快速响应微小卫星设计

目录
第1章绪论1
1.1快速响应微小卫星的概念及其发展现状1
1.1.1微小卫星及其技术特点1
1.1.2快速响应微小卫星的概念3
1.1.3快速响应微小卫星的发展现状4
1.2快速响应微小卫星的技术特点12
参考文献16
第2章快速响应微小卫星任务分析与设计17
2.1任务分析与设计流程18
2.1.1任务目标确定19
2.1.2任务要求和约束条件确定19
2.1.3影响任务设计与分析的主导因素19
2.1.4任务方案设计20
2.2快速响应微小卫星任务轨道设计与分析22
2.2.1任务轨道设计22
2.2.2任务轨道特性分析25
2.3卫星总体参数优化设计36
2.3.1卫星总体参数中运动因素对像移的影响36
2.3.2相对运动对线阵CCD成像质量的影响39
2.3.3卫星总体参数对线阵CCD成像质量的影响分析41
2.3.4卫星总体参数优化设计方法42
2.4任务方案评估47
2.4.1任务方案仿真评估系统48
2.4.2任务仿真评估的流程和实例51
参考文献54
第3章快速响应微小卫星轨道与姿态控制方法56
3.1轨道维持控制方法56
3.1.1轨道衰减分析56
3.1.2轨道维持燃料消耗分析58
3.1.3轨道维持控制方法59
3.2轨道快速机动控制方法61
3.2.1正切脉冲推力轨道机动控制61
3.2.2脉冲推力星下点轨迹调整方法64
3.3高性能姿态确定及其滤波估计方法66
3.3.1卫星姿态运动学与动力学方程66
3.3.2卫星伪角速率高精度估计69
3.3.3基于粒子滤波的高精度姿态确定方法71
3.3.4卫星姿态确定系统的误差标定75
3.4姿态大角度快速机动控制方法78
3.4.1姿态机动轨迹规划方法79
3.4.2绕瞬时欧拉轴的姿态机动控制算法80
3.5目标跟踪控制与机动过程中的高精度稳定控制方法85
3.5.1针对目标跟踪的卫星运动学建模86
3.5.2目标跟踪控制器设计87
3.5.3带有干扰观测器的目标跟踪控制器设计89
3.5.4沿迹成像控制方法90
参考文献92
第4章基于柔性化平台的微小卫星一体化设计方法93
4.1柔性化平台的概念及其体系结构93
4.1.1卫星平台的柔性与柔性化平台的概念93
4.1.2柔性化平台的体系结构95
4.2可重构模块智能核心单元及其设计方法101
4.2.1智能核心单元主要功能及接口设计101
4.2.2智能核心单元内部板卡设计102
4.2.3智能核心单元可靠性设计103
4.3公用模块的划分与确定104
4.3.1模块划分的准则和依据104
4.3.2基于接口的功能模块划分方法106
4.3.3模块的系列化设计110
4.3.4模块的接口设计111
4.3.5柔性化平台公用模块的划分112
4.4模块的标准化和即插即用设计方法117
4.4.1物理接口的标准化设计117
4.4.2电气接口的标准化设计118
4.4.3软件接口标准化设计121
4.4.4即插即用的信息网络协议设计124
4.4.5非标准模块的接口转换方法130
4.5基于柔性化平台的微小卫星一体化设计方法130
4.5.1基于优化配置的公用模块选配方法131
4.5.2可重构模块的重构配置方法134
4.6基于柔性化平台的微小卫星快速集成方法139
4.6.1基于CAN总线的接口协议139
4.6.2即插即用模块的自主识别和驱动方法143
4.6.3基于柔性化平台的卫星快速研制流程156
参考文献161
第5章柔性化平台可重构综合电子系统设计方法162
5.1综合电子系统重构机理及其体系结构设计163
5.1.1电子系统硬件重构的原理及方法163
5.1.2FPGA资源规划与可重构系统体系结构166
5.1.3可重构综合电子系统的故障处理方法171
