航天器任务分析与设计——STK基础与应用 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

闻新著

图书标签:

航天器
任务分析
STK
轨道力学
航天工程
卫星
仿真
建模
空间技术
系统工程

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到静流书站

book.coffeedeals.club

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

出版社：哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560370347

版次：1

商品编码：12361962

包装：平装

开本：16

出版时间：2018-04-01

用纸：胶版纸

具体描述

编辑推荐

本书可供航空航天、计算机仿真、电子信息、信息化管理和系统工程等相关专业高效学生作为学习用书，同时也可供从事系统决策、情报分析、项目论证以及其他专业研究的技术人员参考使用。

内容简介

本书致力于让读者在空间飞行器设计和卫星工具软件应用两个方面有所收获，重点介绍小卫星设计及其应用STK的任务分析。本书共分三大部分：微小型空间飞行器总体设计、STK软件使用入门和提高以及STK在小卫星群任务分析中的应用。主要内容包括：空间飞行器设计概要、航天器飞行轨道基础、姿态控制建模、STK软件入门、STK系统建模和任务分析、STK在航天器群中的应用等。

本书是作者在多年指导研究生、本科生工作基础上，参考国内外本领域许多专家的研究成果精心撰写的一部关于微小型航天器任务分析与STK基础及其应用的著作。本书既适合对STK软件不熟悉的读者，也适合对STK软件有一定基础的读者，愿读者能够通过阅读本书，掌握STK工具软件及其应用，为我国航天事业的发展做出贡献。

