空間系統(tǒng)導(dǎo)論:設(shè)計(jì)與綜合 版權(quán)信息
- ISBN:9787302677925
- 條形碼:9787302677925 ; 978-7-302-67792-5
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空間系統(tǒng)導(dǎo)論:設(shè)計(jì)與綜合 本書(shū)特色
我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域研究人員學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)空間系統(tǒng)工程師、相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員、跨學(xué)科的研究者和該學(xué)科的高年級(jí)學(xué)生均能提供幫助。
空間系統(tǒng)導(dǎo)論:設(shè)計(jì)與綜合 內(nèi)容簡(jiǎn)介
著名空間系統(tǒng)工程師米格爾·A.阿吉雷結(jié)合其學(xué)術(shù)研究和工程實(shí)踐 ,從綜合的視角出發(fā),介紹了空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)工程、項(xiàng)目管理、衛(wèi)星工程學(xué)科的多個(gè)領(lǐng)域。本書(shū)分為兩部分。**部分以抽象的方式分析了空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程。第二部分則重點(diǎn)介紹了空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的具體方面。通過(guò)多個(gè)實(shí)際案例,對(duì)空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行綜合分析,探討空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)技術(shù)和非技術(shù)因素的相互作用,塑造空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法體系。本書(shū)涉及整個(gè)系統(tǒng):空間和地面段、任務(wù)目標(biāo)以及成本、風(fēng)險(xiǎn)和任務(wù)成功概率。書(shū)中集中討論了設(shè)計(jì)決策之間的相互作用,并使用過(guò)去的設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)說(shuō)明這些相互作用。其目的是讓讀者通過(guò)分析這些過(guò)去的設(shè)計(jì),深入了解什么是好的設(shè)計(jì)。
空間系統(tǒng)導(dǎo)論:設(shè)計(jì)與綜合 目錄
1緒論1.1本書(shū)的目的1.2總體架構(gòu)定義過(guò)程中的角色1.3系統(tǒng)總體架構(gòu)定義階段的觀點(diǎn)1.4設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是一個(gè)不斷演進(jìn)的過(guò)程1.5項(xiàng)目階段和項(xiàng)目評(píng)審1.6什么是空間系統(tǒng)1.7術(shù)語(yǔ)1.8建議補(bǔ)充閱讀2空間學(xué)科2.1空間系統(tǒng)工程2.1.1集成與控制2.1.2接口管理2.1.3需求工程1緒論1.1本書(shū)的目的1.2總體架構(gòu)定義過(guò)程中的角色1.3系統(tǒng)總體架構(gòu)定義階段的觀點(diǎn)1.4設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是一個(gè)不斷演進(jìn)的過(guò)程1.5項(xiàng)目階段和項(xiàng)目評(píng)審1.6什么是空間系統(tǒng)1.7術(shù)語(yǔ)1.8建議補(bǔ)充閱讀2空間學(xué)科2.1空間系統(tǒng)工程2.1.1集成與控制2.1.2接口管理2.1.3需求工程2.1.4系統(tǒng)分析2.1.5設(shè)計(jì)和配置定義2.1.6驗(yàn)證2.2空間系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1傳統(tǒng)角色中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師2.2.2架構(gòu)定義的形式化2.3項(xiàng)目管理2.4衛(wèi)星工程學(xué)科2.4.1結(jié)構(gòu)2.4.2熱控2.4.3機(jī)構(gòu)2.4.4姿態(tài)控制2.4.5推進(jìn)2.4.6電力2.4.7數(shù)據(jù)處理2.4.8軟件2.4.9通信2.5儀器工程2.6工程支持學(xué)科2.6.1制造組裝、集成、驗(yàn)證和測(cè)試工程2.6.2產(chǎn)品保證2.6.3衛(wèi)星飛行操作2.6.4衛(wèi)星數(shù)據(jù)輸出處理2.6.5成本工程2.7用戶: 