5.2可重构综合电子系统快速重构与可靠性设计173
5.2.1基于混合遗传算法的重构任务快速规划173
5.2.2可重构综合电子系统等寿命优化设计179
5.3可重构综合电子系统的故障屏蔽与修复方法183
5.3.1空间环境对FPGA的影响分析183
5.3.2FPGA容错有限状态机设计186
5.3.3基于SAT问题的FPGA永久性故障修复191
5.4可重构综合电子系统的实现方法196
5.4.1可重构综合电子系统样机及其性能测试方法196
5.4.2系统半物理仿真验证202
5.5COTS器件可靠性应用的设计方法205
5.5.1空间环境对COTS器件的影响206
5.5.2COTS器件在卫星上应用的主要方法207
5.5.3COTS器件冗余网络设计方法208
5.5.4针对单粒子闩锁的断电/再加电保护设计213
5.5.5COTS器件抗辐射加固的设计方法214
参考文献217
第6章柔性化平台构件化软件及其设计方法219
6.1构件化软件体系结构及其设计方法220
6.1.1构件化软件的体系结构221
6.1.2构件化软件的自适应与重构方法224
6.1.3即插即用的构件化软件体系结构225
6.2构件化软件总线设计230
6.2.1软件总线中间件(QST)的概念231
6.2.2软件总线中间件设计231
6.3柔性化平台软件的构件划分方法247
6.3.1系统服务软件的构件划分247
6.3.2系统服务软件构件设计256
6.3.3应用程序软件构件设计264
6.4构件化软件的动态链接与加载方法267
6.4.1软件构件的动态链接方法268
6.4.2软件构件的动态加载方法270
参考文献272
第7章快速响应微小卫星快速测试方法273
7.1快速测试系统体系结构及其设计274
7.1.1快速响应微小卫星的测试要求及系统方案274
7.1.2快速测试系统体系结构设计279
7.2测试序列快速生成方法287
7.2.1基于TG时延离散Petri网模型的测试序列动态生成方法287
7.2.2测试序列优化方法293
7.3自动化测试软件设计方法296
7.3.1图形化测试序列生成方法296
7.3.2软件协议配置方法303
7.3.3测试数据自主判读方法305
7.3.4自动化测试软件的应用实例307
7.4卫星在轨快速自主测试方法309
7.4.1在轨状态自主确认与评估方法310
7.4.2卫星自激励测试方法313
参考文献314
第8章星箭一体化飞行器及其设计方法316
8.1星箭一体化飞行器的概念与特点317
8.1.1星箭一体化飞行器系统组成318
8.1.2星箭一体化飞行器的技术特点319
8.2星箭一体化设计方法322
8.2.1结构系统一体化设计方法323
8.2.2综合电子系统一体化设计方法329
8.2.3轨道与姿态控制系统一体化设计方法333
8.2.4电源系统一体化设计方法335
8.2.5测控系统一体化设计方法339
8.2.6星箭一体化研制流程341
8.3星箭一体化飞行器全程制导与控制方法341
8.3.1栅格舵与侧喷流联合控制方法342
8.3.2大弹道偏差下的高精度制导控制方法345
8.3.3超低轨道飞行器高精度、高稳定度控制方法356
参考文献357
第9章快速响应卫星网络化应用359
9.1快速响应卫星网络化应用的概念359
9.1.1卫星集群/星簇的概念359
9.1.2快速响应微小卫星网络化应用模式363
9.2快速响应卫星网络化应用方法365
9.2.1集群/星簇应用系统体系构架365
9.2.2集群/星簇系统网络硬件层设计369
9.2.3集群卫星系统网络的能量均衡方法371
9.2.4集群卫星系统网络拓扑的*短路径分析375
9.2.5集群/星簇系统构形设计与维持控制方法383
参考文献386
索引387