通信衛星總體設計和動力學分析(平裝)(見選題2012D0141) 978750466254 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
• 控製工程
• 軌道力學
• 姿態控製
• 係統工程

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504662545

商品編碼：29624851784

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)

：126.00元

售價：92.0元,便宜34.0元,摺扣73

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

內容提要

　　《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。第1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；第14章為航天器總體設計、分析、優化範例；第15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

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
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
第10章 航天器液體晃動動力學
第11章 航天器多體動力學
第12章 航天器熱緻微振動動力學
第13章 航天器動力學與控製總體仿真
第14章 航天器總體方案設計分析優化範例
第15章 航天器可靠性設計和故障對策
縮略詞錶

作者介紹

文摘

序言

通信衛星總體設計與軌道動力學精要 引言 通信衛星作為現代信息社會不可或缺的基石，其設計與運行的精確性直接關乎全球通信的穩定與高效。本書並非詳述某一具體通信衛星項目，而是緻力於深入剖析通信衛星領域普遍適用的核心設計理念、關鍵技術挑戰以及其軌道動力學的深邃原理。旨在為從事航天工程、通信技術、以及相關研究領域的工程師、研究人員和學生提供一套係統、詳實的理論框架與實踐指導，幫助他們理解和掌握通信衛星從概念構思到穩定運行的全過程。本書內容涵蓋瞭通信衛星的整體架構、關鍵子係統的設計要點、以及影響其軌道行為的動力學規律，力求以嚴謹的學術態度和清晰的邏輯脈絡，呈現齣一幅通信衛星技術的全景圖。 第一部分：通信衛星總體設計概述 第一章：通信衛星的係統構成與功能定位 本章將係統性地闡述通信衛星在整個通信網絡中的角色及其所承載的核心功能。我們將從宏觀角度齣發，解析通信衛星的係統級劃分，介紹其作為通信節點、轉發器、信號處理單元以及地麵站接口等關鍵組成部分的協同工作機製。通過分析不同類型通信衛星（如同步軌道、低地球軌道、中地球軌道衛星）在功能上的差異化定位，理解它們在滿足多樣化通信需求（如廣播通信、移動通信、數據傳輸、衛星互聯網等）中所扮演的獨特角色。此外，還將探討通信衛星在現代社會基礎設施建設中的戰略意義，以及其未來發展趨勢對全球通信格局的影響。 第二章：軌道與姿態控製係統設計 軌道與姿態控製係統是通信衛星穩定運行的生命綫。本章將深入探討這一係統的設計原理與實現技術。我們將首先介紹衛星軌道的基本概念，包括軌道參數、軌道類型以及影響衛星軌道的各類攝動力（如地球引力異常、太陽光壓、大氣阻力等）。在此基礎上，詳細闡述軌道維持和變軌控製的策略與方法，包括使用推進係統（如化學推進、電推進）實現精確的軌道調整。 在姿態控製方麵，我們將分析衛星姿態對通信任務成功與否的關鍵影響，包括指嚮精度、穩定性以及對太陽能帆闆和天綫的指嚮要求。隨後，將重點介紹姿態確定與控製的關鍵技術，包括姿態傳感器（如星敏感器、陀螺儀、磁力計）的工作原理，以及姿態執行機構（如反作用輪、磁力矩器、推力器）的選型與設計。我們將討論如何通過閉環控製算法，實現高精度的姿態穩定和指嚮控製，以確保通信信號的有效傳輸。 第三章：通信載荷係統設計 通信載荷是通信衛星的核心功能實現單元，直接決定瞭衛星的通信能力。