具体描述
Satellite Communications and Navigation Systems publishes the proceedings of the 2006 Tyrrhenian International Workshop on Digital Communications. The book focuses on the integration of communication and navigation systems in satellites.
航空航天动力学与轨道设计前沿探析 作者： [此处留空，或填写虚构作者] 出版社： [此处留空，或填写虚构出版社] ISBN： [此处留空，或填写虚构ISBN] 图书页数： 约 750 页 定价： [此处留空，或填写虚构定价] --- 内容简介 《航空航天动力学与轨道设计前沿探析》是一部面向高年级本科生、研究生以及航空航天领域专业工程师和研究人员的深度专业著作。本书全面、系统地梳理了当前航天器轨道力学、飞行控制、轨道机动以及新兴任务设计所依赖的核心理论基础、先进分析方法和最新的工程实践。全书立足于严谨的数学物理模型构建，深入探讨了在复杂多体引力场、非保守摄动力（如大气阻力、光压）影响下的航天器运动规律，并详尽阐述了高精度轨道预测、优化和维持的工程技术。 本书结构严谨，逻辑清晰，分为四大核心部分，共计十五章。 第一部分：基础理论与建模（第 1-4 章） 本部分旨在为读者建立坚实的动力学基础。 第 1 章：开普勒问题与经典轨道力学回顾： 本章从牛顿万有引力定律出发，系统回顾了两体问题（开普勒问题）的解析解法，详细阐述了六根轨道根数（Keplerian Elements）的物理意义及其相互转换。同时，对轨道几何特性、升交点、近地点等关键术语进行了精确的数学定义。 第 2 章：摄动理论导论： 引入了对真实轨道更准确建模的必要性。本章重点介绍拉格朗日方程在轨道力学中的应用，侧重于分析由摄动力引起的轨道根数的微小变化率，如周期性摄动和非周期性摄动。详细推导了地球非球形引力场（J2, J3 等高阶项）对轨道的影响，并引入了平均化方法（如 Luni-Averaging, Von Zeipel 方法）来处理这些摄动。 第 3 章：多体动力学基础： 探讨了超越两体模型的复杂环境，如地月系统、行星际空间中的三体问题（Restricted Three-Body Problem, RTBP）。本章深入分析了日地拉格朗日点（L1至L5）的平衡点性质，及其在构造特定任务（如空间观测站或深空通信中继）中的应用潜力。 第 4 章：非保守力的建模： 关注航天器与环境的相互作用力。对于近地轨道任务，详细分析了大气阻力的模型构建（如简易牛顿模型与更精确的基于密度模型的模型），以及它对轨道衰减的影响。对于地月轨道外的航天器，则着重探讨了太阳光压（Solar Radiation Pressure, SRP）的建模技术，包括航天器表面反射特性对SRP的影响。 第二部分：轨道传播与精密预测（第 5-7 章） 本部分聚焦于如何精确计算航天器在特定时间点的空间位置和速度，这是所有轨道操作的基础。 第 5 章：数值积分技术： 讨论了处理复杂非线性动力学方程组的数值方法。详细对比了龙格-库塔法（Runge-Kutta, RK45）、多步法（如 Adams-Bashforth-Moulton）以及高效的辛积分器（Symplectic Integrators）在轨道长期传播中的性能和稳定性。强调了步长选择、误差控制和收敛性分析。 第 6 章：高精度轨道确定（OD）： 介绍了如何利用地面观测数据（如雷达测距、激光测距、双向测速、星光观测等）来估计航天器的当前状态。重点阐述了批处理（Batch Least Squares）和迭代批处理方法，以及卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展形式（Extended Kalman Filter, EKF; Unscented Kalman Filter, UKF）在实时跟踪和状态估计中的应用。 第 7 章：参考系与时间系统： 澄清了在动力学计算中使用的各种参考系（如地心惯性系、地球固定系、J2000.0 惯性系）之间的转换，以及不同时间系统（如UT1, TAI, GPS时间，以及儒略日）的校准和转换，确保不同来源数据间的时间一致性。 第三部分：轨道机动与设计（第 8-11 章） 本部分深入探讨了如何通过施加推力或利用自然动力学特性来实现轨道转移和构型控制。 第 8 章：转移轨道设计： 详细分析了霍曼转移、双椭圆转移等经典转移方案，并引入了快速且低能耗的转移概念，如低推力转移（Low-Thrust Trajectory Optimization）。对于高能转移，讨论了星际飞行中行星引力助推（Gravity Assist）的原理和操作边界。 第 9 章：轨道保持与星座动力学： 针对地球同步轨道（GEO）和近地轨道（LEO）的轨道维持需求，分析了如何利用小型推力器来补偿摄动导致的轨道漂移。特别关注了多星星座（如GPS, Galileo, 北斗）的构型保持策略，包括相位的精确控制和轨道平面的倾角校正。 第 10 章：轨道交会与对接动力学： 聚焦于航天器之间的相对运动。系统分析了目标飞行器（Target）和追赶飞行器（Chaser）之间的相对动力学方程，并详细介绍了基于Clohessy-Wiltshire（C-W）方程的近距离机动规划。讨论了末端制导策略和避免碰撞（Conjunction Assessment）的流程。 第 11 章：非开普勒轨道设计： 探索了利用周期性轨道（Periodic Orbits）的优势。深入研究了月球拉格朗日点轨道（LPO）、“8”字形晕轮轨道（Halo Orbits）的设计和稳定性分析。阐述了如何利用微小推力维持这些高能耗效的平衡轨道。 第四部分：先进课题与未来展望（第 12-15 章） 本部分涵盖了当前研究的热点领域，为读者指明了未来研究的方向。 第 12 章：优化方法在轨道设计中的应用： 介绍了先进的优化技术，如直接法（Direct Methods，如Shooting Methods, Pseudospectral Methods）和间接法（Indirect Methods，基于庞特里亚金最大值原理）在求解复杂轨道转移问题中的应用。讨论了如何处理非线性约束和目标函数（如最小化燃料消耗、最小化转移时间）。 第 13 章：航天器姿态动力学与控制： 虽然核心是轨道，但姿态对推力器指向和传感器指向至关重要。本章简要回顾了刚体动力学、欧拉参数，并介绍了对角速度和四元数进行反馈控制的基础。 第 14 章：空间态势感知（SSA）与碎片动力学： 探讨了对人造卫星和空间碎片进行跟踪和预警的动力学基础。分析了碎片撞击风险评估模型，以及如何设计机动方案以进行碎片规避（Debris Avoidance Maneuvers）。 第 15 章：新兴任务动力学挑战： 展望了新兴的太空探索任务对动力学提出的新要求，包括小行星/彗星拦截轨道设计、行星际超低能耗转移（如Pork-Chop Plots的应用），以及地外天体（如火星、木卫二）周围的轨道维持问题。 --- 本书特色 1. 理论深度与工程实践结合： 书中不仅推导了核心公式，还融入了大量的实际工程案例和软件实现细节，确保理论知识能够直接应用于实际的航天任务设计中。 2. 强调现代方法： 大量篇幅致力于现代数值积分、状态估计（卡尔曼滤波）和优化技术，使其内容与当前业界主流工具链保持同步。 3. 丰富的习题与案例研究： 每章末尾都附有具有挑战性的理论推导题和需要编程实现的工程案例，以巩固读者的理解和动手能力。 本书是深入理解航天器如何精确地在太空中移动、被跟踪和控制的必备参考书。
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