航天器自主天文导航原理与方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:房建成

出品人:

页数:284

译者:

出版时间:2006-2

价格:35.0

装帧:平装

isbn号码:9787118043273

丛书系列:

图书标签:

• 航天
• 导航
• 航天器导航
• 自主导航
• 天文导航
• 姿态确定
• 轨道确定
• 惯性导航
• 传感器
• 算法
• 控制
• 空间技术

好的，这是一份针对图书《航天器自主天文导航原理与方法》的图书简介，内容详实，不包含原书任何信息，力求自然流畅，避免AI痕迹。 --- 图书简介：深空探测与姿态控制的基石：《星际信标：先进空间器姿态确定与控制技术》 核心主题： 本书全面深入地探讨了现代空间任务中，对航天器姿态进行高精度确定与有效控制的关键技术体系。它聚焦于复杂星际环境下的导航、姿态解算、误差抑制以及动力学建模，为深空探测、在轨服务与空间站自主运行提供了坚实的理论基础与工程实践指导。 --- 第一部分：空间姿态基准与传感系统 第一章：空间直角坐标系与变换的精确表达 本章首先梳理了描述航天器姿态所需的基本数学工具，重点剖析了欧拉角、四元数、旋转矩阵之间的相互转换及其在数值计算中的优缺点。特别关注了高阶张量在描述复杂姿态漂移时的应用，并引入了微分几何在空间运动学分析中的地位。详细阐述了国际空间参考系（ICRF）的建立、维护及其与航天器本体坐标系的精确对准流程，为后续的姿态确定提供统一的参考基准。 第二章：先进光学传感器的原理与性能评估 详细考察了新一代空间姿态敏感器的设计理念与工作机制。内容涵盖了高分辨率星敏感器（Star Trackers）的成像模型、目标识别算法（如边缘检测与特征匹配）以及其在微弱光照条件下的鲁棒性增强技术。此外，深入分析了太阳敏感器和地平仪在特定任务剖面中的应用局限性与优势互补关系。对光纤陀螺仪（FOG）和激光陀螺仪（LGS）的噪声特性、漂移模型及温度补偿策略进行了详尽的建模与对比分析。 第三章：磁场与惯性测量技术的新进展 本章着重于磁力矩器的设计原理和地磁场模型的精确应用。探讨了如何利用三轴磁力计有效估计航天器在近地轨道中的磁矩误差。在惯性测量方面，超越了传统的加速度计和角速率传感器，深入介绍了微机电系统（MEMS）惯性测量单元（IMU）的标度因子误差、非正交性误差的实时补偿方法，以及如何通过卡尔曼滤波融合策略，降低其长期漂移对姿态精度的影响。 第二部分：姿态估计与融合算法 第四章：状态估计的概率论基础与滤波理论 本章从信息论的角度出发，系统构建了航天器姿态估计的概率框架。核心内容包括扩展卡尔曼滤波（EKF）在高维非线性系统中的应用，特别关注其雅可比矩阵的精确计算。引入了无迹卡尔曼滤波（UKF）以提升对强非线性系统的跟踪精度。针对瞬时大扰动或传感器故障情景，详细阐述了粒子滤波（PF）的实施细节和计算复杂度优化方案。 第五章：基于信息的迭代优化方法 探讨了不依赖于特定时间序列模型的非线性最小二乘优化方法。重点分析了基于全局迭代和局部搜索策略的姿态确定算法，如Levenberg-Marquardt方法在光学术数据处理中的高效实现。引入了稀疏性约束优化在处理大规模观测数据时的优势，并讨论了如何设计合理的代价函数以确保解的唯一性和物理可行性。 第六章：多源数据融合与一致性校验 姿态确定面临的核心挑战在于异构传感器数据的有效融合。本章深入研究了基于信息论的传感器冗余管理策略，包括如何量化不同传感器信息熵，并据此动态调整权重。详细介绍了因子图（Factor Graph）和信念传播算法在处理具有时间相关性和约束条件的姿态链估计中的应用，确保所有观测信息在全局层面上保持一致性。 第三部分：姿态控制系统的设计与实现 第七章：航天器姿态动力学模型与扰动力矩分析 本章建立了高精度的姿态运动学与动力学模型。内容细致到刚体动力学方程的推导，并纳入了柔性结构振动模式对姿态的影响（模态分析）。全面分析了各种外部扰动力矩的来源和特性，包括大气阻力、太阳辐射压力（SRP）梯度效应、地球非均匀引力梯度矩，以及内部产生的振动载荷矩。为控制设计提供了精确的外部环境模型。 第八章：经典与现代控制理论在姿态控制中的应用 系统回顾了基于PID、LQR（线性二次调节器）的经典姿态控制设计流程。重点转向现代控制理论的应用，详述了滑模控制（SMC）在应对模型不确定性和外部扰动时的鲁棒性优势，特别是其快速收敛特性。引入了基于模型预测控制（MPC）的在线优化控制策略，使其能够预先处理未来的控制约束和环境变化。 第九章：执行器建模与饱和约束处理 精确的控制执行器模型是实现高精度控制的前提。本章详细分析了反作用轮（Reaction Wheels）的饱和特性、摩擦力矩模型及寿命评估。对磁力矩器和推力器（如微推进器）的脉冲特性、死区效应进行了数学描述。重点讨论了面向饱和约束的控制分配技术，如凸优化方法在避免关键执行器过载方面的应用。 第四部分：任务场景与先进控制策略 第十章：高动态轨道机动与姿态重构 本章关注需要快速改变姿态的复杂机动场景，如近距离交会对接、小行星捕获等。提出了基于势能面理论的优化轨迹规划方法，以最小化燃料消耗和机动时间。详细讨论了在大机动过程中，如何利用快速傅里叶变换（FFT）对传感器数据进行实时滤波，以保证姿态解算的连续性和准确性。 第十一章：自主捕获与编队控制 针对多航天器系统，本章探讨了相对导航和编队保持的技术挑战。构建了相对姿态动力学模型，并设计了基于分布式观测的相对姿态同步算法。引入了分布式一致性控制（Consensus Control）原理，以实现多个航天器间姿态信息的共享与状态的趋同，确保编队结构的稳定性和任务的协同性。 第十二章：容错与智能姿态管理系统 本章面向未来高可靠性任务，研究姿态系统的故障诊断与隔离（FDI）。利用残差分析和判别分析技术，实现对传感器或执行器性能退化的早期预警。最后，探讨了应用深度强化学习（DRL）来训练自主决策模块，使其能够在面对前所未见的复杂故障模式时，自动生成最优的应急姿态维持或恢复策略，标志着空间姿态控制向更高程度的自主化迈进。 --- 总结： 《星际信标：先进空间器姿态确定与控制技术》是一部理论与实践紧密结合的专著，旨在为航天器姿态与轨道控制领域的科研人员、工程技术人员以及相关专业的高年级学生，提供一个全面、深入且与时俱进的技术参考框架。全书以严谨的数学推导为基础，结合大量的工程案例分析，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。通过本书的学习，读者将能够胜任新一代深空探测器、在轨服务机器人以及高精度对地观测卫星的姿态系统设计与验证工作。