本章將聚焦通信載荷的係統設計，介紹其關鍵組成部分及其設計要點。我們將從通信鏈路的建立和信號的傳輸、接收、處理等方麵進行分析。 首先，將詳細介紹天綫的設計，包括不同類型天綫（如定嚮天綫、全嚮天綫、相控陣天綫）的設計原則、增益、方嚮圖以及在不同頻段下的應用。接著，將深入探討轉發器的設計，包括上變頻、下變頻、放大、濾波等關鍵環節的原理和技術挑戰。我們將分析不同類型的轉發器（如綫性轉發器、再生轉發器）的設計差異及其對信號質量和通信靈活性的影響。 此外，本章還將涉及射頻前端和後端的設計，包括低噪聲放大器（LNA）、功率放大器（PA）、混頻器、濾波器、以及數字信號處理（DSP）模塊的選型與集成。我們將討論如何優化載荷設計以提高信噪比、頻譜效率和覆蓋範圍，並滿足日益增長的通信帶寬需求。 第四章：結構與熱控係統設計 結構和熱控係統是保障通信衛星在嚴酷空間環境中穩定可靠運行的物理基礎。本章將詳細闡述這兩個關鍵子係統的設計理念與技術要點。 結構設計方麵，我們將重點關注衛星整體結構的強度、剛度、質量優化以及振動特性。討論材料的選擇（如鋁閤金、復閤材料）對結構性能的影響，以及結構設計如何適應發射過程中的載荷和空間環境的應力。還將介紹衛星的展開機構設計，如太陽能帆闆、天綫、以及其他科學載荷的展開機構，並分析其可靠性和穩定性要求。 熱控係統設計方麵，我們將分析空間環境對衛星的熱載荷，包括太陽輻射、地球紅外輻射以及衛星自身設備産生的熱量。介紹熱控係統的主動和被動控製手段，如隔熱材料、熱輻射塗層、熱管、散熱器、以及加熱器等。我們將探討如何通過精確的熱設計，維持衛星內部關鍵電子設備的溫度在設計範圍內，防止過熱或過冷導緻的性能下降或故障。 第五章：電源係統與電力管理 可靠且高效的電源係統是通信衛星持續運行的動力源泉。本章將深入解析通信衛星的電源係統設計與電力管理策略。 我們將詳細介紹衛星電源係統的構成，包括太陽能帆闆、蓄電池以及電源管理和分配單元（PMAD）。重點闡述太陽能帆闆的類型、效率、功率輸齣以及其在不同軌道和姿態下的工作特性。對於蓄電池，將分析其類型（如鎳氫電池、鋰離子電池）、容量選擇、充放電管理以及壽命預測。 電源管理與分配單元（PMAD）在本章中將得到重點闡述，介紹其如何對電力進行有效采集、存儲、轉換和分配，以滿足不同載荷和係統的實時電力需求。還將探討電力管理策略，包括負載優先級排序、功率削減機製以及故障診斷與恢復，以確保在極端情況下衛星關鍵功能的持續運行。 第六章：測控與通信係統設計 測控與通信係統是實現衛星與地麵站之間數據交換和指令傳輸的生命綫。本章將詳細介紹該係統的設計要點。 我們將闡述地麵站與衛星之間的通信協議和鏈路設計，包括遙測（Telemetry）、遙控（Telecommand）、以及數據傳輸（Data Transmission）的信道設計。詳細介紹上行和下行鏈路的頻率分配、調製解調方式、編碼技術，以及如何保證通信的可靠性和抗乾擾能力。 在測控方麵，我們將分析遙測數據的采集、編碼、傳輸以及地麵站的接收、解碼和處理過程。對於遙控指令，將介紹指令的生成、編碼、傳輸以及衛星上的接收、解碼和執行機製。還將討論不同通信頻段（如S波段、C波段、Ku波段、Ka波段）在測控通信中的應用及其優劣勢。 第七章：可靠性、安全性與壽命設計 通信衛星的設計必須以極高的可靠性、安全性和長壽命為核心目標。本章將聚焦這一關鍵的設計理念。 我們將深入探討可靠性工程在衛星設計中的應用，包括故障模式與影響及危害性分析（FMECA）、故障樹分析（FTA）等方法。分析關鍵元器件的可靠性指標，以及冗餘設計、容錯技術在提高係統可靠性中的作用。 安全性設計方麵，將側重於防止衛星在發射、運行過程中發生意外，如爆炸、失控等。探討核安全、電磁兼容性（EMC）以及防靜電設計的重要性。 壽命設計方麵，我們將分析影響衛星壽命的各項因素，包括元器件的壽命、推進劑的消耗、以及空間環境的纍積效應。介紹如何通過閤理的係統設計和運行策略，最大化衛星的設計壽命，以實現經濟效益和社會效益的最大化。 第二部分：通信衛星軌道動力學分析 第八章：基本軌道力學原理 本章將為後續的軌道動力學分析奠定堅實的理論基礎，係統性地介紹衛星軌道力學的基本原理。 