太空飛行器編隊飛行導論

《太空飛行器編隊飛行導論》是2014年4月出版的圖書，作者是孟雲鶴。

基本介紹

• 中文名：太空飛行器編隊飛行導論
• 作者：孟雲鶴
• 出版時間：2014年4月
• 出版社： 國防工業出版社
• 頁數：280 頁
• ISBN：9787118093810 
• 定價：65 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• 版次：1版1次
• 字數：353
• 中圖分類：V47

內容簡介

太空飛行器編隊飛行是20 世紀90 年代中後期隨著小衛星技術的發展而出現的、研究多太空飛行器臨近飛行並協同工作的一門新技術,是一種代表未來太空飛行器發展趨勢的技術。

本書主要內容分為基礎篇與前沿篇。基礎篇以運行於二體軌道且相互間不存在力作用的太空飛行器編隊為對象,介紹編隊飛行的動力學方程、構形設計方法與攝動分析、相對測量原理、多衝量的相對運動控制方法,以及套用於InSAR 系統的最佳化設計與協同控制方法;前沿篇介紹一些“拓展的冶編隊概念,如限制性三體軌道區域的太空飛行器編隊、太空飛行器間相互存在力作用的太空飛行器編隊( 包括繩系衛星、電磁力編隊、庫侖力編隊等)、環境作用力形成的編隊( 如洛倫茲力編隊),以及多種作用力的複合編隊概念(如光子繩系編隊、庫侖力- 洛倫茲力編隊)等。本書可作為高等院校相關專業高年級本科生及研究生的教學參考書,亦可供太空飛行器研究、設計專業人員參考。