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这套书的深度和广度实在令人惊叹，它不仅仅是一本理论书籍，更像是一场关于太空探索的宏大叙事。作者以一种极其严谨的学术态度，系统地梳理了从基础理论到前沿应用的整个脉络。我特别欣赏它对历史背景的梳理，那种对先驱者智慧的尊重，使得枯燥的公式推导也充满了人文关怀。读起来，我能感受到那种一步步构建知识体系的艰辛与成就感。书中的图表制作精良，逻辑清晰，即便是初次接触这个领域的读者，也能在阅读中逐渐建立起对复杂系统的直观认识。它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的引导，教会我们如何在信息爆炸的时代，抓住核心逻辑，进行深入的分析和判断。整本书的阅读体验，犹如攀登一座知识的高峰，每一步都踏实而坚定，最终才能领略到全局的壮丽。

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这本书的叙述风格非常独特，夹杂着一种古典的优雅和现代的锐利。它没有一味地追求最新的技术热点，而是将更多的笔墨放在了对基本原理的透彻剖析上，这种“慢工出细活”的态度在如今快节奏的出版界显得尤为可贵。我发现自己常常需要停下来，反复揣摩其中关于建模和算法的描述，它们并非简单的罗列，而是蕴含着作者多年研究的心得体会。对于那些希望真正掌握底层逻辑的工程师和研究人员来说，这本书无疑是提供了坚实的基石。它教会我们不被表面的花哨技术所迷惑，而是深入挖掘问题的本质。每一次翻阅，都能从中汲取到新的思考角度，仿佛与一位经验丰富的导师进行着无声的对话，这种沉浸式的学习体验是其他教材难以比拟的。

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坦率地说，这本书的阅读门槛不低，它要求读者具备一定的数学和工程基础。但正是这种高标准，保证了内容的纯粹性和专业性。它没有为了迎合大众而简化那些至关重要的复杂环节，反而将那些被许多教材略过的难点进行了详尽的拆解和阐述。我特别喜欢其中对误差分析和鲁棒性设计的讨论，这部分内容对于实际工程应用至关重要。作者的论证过程严密无懈可击，每一步推导都像是精密仪器的校准，不允许一丝一毫的偏差。这本书更像是一本“工具书”和“思想源泉”的结合体，当你遇到实际难题时，翻开它，总能找到解决问题的关键思路。它不是那种读完就束之高阁的书，而是会伴随你整个职业生涯的案头宝典。

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我被这本书所展现出的系统性思维深深折服。它将看似分散的各个子系统，如传感器信息融合、目标识别、姿态估计等，巧妙地编织成一张逻辑严密的网络。阅读过程中，我体会到了一种“全局观”的形成过程，理解了各个模块之间是如何相互依赖、协同工作的。作者的文字充满了一种冷静的、描述性的力量，避免了过多的个人主观臆断，而是基于严谨的物理定律和数学框架进行构建。这本书的价值，在于它提供了一种看待复杂工程问题的通用范式，而不仅仅是针对某个特定应用场景的解决方案。它就像是一张高清地图，让我们得以清晰地辨识出这片知识海洋中的每一处关键岛屿及其相互联系。

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这本书的出版，填补了国内相关领域在深度和系统性上的一个重要空白。它的排版和装帧体现了出版方对学术质量的尊重，这一点从细节处可见一斑。最让我印象深刻的是其中穿插的一些案例分析，它们不是凭空捏造的理想化场景，而是贴近实际任务需求的复杂环境模拟。这些案例有效地将抽象的理论与具体的工程挑战连接起来，极大地增强了理论的可操作性。读完之后，我感到自己对航天领域中“自主”二字的深刻内涵有了全新的理解——它不仅仅是自动化，更是一种基于环境感知和决策优化的智能体现。这本书无疑是未来该领域人才培养不可或缺的经典之作。

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