通信衛星總體設計和動力學分析(平裝)(見選題2012D0141) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周誌成 等 著

圖書標籤:

• 通信衛星
• 衛星總體設計
• 衛星動力學
• 航天工程
• 通信工程
• 空間技術
• 軌道力學
• 姿態控製
• 平裝書
• 高等教育

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 中國科學技術齣版社

ISBN：9787504662545

商品編碼：29831704667

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名：通信衛星總體設計和動力學分析(平裝)(見選題2012D0141)

定價：126.00元

作者：周誌成 等

齣版社：中國科學技術齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787504662545

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：1.022kg

編輯推薦

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內容提要

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　　《通信衛星總體設計和動力學分析》（作者周誌成、麯廣吉）以現代通 信衛星為代錶的地球靜止軌道（GEO）航天器為設計研究對象，在係統工程方法論和航天器總體設計框架體係指導下， 結閤幾十年航天工程實踐，並從航天器設計學科高度，係統總結和詳細介紹瞭GEO航天器總體設計、動力學與控製分析仿真、多學科設計 優化和設計驗證的技術內容和理論方法。全書編寫遵循係統性、可讀性、科學性、創新性、實用性的宗旨要求，並在有關章節設置瞭工程 應用範例。
　　全書共分15章。章為緒論；第2、3章為軌道動力學和空間 環境；第4、5、6章為航天器總體設計、有效載荷設計和主要分係統設計；第7章為航天器總體設計優化方法，包括構型拓撲優化、設備 布局優化、結構參數優化、總體參數多學科設計優化；第8章為航天器結構動力學、模型修正、力學環境和力學試驗；第9～13章為柔性、 晃動、多體和熱緻微振動等動力學以及動力學與控製仿真；4章為航天器總體設計、分析、優化範例；5章為可靠性設計、分析、 驗證。
　　《通信衛星總體設計和動力學分析》讀者對象為航天科研院所和高等 院校從事航天器總體設計、動力學與控製分析仿真、優化設計理論方法研究應用的科技人員、教 師和研究生，也可作為空間飛行器設計專業及相關專業的教學參考書。

目錄

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章 緒論
　1．1 航天器設計的研究範疇和基本內涵
　1．2 航天器係統工程和總體設計方法
　　1．2．1 航天器工程
　　1．2．2 航天器係統工程
　　1．2．3 航天器任務分析和總體設計方法
　1．3 航天器動力學（工程）的分析研究方法
　　1．3．1 現代航天器動力學的主要特徵
　　1．3．2 航天器動力學（工程）的基本概念、研究範疇和研究內容
　　1．3．3 航天器動力學（工程）的研究方法
　1．4 我國通信衛星工程的研究進展和重要意義
　　1．4．1 通信衛星工程發展應用概況
　　1．4．2 通信衛星關鍵技術研究進展
　　1．4．3 發展通信衛星工程重要意義
第2章 航天器軌道動力學
第3章 航天器空間環境
第4章 航天器總體設計
第5章 航天器有效載荷設計
第6章 航天器主要分係統設計
第7章 航天器總體設計優化方法
第8章 航天器結構動力學與力學環境
第9章 航天器柔性耦閤動力學
第9章 航天器柔性耦閤動力學
0章 航天器液體晃動動力學
1章 航天器多體動力學
2章 航天器熱緻微振動動力學
3章 航天器動力學與控製總體仿真
4章 航天器總體方案設計分析優化範例
5章 航天器可靠性設計和故障對策
縮略詞錶

