空间特殊轨道理论与设计方法 9787118097283 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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国防工业出版社 著

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118097283

商品编码：28616893781

包装：精装

出版时间：2015-01-01

基本信息

书名：空间特殊轨道理论与设计方法

定价：65.00元

作者：出版社:国防工业出版社

出版社：国防工业出版社

出版日期：2015-01-01

ISBN：9787118097283

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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张雅声、徐艳丽、周海俊编著的这本《空间特殊 轨道理论与设计方法》是航天器轨道与控制领域的一 本专著，重点围绕空间特殊轨道的设计方 法展开论述。随着空间任务不断拓展，传统的轨道理 论和设计方法已经无法满足 要求。本书在总结当前空间活动趋势的基础上，给出 了空间特殊轨道的概念及其 应用；重点阐述了悬停轨道、螺旋巡游轨道、基于穿 越点的多目标交会轨道以及主 动接近轨道的理论与设计方法；跟踪国外*研究成 果，介绍了快速响应轨道、极 地驻留轨道的理论与设计方法。
本书可作为相关科研院所的科研人员、相关院校 的研究生以及从事航天器总 体的研究人员的参考书。

目录

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章 典型轨道概述
1.1 回归轨道
1.1.1 回归轨道的定义
1.1.2 不同的轨道周期
1.1.3 地球静止轨道及其应用
1.2 太阳同步轨道
1.2.1 太阳同步轨道的定义
1.2.2 太阳同步轨道的特点
1.2.3 太阳同步回归轨道及其应用
1.3 冻结轨道
1.3.1 冻结轨道的定义
1.3.2 闪电轨道及其应用
1.4 逗留轨道
1.4.1 逗留轨道的定义
1.4.2 逗留轨道的应用
1.5 小结
第2章 空间特殊轨道的概念及其应用
2.1 空间特殊轨道的概念
2.1.1 轨道设计理念的差异
2.1.2 轨道控制与轨道设计相耦合
2.1.3 满足特殊的空间应用需求
2.2 空间特殊轨道的分类
2.2.1 悬停轨道
2.2.2 巡游轨道
2.2.3 多目标交会轨道
2.2.4 主动接近轨道
2.2.5 快速响应轨道
2.2.6 极地驻留轨道
2.3 空间特殊轨道的描述
2.3.1 轨道根数
2.3.2 无奇点根数
2.3.3 直角坐标分量
2.4 小结
第3章 悬停轨道理论与设计方法
3.1 悬停轨道的概念
3.2 定点悬停轨道设计
3.2.1 动力学模型
3.2.2 开环控制方式
3.2.3 闭环控制方式
3.3 区域悬停轨道设计
3.3.1 受限区域构型分析
3.3.2 区域悬停轨道控制
3.3.3 单次脉冲区域悬停轨道
3.3.4 多脉冲区域悬停轨道
3.4 偏置地球静止轨道设计
3.4.1 偏离轨道平面的偏置轨道
3.4.2 轨道平面内的偏置轨道
3.4.3 轨道偏置能量分析
3.5 小结
第4章 螺旋巡游轨道理论与设计方法
4.1 螺旋巡游轨道的概念
4.2 相对运动模型精度分析
4.2.1 相对运动动力学方程
4.2.2 相对运动动力学方程的简化
4.2.3 相对运动动力学模型精度分析
4.2.4 巡游航天器相对运动动力学模型分析
4.3 遍历巡游轨道设计
4.3.1 基于Hill方程的设计方法
4.3.2 基于E/I矢量法的设计方法
4.3.3 设计约束
4.3.4 仿真分析
4.4 往返巡游轨道设计
4.4.1 设计方法
4.4.2 乏计约束
4.4.3 仿真分析
4.5 丁控巡游轨道设计
4..5.1 螺旋环设计
4.5.2 进入走廊设计
4.5.3 单次脉冲控制策略
4.5.4 快速巡游控制策略
4.6 小结
第5章 基于穿越点的多目标交会轨道理论与设计方法
5.1 多目标轨道交会问题描述
5.2 穿越点的概念及其确定方法
5.2.1 穿越点的概念
5.2.2 穿越点的确定方法
5.3 基于穿越点的轨道交会策略
5.3.1 基于穿越点的设计思想
5.3.2 交会轨道设计策略
5.3.3 轨道交会控制方法
5.4 非共面同构多目标交会轨道设计方法
5.5 非共面异构多目标交会轨道设计方法
5.5.1 设计步骤
5.5.2 交会轨道设计方法
5.5.3 穿越点点集确定方法
5.5.4 交会弹道设计方法
5.6 仿真分析与方法修正
5.6.1 基于穿越点的轨道交会仿真
5.6.2 基于穿越点的轨道交会方法修正
5.7 小结
第6章 主动接近轨道理论与设计方法
6.1 主动接近轨道的概念
6.2 接近轨道设计
6.2.1 调相轨道
6.2.2 丘距离接近轨道
6.3 相对位姿动力学模型
6.3.1 相对姿态动力学模型
6.3.2 相对位置动力学模型
6.4 终逼近轨道设计
6.4.1 三轴稳定型目标的终逼近
6.4.2 姿态无控型目标的终逼近
6.4.3 仿真实现
6.5 小结
第7章 快速响应轨道理论与设计方法
