商業(yè)航天工程導(dǎo)論（全2冊）

目錄
第1章商業(yè)航天概述1
1.1概念與范疇1
1.1.1定義1
1.1.2業(yè)務(wù)與場景3
1.1.3特點4
1.1.4國內(nèi)外發(fā)展歷程7
1.2發(fā)展模式9
1.2.1國外商業(yè)航天的發(fā)展模式10
1.2.2國內(nèi)商業(yè)航天發(fā)展模式23
1.2.3發(fā)展模式的創(chuàng)新28
1.2.4與互聯(lián)網(wǎng)的跨界融合31
1.3發(fā)展規(guī)律33
1.3.1商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射模式33
1.3.2商業(yè)衛(wèi)星與星座34
1.3.3商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用38
1.3.4商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)分析40
1.4發(fā)展趨勢41
參考文獻43
第2章衛(wèi)星工程系統(tǒng)44
2.1運載火箭45
2.1.1火箭的分類46
2.1.2運載火箭組成46
2.1.3運載火箭結(jié)構(gòu)48
2.1.4火箭發(fā)動機49
2.1.5飛行程序49
2.1.6國內(nèi)外典型運載火箭50
2.2航天發(fā)射場69
2.2.1發(fā)射場的組成70
2.2.2國內(nèi)航天發(fā)射場70
2.2.3國外著名的航天發(fā)射場74
2.3航天測控網(wǎng)76
2.3.1航天測控網(wǎng)的類型76
2.3.2航天測控網(wǎng)的組成76
2.3.3航天測控網(wǎng)的功能77
2.3.4測控網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及特點79
2.3.5測控系統(tǒng)頻段劃分標準82
2.3.6我國航天測控網(wǎng)的發(fā)展83
2.4三大衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)84
2.4.1通信衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)84
2.4.2導(dǎo)航衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)91
2.4.3遙感衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)92
參考文獻99
第3章商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)總體設(shè)計100
3.1衛(wèi)星總體設(shè)計概述100
3.1.1系統(tǒng)工程101
3.1.2總體設(shè)計任務(wù)107
3.2商業(yè)衛(wèi)星總體方案設(shè)計117
3.2.1面向任務(wù)的需求分析117
3.2.2總體方案初步設(shè)想120
3.2.3分系統(tǒng)指標126
3.2.4衛(wèi)星總體方案綜合和確定134
3.2.5研制技術(shù)流程制定139
3.3國內(nèi)外典型商業(yè)衛(wèi)星平臺141
3.3.1國外典型商業(yè)衛(wèi)星平臺141
3.3.2國內(nèi)典型商業(yè)衛(wèi)星平臺147
參考文獻150
第4章軌道與星座設(shè)計152
4.1軌道設(shè)計152
4.1.1衛(wèi)星軌道參數(shù)與分類152
4.1.2軌道高度的選擇157
4.1.3軌道傾角的選擇158
4.1.4降交點地方時選擇161
4.1.5升交點赤經(jīng)確定162
4.2星座設(shè)計方法162
4.2.1常用星座構(gòu)型164
4.2.2星座設(shè)計方法166
4.3星座覆蓋性能分析176
4.3.1覆蓋性能指標176
4.3.2星座覆蓋計算177
4.4星間鏈路178
4.4.1星間鏈路組成及分類179
4.4.2星間鏈路距離約束179
4.4.3星間鏈路角度約束180
4.5星座優(yōu)化設(shè)計183
4.5.1星座性能及一般統(tǒng)計方法184
4.5.2設(shè)計目標與約束185
4.5.3多目標優(yōu)化模型186
4.5.4優(yōu)化算法187
參考文獻190
第5章衛(wèi)星有效載荷192
5.1通信載荷192
5.1.1星間鏈路193
5.1.2高效數(shù)傳載荷199
5.1.3物聯(lián)通信載荷203
5.1.4空間高速路由載荷210
5.2導(dǎo)航載荷217
5.2.1星載原子鐘220
5.2.2任務(wù)數(shù)據(jù)注入接收機223
5.2.3導(dǎo)航任務(wù)數(shù)據(jù)單元224
5.2.4星上陣列發(fā)射天線226
5.3遙感載荷227
5.3.1遙感載荷的分類227