航天器任务分析与设计：STK基础与应用引言在人类探索宇宙的伟大征程中，航天器的设计与任务规划扮演着至关重要的角色。从一颗小小的卫星到庞大的空间站，再到深入行星的探测器，每一个航天器的诞生都凝聚着无数科学家的智慧与汗水，而其成功执行任务的背后，则是精细的分析与严谨的设计。本书正是聚焦于这一核心环节，旨在为读者提供一套系统、全面且实用的航天器任务分析与设计方法论，并以强大的仿真分析软件STK（Systems Tool Kit）为载体，将理论与实践紧密结合，帮助读者掌握航天器任务规划的核心技能。第一章：航天器任务概述与系统需求分析本章将首先带领读者认识航天器任务的广阔天地，从历史的维度回顾人类航天事业的发展历程，理解不同时代背景下航天任务的特点与演进。我们将探讨各类航天器任务的典型范例，包括地球观测、通信、导航、科学探测、载人航天以及深空探索等，深入剖析它们各自的使命目标、技术挑战与应用价值。在此基础上，我们将重点阐述航天器任务系统需求分析的重要性。任务需求是整个航天器设计与任务规划的起点与基石。本章将详细介绍需求获取的多种途径，例如用户访谈、需求文档分析、类比系统研究等，并深入讲解如何对原始需求进行结构化、细化与层层分解，最终形成清晰、可量化、可验证的系统需求指标。我们将重点关注任务需求的关键要素，如任务目标、工作范围、性能指标（包括但不限于轨道参数、覆盖范围、数据精度、寿命要求、可靠性要求等）、环境约束（包括但不限于发射窗口、轨道环境、热控要求、辐射环境等）、以及成本与时间限制。掌握有效的需求分析方法，能够为后续的系统设计与任务规划奠定坚实的基础，避免项目后期出现方向性错误或重大返工。第二章：轨道力学基础与轨道设计航天器的运动轨迹是其执行任务的物理基础。本章将从基础的牛顿万有引力定律出发，系统地介绍轨道力学的基本概念与原理。我们将深入讲解开普勒定律，理解椭圆、抛物线和双曲线轨道的几何特性。核心内容包括：轨道参数的定义与表示：详细介绍六根轨道根数（半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角、真近点角）的物理意义及其相互关系，以及其他常用轨道参数（如轨道周期、远地点高度、近地点高度、轨道速度等）的计算方法。不同轨道类型及其应用：详细阐述各种常见轨道类型，如近地轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）、地球静止轨道（GEO）、地球同步轨道（SSO）、太阳同步轨道（SSO）、高椭圆轨道（HEO）等，并分析它们在不同任务中的优势与劣势。例如，LEO适合高分辨率地球观测，GEO适合通信与广播，SSO适合连续的地球观测。轨道传播模型：介绍不同的轨道传播模型，从最基础的二体问题模型，到考虑地球非球形摄动（如J2摄动）、大气阻力、太阳光压、月及太阳引力摄动等更复杂的模型，理解不同模型在任务分析中的适用范围与精度要求。轨道设计方法：讲解如何根据任务需求，选择并设计最优的航天器轨道。这包括如何确定轨道参数以满足覆盖范围、重访周期、观测时间等要求。我们将介绍轨道机动设计的基本原理，如霍曼转移轨道、双椭圆转移轨道等，以及如何计算轨道机动所需的Δv（速度增量）。第三章：航天器系统组成与性能分析航天器本身是一个复杂的集成系统，其各个子系统协同工作以完成任务。本章将详细介绍航天器的典型组成部分，并分析每个子系统对任务性能的影响。结构与机构分系统：探讨航天器的主体结构设计原则，包括材料选择、载荷分析、振动分析等，以及展开机构（如太阳能帆板、天线、载荷支架等）的设计与可靠性要求。电源分系统（EPS）：详细介绍航天器能源的产生、存储与分配。我们将讲解太阳能电池阵列的类型、效率、功率输出计算，以及电池（如镍氢电池、锂离子电池）的容量选择与充放电管理。热控分系统（TCS）：分析太空中的极端温度环境，以及热控分系统在维持航天器各部件适宜工作温度中的作用。我们将介绍被动热控（如隔热材料、表面涂层、热辐射器）与主动热控（如加热器、散热器、热管）技术。姿态确定与控制分系统（ADCS）：讲解航天器在空间中如何确定自身姿态（如利用星敏感器、太阳敏感器、陀螺仪、磁力计等），以及如何通过执行机构（如反作用轮、推力器、磁力矩器）来维持或改变姿态。ADCS的设计直接影响到天线指向、载荷对准、轨道机动等任务的关键环节。