7.1 快速响应轨道的概念
7.2 圆形快速绕飞轨道
7.2.1 圆形快速绕飞轨道设计
7.2.2 目标禁区的定义
7.2.3 安全性分析
7.3 快速进人空间轨道
7.3.1 低轨快速进入轨道设计
7.3.2 Cobra轨道设计
7.4 小结
第8章 极地驻留轨道理论与设计方法
8.1 极地驻留轨道的概念
8.2 极地驻留轨道设计方法
8.2.1 圆型限制性三体问题下的动力学模型
8.2.2 驻留距离固定时极地驻留轨道设计
8.2.3 驻留距离不固定时极地驻留轨道设计
8.3 极地驻留轨道优化设计
8.4 小结
附录 利用Matlab软件优化设计交会轨道
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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好的，这是一份针对一本未提及具体内容，但书名为《空间特殊轨道理论与设计方法》的图书的详细简介，内容力求详实、专业，避免任何“AI痕迹”或重复提问： --- 《空间特殊轨道理论与设计方法》 图书简介 本书全面深入地探讨了航天动力学领域中，特别是针对非常规、非霍曼转移或对动力学特性有特殊要求的空间轨道理论、分析方法与工程设计实践。在当前卫星星座部署、深空探测任务以及复杂轨道机动日益增多的背景下，对“特殊轨道”的精确理解和有效控制已成为衡量航天工程先进性的重要标志。本书旨在为航天工程师、轨道动力学研究人员及相关专业高年级学生提供一套系统化、可操作的理论框架和设计工具。 第一部分：理论基础与动力学建模 本书伊始，首先对轨道动力学的经典理论进行了回顾与提升，重点聚焦于如何从基础的两体问题过渡到考虑摄动影响下的多体系统建模。 1. 经典轨道动力学再审视： 详细阐述了开普勒轨道参数的几何意义，并引入了更适合数值计算和轨道长期预报的Delaunay 变量和四元数表示法。讨论了如何利用牛顿万有引力定律和拉格朗日方程在非惯性系下构建运动微分方程。 2. 摄动理论的精细化分析： 针对地球非球形（$J_2, J_3$等高阶谐量）、大气阻力（特别是低轨环境下）以及日月引力等主要摄动源，本书构建了系统的摄动模型。重点介绍了平均化方法（如Kozai-Lidov机制的深入分析），用以分离轨道要素的长期演化趋势和短期振荡，这对于规划寿命较长的特殊轨道至关重要。 3. 广义限制性三体问题的新视角： 对于涉及地月系统、地日系统或行星际任务的特殊轨道设计，本书深入研究了拉格朗日点（L点）的稳定性分析。超越了传统的线性稳定性分析，引入了庞加莱截面法和KAM理论对L点周围的周期性轨道（如Halo轨道、Lissajous轨道）的混沌区域和可预测区域进行精确划分。 第二部分：特殊轨道类型的解析与构造 本书的核心章节致力于构建和分析那些在经典霍曼转移或圆轨道配置中难以实现的轨道类型。 1. 非平面和倾角突变的轨道设计： 探讨了如何利用燃料高效的轨道平面机动技术，例如重力辅助（或称引力弹弓）在行星际转移中的应用。详细分析了极地轨道（Polar Orbits）和太阳同步轨道（SSO）的精确参数确定，并给出了在特定观测需求下，轨道倾角如何随时间变化的动力学模型。 2. 周期性与周期性重访轨道： 聚焦于周期性轨道（Periodic Orbits）的构造，特别是针对共振轨道和地球同步转移轨道（GTO）的优化。对于深空探测任务，本书提供了周期性重访轨道（Revisiting Orbits）的数值设计流程，确保航天器能够以可控的间隔多次飞越目标区域，如火星或系外小行星。 3. 保持与控制： 详细阐述了轨道保持（Station-Keeping）的策略。这包括对非保守力（如太阳辐射压）的建模，以及利用微推力进行低推力轨道机动（Low-Thrust Trajectory Optimization）的设计方法。针对特定的L点轨道，给出了基于控制约束优化（Constrained Optimization）的燃料最优保持策略。 第三部分：设计方法与数值实现 理论的价值最终体现在可工程化的设计流程上。本部分侧重于将复杂的动力学方程转化为实际可操作的导航和控制方案。 1. 转移轨迹的优化： 详细介绍了直接法和间接法在求解最优转移轨迹中的应用。特别是在设计涉及行星际弹道的过程中，利用基于离散化的控制分配方法来确定推进器的脉冲时间和推力大小。对多目标优化问题（如最小化转移时间同时最小化燃料消耗）的求解路径给出了详尽的算法介绍。 2. 摄动适应性轨道设计： 讨论了如何设计“鲁棒性”轨道，即对初始误差和未建模的摄动具有较强抵抗力的轨道。引入了不敏感设计原理，通过调整轨道的某些敏感参数（如近地点幅角）来抑制特定摄动源的影响。 3. 数值积分与精度保证： 对高精度轨道预测至关重要的数值积分算法进行了对比分析，包括高阶龙格-库塔法、辛积分器（Symplectic Integrators）及其在轨道长期稳定性模拟中的适用性。同时，书中给出了评估轨道预报误差范围和误差累积速度的实用准则。 结论与展望 《空间特殊轨道理论与设计方法》不仅是一本理论专著，更是一本面向工程实践的工具书。它系统地梳理了从基础理论到前沿设计的完整链条，尤其强调了对复杂动力学现象的解析能力和对现代优化工具的应用。本书旨在帮助读者突破传统轨道设计的思维定式，掌握设计下一代高精度、高效率的复杂空间飞行任务所必需的理论与技术。 ---