5.3.2光學(xué)成像載荷229
5.3.3成像雷達234
5.3.4微波輻射計244
5.4星載天線245
5.4.1概述245
5.4.2衛(wèi)星多波束天線248
5.4.3衛(wèi)星相控陣天線260
5.4.4微小衛(wèi)星天線271
參考文獻275
第6章衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)277
6.1概述277
6.1.1定義277
6.1.2基本架構(gòu)277
6.1.3組成及功能279
6.2硬件設(shè)計280
6.2.1處理器模塊設(shè)計280
6.2.2遙測采集模塊設(shè)計284
6.2.3指令模塊設(shè)計287
6.2.4通信模塊設(shè)計288
6.2.5驅(qū)動模塊設(shè)計293
6.2.6導(dǎo)航接收模塊設(shè)計294
6.3軟件設(shè)計296
6.3.1星務(wù)軟件功能296
6.3.2典型星務(wù)軟件架構(gòu)297
6.3.3星務(wù)軟件實時操作系統(tǒng)298
6.3.4星務(wù)軟件可復(fù)用性設(shè)計302
6.3.5星務(wù)軟件在軌重構(gòu)設(shè)計303
6.3.6星務(wù)軟件測試306
6.3.7星務(wù)軟件數(shù)字仿真測試307
6.4衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)新技術(shù)310
6.4.1開源星務(wù)軟件框架310
6.4.2Linux在航天項目中的應(yīng)用312
6.4.3軟件定義衛(wèi)星313
參考文獻316
第7章結(jié)構(gòu)機構(gòu)與熱控分系統(tǒng)317
7.1結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)317
7.1.1衛(wèi)星構(gòu)型和接口設(shè)計317
7.1.2衛(wèi)星結(jié)構(gòu)材料選用324
7.1.3衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計分析326
7.1.4衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證334
7.2機構(gòu)分系統(tǒng)337
7.2.1衛(wèi)星機構(gòu)功能337
7.2.2衛(wèi)星機構(gòu)設(shè)計特點338
7.2.3衛(wèi)星機構(gòu)分類339
7.2.4典型衛(wèi)星機構(gòu)341
7.3熱控分系統(tǒng)350
7.3.1熱控系統(tǒng)設(shè)計要求351
7.3.2常用熱控產(chǎn)品353
7.3.3熱控系統(tǒng)設(shè)計356
7.3.4熱仿真分析358
7.3.5熱控新技術(shù)及展望367
參考文獻368
第8章能源分系統(tǒng)369
8.1組成及功能369
8.1.1太陽電池陣369
8.1.2鋰離子蓄電池組372
8.1.3電源控制配電器375
8.2能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)381
8.2.1直接供電方式381
8.2.2峰值功率跟蹤方式386
8.2.3DET與MPPT方式的比較386
8.3能源分系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵要素388
8.3.1能量平衡分析計算388
8.3.2能源系統(tǒng)在軌管理策略390
8.3.3能源系統(tǒng)小型化、一體化設(shè)計392
8.3.4成本與可靠性間的平衡394
8.4新技術(shù)發(fā)展趨勢395
8.4.1智能供配電技術(shù)395
8.4.2分布式功率網(wǎng)絡(luò)395
8.4.3薄膜太陽電池395
參考文獻397
第9章姿軌控分系統(tǒng)398
9.1組成與任務(wù)398
9.1.1系統(tǒng)組成398
9.1.2軌道控制任務(wù)407
9.1.3姿態(tài)控制任務(wù)408
9.2系統(tǒng)控制特性414
9.2.1系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)414
9.2.2姿態(tài)控制能力417
9.2.3軌道控制能力424
9.3姿態(tài)穩(wěn)定與控制算法429
9.3.1重力梯度穩(wěn)定430
9.3.2雙自旋穩(wěn)定432
9.3.3三軸穩(wěn)定434
9.4新技術(shù)發(fā)展趨勢441
參考文獻442
第10章測控饋電一體化系統(tǒng)443
10.1測控饋電一體化系統(tǒng)組成443
10.2測控饋電一體化系統(tǒng)設(shè)計要素443
10.2.1系統(tǒng)工作模式的設(shè)計443
10.2.2頻率的選擇444
