卫星轨道姿态动力学与控制

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第一章 卫星轨道的基本特性

1.1二体轨道特性

1.1.1卫星轨道要素

1.1.2卫星位置和速度公式

1.1.3卫星轨道定轨公式

1.2星地空间几何

1.2.1星下点轨迹

1.2.2可见覆盖区

1.2.3通信波束服务区

1.2.4遥感图像几何定位

1.3发射窗口

1.3.1发射三要素

1.3.2阳光窗口

1.3.3平面窗口

1.4太阳同步轨道

1.5临界和冻结轨道

1.6回归轨道

1.7静止轨道

1.8星座轨道

1.8.1全球连续覆盖卫星群

1.8.2地球同步卫星群

第二章 卫星轨道的摄动

2.1卫星轨道摄动方程

2.1.1卫星的球坐标运动方程

2.1.2卫星轨道要素的摄动方程

2.2地球形状摄动

2.2.1地球引力场的位函数

2.2.2近地轨道的地球形状摄动

2.2.3静止轨道的地球形状摄动

2.3日、月摄动

2.3.1日、月天文常数

2.3.2日、月摄动引力

2.3.3轨道平面内摄动

2.3.4轨道倾角摄动

2.4太阳光压摄动

2.5大气摄动

第三章 卫星轨道的控制

3.1轨道机动的基本关系

3.1.1单脉冲变轨

3.1.2双脉冲――霍曼变轨

3.1.3双脉冲――拱线变轨

3.2近地圆轨道的保持

3.3静止卫星的入轨控制

3.3.1上升段

3.3.2近地点射入

3.3.3远地点射入

3.3.4漂移控制

3.3.5定点置入

3.4静止卫星的入轨最优化

3.4.1射入误差的影响

3.4.2远地点射入的最优偏置

3.4.3最优远地点射入参数

3.4.4多次远地点射入

3.5静止卫星的位置保持

3.5.1静止轨道的控制特性

3.5.2东西位置保持

3.5.3南北位置保持

第四章 卫星轨道的确定

4.1地面站测固

4.2初始轨道的确定

4.2.1单站定轨

4.2.2三站定轨

4.3轨道改进

4.4自主定轨

4.4.1利用星敏感器的自主定轨

4.4.2利用导航星的自主定轨

第五章 卫星姿态动力学

5.1参考坐标系

5.2姿态的描述

5.2.1方向余弦式

5.2.2欧拉角式

5.2.3欧拉轴/角参数式

5.2.4欧拉四元素式

5.3姿态运动学方程

5.4姿态动力学方程

5.5自旋卫星姿态运动特性

5.5.1轴对称卫星的自由运动

5.5.2非轴对称卫星的自由运动

5.5.3Poinsot运动

5.5.4绕主轴旋转的稳定性

5.6双旋卫星姿态稳定性

5.6.1双旋卫星的章动特性

5.6.2能量耗散分析

5.7三轴稳定卫星姿态运动特性

5.7.1三轴姿态的稳定性

5.7.2动量卫星姿态运动特性

5.7.3动量控制原理

5.8空间力矩

5.8.1太阳光压力矩

5.8.2重力梯度力矩

5.8.3地磁力矩

5.8.4气动力矩

第六章 卫星姿态的确定

6.1自旋姿态的参考测量

6.1.1太阳方向的测量

6.1.2天底方向的测量

6.1.3陆标和星光方向的测量

6.2自旋姿态的几何确定

6.2.1双矢量确定姿态的算法

6.2.2姿态确定的太阳－地球方式

6.2.3双矢量确定姿态的最优估计

6.2.4姿态测量几何的分析

6.3三轴姿态的参考测量

6.3.1天底方向的测量

6.3.2太阳方向的测量

6.3.3星光方向的测量

6.3.4地磁场方向的测量

6.3.5天线电信标方向的测量

6.3.6惯性参考方向的测量

6.4三轴姿态的代数法确定

6.4.1双矢量确定姿态及精度估计

6.4.2多矢量确定姿态

6.5姿态确定的状态估计

6.5.1状态估计法的应用

6.5.2自旋姿态的估计

6.5.3含陀螺的三轴姿态估计

6.5.4无陀螺的三轴姿态估计

第七章 动量卫星的姿态控制

7.1自旋卫星的被动章动阻尼

7.1.1阻尼作用

7.1.2摆式阻尼器

7.1.3液体阻尼器

7.2双旋卫星的主动章动阻尼

7.2.1平台质量特性的阻尼作用

7.2.2章动反馈的阻尼作用

7.3自旋卫星的喷气控制

7.3.1喷气章动控制

7.3.2喷气进动控制

7.4动量轮卫星的喷气控制

7.4.1偏置外力矩控制

7.4.2伪速率喷气控制

7.4.3双脉冲喷气控制

7.4.4极限环

7.5单自由度动量控制

7.5.1单自由度动量构形

7.5.2俯仰控制

7.5.3滚动－偏航控制

7.5.4非最小相位控制

7.6两自由度动量控制

7.6.1双轮动量控制

7.6.2双框架动量控制

7.7失控和定向恢复

7.7.1卫星的平旋运动

7.7.2常值力矩法

7.7.3脉冲力矩法

7.7.4动量转移法

第八章 零动量卫星的姿态控制

8.1重力梯度被动稳定

8.1.1重力梯度卫星的姿态稳定性

8.1.2天平动的捕获

8.1.3天平动的阻尼

8.2全喷气控制

8.3反作用轮动量控制

8.3.1反作用轮的控制模型

8.3.2三正交反作用轮系统

8.3.3四斜装反作用轮系统

8.4力矩陀螺动量控制

8.4.1单框力矩陀螺群的构形

8.4.2单框力矩陀螺群的构形奇异

8.4.3单框力矩陀螺群的控制律

8.5姿态大角度机动控制

第九章 挠性卫星的姿态控制

9.1带挠性附件的卫星姿态动力学

9.1.1系统动力学方程

9.1.2挠性位移简化模型

9.1.3挠性附件模态分析

9.1.4混合坐标动力学方程

9.2控制模型

9.2.1共位模型

9.2.2非共位模型

9.3控制回路设计分析

9.3.1比例－微分控制

8.3.2模态溢出

9.3.3增益－相位稳定

参考文献

编辑推荐

　　本书以中低轨道遥感卫星和静止轨道通信卫星为重点，系统地阐述卫星轨道和姿态动力学的基本原理、轨道和姿态控制的设计思想及设计方法。主要内容包括：卫星轨道的基本特性、特殊轨道的设计，轨道摄动分析，入轨控制和轨道保持控制；卫星姿态运动特性，姿态确定，姿态稳定和机动的控制方式。内容丰富，文笔流畅，工程实用性强。　　本书可作为有关高等理工科院校研究生的教材，也可供从事卫星研制和卫星应用工作的研究人员和工程技术人员参考。

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内容简介

本书以中低轨道遥感卫星和静止轨道通信卫星为重点，系统地阐述卫星轨道和姿态动力学的

基本原理、轨道和姿态控制的设计思想及设计方法。主要内容包括：卫星轨道的基本特性、特殊轨

道的设计，轨道摄动分析，入轨控制和轨道保持控制；卫星姿态运动特性，姿态确定，姿态稳定和机

动的控制方式。内容丰富，文笔流畅，工程实用性强。

本书可作为有关高等理工科院校研究生的教材，也可供从事卫星研制和卫星应用工作的研究

人员和工程技术人员参考。

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