评分☆☆☆☆☆

最近读了一本关于航天动力学和轨道力学的书，名字叫《天体运动学与轨道优化设计》。这本书的内容相当硬核，简直是为那些对高深理论有兴趣的工程师和研究人员量身定做的。开篇就深入探讨了开普勒运动的精确解析解，以及如何在不考虑摄动的情况下构建基础轨道模型。作者在处理二体问题时展现了极高的数学功底，各种向量代数和微分方程的推导清晰而严谨，让人不得不佩服其对基础理论的掌握程度。我印象最深的是关于拉格朗日点附近的小行星运动稳定性分析部分，那里引入了庞加莱截面和混沌理论的概念，使得原本枯燥的轨道计算变得充满了哲学思辨的味道。虽然部分章节的数学推导稍微有些密集，需要反复阅读才能完全消化，但这种深度正是这本书的价值所在，它不是一本入门读物，而是一本能让你在理论层面实现跃升的工具书。作者非常擅长用清晰的图示来辅助复杂的几何关系描述，使得那些抽象的相空间轨迹变得可视化，极大地降低了理解复杂动力学行为的门槛。总的来说，对于想在轨道设计领域深耕的人来说，这本书绝对是案头必备的参考资料，它提供的不仅仅是方法，更是一种严谨的科学思维方式。

评分☆☆☆☆☆

关于那本专注于新型推进系统效率评估的书籍，我发现它在理论和实践的结合上做得非常出色，书名姑且是《高比冲等离子体推力器性能建模与寿命预测》。这本书完全绕开了传统的化学火箭概念，直奔主题探讨了霍尔推进器和磁约束聚变等离子体源的物理机制。作者对等离子体鞘层理论的阐述，细致到每一个粒子在电磁场中的漂移路径和能量交换过程，这对于设计高效率的离子源至关重要。我尤其欣赏其中关于“离子束中性化对推力精度的影响”这一节的分析，作者通过对比不同的电子束注入策略，量化了中性化效率与长期任务可靠性之间的权衡关系。书中还穿插了大量的实验数据和仿真结果，这些数据并非简单罗列，而是被用来验证作者提出的非理想气体动力学模型，这种相互印证的方式极大地增强了论点的说服力。不过，这本书的阅读门槛也相应提高了，它要求读者对等离子体物理、电磁场理论以及统计热力学都有深入的理解。对于非专业背景的读者来说，理解书中关于麦克斯韦方程组在强磁场下的变形式应用可能会是一个挑战。但对于致力于未来深空探测技术的研究人员而言，这本书无疑是一份极具前瞻性的指南。

