快速响应微小卫星设计

目录第1章绪论11.1快速响应微小卫星的概念及其发展现状11.1.1微小卫星及其技术特点11.1.2快速响应微小卫星的概念31.1.3快速响应微小卫星的发展现状41.2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172.1任务分析与设计流程182.1.1任务目标确定192.1.2任务要求和约束条件确定192.1.3影响任务设计与分析的主导因素192.1.4任务方案设计202.2快速响应微小卫星任务轨道设计与分析222.2.1任务轨道设计222.2.2任务轨道特性分析252.3卫星总体参数优化设计362.3.1卫星总体参数中运动因素对像移的影响362.3.2相对运动对线阵CCD成像质量的影响392.3.3卫星总体参数对线阵CCD成像质量的影响分析412.3.4卫星总体参数优化设计方法422.4任务方案评估472.4.1任务方案仿真评估系统482.4.2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563.1轨道维持控制方法563.1.1轨道衰减分析563.1.2轨道维持燃料消耗分析583.1.3轨道维持控制方法593.2轨道快速机动控制方法613.2.1正切脉冲推力轨道机动控制613.2.2脉冲推力星下点轨迹调整方法643.3高性能姿态确定及其滤波估计方法663.3.1卫星姿态运动学与动力学方程663.3.2卫星伪角速率高精度估计693.3.3基于粒子滤波的高精度姿态确定方法713.3.4卫星姿态确定系统的误差标定753.4姿态大角度快速机动控制方法783.4.1姿态机动轨迹规划方法793.4.2绕瞬时欧拉轴的姿态机动控制算法803.5目标跟踪控制与机动过程中的高精度稳定控制方法853.5.1针对目标跟踪的卫星运动学建模863.5.2目标跟踪控制器设计873.5.3带有干扰观测器的目标跟踪控制器设计893.5.4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934.1柔性化平台的概念及其体系结构934.1.1卫星平台的柔性与柔性化平台的概念934.1.2柔性化平台的体系结构954.2可重构模块智能核心单元及其设计方法1014.2.1智能核心单元主要功能及接口设计1014.2.2智能核心单元内部板卡设计1024.2.3智能核心单元可靠性设计1034.3公用模块的划分与确定1044.3.1模块划分的准则和依据1044.3.2基于接口的功能模块划分方法1064.3.3模块的系列化设计1104.3.4模块的接口设计1114.3.5柔性化平台公用模块的划分1124.4模块的标准化和即插即用设计方法1174.4.1物理接口的标准化设计1174.4.2电气接口的标准化设计1184.4.3软件接口标准化设计1214.4.4即插即用的信息网络协议设计1244.4.5非标准模块的接口转换方法1304.5基于柔性化平台的微小卫星一体化设计方法1304.5.1基于优化配置的公用模块选配方法1314.5.2可重构模块的重构配置方法1344.6基于柔性化平台的微小卫星快速集成方法1394.6.1基于CAN总线的接口协议1394.6.2即插即用模块的自主识别和驱动方法1434.6.3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1625.1综合电子系统重构机理及其体系结构设计1635.1.1电子系统硬件重构的原理及方法1635.1.2FPGA资源规划与可重构系统体系结构1665.1.3可重构综合电子系统的故障处理方法1715.2可重构综合电子系统快速重构与可靠性设计1735.2.1基于混合遗传算法的重构任务快速规划1735.2.2可重构综合电子系统等寿命优化设计1795.3可重构综合电子系统的故障屏蔽与修复方法1835.3.1空间环境对FPGA的影响分析1835.3.2FPGA容错有限状态机设计1865.3.3基于SAT问题的FPGA永久性故障修复1915.4可重构综合电子系统的实现方法1965.4.1可重构综合电子系统样机及其性能测试方法1965.4.2系统半物理仿真验证2025.5COTS器件可靠性应用的设计方法2055.5.1空间环境对COTS器件的影响2065.5.2COTS器件在卫星上应用的主要方法2075.5.3COTS器件冗余网络设计方法2085.5.4针对单粒子闩锁的断电/再加电保护设计2135.5.5COTS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2196.1构件化软件体系结构及其设计方法2206.1.1构件化软件的体系结构2216.1.2构件化软件的自适应与重构方法2246.1.3即插即用的构件化软件体系结构2256.2构件化软件总线设计2306.2.1软件总线中间件(QST)的概念2316.2.2软件总线中间件设计2316.3柔性化平台软件的构件划分方法2476.3.1系统服务软件的构件划分2476.3.2系统服务软件构件设计2566.3.3应用程序软件构件设计2646.4构件化软件的动态链接与加载方法2676.4.1软件构件的动态链接方法2686.4.2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2737.1快速测试系统体系结构及其设计2747.1.1快速响应微小卫星的测试要求及系统方案2747.1.2快速测试系统体系结构设计2797.2测试序列快速生成方法2877.2.1基于TG时延离散Petri网模型的测试序列动态生成方法2877.2.2测试序列优化方法2937.3自动化测试软件设计方法2967.3.1图形化测试序列生成方法2967.3.2软件协议配置方法3037.3.3测试数据自主判读方法3057.3.4自动化测试软件的应用实例3077.4卫星在轨快速自主测试方法3097.4.1在轨状态自主确认与评估方法3107.4.2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3168.1星箭一体化飞行器的概念与特点3178.1.1星箭一体化飞行器系统组成3188.1.2星箭一体化飞行器的技术特点3198.2星箭一体化设计方法3228.2.1结构系统一体化设计方法3238.2.2综合电子系统一体化设计方法3298.2.3轨道与姿态控制系统一体化设计方法3338.2.4电源系统一体化设计方法3358.2.5测控系统一体化设计方法3398.2.6星箭一体化研制流程3418.3星箭一体化飞行器全程制导与控制方法3418.3.1栅格舵与侧喷流联合控制方法3428.3.2大弹道偏差下的高精度制导控制方法3458.3.3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3599.1快速响应卫星网络化应用的概念3599.1.1卫星集群/星簇的概念3599.1.2快速响应微小卫星网络化应用模式3639.2快速响应卫星网络化应用方法3659.2.1集群/星簇应用系统体系构架3659.2.2集群/星簇系统网络硬件层设计3699.2.3集群卫星系统网络的能量均衡方法3719.2.4集群卫星系统网络拓扑的最短路径分析3759.2.5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