通信衛星總體設計和動力學分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2026

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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
• 空間技術
• 軌道力學
• 姿態控製
• 熱控設計
• 可靠性設計
• 結構設計

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504662545

商品編碼：1077726173

齣版時間：2013-01-01

作  者:周誌成 等 著作 定  價:126 齣 版 社:中國科學技術齣版社 齣版日期:2013年01月01日 頁  數:577 裝  幀:平裝 ISBN:9787504662545 ●第1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
●部分目錄

內容簡介

《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章為航天等

《星辰之語：通信衛星動力學與控製係統設計前沿》 引言 自人類仰望星空的那一刻起，探索宇宙的渴望便從未停歇。而通信衛星，作為人類拓展信息疆域、連接地球兩端的重要載體，其背後凝聚著無數科學傢與工程師的智慧與汗水。它們在浩瀚的太空中靜默運行，卻將信息以光速傳遍世界的每個角落，深刻地改變著我們的生活方式、經濟模式乃至全球格局。然而，要讓這些精密的“太空使者”在嚴酷的宇宙環境中可靠地執行任務，其設計與控製的復雜性遠超人們的想象。 本書《星辰之語：通信衛星動力學與控製係統設計前沿》並非直接闡述某一特定通信衛星的總體設計方案，也不是一本詳盡的動力學分析手冊。它旨在以更宏觀、更具前瞻性的視角，深入剖析通信衛星設計與動力學控製領域的核心理念、關鍵技術挑戰以及未來的發展趨勢。我們將聚焦於通信衛星係統工程的整體框架，探討如何將抽象的理論轉化為切實可行的工程實踐，並通過對動力學控製這一核心環節的深入剖析，揭示其在確保衛星穩定運行、精準姿態控製、高效軌道維持等方麵所扮演的至關重要角色。本書將帶領讀者穿越技術迷霧，領略通信衛星設計背後的科學之美與工程之魅。 第一篇：通信衛星係統工程的宏觀視野 本篇將跳齣對單一衛星型號的微觀審視，而是從係統工程的全局角度齣發，探討通信衛星的誕生與演進。我們將深入理解通信衛星作為一個復雜係統的構成要素，以及這些要素之間錯綜復雜的關係。 第一章：通信衛星發展曆程與使命演進 從夢想的萌芽到現實的星辰： 迴顧人類早期關於太空通信的設想，以及第一顆通信衛星（如Telstar、Syncom）的誕生所帶來的革命性影響。瞭解它們如何在技術上實現突破，以及在通信領域打開的新局麵。 不同時代使命的變遷： 探討通信衛星從最初的固定通信、廣播電視，到如今覆蓋移動通信、寬帶互聯網、物聯網，乃至未來的深空通信等多元化使命的演進過程。分析技術進步如何驅動衛星功能的拓展與升級。 全球通信格局的重塑： 剖析通信衛星在連接偏遠地區、支持應急通信、促進全球化信息流動等方麵發揮的關鍵作用。理解其如何成為現代社會不可或缺的基礎設施。 麵嚮未來的探索： 展望下一代通信衛星可能麵臨的挑戰與機遇，例如低軌星座的興起、天地一體化網絡的發展、以及對更高數據傳輸速率和更低延遲的需求。 第二章：通信衛星係統的整體構成與相互耦閤 “星載”與“星地”的協同： 詳細闡述通信衛星係統的兩大核心部分：星載係統（衛星本體、有效載荷、姿態控製、電源、通信分係統等）和星地係統（地麵站、用戶終端、網絡管理中心等）。強調兩者之間緊密協同、缺一不可的關係。 係統設計的多學科融閤： 深入解析通信衛星設計並非單一學科的産物，而是需要電磁場、通信理論、軌道力學、材料科學、熱力學、控製理論、計算機科學等眾多學科知識的深度融閤。 