评分☆☆☆☆☆

我花了相当长的时间才啃完这本侧重于先进姿态控制理论的专著，暂且称之为《柔性航天器动力学与实时反馈控制》。这本书的视角非常独特，它没有过多纠缠于传统的刚体动力学，而是将重点放在了航天器自身结构柔性对姿态控制带来的挑战上。书中详细分析了模态截断误差如何影响控制器的性能，并引入了有限元分析（FEA）的结果来构建更精确的系统动力学模型。最让我感到震撼的是关于“智能材料驱动器”在主动振动抑制中的应用章节，作者竟然将压电陶瓷的本构关系直接嵌入到了控制器的设计流程中，这在一般的控制理论书籍中是极其罕见的。作者在描述LQR（线性二次型调节器）设计时，也特别强调了如何将结构模态的阻尼比作为权重矩阵中的约束项进行优化，这体现了极强的工程实践导向。阅读体验上，这本书要求读者对现代控制理论，尤其是H无穷控制和自适应控制有扎实的基础，否则，面对那些复杂的矩阵不等式求解过程，很容易迷失方向。但一旦掌握，你就会发现它提供的姿态控制算法，在面对微小卫星或大型空间望远镜这类对振动抑制要求极高的平台时，具有不可替代的优势。这本书的深度和广度，无疑将该领域的工程应用推向了一个新的高度。

评分☆☆☆☆☆

关于那本探讨空间碎片环境演化与风险评估的书籍，我必须说，它的社会意义和科学深度并重，姑且称为《近地轨道空间环境动力学与碎片减缓策略》。这本书以一种非常宏大的视角审视了人类活动对近地空间环境造成的长期影响。它不仅仅是简单地罗列了碎片数量和分布，而是建立了一个基于蒙特卡洛模拟的概率模型来预测未来几十年内“凯斯勒现象”的发生概率。书中对不同高度带（如LEO、MEO）的碰撞风险进行了分层级的量化分析，并且引入了“系统安全裕度”的概念来评估现有空间交通管理的有效性。让我感到耳目一新的是，作者探讨了主动清除碎片的技术可行性，特别是针对报废卫星的在轨捕获与离轨处置方案的经济性分析。这些分析并非停留在理论层面，而是结合了国际空间法和商业航天运营的实际约束条件，使得风险评估更贴近现实世界的决策过程。作者在描述碎片轨迹预测模型时，使用了多体摄动理论，并详细说明了如何将大气阻力模型纳入计算，以应对低轨碎片的高衰减率。这本书读起来，既让人对太空环境的脆弱性感到忧虑，同时也为我们提供了切实可行的、基于科学数据的风险应对思路。

评分☆☆☆☆☆

我最近接触了一本关于卫星导航系统抗干扰和数据完整性保障的专业书籍，它的内容聚焦在如何应对日益复杂的电磁环境威胁，书名暂定为《GNSS信号欺骗与抗干扰技术研究》。这本书的叙事风格非常偏向于信号处理和信息论，它没有花太多笔墨去描述卫星星座的几何布局，而是将核心放在了接收机端。书中对各种欺骗信号（如转发延迟欺骗、伪距偏移欺骗）的数学模型进行了详尽的构建，并通过频谱分析展示了这些恶意信号在接收机数字基带中产生的特定特征。最令我印象深刻的是关于自适应波束形成技术在接收机天线阵列中的应用，作者不仅解释了经典的Capon方法，还提出了一种基于深度学习的盲源分离算法来实时识别和抑制窄带干扰，这种跨学科的融合非常具有现代感。书中的算法推导非常扎实，从傅里叶变换到卡尔曼滤波的每一步都交代得清楚明白。虽然部分章节涉及大量的数字信号处理公式，但作者很巧妙地将理论与实际的抗干扰案例相结合，使得即便是复杂的算法，也能被理解为解决特定工程问题的工具。这本书对于提升下一代高可靠性导航系统的安全性具有重要的指导意义。