任務(wù)背后的科學(xué)家3需求、規(guī)格和設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)分解的層次3.2規(guī)格和需求的類型3.2.1規(guī)格的類型3.2.2需求的類型3.2.3技術(shù)規(guī)格需求3.3需求工程3.4數(shù)值工程3.4.1不同的需求數(shù)值3.4.2系統(tǒng)效能度量3.5需求與驗(yàn)證4約束條件與設(shè)計(jì)4.1需求與約束條件4.2空間項(xiàng)目的外部環(huán)境4.2.1STEP分析4.2.2預(yù)測(cè)與場(chǎng)景分析4.3精選的過(guò)往空間項(xiàng)目歷史4.3.1私人與公共通信和對(duì)地觀測(cè)4.3.2阿波羅計(jì)劃4.4作為約束條件的計(jì)劃性框架4.5依據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)劃分的項(xiàng)目類型4.5.1能力驗(yàn)證 4.5.2技術(shù)驗(yàn)證 4.5.3科學(xué)進(jìn)步4.5.4運(yùn)營(yíng) 4.6依據(jù)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)度的項(xiàng)目類型4.7依據(jù)項(xiàng)目規(guī)模的項(xiàng)目類型4.8成本4.8.1自上而下的成本估算4.8.2自下而上的成本估算4.8.3成本估算的風(fēng)險(xiǎn)4.8.4單顆衛(wèi)星與多顆衛(wèi)星的成本4.9風(fēng)險(xiǎn)約束條件4.9.1質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理4.9.2量化風(fēng)險(xiǎn)管理4.9.3技術(shù)成熟度與技術(shù)開(kāi)發(fā)4.9.4開(kāi)發(fā)方法與樣機(jī)思想4.10進(jìn)度約束條件4.11管理趨勢(shì)作為約束條件5作為共時(shí)過(guò)程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1空間系統(tǒng)要素5.2系統(tǒng)規(guī)格、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師5.3針對(duì)約束條件的設(shè)計(jì)5.3.1成本5.3.2風(fēng)險(xiǎn)5.3.3進(jìn)度5.4針對(duì)需求的設(shè)計(jì)5.5設(shè)計(jì)工具5.5.1分析與設(shè)計(jì)5.5.2功能分析與功能分解5.5.3權(quán)衡與設(shè)計(jì)5.5.4預(yù)算分配工程5.5.5并行工程5.5.6可靠性5.6設(shè)計(jì)與任務(wù)性能5.6.1任務(wù)效能度量5.6.2效能度量限制5.6.3安全余量、過(guò)失與錯(cuò)誤5.7決策的非數(shù)值支持5.8決策的數(shù)值支持5.8.1確定性方法5.8.2不確定性情況下的非概率數(shù)值方法5.8.3概率方法6作為歷時(shí)過(guò)程的系統(tǒng)定義6.1循環(huán)及線性的系統(tǒng)定義過(guò)程6.2作為遞歸過(guò)程的系統(tǒng)定義6.3作為線性過(guò)程的系統(tǒng)定義6.3.10階段6.3.2A階段6.3.3B1階段6.4任務(wù)里程碑和評(píng)審6.4.1評(píng)審程序6.4.2任務(wù)定義階段期間的評(píng)審6.5并行開(kāi)發(fā)6.5.1技術(shù)成熟度的提高6.5.2科學(xué)理解的進(jìn)步7設(shè)計(jì)域概述7.1設(shè)計(jì)交互和設(shè)計(jì)域7.1.1觀測(cè)量和儀器域7.1.2軌道和姿態(tài)域 7.1.3衛(wèi)星構(gòu)型域7.1.4衛(wèi)星操作數(shù)據(jù)流域7.1.5儀器輸出數(shù)據(jù)流域7.2作為空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例的天文臺(tái)任務(wù)7.2.1任務(wù)描述7.2.2任務(wù)比較7.2.3天文臺(tái)任務(wù)的頂層設(shè)計(jì)交互7.3多星設(shè)計(jì)7.3.1數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)質(zhì)量與衛(wèi)星數(shù)量的關(guān)系7.3.2任務(wù)壽命與衛(wèi)星數(shù)量的關(guān)系7.4體系8觀測(cè)量與儀器域8.1觀測(cè)量和儀器選擇8.2觀測(cè)量和儀器域所涉及的要素和部件8.2.1無(wú)