生命周期與全過程管理： 探討通信衛星從概念提齣、方案設計、詳細設計、製造、總裝、測試、發射、在軌運行到退役的全生命周期流程。強調全過程管理在保障係統成功中的重要性。 可靠性與安全性基石： 分析在極端太空環境下，如何通過嚴格的設計、製造、測試流程來確保通信衛星的可靠性與安全性。討論冗餘設計、故障診斷與恢復等關鍵技術。 第三章：有效載荷的“核心大腦”：通信技術的演進與趨勢 從模擬到數字的飛躍： 迴顧通信衛星技術的發展，從早期模擬信號傳輸到如今成熟的數字信號處理。分析數字技術的優勢，如更高的頻譜利用率、更強的抗乾擾能力和更靈活的業務支持。 調製解調與編碼技術： 深入探討當前主流的調製解調技術（如QPSK、QAM）和前嚮糾錯編碼技術（如LDPC、Turbo碼）在提高通信效率和可靠性方麵的作用。 天綫技術的革新： 介紹通信衛星天綫的類型（如喇叭天綫、相控陣天綫、可展開天綫）及其設計原理，以及如何實現波束形成、跟蹤目標等功能。 軟件定義通信衛星： 探討軟件定義通信衛星（SDCS）的概念，即通過軟件的靈活配置實現通信功能的可重構、業務的快速更新。分析其在應對未來通信需求變化中的戰略意義。 更高頻段與更大數據流： 展望通信衛星嚮更高頻段（如Ka、V、W等頻段）發展，以及如何應對由此帶來的大氣衰減、雨衰等挑戰，以支持萬億比特級的數據傳輸。 第二篇：通信衛星動力學與姿態控製的“靈魂” 本篇將聚焦於通信衛星的核心技術——動力學與姿態控製。我們將深入剖析衛星在太空中的運動規律，以及如何通過精密的控製係統來維持其穩定、精確的姿態，確保通信任務的順利進行。 第四章：軌道動力學基礎與軌道維持 Kepler定律的宇宙律動： 從牛頓萬有引力定律齣發，闡述軌道動力學的基本原理，包括衛星的運動軌道類型（如地球同步軌道、中圓軌道、低地球軌道）、軌道參數（如半長軸、偏心率、傾角）的定義與意義。 軌道攝動力的源泉： 分析影響衛星軌道的各種攝動力，包括地球非球形引力、太陽和月球引力、大氣阻力、太陽光壓等。理解這些攝動力如何導緻衛星軌道的偏移。 軌道維持的藝術： 詳細介紹軌道維持的概念與必要性，以及常用的軌道維持策略，如定點保持、離軌控製、星座組網中的軌道調控等。 軌道控製的手段： 闡述實現軌道維持的常用方法，包括使用推進係統（如化學推進、電推進）進行變軌機動，以及被動軌道控製技術。 星座的星辰大海： 探討多顆通信衛星組成的星座係統在軌道設計、編隊飛行、相對位置保持等方麵的獨特性質與挑戰。 第五章：姿態動力學與運動耦閤 剛體動力學的基本方程： 引入歐拉方程等剛體動力學基本方程，描述衛星在無外力矩作用下的自主運動特性。解釋角動量守恒定律在姿態動力學中的應用。 外力矩的“推手”： 分析導緻衛星姿態發生變化的各種外力矩，如地球梯度力矩、太陽光壓力矩、磁力矩、推進器推力引起的力矩等。理解這些力矩的産生機理及其影響。 姿態運動的耦閤性： 深入探討衛星的軌道運動與姿態運動之間的耦閤關係，以及這種耦閤如何影響姿態控製的復雜性。 陀螺效應與進動： 解釋衛星的自鏇（陀螺效應）及其對姿態穩定性的影響，以及當受到外力矩作用時産生的進動和章動現象。 第六章：姿態測量與傳感器技術 “眼睛”與“耳朵”的感知： 介紹用於測量衛星姿態的關鍵傳感器，包括： 星敏感器： 如何通過識彆星圖來確定衛星的絕對姿態。 太陽敏感器： 如何利用太陽光方嚮來輔助姿態確定。 地球敏感器： 如何通過探測地球邊緣來確定衛星相對於地球的方嚮。 陀螺儀： 如何測量姿態角速度，用於短時間內的姿態變化跟蹤。 磁力計： 如何利用地球磁場來輔助姿態測量。 傳感器融閤的智慧： 探討如何通過傳感器融閤算法，將來自不同傳感器的信息進行整閤，以提高姿態測量精度、魯棒性和可靠性，剋服單一傳感器的局限性。 噪聲與誤差的挑戰： 分析各種傳感器可能存在的噪聲和誤差來源，以及如何通過濾波技術（如卡爾曼濾波）來估計和補償這些誤差。 第七章：姿態控製器的設計與實現 控製目標：精準穩定： 明確姿態控製的目標，即期望姿態、姿態角速度等狀態量的精確跟蹤與穩定。 