。這不像是一些普通齣版物的流水綫編號，而是隱隱透露齣一種學術研究或項目立項的嚴謹性，仿佛這本書是某個重要研究項目的成果凝結，或者是為瞭解決某個特定工程難題而精心編寫的。這種背景下的書籍，往往在內容的深度、前沿性以及實用性上會有更高的保證。它可能不是為瞭泛泛而談，而是為瞭解決實際問題，將最新的研究成果和工程經驗傳遞給讀者。這種“背後有故事”的書籍，讀起來總能多一層對作者嚴謹態度和專業深度的認同感，也讓人對書中內容可能包含的創新點和獨到見解更加期待。

評分☆☆☆☆☆

我對於通信衛星的運行軌道和姿態控製的動力學特性一直感到十分著迷。想象一下，一顆小小的衛星，在太空中以極高的速度飛行，同時還要保持精確的指嚮，為地球提供通信服務，這其中的奧秘需要多麼精妙的計算和控製。這本書的書名中明確提到瞭“動力學分析”，這正是我非常關注的重點。我希望它能深入淺齣地講解如何建立衛星的運動模型，如何分析其在各種外部擾動下的動力學響應，以及如何設計有效的姿態控製係統來補償這些擾動。例如，它是否會討論到軌道攝動力學，如地球引力場的非均勻性、大氣阻力、太陽光壓等對衛星軌道的影響？又是否會詳細介紹慣性導航、角動量交換、磁力矩器、反作用輪等姿態控製方法，以及它們在實際應用中的優缺點？這些都是我非常期待在書中找到答案的問題。

評分☆☆☆☆☆

當一本技術書籍不僅僅停留在理論層麵，而是能夠將概念與實際的“總體設計”緊密聯係起來時，它的價值就顯得尤為突齣。我一直認為，工程技術的精髓在於將科學理論轉化為可行的産品和係統。因此，我非常希望這本書能夠詳細闡述通信衛星在實際設計過程中需要考慮的各個方麵，例如，它會討論到天綫的設計和布局如何影響信號覆蓋範圍和通信效率嗎？饋電網絡、變頻器、功率放大器等關鍵射頻組件的選用和集成需要遵循哪些原則？結構的設計是否要考慮到減重、強度和熱控等方麵的綜閤平衡？電源係統如何滿足衛星長時間的運行需求？而“總體設計”這個詞，也暗示瞭它可能不僅僅關注某個子係統，而是從一個宏觀的角度，將各個子係統有機地整閤在一起，形成一個功能完整的通信衛星係統。這種全方位的審視，對於理解通信衛星的整體工程架構至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常簡潔大氣，沒有太多花哨的裝飾，這反而讓它顯得非常專業和有深度。書脊上的書名清晰可見，采用瞭不易褪色的印刷技術，即使長期擺放在書架上也不會顯得陳舊。紙張的質感也很不錯，不是那種廉價的、摸起來粗糙的紙，而是略帶光澤，手感溫潤，翻閱時不易産生靜電，給人的感覺是印刷質量非常過硬。裝訂方麵，平裝本雖然不如精裝本那樣牢固，但這款平裝的裝訂也非常紮實，書頁之間連接緊密，即便頻繁翻閱，也不容易齣現脫頁的情況，這點對於一本技術類的書籍來說非常重要，能夠保證內容的完整性。從包裝和初步的感官體驗來看，這本書就給人一種物有所值的期待，似乎能夠承載其內容所蘊含的專業知識，讓人迫不及待地想深入其中一探究竟，去瞭解它到底能為讀者帶來哪些前沿的通信衛星設計理念和動力學分析方法。

評分☆☆☆☆☆

我一直對航天工程的各個領域都抱有濃厚的興趣，尤其是通信衛星這一塊，它涉及到非常復雜的係統設計和精密的動力學控製，是現代信息社會不可或缺的關鍵技術。在市麵上尋找一本能夠係統性地介紹通信衛星總體設計以及動力學分析的書籍，其實並不容易。很多書籍可能側重於某一個狹小的技術點，或者過於理論化，脫離實際工程應用。而這本書的書名，直接點齣瞭“總體設計”和“動力學分析”，這兩個核心要素的結閤，讓我覺得它很有可能提供一個全麵的視角，將理論與實踐緊密結閤，深入淺齣地講解通信衛星從概念提齣到最終運行的整個生命周期中所涉及的關鍵技術和工程挑戰。這種係統性的介紹，對於想要深入瞭解這個領域的工程師、學生或者研究人員來說，無疑具有極大的吸引力，能夠幫助他們建立起一個完整的知識體係，而不是碎片化的學習。