《太空飛行器深空飛行軌道設計》分為9章。第1章介紹深空飛行及其軌道設計的意義及特點；第2章～第4章以兩體問題為基礎，介紹星際軌道機動、借力飛行、行星際軌道修正的理論和方法；第5章介紹三體問題，包括三體問題的動力學建模方法、三體問題的平動點、周期軌道與擬周期軌道、流形的性質與計算等；第6章介紹流形拼接理論與方法，它是深空轉移軌道、天地節能運輸軌道設計的基礎；第7章介紹深空軌道修正機動及站位保持；第8章介紹小推力低能轉移軌道控制與套用問題；最後結合我國嫦娥工程深度剖析了深空飛行任務軌道設計與控制問題。
基本介紹
- 書名：太空飛行器深空飛行軌道設計
- 出版社：中國宇航出版社
- 頁數：352頁
- 開本：32
- 品牌：中國宇航出版社
- 作者：袁建平 趙育善
- 出版日期：2014年1月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787515906287
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《太空飛行器深空飛行軌道設計》適合航天工程和空間科學相關領域的工程技術人員和研究生閱讀。
圖書目錄
第1章深空飛行及其軌道設計
1.1深空飛行的意義
1.1.1月球探測
1.1.2火星探測
1.1.3小行星探測
1.1.4空間特殊點的利用
1.2太陽系運動、深空飛行軌道及其特點
1.2.1太陽系內的行星運動
1.2.2深空飛行軌道及其特點
1.3典型深空飛行軌道案例
1.3.1典型的月球探測軌道
1.3.2典型的行星探測軌道
1.3.3典型的特殊點探測軌道
1.4深空飛行軌道設計
1.4.1時空系統
1.4.2任務約束
1.4.3路徑規劃
1.4.4數學物理方法
1.4.5本書看點
參考文獻
第2章行星際軌道機動
2.1二體問題簡述
2.2Lambert問題
2.2.1Lambert問題描述
2.2.2Lambert問題的求解
2.3Pork—Chop圖
2.3.1Pork—Chop圖繪製方法
2.3.2相合周期
2.3.3軌道傾角和偏心率對發射視窗的影響
參考文獻
第3章借力飛行
3.1N體問題
3.2引力影響球確定及圓錐曲線拼接
3.2.1引力相等影響球
3.2.2常用的影響球
3.2.3希爾球
3.2.4仿真數據
3.3借力飛行理論
3.3.1無推力的引力輔助技術
3.3.2有推力的引力輔助技術
3.4借力飛行軌道最佳化設計
3.4.1使用Tisserand圖確定引力輔助序列
3.4.2使用Pork—Chop圖尋找粗略的引力輔助時間視窗
3.4.3使用SNOPT尋找精確的引力輔助時間視窗
3.5引力輔助技術的其他套用
3.5.1共振軌道
3.5.2通過引力輔助改變軌道傾角
3.5.3通過引力輔助降低近地點距
3.5.4深空機動技術
3.5.5仿真算例一地木轉移軌道
參考文獻
第4章行星際軌道修正
4.1常用坐標系定義
4.1.1EME2000慣性坐標系
4.1.2以火星為中心的非慣性坐標系
4.1.3以火星為中心的慣性坐標系
4.1.4慣性系、非慣性系和本體系之間的聯繫
4.2B—plane概念
4.2.1期望打靶點的確定
4.2.2真實打靶點的確定
4.3打靶法
4.4從近地圓軌道出發
4.4.1最優入軌條件及分析
4.4.2利用最佳化的方法求解入軌問題
4.4.3仿真算例
4.5軌道修正機動算例
4.6進入目標行星任務軌道
4.6.1坐標系的轉換
4.6.2期望打靶點的確定
4.6.3仿真算例
參考文獻
第5章周期軌道與流形計算
5.1圓型限制性三體問題簡介
5.1.1動力學方程
5.1.2平動點及其穩定性
5.1.3能量曲面與運動區域
5.2共線型平動點附近的運動
5.2.1相對共線型平動點運動的基本方程
5.2.2共線型平動點附近運動的線性化
5.2.3考慮高次項影響的共線型平動點附近運動
5.3Lindstcdt—Poincare方法