執行機構的“手臂”： 介紹姿態控製執行機構，包括： 反作用輪（CMG）/動量輪（Momentum Wheel）： 如何通過改變其轉速來産生反作用力矩，實現姿態調整。 推力器（Thruster）： 如何通過噴射工質來産生直接的力矩，實現快速姿態機動。 磁力矩器（Magnetorquer）： 如何利用地球磁場來産生力矩，實現姿態調整，尤其適用於低軌道衛星。 經典與現代控製理論的應用： 探討PID控製、綫性二次調節（LQR）、模型預測控製（MPC）等經典與現代控製理論在姿態控製器設計中的應用。 魯棒性與抗擾性： 分析如何設計控製器，使其能夠有效地應對模型不確定性、外部乾擾以及執行機構的非綫性特性，保證控製係統的魯棒性和抗擾性。 變體控製與自主控製： 展望更高級的控製策略，如自適應控製、模糊控製、神經網絡控製等，以及未來通信衛星姿態控製嚮高度自主化、智能化發展。 第八章：推進係統與軌道/姿態協同控製 推進係統的“心髒”： 詳細介紹通信衛星常用的推進係統，包括： 化學推進係統： 固體火箭發動機、液體火箭發動機等，適用於大推力、短時間工作。 電推進係統： 離子推進器、霍爾推進器等，具有高比衝、低推力、長時間工作的特點，尤其適用於軌道維持和精細姿態調整。 軌道與姿態的聯動： 深入分析軌道控製機動與姿態控製之間的相互影響。例如，在變軌過程中，如何精確控製推力器的指嚮與點火時機，以同時完成軌道轉移和姿態穩定。 軌道/姿態協同控製策略： 探討實現軌道與姿態協同控製的策略，例如，在變軌過程中，如何利用姿態控製係統産生的反作用力矩來輔助完成軌道機動，或者如何協調推進係統的工作模式以達到最佳的能源效率。 多目標優化控製： 討論在執行軌道和姿態控製任務時，如何考慮能量消耗、任務時間、控製精度等多個目標，並通過優化控製算法來達到最優的係統性能。 第三篇：通信衛星設計中的挑戰與未來展望 本篇將聚焦於通信衛星設計過程中麵臨的挑戰，並對未來的發展方嚮進行展望。 第九章：極端環境下的工程挑戰 空間微重力與真空： 分析微重力環境對材料、流體、機構設計的影響，以及真空環境可能帶來的材料揮發、熱失控等問題。 輻射環境的考驗： 探討宇宙射綫、高能粒子等對衛星電子元器件的損傷機理，以及如何通過加固設計、輻射屏蔽等技術來提高器件的抗輻射能力。 溫度的極端波動： 分析衛星在陽光照射下和陰影區域之間的巨大溫差，以及如何通過熱控設計（如隔熱材料、散熱器、熱控塗層）來維持電子設備的工作溫度。 空間碎片的威脅： 探討空間碎片撞擊對衛星結構的潛在危害，以及如何通過軌道選擇、結構設計、碎片監測與規避等方式來降低風險。 第十章：通信衛星設計的創新驅動與前沿技術 新材料與製造工藝： 介紹碳縴維復閤材料、3D打印等新材料與製造技術在減輕衛星重量、提高結構強度、實現復雜構件製造方麵的應用。 人工智能在衛星設計與運行中的應用： 展望AI在故障診斷、自主決策、任務規劃、地麵站優化等方麵的應用前景。 軟件定義與可重構衛星： 再次強調軟件定義通信衛星的潛力，使其能夠適應不斷變化的市場需求和技術發展。 小型化、星座化與智能化： 分析微納衛星、納衛星以及星鏈等低軌星座的興起，以及其對係統設計、任務規劃、地麵支持提齣的新要求。 深空通信的未來： 展望通信衛星在深空探測、行星際探索中的應用，以及由此帶來的長距離通信、大時延通信等新挑戰。 結論 《星辰之語：通信衛星動力學與控製係統設計前沿》旨在為讀者勾勒齣通信衛星設計與動力學控製領域的全景圖，從係統工程的宏觀視角到核心技術的微觀剖析，再到麵嚮未來的前沿探索。本書並非試圖涵蓋所有細節，而是希望通過清晰的邏輯、深刻的洞察，激發讀者對這一復雜而迷人領域的興趣，並為相關專業的研究人員、工程師以及有誌於投身航天事業的學子提供一個係統性的知識框架和寶貴的思考方嚮。通信衛星的設計是一項充滿挑戰但也極富成就感的事業，它連接著過去、現在與未來，是人類探索未知、拓展認知的重要橋梁。讓我們一同在星辰大海中，聆聽那無聲卻強大的“星辰之語”。