源光學(xué)8.2.2有源光學(xué)8.2.3無(wú)源微波8.2.4有源微波8.2.5原位儀器8.2.6通信載荷8.3儀器實(shí)例8.3.1風(fēng)神8.3.2詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡8.3.3哨兵38.3.4熱帶云8.3.5尤利西斯8.4觀測(cè)需要作為設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)8.4.1觀測(cè)頻率和大氣8.4.2數(shù)據(jù)質(zhì)量8.4.3圖像變形8.4.4數(shù)據(jù)量8.4.5系統(tǒng)式與交互式觀測(cè)8.4.6響應(yīng)能力,捕獲延遲和滯后8.4.7觀測(cè)目標(biāo)和視線的旋轉(zhuǎn)8.4.8儀器接口8.5作為設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)因素的端到端性能8.6功能分配8.6.1掃描8.6.2內(nèi)部和外部校準(zhǔn)8.6.3固體孔徑、可展開(kāi)孔徑、合成孔徑8.6.4分辨率與高度 8.7預(yù)算分配8.7.1輻射測(cè)量的質(zhì)量8.7.2MTF8.7.3端到端性能9軌道與姿態(tài)域9.1涉及本域的要素和部件9.1.1運(yùn)載火箭9.1.2軌道確定和修正工具9.1.3姿態(tài)確定和控制工具9.2空間環(huán)境作為軌道和姿態(tài)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)因素9.2.1引力場(chǎng)9.2.2地球磁場(chǎng)9.2.3中性大氣9.2.4太陽(yáng)輻射9.2.5電離層輻射9.2.6地球以外的空間環(huán)境9.3姿態(tài)和姿態(tài)類型9.3.1無(wú)控衛(wèi)星姿態(tài)9.3.2重力梯度姿態(tài)控制9.3.3自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制9.3.4雙旋和動(dòng)量偏置姿態(tài)控制9.3.5慣性穩(wěn)定姿態(tài)控制9.4軌道及軌道類型9.4.1低地球軌道9.4.2LEO太陽(yáng)同步軌道9.4.3中等高度地球軌道9.4.4地球同步軌道和地球靜止軌道9.4.5長(zhǎng)周期地球軌道9.4.6拉格朗日點(diǎn)9.4.7行星際軌道9.4.8繞其他行星的軌道9.5任務(wù)階段、模式及衛(wèi)星姿態(tài)9.6軌道和姿態(tài)示例9.6.1哨兵-39.6.2尤利西斯9.6.3銥星9.6.4昴宿星9.7衛(wèi)星周?chē)膸缀侮P(guān)系9.7.1天底指向的衛(wèi)星9.7.2自旋衛(wèi)星9.7.3慣性衛(wèi)星9.8指向控制、指向擾動(dòng)和指向修正9.8.1衛(wèi)星和儀器的指向及指向擾動(dòng) 9.8.2指向控制、指向擾動(dòng)力矩、圖像獲取和頻率范圍9.8.3指向誤差的類型9.9功能分配9.9.1軌道選擇9.9.2姿態(tài)選擇9.9.3覆蓋及重訪9.10預(yù)算分配9.10.1衛(wèi)星位置9.10.2儀器視線指向和恢復(fù)9.10.3指向穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)和恢復(fù)9.10.4地理定位9.10.5配準(zhǔn)9.10.6重新指向敏捷性要求9.10.7速度增量和燃料9.10.8機(jī)械擾動(dòng)9.11星座的實(shí)現(xiàn)與保持10衛(wèi)星構(gòu)型域10.1本域的組成部分10.1.1結(jié)構(gòu)10.1.2熱 10.1.3機(jī)械10.1.4太陽(yáng)能電池陣10.2作為構(gòu)型驅(qū)動(dòng)因素的外部環(huán)境10.2.1運(yùn)載火箭10.2.2負(fù)荷環(huán)境10.2.3熱輻射環(huán)境: 太陽(yáng)、地球和深空10.2.4空間環(huán)境產(chǎn)生的外部壓力和力矩10.2.5電磁輻射環(huán)境10.2.6外部環(huán)境的其他影響10.3構(gòu)型實(shí)例10.3.1海洋環(huán)流探測(cè)衛(wèi)星10.3.2尤利西斯號(hào)10.3.3JWST10.3.4銥星10.4圍繞著衛(wèi)星的幾何與構(gòu)型10.4.1天底指向衛(wèi)星10.4.2自旋衛(wèi)星10.4.3慣性指向衛(wèi)星10.4.4敏捷衛(wèi)星10.5功能分配10.5.1主體結(jié)構(gòu)形狀10.5.2可展開(kāi)的結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu): 