5.4Richardson三階近似解
5.5Halo軌道的計算
5.5.1微分修正法簡介
5.5.2Halo軌道近似初值的微分修正
5.6Lissajous軌道的計算
5.6.1三階近似解
5.6.2Lissajous軌道的微分修正
5.7平動點附近流形計算方法
5.7.1相關概念和定理
5.7.2流形的計算
5.8流形的性質
5.8.1共線型平動點附近運動線性化
5.8.2線性化的相空間
5.8.3域R申的流
5.8.4非線性系統中的流及McGehee表示法
參考文獻
第6章流形拼接
6.1流形拼接法簡介
6.2四體問題的簡化模型
6.2.1同心圓模型
6.2.2雙圓模型
6.3日—地—月—太空飛行器限制性四體系統模型分析
6.3.1地—月旋轉坐標系下太空飛行器的動力學方程
6.3.2日—地旋轉坐標系下太空飛行器的動力學方程
6.4坐標系轉換
6.5二維流形拼接
6.6三維流形拼接
6.6.1龐加萊截面的選取
6.6.2周期軌道離散化
6.6.3龐加萊截面上的流形投影
6.6.4拼接點的選取
6.6.5仿真算例
參考文獻
第7章修正機動及站位保持
7.1Halo軌道修正機動
7.2軌道修正機動算例
7.3TargetPoint方法與Floquet方法站位保持策略
7.3.1目標點追蹤法
7.3.2Floquet模方法
7.3.3控制模型及仿真算例
參考文獻
第8章小推力低能轉移軌道
8.1直接法
8.1.1Hermitc—Simpson方法
8.1.2Gauss—Lobatto方法
8.1.3偽譜方法
8.2Hermite—Simpson方法最優控制問題實例
8.2.1增加Jacobian和Hessian矩陣
8.2.2任意階的Gauss—Lobatto方法
8.3求解二體小推力軌道轉移問題
8.3.1時間最優和燃料最優問題
8.3.2格線最佳化方法
8.4求解三體小推力軌道轉移問題
8.4.1從GTO到L1的Halo軌道
8.4.2從GTO到L2的Halo軌道
參考文獻
第9章嫦娥任務的軌道設計與控制
9.1平動點任務軌道設計
9.1.1約束條件
9.1.2初步軌道設計
9.1.3測控條件分析
9.2月球逃逸軌道控制
9.2.1數學模型
9.2.2控制策略
9.3平動點任務中途修正控制
9.3.1數學模型
9.3.2控制策略
9.4Lissajous軌道維持
9.4.1控制時機分析
9.4.2測控實施方案
9.5小行星任務軌道設計
9.5.1小行星分布
9.5.2交會目標選擇
9.5.3轉移軌道設計
9.5.4數值實例
9.5.5實際飛行任務
參考文獻
1.1深空飛行的意義
1.1.1月球探測
1.1.2火星探測
1.1.3小行星探測
1.1.4空間特殊點的利用
1.2太陽系運動、深空飛行軌道及其特點
1.2.1太陽系內的行星運動
1.2.2深空飛行軌道及其特點
1.3典型深空飛行軌道案例
1.3.1典型的月球探測軌道
1.3.2典型的行星探測軌道
1.3.3典型的特殊點探測軌道
1.4深空飛行軌道設計
1.4.1時空系統
1.4.2任務約束
1.4.3路徑規劃
1.4.4數學物理方法
1.4.5本書看點
參考文獻
第2章行星際軌道機動
2.1二體問題簡述
2.2Lambert問題
2.2.1Lambert問題描述
2.2.2Lambert問題的求解
2.3Pork—Chop圖
2.3.1Pork—Chop圖繪製方法
2.3.2相合周期
2.3.3軌道傾角和偏心率對發射視窗的影響
參考文獻
第3章借力飛行
3.1N體問題
3.2引力影響球確定及圓錐曲線拼接
3.2.1引力相等影響球
3.2.2常用的影響球
3.2.3希爾球
3.2.4仿真數據
3.3借力飛行理論
3.3.1無推力的引力輔助技術
3.3.2有推力的引力輔助技術
3.4借力飛行軌道最佳化設計
3.4.1使用Tisserand圖確定引力輔助序列
3.4.2使用Pork—Chop圖尋找粗略的引力輔助時間視窗
