商業(yè)航天工程導論（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)務與場景3
1.1.3特點4
1.1.4國內外發(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)星應用38
1.3.4商業(yè)航天產業(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運載火箭結構48
2.1.4火箭發(fā)動機49
2.1.5飛行程序49
2.1.6國內外典型運載火箭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)的結構及特點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)星應用系統(tǒng)84
2.4.1通信衛(wèi)星應用系統(tǒng)84
2.4.2導航衛(wèi)星應用系統(tǒng)91
2.4.3遙感衛(wèi)星應用系統(tǒng)92
參考文獻99
第3章商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)總體設計100
3.1衛(wèi)星總體設計概述100
3.1.1系統(tǒng)工程101
3.1.2總體設計任務107
3.2商業(yè)衛(wèi)星總體方案設計117
3.2.1面向任務的需求分析117
3.2.2總體方案初步設想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研制技術流程制定139
3.3國內外典型商業(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章軌道與星座設計152
4.1軌道設計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星座設計方法162
4.2.1常用星座構型164
4.2.2星座設計方法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)化設計183
4.5.1星座性能及一般統(tǒng)計方法184
4.5.2設計目標與約束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導航載荷217
5.2.1星載原子鐘220
5.2.2任務數(shù)據(jù)注入接收機223
5.2.3導航任務數(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277
6.1.3組成及功能279
6.2硬件設計280
6.2.1處理器模塊設計280
6.2.2遙測采集模塊設計284
6.2.3指令模塊設計287
6.2.4通信模塊設計288
6.2.5驅動模塊設計293
6.2.6導航接收模塊設計294
6.3軟件設計296
6.3.1星務軟件功能296
6.3.2典型星務軟件架構297
6.3.3星務軟件實時操作系統(tǒng)298
6.3.4星務軟件可復用性設計302
6.3.5星務軟件在軌重構設計303
6.3.6星務軟件測試306
6.3.7星務軟件數(shù)字仿真測試307
6.4衛(wèi)星綜合電子系統(tǒng)新技術310
6.4.1開源星務軟件框架310
6.4.2Linux在航天項目中的應用312
6.4.3軟件定義衛(wèi)星313
參考文獻316
第7章結構機構與熱控分系統(tǒng)317
7.1結構分系統(tǒng)317
7.1.1衛(wèi)星構型和接口設計317
7.1.2衛(wèi)星結構材料選用324
7.1.3衛(wèi)星結構設計分析326
7.1.4衛(wèi)星結構設計驗證334
7.2機構分系統(tǒng)337
7.2.1衛(wèi)星機構功能337
7.2.2衛(wèi)星機構設計特點338
7.2.3衛(wèi)星機構分類339
7.2.4典型衛(wèi)星機構341
7.3熱控分系統(tǒng)350
7.3.1熱控系統(tǒng)設計要求351
7.3.2常用熱控產品353
7.3.3熱控系統(tǒng)設計356
7.3.4熱仿真分析358
7.3.5熱控新技術及展望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)結構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)設計關鍵要素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、一體化設計392
8.3.4成本與可靠性間的平衡394
8.4新技術發(fā)展趨勢395
8.4.1智能供配電技術395
8.4.2分布式功率網(wǎng)絡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398
9.1.1系統(tǒng)組成398
9.1.2軌道控制任務407
9.1.3姿態(tài)控制任務408
9.2系統(tǒng)控制特性414
9.2.1系統(tǒng)設計與實現(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)設計要素443
10.2.1系統(tǒng)工作模式的設計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)通道的設計454
10.2.5指標體系455
10.2.6天線設計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星地鏈路工程設計461
10.3.3系統(tǒng)方案設計465
10.3.4可靠性設計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硬件方案設計481
10.6.3通信協(xié)議設計484
10.7發(fā)展趨勢486
10.7.1軟件無線電技術486
10.7.2超高速通信技術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)絡分系統(tǒng)509
11.2.5地球站選址512
11.2.6鏈路預算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)星總裝內容524
12.1.3衛(wèi)星總裝流程530
12.1.4總裝技術的發(fā)展531
12.2電測試534
12.2.1電測試目的與技術流程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570
13.2.2“一箭多星”火箭設計573
13.2.3發(fā)射成本分析575
13.3國內外典型商業(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章可靠性設計與分析598
14.1可靠性建模、預計及指標分配598
14.1.1系統(tǒng)可靠性模型598
14.1.2系統(tǒng)可靠性預計603
14.1.3系統(tǒng)可靠性指標分配604
14.2元器件降額設計608
14.2.1降額等級608
14.2.2降額工作程序609
14.2.3各類元器件降額設計609
14.3冗余設計610
14.3.1冗余設計方法611
14.3.2冗余設計實施要求613
14.4抗力學環(huán)境設計與分析614
14.4.1基本概念614
14.4.2力學環(huán)境分析615
14.4.3抗力學環(huán)境設計618
14.4.4抗力學環(huán)境設計分析624
14.4.5設計校核計算626
14.5熱設計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印制板熱設計631
14.5.4機箱的熱設計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電磁兼容設計634
14.6.1整星電磁兼容設計635
14.6.2星上設備（分系統(tǒng)）電磁兼容性設計638
14.7靜電防護設計641
14.7.1靜電防護基本原則641
14.7.2靜電防護設計具體要求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)航天芯片應用實例651
15.2.4應用風險分析659
15.3商業(yè)航天芯片應用保障660
15.3.1芯片應用需求分析660
15.3.2選用和采購660
15.3.3篩選661
15.3.4應用控制663
參考文獻667
第16章商業(yè)衛(wèi)星應用平臺設計668
16.1衛(wèi)星應用平臺概述668
16.1.1衛(wèi)星應用平臺發(fā)展現(xiàn)狀668
16.1.2衛(wèi)星應用平臺發(fā)展趨勢669
16.1.3衛(wèi)星應用平臺面臨的挑戰(zhàn)與機遇672
16.2衛(wèi)星應用平臺總體設計原則673
16.2.1建設原則673
16.2.2設計原則674
16.3衛(wèi)星應用平臺總體設計方法678
16.3.1常用平臺架構678
16.3.2平臺組成部分684
16.3.3平臺功能特性690
16.3.4平臺性能設計694
16.4衛(wèi)星應用平臺展望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)星應用714
17.1通信應用714
17.1.1衛(wèi)星通信業(yè)務714
17.1.2衛(wèi)星通信應用區(qū)域715
17.1.3衛(wèi)星通信應用場景729
17.1.4典型商業(yè)通信衛(wèi)星應用案例742
17.2導航應用758
17.2.1衛(wèi)星導航定位應用算法758
17.2.2高精度測量769
17.2.3衛(wèi)星導航應用場景與案例773
17.3遙感應用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789
17.3.3衛(wèi)星遙感應用場景與案例798
17.4商業(yè)衛(wèi)星應用的發(fā)展趨勢811
17.4.1衛(wèi)星通信與應用的發(fā)展趨勢811
17.4.2衛(wèi)星導航與應用的發(fā)展趨勢812
17.4.3衛(wèi)星遙感與應用的發(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風險轉移830
18.3.3財務風險控制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