10.2.3通信體制選擇444
10.2.4無線收發(fā)通道的設(shè)計454
10.2.5指標體系455
10.2.6天線設(shè)計457
10.3測控饋電一體化系統(tǒng)的工程實現(xiàn)459
10.3.1方案論證459
10.3.2星地鏈路工程設(shè)計461
10.3.3系統(tǒng)方案設(shè)計465
10.3.4可靠性設(shè)計470
10.4測控饋電一體化系統(tǒng)典型接口470
10.4.1OC門遙控接口471
10.4.2模擬量遙測采集接口471
10.4.3RS422接口473
10.4.4高速數(shù)據(jù)接口473
10.4.5低速數(shù)據(jù)接口476
10.5試驗與測試479
10.5.1分系統(tǒng)級試驗479
10.5.2整星級試驗479
10.5.3大系統(tǒng)間接口對接試驗479
10.6測控饋電一體系統(tǒng)典型方案480
10.6.1總體方案概述480
10.6.2硬件方案設(shè)計481
10.6.3通信協(xié)議設(shè)計484
10.7發(fā)展趨勢486
10.7.1軟件無線電技術(shù)486
10.7.2超高速通信技術(shù)488
參考文獻491
第11章地面測運控一體化系統(tǒng)492
11.1概述492
11.2系統(tǒng)組成與功能493
11.2.1測運控一體化系統(tǒng)組成493
11.2.2衛(wèi)星系統(tǒng)控制中心494
11.2.3地球站分系統(tǒng)500
11.2.4支撐網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)509
11.2.5地球站選址512
11.2.6鏈路預(yù)算513
11.3鴿群（Dove）星座測運控系統(tǒng)介紹516
11.3.1Dove星座地面測運控系統(tǒng)517
11.3.2Dove星座測運控鏈路517
11.3.3Dove星座自動化運行管理519
11.3.4星座保持的測運控521
11.4商業(yè)航天測運控一體化發(fā)展與應(yīng)用前景521
參考文獻523
第12章商業(yè)衛(wèi)星總裝、測試與試驗524
12.1衛(wèi)星總裝524
12.1.1衛(wèi)星總裝目標524
12.1.2衛(wèi)星總裝內(nèi)容524
12.1.3衛(wèi)星總裝流程530
12.1.4總裝技術(shù)的發(fā)展531
12.2電測試534
12.2.1電測試目的與技術(shù)流程534
12.2.2裝星前電測535
12.2.3裝星后電測535
12.2.4測運控對接試驗539
12.3電磁兼容試驗539
12.3.1EMI試驗539
12.3.2EMS試驗540
12.3.3系統(tǒng)級試驗541
12.4力學(xué)試驗547
12.4.1振動試驗547
12.4.2噪聲試驗551
12.5熱環(huán)境試驗552
12.5.1熱平衡試驗552
12.5.2熱真空試驗561
12.5.3老煉562
參考文獻564
第13章商業(yè)衛(wèi)星對火箭的要求565
13.1商業(yè)衛(wèi)星對火箭的技術(shù)要求565
13.1.1運載能力565
13.1.2發(fā)射窗口566
13.1.3星箭機械接口567
13.1.4衛(wèi)星整流罩568
13.1.5電性能接口及電磁兼容性568
13.1.6力學(xué)載荷和環(huán)境條件569
13.1.7安全和防止污染570
13.2商業(yè)火箭的成本與回收570
13.2.1可回收火箭技術(shù)570
13.2.2“一箭多星”火箭設(shè)計573
13.2.3發(fā)射成本分析575
13.3國內(nèi)外典型商業(yè)衛(wèi)星運載火箭575
13.3.1國外典型商業(yè)衛(wèi)星運載火箭575
13.3.2國內(nèi)典型商業(yè)衛(wèi)星運載火箭580
參考文獻597
第14章可靠性設(shè)計與分析598
14.1可靠性建模、預(yù)計及指標分配598
14.1.1系統(tǒng)可靠性模型598
14.1.2系統(tǒng)可靠性預(yù)計603
14.1.3系統(tǒng)可靠性指標分配604
14.2元器件降額設(shè)計608
14.2.1降額等級608
14.2.2降額工作程序609
14.2.3各類元器件降額設(shè)計609
14.3冗余設(shè)計610
14.3.1冗余設(shè)計方法611
14.3.2冗余設(shè)計實施要求613
14.4抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計與分析614
14.4.1基本概念614
14.4.2力學(xué)環(huán)境分析615
14.4.3抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計618