我們將從牛頓萬有引力定律齣發，推導描述天體運動的基本方程。詳細闡述軌道要素（如半長軸、偏心率、軌道傾角、升交點赤經、近地點幅角、真近點角），並解釋它們如何唯一地確定一個軌道。我們將介紹開普勒定律在描述衛星運動中的應用，以及軌道根數的概念。 此外，本章還將介紹不同軌道類型（如圓形軌道、橢圓軌道、拋物綫軌道、雙麯綫軌道）的特點，以及它們在通信衛星任務中的適用性。同時，將初步引入速度、能量等概念，為理解衛星的變軌和軌道控製提供基礎。 第九章：主要的攝動力分析 通信衛星在軌道上並非隻受理想化的中心引力作用，而是受到多種外部攝動力的影響，這些攝動力是導緻衛星軌道偏離其初始狀態的關鍵因素。本章將深入分析這些主要的攝動力。 我們將詳細解析非球形地球引力攝動，解釋地球質量分布不均如何導緻衛星軌道發生長期和短期的變化。重點分析地球的扁率和引力異常對衛星軌道的長期影響，以及如何通過求解攝動方程來預測這些變化。 其次，將深入探討太陽光壓攝動。解釋太陽光子對衛星錶麵的碰撞如何産生推力，以及該推力的大小和方嚮如何隨衛星的姿態、軌道位置以及錶麵材料的反射特性而變化。重點分析太陽光壓對高軌道衛星（如同步軌道衛星）軌道和姿態的長期影響。 此外，還將分析大氣阻力攝動，尤其是在低地球軌道（LEO）上的衛星。介紹大氣密度隨高度、太陽活動周期以及地磁活動的變化，以及大氣阻力如何導緻衛星軌道衰減，並分析其對衛星壽命的影響。 第十章：軌道攝動方程與攝動方法 為瞭精確預測和控製通信衛星的軌道，需要采用成熟的數學方法來描述和計算攝動力對軌道的影響。本章將介紹求解軌道攝動方程的常用方法。 我們將介紹拉格朗日方程和漢密爾頓方程在軌道動力學中的應用，並闡述它們如何用於推導描述軌道要素變化率的攝動方程。重點介紹平均攝動和真實攝動方程，以及它們在不同情況下的適用性。 隨後，將詳細介紹幾種常用的攝動數值積分方法，如龍格-庫塔法、沃納法等。分析這些方法的精度、計算效率以及在衛星軌道預測中的實際應用。還將介紹攝動理論中的一些經典方法，如拉格朗日和泊鬆方法，以及它們在分析和預測軌道變化方麵的優勢。 第十一章：軌道維持與軌道控製策略 精確的軌道維持和軌道控製是確保通信衛星長期穩定運行的關鍵。本章將聚焦於此方麵。 我們將詳細闡述軌道維持的必要性，包括補償攝動力引起的軌道漂移、保持通信覆蓋範圍的穩定性以及避免與其他衛星發生碰撞。介紹常用的軌道維持策略，包括周期性的軌道修正以及根據軌道預測結果進行的實時軌道調整。 在軌道控製策略方麵，我們將分析不同軌道控製任務的需求，如星座衛星的相對位置保持、定點衛星的精確對準以及變軌操作。重點介紹推進係統在軌道控製中的作用，包括推進劑消耗的計算、推力器的選擇與布局、以及推力脈衝的時機與大小的優化。 此外，還將介紹用於軌道控製的先進技術，如最優控製理論在變軌規劃中的應用，以及基於實時軌道測量的自適應軌道控製方法。 第十二章：軌道動力學在通信衛星設計中的應用 本章將橋接軌道動力學理論與通信衛星的實際工程設計，闡述動力學分析在衛星總體設計過程中的重要作用。 我們將分析軌道動力學對通信衛星載荷設計的影響，例如，軌道傾角和偏心率的變化如何影響地麵用戶的可見性，以及對天綫指嚮和通信覆蓋範圍的要求。 此外，還將探討軌道動力學如何影響衛星結構和熱控係統的設計。例如，軌道參數和攝動力的大小會影響衛星的受力情況和受熱情況，進而影響結構強度和熱控措施的設計。 最後，本章將強調軌道設計與姿態控製係統設計的協同關係，闡述如何通過精確的軌道動力學分析，為姿態控製係統提供精確的軌道信息和環境參數，從而實現最優的姿態穩定和指嚮控製，最終保障通信任務的成功。 結論 本書通過對通信衛星總體設計關鍵環節的深入剖析，以及對軌道動力學核心原理的細緻闡述，力求為讀者構建一個全麵而深刻的認識框架。本書並非局限於某一特定項目，而是聚焦於普適性的設計理念、技術挑戰以及理論基礎，旨在提升讀者在通信衛星領域的設計能力、分析能力和創新能力。理解和掌握本書所涵蓋的知識，將有助於工程師們設計齣更可靠、更高效、更經濟的通信衛星係統，為未來信息社會的蓬勃發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

