空间交会对接系统仿真技术
作者： 林西强，李英良等编著
出版时间：2019年版
内容简介
空间交会对接是一项复杂的大型系统工程，参与系统多、流程复杂、飞行控制难度大、实时性要求高。为保证方案正确，栽人航天工程总体研究了系统仿真技术，构建了交会对接仿真系统，实现了众多异构软件之间不同层次的高效交互，保证了联合仿真试验的全面性、客观性和真实性，为交会对接任务和空间实验室任务系统间接口验证提供了有效手段。《空间交会对接系统仿真技术》从交会对接系统仿真理论体系出发，结合我国载人航天工程实践，对交会对接系统仿真基本理论、仿真系统架构、分布式仿真技术、交会对接仿真数学建模和仿真试验设计方法等方面进行了深入阐述，提出了大型分布式仿真系统构建的方法和思路。《空间交会对接系统仿真技术》对从事交会对接及系统仿真技术研究的科技工作者具有较好的参考价值，也可供高等院校相关专业师生使用。
目录
第1章绪论1
1.1交会对接概述1
1.1.1交会对接的概念及作用1
1.1.2交会对接任务基本特征2
1.1.3交会对接技术发展趋势5
1.2交会对接发展概况6
1.2.1美国6
1.2.2俄罗斯(苏联)10
1.2.3欧洲16
1.2.4日本17
1.2.5中国19
1.3交会对接任务系统仿真技术发展概况21
1.3.1航天任务系统仿真发展概况21
1.3.2交会对接任务系统仿真发展概况27
1.3.3有关启示32
1.4小结33
参考文献33
第2章系统仿真理论与方法35
2.1系统仿真概述35
2.1.1系统、模型与仿真35
2.1.2系统仿真的分类39
2.1.3系统仿真步骤42
2.2系统仿真的基本理论方法43
2.2.1系统仿真基础理论43
2.2.2仿真建模理论48
2.2.3仿真系统理论51
2.2.4仿真应用理论53
2.3复杂系统仿真方法56
2.3.1分布交互仿真56
2.3.2多媒体/虚拟仿真66
2.3.3网格/协同仿真69
2.4小结70
参考文献71
第3章交会对接任务仿真系统架构72
3.1仿真系统研制开发技术72
3.1.1领域模型72
3.1.2体系结构72
3.1.3系统架构74
3.2系统需求分析74
3.2.1仿真任务74
3.2.2系统性能要求76
3.2.3软件构成76
3.3仿真系统层次结构79
3.3.1层次结构79
3.3.2拓扑结构80
3.4仿真子系统设计81
3.4.1航天员手动控制仿真子系统81
3.4.2追踪航天器仿真子系统83
3.4.3运载火箭仿真子系统85
3.4.4测控通信仿真子系统85
3.4.5目标航天器仿真子系统87
3.4.6仿真管理子系统89
3.4.7接入服务子系统92
3.4.8可视化子系统93
3.5仿真系统运行设计95
3.5.1规划环节95
3.5.2仿真环节96
3.5.3不同仿真任务运行流程设计99
3.6小结101
参考文献101
4.3.2仿真模型标准接口110
4.4交会对接仿真管理软件113
4.4.1仿真管理模式113
4.4.2仿真管理实现115
4.5小结115
参考文献116
第5章交会对接系统仿真建模117
5.1交会对接轨道及姿态动力学建模117
5.1.1轨道动力学建模117
5.1.2姿态动力学建模118
5.1.3轨道环境建模120
5.2外测及中继测量仿真建模121
5.2.1USB外测模型121
5.2.2GNSS测量模型123
5.2.3中继测量模型125
5.3远距离导引控制优化模型129
5.3.1控制目标和基本模型129
5.3.2特征点变轨策略132
5.3.3综合变轨策略138
5.4自主控制仿真模型142
5.4.1测量敏感器模型142
5.4.2执行机构模型151
5.4.3GNC计算模块153
5.5交会对接任务可视化仿真153
5.5.1交会对接任务可视化仿真的组成154
5.5.2可视化仿真硬件平台155
5.5.3可视化仿真实体建模157
5.5.4可视化仿真数据驱动162
5.6小结162
参考文献162
第6章交会对接仿真试验设计与数据处理方法164
6.1交会对接仿真试验设计方法164
6.1.1基本概念164
6.1.2试验设计基本原则165
6.1.3试验设计基础方法167
6.1.4交会对接仿真试验设计176
6.2交会对接仿真数据处理方法177
6.2.1输入数据分析177
6.2.2输出数据分析178
6.2.3提高仿真精度的方差缩减技术186
6.2.4交会对接仿真数据处理188
6.3交会对接仿真项目管理方案191
6.3.1项目管理概述191
6.3.2交会对接仿真项目管理实例192
6.4小结195
参考文献196
第7章我国交会对接任务系统仿真
应用实例197
7.1仿真系统运行模式198
7.1.1仿真实验室内部闭环运行模式198
7.1.2仿真实验室与飞控中心闭环运行模式199
7.1.3仿真实验室与航天员中心闭环运行模式199
7.1.4仿真实验室与飞控中心和航天员中心闭环运行模式200
7.2仿真主要工作流程、模式及阶段划分200
7.2.1主要工作流程200
7.2.2主要工作模式200
7.2.3主要阶段划分200
7.3交会对接正常飞行过程仿真201
7.3.1仿真目的201
7.3.2仿真内容201
7.3.3仿真主要结果202
7.4交会对接故障预案仿真207
7.4.1载人飞船远距离导引段变轨偏差过大207
7.4.2自动交会对接故障转手控交会对接208
7.5边界条件仿真209
7.6小结209
参考文献210
第8章展望211
8.1空间站任务仿真系统初步总体设计213
8.1.1总体思路213
8.1.2仿真需求213
8.1.3系统方案设计215
8.2载人月球探测任务仿真系统构想220
8.2.1总体思路221
8.2.2仿真需求221
8.2.3系统方案设计222
8.3航天任务仿真技术发展趋势224
8.4小结226
参考文献227
附录有关坐标系的定义228