目錄

第1章緒論

1.1太空飛行器編隊飛行特點與套用方向

1.1.1太空飛行器的集群化發展趨勢

1.1.2太空飛行器編隊飛行的特點

1.1.3太空飛行器編隊飛行的套用方向

1.2太空飛行器編隊飛行的技術基礎與概念拓展

1.2.1太空飛行器編隊飛行的動力學與控制基礎

1.2.2太空飛行器編隊飛行的概念拓展

1.3本書內容安排

參考文獻

第2章太空飛行器編隊飛行的動力學方程

2.1Clohessy-Wiltshire方程

2.1.1相對運動動力學方程的建立基礎

2.1.2相對運動動力學方程的建立

2.1.3相對運動動力學方程的簡化

2.1.4C-W方程的解集分析

2.1.5基於C-W方程的構形設計方法

2.1.6C-W方程的誤差分析

2.2Lawden與Tschauner-Hempel方程

2.2.1T-H方程的推導

2.2.2Lawden的推導與分析

2.2.3Lawden方程的求解

2.2.4Lawden方程解的周期性條件

參考文獻

第3章近圓軌道太空飛行器編隊構形設計與攝動分析

3.1相對運動與構形設計

3.1.1變數定義與前提條件

3.1.2運動學方程的建立

3.1.3運動學方程的一階近似

3.1.4用軌道根數表達相對運動

3.1.5近圓軌道編隊構形的設計步驟

3.2編隊構形穩定性分析

3.2.1編隊構形穩定性仿真分析

3.2.2編隊構形破壞機理分析

3.3三軸振動同步的構形設計方法

3.3.1三軸振動同步的條件

3.3.2基於三軸振動同步的編隊構形設計步驟

3.3.3三軸振動同步的構形仿真

3.4J2攝動作用下編隊構形的表達

3.4.1構形表達式的重新推導

3.4.2J2攝動作用下編隊構形表達式

3.4.3仿真結果分析

參考文獻

第4章橢圓軌道太空飛行器編隊的相對運動分析與構形設計

4.1橢圓軌道的相對運動表達與攝動分析

4.1.1橢圓軌道編隊相對運動的真近點角表達形式

4.1.2橢圓軌道編隊相對運動的平近點角表達形式

4.1.3攝動分析以及考慮攝動的編隊設計

4.1.4橢圓軌道相對運動的仿真分析

4.2橢圓軌道的編隊構形設計

4.2.1橢圓軌道相對運動的基本軌跡

4.2.2橢圓軌道相對運動軌跡的特性分析

4.2.3橢圓軌道相對運動構形設計

4.3橢圓軌道編隊飛行的套用簡介

4.3.1橢圓軌道編隊飛行試驗計畫

4.3.2地磁場測量的任務階段

4.3.3橢圓軌道編隊飛行的優勢

參考文獻

第5章基於GNSS的相對運動測量原理

5.1GNSS相對測量原理與套用

5.1.1GNSS相對測量原理

5.1.2GNSS在衛星相對測量中的工程套用

5.2相對運動測量中的濾波技術

5.2.1EKF 濾波

5.2.2UKF 濾波

參考文獻

第6章基於多衝量的相對運動構形控制方法

6.1編隊構形的衝量捕獲策略

6.1.1相對運動與衝量的關係

6.1.2簡單多衝量與構形生成

6.1.3編隊捕獲策略與仿真

6.2構形重構的衝量控制策略

6.2.1推力模式的能控性分析

6.2.2相對運動構形的多衝量控制

6.2.3基於簡單四衝量的構形重構仿真

6.3基於多衝量的構形保持控制方法

6.3.1長期伴飛保持控制思路

6.3.2基於相對運動測量的構形確定方法

6.3.3基於多衝量的構形保持控制仿真

6.4不同發動機推力模型的構形控制效果分析

6.4.1三種推力模型

6.4.2相對運動狀態轉移矩陣

6.4.3基於不同推力模型的構形控制效果

6.4.4連續變化小推力模型的工程實現方法

參考文獻

第7章InSAR太空飛行器編隊的設計與控制

7.1InSAR太空飛行器編隊的最佳化設計

7.1.1主星帶伴隨編隊模式的InSAR系統概念

7.1.2〖ZK(〗面向DEMs測量的主星帶伴隨編隊InSAR系統約束分析〖ZK)〗

7.1.3主星帶伴隨編隊InSAR系統最佳化設計

7.2InSAR太空飛行器編隊的協同控制

7.2.1SAR衛星的都卜勒頻移與偏航導引補償

7.2.2InSAR編隊的協同控制問題與解決思路

7.2.3協同規劃與控制方法

7.2.4構形與姿態協同控制仿真

參考文獻

第8章平動點軌道太空飛行器編隊飛行

8.1DARWIN與TPF計畫

8.1.1DARWIN計畫

8.1.2TPF 計畫

8.2三體軌道概念簡介

8.2.1限制性三體軌道動力學

8.2.2雅可比積分與力場特性

8.2.3平動點概念

8.2.4平動點附近的周期軌道

8.3平動點軌道編隊構形的設計與控制

8.3.1平動點軌道編隊飛行的動力學模型

8.3.2基於Floquet模態的平動點軌道編隊構形設計

8.3.3基於Floquet模態的平動點軌道編隊構形控制

參考文獻

第9章繩系衛星系統

9.1繩系衛星的研究概況

9.1.1概念起源

9.1.2工程實踐

9.2非導電繩系衛星的動力學

9.2.1重力梯度效應

9.2.2動量交換原理

9.2.3繩系系統的動力學建模

9.3導電繩系衛星的電動力學

9.3.1電動作用原理

9.3.2電子發射與電流採集技術

9.4面向套用的繩系系統設計

9.4.1系統概念與發展

9.4.2系統結構與組成

9.4.3系統的空間操作

9.5光子繩系編隊飛行的概念

9.5.1光子繩系編隊的原理

9.5.2光子繩系編隊的結構與組成

9.5.3光子推進和繩系編隊的套用構想

參考文獻

第10章電磁力編隊飛行

10.1電磁力編隊飛行的基本原理

10.1.1電磁力編隊飛行的基本概念與優勢

10.1.2電磁力編隊飛行的未來套用構想

10.2電磁力編隊飛行的動力學建模

10.2.1電磁力/力矩

10.2.2環路電流的磁場

10.2.3電磁力編隊飛行的數學建模

10.3電磁力編隊的關鍵技術問題

10.3.1高溫超導技術

10.3.2電磁系統總體與實驗設計技術

10.3.3電磁力/力矩計算與測量技術

10.3.4非線性控制技術

參考文獻

第11章庫侖力編隊飛行

11.1庫侖力編隊的基本原理

11.1.1太空飛行器的空間充電現象

11.1.2庫侖力形成的物理機理

11.1.3Debye效應與靜電力的計算

11.2庫侖力編隊的動力學建模與虛擬結構

11.2.1庫侖力編隊的Hill方程

11.2.2庫侖編隊靜態穩定構形

11.2.3庫侖力的虛擬空間結構

11.3庫侖力編隊的新進展

11.3.1平動點庫侖力編隊

11.3.2庫侖繩系編隊

參考文獻

第12章洛倫茲力編隊飛行

12.1洛倫茲力太空飛行器的基本概念

12.1.1帶電物體在磁場中受到的洛倫茲力

12.1.2洛倫茲力太空飛行器系統結構構想

12.1.3洛倫茲力在兩類典型地心軌道上的套用

12.1.4簡單構形重構仿真分析

12.2洛倫茲力太空飛行器編隊的動力學方程與分析

12.2.1考慮洛倫茲力的相對運動方程

12.2.2圓參考軌道線性方程的運動穩定性分析

12.2.3基於線性方程的可控性分析

12.3庫侖力-洛倫茲力太空飛行器編隊飛行介紹

12.3.1洛倫茲力與庫侖力的比較分析

12.3.2庫侖力-洛倫茲力太空飛行器編隊概念

12.4洛倫茲力的擴展套用

12.4.1洛倫茲力作用下的拉格朗日行星運動方程

12.4.2利用洛倫茲力增強引力輔助變軌技術

參考文獻