作為一個長期在通信行業摸爬滾打的從業者，我深知理論與實踐相結閤的重要性。這本書的“動力學分析”部分，讓我看到瞭它在這方麵的潛力。在實際的衛星運行過程中，各種動態因素對衛星的穩定性和性能有著至關重要的影響。我希望這本書能夠深入淺齣地講解與通信衛星動力學相關的核心概念，比如軌道力學、姿態動力學以及這些動力學特性如何影響衛星的通信性能。我特彆想瞭解，在設計過程中，工程師們是如何對衛星的軌道進行精確計算和維持的？在麵對地球引力、太陽光壓、大氣阻力等外在擾動時，衛星又是如何通過其動力學係統來保持穩定指嚮和通信鏈路的？如果書中能提供一些實際的分析案例或者數值計算的示例，那將極大地幫助我理解這些抽象的理論，並思考如何在實際工作中應用這些知識，去優化衛星的設計和運行策略，解決實際問題。

評分☆☆☆☆☆

作為一名學生，我非常渴望能夠找到一本既權威又具有啓發性的教材，來幫助我打下堅實的通信衛星領域基礎。這本書的書名和齣版社信息，給瞭我初步的信心。我希望它能不僅僅是內容的堆砌，而是能夠展現齣作者深厚的專業功底和嚴謹的學術態度。書中是否會包含一些經典的理論推導過程，以及這些推導是如何一步步演化到今天的工程實踐的？我更關心的是，這本書能否為我提供解決實際工程問題的思路和方法。例如，當遇到通信鏈路不穩定、信號衰減嚴重或者軌道漂移等問題時，如何從動力學分析的角度去診斷原因，並提齣解決方案？如果書中能夠穿插一些作者的個人經驗和行業洞察，分享一些在實際項目中遇到的典型問題和創新性的解決方案，那將是對我學習道路上極大的幫助和鼓舞。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝給我留下瞭深刻印象，封麵設計簡潔大氣，沒有過於花哨的元素，但字體的選擇和排版都顯得非常專業，一看就知道是經過深思熟慮的。拿到手裏，平裝的質感也相當不錯，紙張厚實，不易摺損，拿在手中感覺很紮實，這對於一本技術類書籍來說非常重要，畢竟需要經常翻閱查閱。書本的大小適中，便於攜帶和放置，無論是放在書架上還是帶到辦公室，都不會顯得笨重。書頁的印刷清晰，字跡工整，即使是復雜的公式和圖錶也能夠準確無誤地呈現，閱讀起來不會感到費力。總的來說，從開本、裝幀到印刷質量，這本書都體現齣一種嚴謹細緻的態度，讓人對書的內容充滿期待。在閱讀過程中，我注意到封底的信息也很豐富，包括齣版社的標誌和書號，這些細節都增加瞭我對這本書的信任感。它給人的第一印象是那種可以信賴的、有分量的技術讀物，絕對不是那種隨意印刷、內容粗糙的産品。這種對細節的追求，也預示著書本內容可能同樣會精益求精。

評分☆☆☆☆☆

我之前也接觸過一些關於航天器的書籍，但很多要麼過於理論化，要麼過於淺顯，很難找到一本能夠兼顧深度和廣度的。我對這本書的期望是，它能夠提供一個比較完整的視角，不僅僅局限於技術細節，更要體現齣“總體設計”的智慧。我希望通過閱讀，能夠理解不同設計決策背後的權衡和取捨，例如在成本、性能、壽命和可靠性之間如何找到最佳平衡點。書中會不會討論到一些前沿的通信衛星技術，比如更高頻段的應用、更智能化的星載處理能力，或是新型的軌道部署方式？如果作者能夠結閤當前行業的發展趨勢，分享一些對未來通信衛星發展的洞察，那將非常有價值。我尤其關注書中是否能夠探討不同類型的通信衛星（例如GEO、MEO、LEO）在設計理念和動力學特性上的差異，以及它們各自的應用場景和優劣勢。

評分☆☆☆☆☆

我一直對航空航天領域，尤其是通信衛星的部分很感興趣，但苦於沒有係統性的入門教材。偶然間看到瞭這本書，雖然書名聽起來有些專業，但“總體設計”這個詞點燃瞭我深入瞭解的興趣。我想通過這本書，能夠對通信衛星的整體框架有一個清晰的認識，比如它主要由哪些部分構成，各個部分之間又是如何協同工作的。我特彆希望能瞭解到，一顆通信衛星從概念設計到最終發射入軌，需要經曆哪些關鍵的階段和決策過程。比如，在設計初期，工程師們會考慮哪些核心的通信需求，從而確定衛星的類型和軌道？在具體的結構設計上，有哪些挑戰是需要特彆關注的？還有，關於衛星的電源、姿態控製、通信載荷等關鍵子係統，我希望能獲得一個相對全麵的介紹，瞭解它們的基本原理和技術要求。這本書如果能將這些復雜的概念用清晰易懂的方式闡述齣來，那對我這樣的初學者來說，無疑是寶貴的資源。