14.4.4抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計分析624
14.4.5設(shè)計校核計算626
14.5熱設(shè)計628
14.5.1元器件選擇629
14.5.2元器件的布局和安裝629
14.5.3印制板熱設(shè)計631
14.5.4機箱的熱設(shè)計632
14.5.5熱分析632
14.5.6熱試驗驗證633
14.5.7航天器常用熱控材料和部件633
14.6電磁兼容設(shè)計634
14.6.1整星電磁兼容設(shè)計635
14.6.2星上設(shè)備（分系統(tǒng)）電磁兼容性設(shè)計638
14.7靜電防護設(shè)計641
14.7.1靜電防護基本原則641
14.7.2靜電防護設(shè)計具體要求642
參考文獻647
第15章商業(yè)航天的芯片需求648
15.1芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢648
15.2航天芯片需求650
15.2.1航天芯片的基本需求650
15.2.2商業(yè)航天芯片需求651
15.2.3商業(yè)航天芯片應(yīng)用實例651
15.2.4應(yīng)用風險分析659
15.3商業(yè)航天芯片應(yīng)用保障660
15.3.1芯片應(yīng)用需求分析660
15.3.2選用和采購660
15.3.3篩選661
15.3.4應(yīng)用控制663
參考文獻667
第16章商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用平臺設(shè)計668
16.1衛(wèi)星應(yīng)用平臺概述668
16.1.1衛(wèi)星應(yīng)用平臺發(fā)展現(xiàn)狀668
16.1.2衛(wèi)星應(yīng)用平臺發(fā)展趨勢669
16.1.3衛(wèi)星應(yīng)用平臺面臨的挑戰(zhàn)與機遇672
16.2衛(wèi)星應(yīng)用平臺總體設(shè)計原則673
16.2.1建設(shè)原則673
16.2.2設(shè)計原則674
16.3衛(wèi)星應(yīng)用平臺總體設(shè)計方法678
16.3.1常用平臺架構(gòu)678
16.3.2平臺組成部分684
16.3.3平臺功能特性690
16.3.4平臺性能設(shè)計694
16.4衛(wèi)星應(yīng)用平臺展望706
16.4.1云原生帶來的變革706
16.4.2邊緣計算的新視野708
16.4.3區(qū)塊鏈與衛(wèi)星的碰撞709
參考文獻711
第17章商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用714
17.1通信應(yīng)用714
17.1.1衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)714
17.1.2衛(wèi)星通信應(yīng)用區(qū)域715
17.1.3衛(wèi)星通信應(yīng)用場景729
17.1.4典型商業(yè)通信衛(wèi)星應(yīng)用案例742
17.2導(dǎo)航應(yīng)用758
17.2.1衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用算法758
17.2.2高精度測量769
17.2.3衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用場景與案例773
17.3遙感應(yīng)用783
17.3.1衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)源784
17.3.2衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)789
17.3.3衛(wèi)星遙感應(yīng)用場景與案例798
17.4商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用的發(fā)展趨勢811
17.4.1衛(wèi)星通信與應(yīng)用的發(fā)展趨勢811
17.4.2衛(wèi)星導(dǎo)航與應(yīng)用的發(fā)展趨勢812
17.4.3衛(wèi)星遙感與應(yīng)用的發(fā)展趨勢814
參考文獻817
第18章工程風險分析與控制820
18.1工程風險因素820
18.1.1政策與法律風險820
18.1.2市場風險821
18.1.3技術(shù)風險823
18.2工程風險分析827
18.2.1工程研制風險分析827
18.2.2風險評估829
18.3工程風險控制829
18.3.1風險控制措施829
18.3.2風險轉(zhuǎn)移830
18.3.3財務(wù)風險控制832
18.4航天保險836
18.4.1保險種類836
18.4.2航天保險商業(yè)模式837
18.4.3保險除外責任839
參考文獻840