测控通信分系统：介绍航天器与地面站之间的通信链路，包括上行链路（指令传输）与下行链路（遥测数据传输）的设计。我们将讨论天线类型、频率选择、功率预算、链路损耗计算以及通信协议等。载荷分系统：根据任务类型，详细介绍各类科学载荷或应用载荷（如光学相机、雷达、光谱仪、通信转发器等）的性能指标、工作原理及其与航天器其他分系统的接口要求。飞行计算机与软件：介绍航天器上的嵌入式计算机系统，以及支持任务执行、姿态控制、载荷管理、故障诊断等功能的飞行软件。在各分系统介绍完成后，本章将重点关注系统的整体性能分析。我们将讲解如何进行功率预算、质量预算、力矩平衡、通信链路预算等，并分析各分系统之间的相互影响，最终评估航天器能否满足整体任务需求。第四章：STK仿真环境介绍与基本操作 STK（Systems Tool Kit）是本系列图书的核心应用工具，它是一个强大的三维可视化仿真平台，广泛应用于航天、国防、航空等领域。本章将为读者提供STK软件的全面入门指南。 STK软件架构与功能概览：介绍STK的核心功能模块，包括场景创建、物体建模、轨道传播、覆盖分析、通信链路分析、传感器分析、星座规划、任务规划等。安装与许可：指导读者完成STK的安装与许可激活过程。用户界面与导航：详细介绍STK的主界面布局、工具栏、菜单栏、浏览器窗口、三维窗口等，并教授读者掌握基本的场景导航与视角控制技巧。基本对象创建与管理：讲解如何在STK中创建与管理各种基本对象，如地球、卫星、地面站、飞机、导弹、星座等。坐标系与时间管理：深入理解STK中常用的坐标系（如地固坐标系、惯性坐标系、J2000坐标系等）及其转换，并掌握STK的时间同步与管理机制，确保仿真结果的准确性。数据导入与导出：介绍如何导入和导出各种类型的数据，如TLE（两行根数）轨道文件、SPK（星历）文件、KML/KMZ文件、矢量数据等，以及如何将仿真结果导出为图片、视频或报告。第五章：基于STK的轨道设计与仿真本章将进入STK的实际应用环节，重点讲解如何利用STK进行航天器轨道的仿真与分析。轨道参数的定义与设置：学习如何在STK中精确定义航天器的初始轨道参数，包括使用TLE、根数定义、轨道编辑器等多种方式。轨道传播器选择与配置：详细介绍STK中不同的轨道传播器（如SGP4/SDP4、二体传播器、高精度摄动传播器），并指导读者根据任务需求选择合适的传播器，以及配置相关的摄动模型。轨道仿真与可视化：学习如何运行轨道仿真，在三维场景中直观地观察航天器的飞行轨迹，并进行多视角、多目标的跟踪与分析。轨道机动仿真：演示如何在STK中进行轨道机动仿真，包括定义推力器、设置推力参数、规划机动序列，并分析机动后的轨道变化。轨道优化与敏感性分析：介绍如何利用STK的优化工具，对轨道参数进行优化以满足特定的任务目标（如最小化燃料消耗、最大化覆盖时间等），并进行轨道参数的敏感性分析，评估外部因素对轨道稳定性的影响。第六章：基于STK的覆盖与通信链路分析航天器的核心价值在于其能够提供的服务，如观测地球、传输信息等。本章将重点讲解如何利用STK进行覆盖分析与通信链路分析。覆盖分析基础：理解覆盖分析的基本概念，包括可见性、接入性、重访周期、覆盖率等。地面站与传感器覆盖分析：学习如何定义地面站、传感器（如相机、雷达）以及它们的视野范围，并使用STK进行地面站可见性分析、传感器覆盖区域计算、以及周期性重访分析。星座覆盖分析：讲解如何构建和分析卫星星座的覆盖能力，包括星座构型设计、轨道参数优化以实现全球或区域性的连续覆盖。通信链路分析基础：介绍通信链路的基本组成部分，包括发射端、接收端、传输介质，以及影响链路性能的关键因素，如发射功率、天线增益、路径损耗、噪声温度等。 STK通信链路工具的使用：学习如何定义航天器与地面站之间的通信链路，包括天线类型、频率、功率等参数设置，并利用STK进行通信链路预算计算，分析链路的可用性、数据传输速率、信噪比（SNR）等。接入分析与网络连接：讲解如何利用STK进行多颗卫星组成的通信网络的接入分析，以及如何实现不同用户与卫星之间的无缝连接。第七章：航天器任务情景仿真与高级分析本章将进一步深入STK的应用，介绍更复杂的任务情景仿真与高级分析技术。任务场景构建：学习如何构建复杂的任务场景，整合多个航天器、地面站、以及其他动目标，模拟真实的任务执行过程。