3.4.3使用SNOPT尋找精確的引力輔助時間視窗
3.5引力輔助技術的其他套用
3.5.1共振軌道
3.5.2通過引力輔助改變軌道傾角
3.5.3通過引力輔助降低近地點距
3.5.4深空機動技術
3.5.5仿真算例一地木轉移軌道
參考文獻
第4章行星際軌道修正
4.1常用坐標系定義
4.1.1EME2000慣性坐標系
4.1.2以火星為中心的非慣性坐標系
4.1.3以火星為中心的慣性坐標系
4.1.4慣性系、非慣性系和本體系之間的聯繫
4.2B—plane概念
4.2.1期望打靶點的確定
4.2.2真實打靶點的確定
4.3打靶法
4.4從近地圓軌道出發
4.4.1最優入軌條件及分析
4.4.2利用最佳化的方法求解入軌問題
4.4.3仿真算例
4.5軌道修正機動算例
4.6進入目標行星任務軌道
4.6.1坐標系的轉換
4.6.2期望打靶點的確定
4.6.3仿真算例
參考文獻
第5章周期軌道與流形計算
5.1圓型限制性三體問題簡介
5.1.1動力學方程
5.1.2平動點及其穩定性
5.1.3能量曲面與運動區域
5.2共線型平動點附近的運動
5.2.1相對共線型平動點運動的基本方程
5.2.2共線型平動點附近運動的線性化
5.2.3考慮高次項影響的共線型平動點附近運動
5.3Lindstcdt—Poincare方法
5.4Richardson三階近似解
5.5Halo軌道的計算
5.5.1微分修正法簡介
5.5.2Halo軌道近似初值的微分修正
5.6Lissajous軌道的計算
5.6.1三階近似解
5.6.2Lissajous軌道的微分修正
5.7平動點附近流形計算方法
5.7.1相關概念和定理
5.7.2流形的計算
5.8流形的性質
5.8.1共線型平動點附近運動線性化
5.8.2線性化的相空間
5.8.3域R申的流
5.8.4非線性系統中的流及McGehee表示法
參考文獻
第6章流形拼接
6.1流形拼接法簡介
6.2四體問題的簡化模型
6.2.1同心圓模型
6.2.2雙圓模型
6.3日—地—月—太空飛行器限制性四體系統模型分析
6.3.1地—月旋轉坐標系下太空飛行器的動力學方程
6.3.2日—地旋轉坐標系下太空飛行器的動力學方程
6.4坐標系轉換
6.5二維流形拼接
6.6三維流形拼接
6.6.1龐加萊截面的選取
6.6.2周期軌道離散化
6.6.3龐加萊截面上的流形投影
6.6.4拼接點的選取
6.6.5仿真算例
參考文獻
第7章修正機動及站位保持
7.1Halo軌道修正機動
7.2軌道修正機動算例
7.3TargetPoint方法與Floquet方法站位保持策略
7.3.1目標點追蹤法
7.3.2Floquet模方法
7.3.3控制模型及仿真算例
參考文獻
第8章小推力低能轉移軌道
8.1直接法
8.1.1Hermitc—Simpson方法
8.1.2Gauss—Lobatto方法
8.1.3偽譜方法
8.2Hermite—Simpson方法最優控制問題實例
8.2.1增加Jacobian和Hessian矩陣
8.2.2任意階的Gauss—Lobatto方法
8.3求解二體小推力軌道轉移問題
8.3.1時間最優和燃料最優問題
8.3.2格線最佳化方法
8.4求解三體小推力軌道轉移問題
8.4.1從GTO到L1的Halo軌道
8.4.2從GTO到L2的Halo軌道
參考文獻
第9章嫦娥任務的軌道設計與控制
9.1平動點任務軌道設計
9.1.1約束條件
9.1.2初步軌道設計
9.1.3測控條件分析
9.2月球逃逸軌道控制
9.2.1數學模型
9.2.2控制策略
9.3平動點任務中途修正控制
9.3.1數學模型
9.3.2控制策略
9.4Lissajous軌道維持
9.4.1控制時機分析
9.4.2測控實施方案
9.5小行星任務軌道設計
9.5.1小行星分布
9.5.2交會目標選擇
9.5.3轉移軌道設計
9.5.4數值實例
9.5.5實際飛行任務
參考文獻