固定的與展開(kāi)的10.5.3標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)與專用平臺(tái)10.5.4被動(dòng)與主動(dòng)熱控10.5.5儀器指向與衛(wèi)星指向10.6性能分配10.6.1質(zhì)量預(yù)算10.6.2熱預(yù)算10.6.3功率生成預(yù)算10.6.4校準(zhǔn)預(yù)算10.6.5體積預(yù)算11操作數(shù)據(jù)流域11.1與本域相關(guān)的在軌要素11.1.1電源子系統(tǒng)11.1.2衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)11.1.3遙測(cè)與遙控?cái)?shù)據(jù)通信子系統(tǒng)11.2包含在本域中的地面要素11.2.1操作地面站與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星11.2.2任務(wù)操作控制中心11.3任務(wù)階段11.3.1發(fā)射及早期運(yùn)行段11.3.2衛(wèi)星試運(yùn)行階段11.3.3正常運(yùn)行階段11.3.4安全模式和其他休眠模式11.3.5正常軌道修正機(jī)動(dòng)11.3.6退役與離軌處置11.4數(shù)據(jù)管理架構(gòu)實(shí)例11.4.1Cluster任務(wù)11.4.2羅塞塔11.4.3哨兵-311.4.4SSTL-DMC11.5功能分配11.5.1計(jì)劃式與交互式操作11.5.2自主運(yùn)行與地面干預(yù)11.5.3快指令與慢指令11.5.4操作地面站的數(shù)量及其位置11.5.5軌道確定與控制功能分配11.6性能分配11.6.1功率預(yù)算11.6.2通信鏈路預(yù)算11.6.3計(jì)算機(jī)負(fù)荷預(yù)算11.6.4星載運(yùn)算存儲(chǔ)器11.6.5數(shù)據(jù)獲取時(shí)延預(yù)算11.6.6服務(wù)等級(jí)與可用度預(yù)算12儀器輸出數(shù)據(jù)流域12.1本域包含的在軌部件12.1.1儀器輸出數(shù)據(jù)處理12.1.2儀器數(shù)據(jù)輸出下行鏈路12.2包含在本域的地面部件12.2.1儀器下行數(shù)據(jù)接收地面站和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星12.2.2有效載荷數(shù)據(jù)地面段12.3架構(gòu)的例子12.3.1Cluster12.3.2羅塞塔12.3.3哨兵-312.3.4NOAA-POESS任務(wù)12.4功能分配12.4.1大數(shù)據(jù)量與小數(shù)據(jù)量12.4.2短數(shù)據(jù)延遲與長(zhǎng)數(shù)據(jù)延遲12.4.3現(xiàn)有的、待獲取的和已訂購(gòu)的產(chǎn)品12.4.4在軌與地面處理12.4.5地面站的數(shù)量和位置12.4.6集中式與分散式處理12.4.7獨(dú)立的科學(xué)操作或作為整體操作一部分的科學(xué)操作12.5性能分配12.5.1星載存儲(chǔ)內(nèi)存預(yù)算12.5.2數(shù)據(jù)下行鏈路預(yù)算12.5.3數(shù)據(jù)延遲預(yù)算13空間任務(wù)成本與替代設(shè)計(jì)方法13.1空間任務(wù)和成本13.2降低成本的方法13.2.1適當(dāng)?shù)募軜?gòu)定義13.2.2硬件優(yōu)化13.2.3組織優(yōu)化13.2.4以組織和硬件為中心: 在精簡(jiǎn)的項(xiàng)目組織領(lǐng)導(dǎo)下的小型簡(jiǎn)單衛(wèi)星13.3沒(méi)有投資方/用戶二元性的項(xiàng)目13.4極低創(chuàng)新度項(xiàng)目,沒(méi)有客戶的項(xiàng)目13.5成本工程是藝術(shù)和科學(xué)
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空間系統(tǒng)導(dǎo)論:設(shè)計(jì)與綜合 作者簡(jiǎn)介
米格爾·A.阿吉雷,西班牙著名空間系統(tǒng)工程師,曾就于ESA工作,參與設(shè)計(jì)多項(xiàng)空間飛行任務(wù)。王忠貴,曾任中國(guó)載人航天工程副總設(shè)計(jì)師,中國(guó)探月工程二期副總設(shè)計(jì)師。獲國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)3項(xiàng)、一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。王瑞軍。獲部委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng),獲中國(guó)載人航天工程突出貢獻(xiàn)者、中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆@詈F(xiàn)任探月工程四期嫦娥七號(hào)、嫦娥八號(hào)副總設(shè)計(jì)師。獲得第18屆中國(guó)科協(xié)求是杰出青年獎(jiǎng)。