任务规划与调度：介绍如何利用STK的任务规划工具，对航天器的行为进行细致的规划与调度，包括载荷工作安排、通信窗口预定、轨道机动执行顺序等。传感器仿真与成像分析：详细讲解如何利用STK模拟各种类型传感器的成像过程，并进行图像质量评估，包括分辨率、信噪比、辐射探测能力等。星座级任务分析：针对大型卫星星座（如遥感星座、通信星座），进行整体任务性能评估，包括星座的协同工作能力、资源分配、以及对用户需求的响应能力。多仿真集成与扩展：介绍如何将STK与其他仿真工具（如轨道力学仿真软件、载荷性能仿真软件、系统级仿真平台）进行集成，构建更全面的仿真测试环境。第八章：案例分析与应用实践理论结合实际是学习的关键。本章将通过一系列真实的或典型的航天器任务案例，展示如何将前面章节所学的知识与STK工具相结合，解决实际问题。典型任务案例分析：地球观测任务：以一颗高分辨率遥感卫星为例，分析其轨道设计、覆盖规划、成像任务调度，以及数据传输链路的仿真。通信卫星任务：以一颗地球静止轨道通信卫星为例，分析其覆盖区域、用户接入能力、以及通信链路的性能。科学探测任务：以一个深空探测器任务为例，分析其轨道转移、目标探测窗口、以及与地面站的通信延迟与带宽限制。星座任务：以一个小型卫星星座（如物联网星座）为例，分析其星座构型设计、星座覆盖能力、以及用户接入策略。案例中的STK应用技巧：在每一个案例分析中，都将详细演示在STK中如何进行相关的建模、参数设置、仿真运行、结果分析与报告生成。实战练习指导：提供一些具有挑战性的实战练习，鼓励读者独立运用STK解决问题，进一步巩固所学知识。第九章：航天器任务分析与设计的挑战与未来展望本章将对航天器任务分析与设计领域面临的挑战进行深入探讨，并展望未来的发展趋势。技术挑战：分析当前航天器任务设计与仿真中存在的关键技术难题，如高精度轨道预报、复杂多体摄动模拟、大规模星座协同仿真、载荷信息智能处理等。计算资源与效率：探讨随着任务复杂度提升，对计算资源和仿真效率提出的更高要求。智能化与自动化：展望人工智能、机器学习等技术在航天器任务规划、故障诊断、自主运行等方面的应用前景。软件工具的发展：讨论STK等仿真软件的未来发展方向，如云端仿真、模型即服务（MaaS）、增强现实/虚拟现实（AR/VR）集成等。面向未来任务：探讨新一代航天器任务（如载人火星任务、小行星采矿、太空资源利用、空间碎片清除等）对任务分析与设计提出的新需求与新挑战。结论本书致力于为读者提供一个完整、深入且实用的航天器任务分析与设计框架。通过理论知识的讲解与STK软件的实践应用相结合，我们希望读者能够掌握从任务需求分析到系统设计，再到任务仿真与优化的全流程技能。无论是对航天领域的研究生、工程师，还是对航天事业充满热情的爱好者，本书都将是您探索浩瀚宇宙、实现航天梦想的有力助手。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我立刻被它扎实的理论基础和前沿的应用实践所吸引。它不仅仅是一本介绍STK软件使用的手册，更是一本系统讲解航天器任务分析与设计的经典教材。书中对航天任务的各个方面都进行了深入的探讨，从最初的任务需求分析，到详细的轨道设计、飞行控制策略，再到任务的性能评估和风险管理，每一个环节都力求做到严谨和全面。我尤其对书中关于“任务剖面设计”的章节印象深刻。作者详细讲解了如何根据任务目标，设计出最优的航天器飞行路径和操作序列，包括发射、入轨、变轨、目标指向、数据传输等关键节点。通过STK的模拟，我能够直观地看到航天器在不同任务剖面下的轨迹变化和姿态调整，这对于理解任务的复杂性和精密度非常有帮助。书中还涉及了大量的实际案例，涵盖了各种类型的航天任务，例如地球科学观测、空间科学研究、以及深空探测等。这些案例分析让我能够更好地理解理论知识在实际工程中的应用，也为我未来的学习和工作提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航天领域充满好奇但又缺乏专业背景的读者，我一直希望能找到一本既能普及知识又不至于过于枯燥的书籍。这本书的出现，简直就是我的福音！它以一种非常亲切和易懂的方式，将航天器任务分析与设计这个看似高深莫测的领域展现在我面前。我尤其欣赏作者在讲解STK的使用方法时，那种详尽入微的指导。我之前也尝试过接触一些专业软件，但往往因为缺乏系统的教程而半途而废。这本书在这方面做得非常出色，从软件的安装、基本界面介绍，到如何创建场景、添加航天器、设置轨道，再到如何进行各种分析，每一个步骤都讲解得清清楚楚，就像手把手教你操作一样。更重要的是，它不是孤立地介绍软件功能，而是将软件的应用融入到具体的航天任务分析和设计过程中。通过书中的案例，我学会了如何利用STK来评估发射窗口的可行性、优化轨道设计、预测航天器在轨道的性能表现，甚至是如何进行星座设计。这本书让我深刻体会到，STK不仅仅是一个工具，更是进行航天任务分析与设计的强大平台。它让原本抽象的概念变得具象化，让我能够直观地看到航天器任务的每一个环节。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对航天器任务分析与设计全新世界的大门！读之前，我只对航天器有个模糊的概念，觉得它们是高大上的科技产物，但具体是怎么设计、怎么实现任务，我是一无所知的。这本书就像一位经验丰富的导师，循序渐进地引领我一步步深入。它没有一开始就扔给我一堆晦涩难懂的公式和理论，而是从最基础的概念讲起，比如轨道力学、发射窗口、任务剖面等等。我特别喜欢书中关于STK（Systems Tool Kit）的介绍，它不仅讲解了STK的功能和操作方法，还通过大量的实例演示了如何用STK来模拟和分析航天器任务。看着屏幕上那些模拟的卫星轨道、行星运动，以及任务执行过程中的各种事件，我仿佛真的置身于航天指挥中心，参与着一次次的激动人心的任务。书中对各种航天器类型，如地球观测卫星、通信卫星、导航卫星以及深空探测器的任务设计都有详细的阐述，让我了解到不同任务对航天器设计提出的不同要求。例如，地球观测卫星需要考虑分辨率、幅宽、重访周期等，而深空探测器则要克服远距离通信、能源供应等挑战。这本书的图文并茂也大大提升了我的阅读体验，清晰的图示和表格让复杂的概念变得易于理解，让我能够更好地把握书中的核心要点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常巧妙，能够让读者从宏观到微观，逐步深入地理解航天器任务分析与设计的全过程。开篇部分，作者并没有直接进入复杂的技术细节，而是先为我们描绘了航天任务的整体框架，包括任务的目标设定、任务需求的定义、以及影响任务成功的关键因素。这为我们建立了一个清晰的认知基础。随后，书中开始详细介绍航天器任务分析的核心内容，例如轨道力学、轨道设计、任务剖面规划、载荷选型以及任务风险评估等。我特别喜欢关于轨道设计的部分，书中不仅讲解了不同轨道类型（如近地轨道、地球同步轨道、转移轨道等）的特点和适用场景，还通过STK模拟了如何进行轨道参数的优化，以满足任务的特定需求，比如提高覆盖范围、缩短重访周期或者降低能耗。此外，书中还对不同类型的航天器任务进行了深入剖析，从通信卫星到科学探测器，再到载人航天任务，作者都给出了详实的分析和设计思路。对于我这样的初学者来说，这种层层递进的学习方式，能够有效避免信息过载，让学习过程更加轻松和高效，并且让我能够清晰地看到一个航天任务从概念到实现的完整流程。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的惊喜远不止于理论知识的拓展，更在于它提供了实践操作的绝佳平台。书中的内容紧密结合了STK（Systems Tool Kit）这款强大的航天任务仿真分析软件，使得学习过程充满了互动性和趣味性。我一直以为航天设计是高度抽象和理论化的，但这本书通过STK的直观演示，让我看到了设计的“另一面”。书中关于如何利用STK来构建航天任务场景，设置地面站、航天器以及各种分析约束的步骤，都讲解得非常详细。我跟着书中的例子，一步步在STK中搭建起了模拟场景，感受到了软件强大的可视化能力。看着模拟的卫星在轨道上精准运行，地面站接收信号的清晰度变化，以及各种干扰因素的影响，都让我对航天任务的复杂性和精妙之处有了更深刻的体会。书中还提供了多种高级分析功能的应用指导，例如星座覆盖分析、通信链路分析、以及轨道交会分析等，这些都让我领略到了STK在任务设计和评估中的强大能力。这本书真正做到了理论与实践相结合，让我在学习知识的同时，也掌握了实用的工具和技能。