作者介紹

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文摘

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序言

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通信衛星總體設計與動力學分析：解鎖太空通信的奧秘 在浩瀚無垠的宇宙深處，通信衛星如同人類文明的信使，穿越星際鴻溝，連接著地球上每一個角落。它們不僅是電視廣播、電話通信、互聯網接入的基石，更是氣象預報、導航定位、科學探測不可或缺的平颱。然而，這看似平常的服務背後，凝聚著無數工程師和科學傢的智慧與汗水。本書旨在深入剖析通信衛星從概念設計到動力學分析的每一個關鍵環節，為讀者構建一個全麵而深刻的認識框架。 第一部分：通信衛星總體設計——構築太空中的信息樞紐 通信衛星的誕生，是一項集多學科知識於一體的係統工程。其總體設計，便是如何將各種精密組件有機整閤，使其在嚴酷的太空環境中穩定運行，並高效完成通信任務的藝術。 1. 任務需求與係統需求分析： 萬丈高樓平地起，通信衛星的起點，是對其預期任務的清晰定義。我們需要迴答：這顆衛星將提供何種通信服務？目標用戶是誰？需要覆蓋的地理範圍有多大？數據傳輸速率要求如何？其服務壽命需要多長？這些根本性的問題，將直接影響衛星的性能指標、技術選型以及成本預算。 通信業務類型： 是固定衛星通信（服務於地麵固定用戶）、移動衛星通信（服務於船隻、飛機、車輛等移動平颱）、廣播衛星服務（如直播電視）、寬帶衛星互聯網，還是應急通信？不同的業務類型對衛星的轉發器能力、覆蓋範圍、功率輸齣等方麵有截然不同的要求。 性能指標： 包括但不限於載波噪聲比（C/N）、信噪比（SNR）、信號衰減、覆蓋區的信號強度、數據傳輸速率、誤碼率等。這些指標是衡量衛星通信質量的核心。 覆蓋區域與幾何學： 衛星需要覆蓋的地理區域決定瞭其軌道高度和傾角。例如，地球同步軌道（GEO）衛星可以提供近乎不變的區域覆蓋，而低地球軌道（LEO）或中地球軌道（MEO）衛星則需要星座部署纔能實現連續覆蓋。 壽命與可靠性： 衛星設計壽命通常為10-15年，甚至更長。這意味著所有組件都必須具備極高的可靠性，並且需要考慮部件的老化和潛在故障。 成本約束： 經濟性是不可忽視的因素。設計方案需要在滿足性能需求的同時，將製造成本、發射成本和運營成本控製在閤理範圍內。 2. 軌道設計： 衛星的軌道是其在太空中工作的“舞颱”，直接決定瞭其覆蓋範圍、通信延遲以及與地麵站的通信條件。 軌道類型選擇： 地球同步軌道（GEO）： 周期與地球自轉周期相同，衛星相對於地麵固定點的位置不變。通信延遲較大（約250毫秒），但覆蓋範圍廣，單個衛星可覆蓋近三分之一的地球錶麵。適用於廣播電視、固定通信等。 中地球軌道（MEO）： 軌道高度介於LEO和GEO之間。通信延遲適中，星座部署可實現全球覆蓋。如GPS、伽利略等導航係統采用MEO。 低地球軌道（LEO）： 軌道高度較低，通信延遲小（幾十毫秒）。需要大規模星座纔能實現連續覆蓋。如Starlink、OneWeb等互聯網衛星星座。 軌道參數確定： 包括軌道高度、傾角、偏心率、升交點赤經等。這些參數的精確計算和選擇，需要考慮地球引力、太陽光壓、大氣阻力等多種因素。 軌道維持與規避： 衛星在軌道上會受到各種擾動，需要進行軌道維持機動以保持其位置。同時，還需要考慮與空間碎片的碰撞風險，並進行規避機動。 3. 衛星平颱設計： 衛星平颱是衛星的主體結構，承載著所有有效載荷和次係統，並為其提供必要的動力、熱量、姿態控製和通信能力。 結構設計： 采用輕質高強度的材料，如鋁閤金、碳縴維復閤材料，以最大限度地減小衛星質量，降低發射成本。結構設計需要考慮發射時的振動、加速度載荷，以及在軌運行時的熱應力、力學載荷。 電源係統： 通常由太陽能電池闆和蓄電池組成。太陽能電池闆在陽光照射下産生電能，為衛星提供動力；蓄電池則儲存電能，供衛星在地球陰影區使用。需要精確計算每天的能量需求，並設計足夠容量的電源係統。 熱控係統： 太空環境溫度變化劇烈，需要一套高效的熱控係統來維持衛星內部組件的工作溫度在安全範圍內。包括被動熱控（如隔熱材料、錶麵塗層）和主動熱控（如散熱器、加熱器、熱管）。 姿態與軌道控製係統（AOCS）： 確保衛星在軌姿態穩定，指嚮正確，並維持在預定軌道上。主要包括： 姿態測量單元： 如星敏感器、太陽敏感器、地球敏感器、陀螺儀、磁力計等，用於感知衛星的姿態。 姿態執行機構： 如反作用輪、磁力矩器、推進器等，用於改變和穩定衛星的姿態。 軌道控製推進器： 用於軌道維持、軌道轉移等。 通信與遙測係統： 負責衛星與地麵站之間的指令接收、遙測數據下傳、科學數據上報等。需要設計高增益天綫、低噪聲放大器、功率放大器等。 指令與數據處理係統（C&DH）： 衛星的“大腦”，負責處理地麵發送的指令，控製衛星各子係統的工作，並對采集到的數據進行存儲和預處理。 4. 有效載荷設計： 有效載荷是通信衛星的核心功能部分，直接決定瞭其通信能力。 轉發器： 是通信衛星的核心組件，負責接收地麵上傳輸的信號，進行頻率轉換、放大，然後下傳迴地麵。轉發器的設計需要考慮頻率帶寬、功率、綫性度、噪聲係數等關鍵參數。 天綫係統： 包括上行天綫（接收地麵信號）和下行天綫（發射信號）。天綫的設計需要考慮增益、波束寬度、指嚮精度以及對不同頻率的支持能力。對於需要覆蓋特定區域的衛星，還會采用相控陣天綫等先進技術。 其他可選載荷： 根據任務需求，通信衛星還可能搭載其他載荷，如導航信號增強器、空間天氣監測器等。 第二部分：通信衛星動力學分析——駕馭太空的物理規律 通信衛星在太空中並非靜止不動，它受到地球引力、太陽光壓、大氣阻力、磁場力等多種力的作用，並以特定的軌道運行。動力學分析，就是研究這些力如何影響衛星的運動狀態，以及如何通過控製手段來維持其穩定的運行。 1. 軌道動力學： 軌道動力學研究衛星在引力場中的運動規律。 牛頓萬有引力定律： 是軌道動力學的基礎。地球的引力是衛星軌道運動的最主要原因。 軌道攝動： 除瞭地球中心引力，其他因素也會對衛星軌道産生影響，這些因素稱為攝動。 地心引力的不均勻性： 地球並非完美的球體，赤道隆起和極地扁平都會引起引力場的非均勻性，導緻衛星軌道發生變化。 太陽和月球引力： 太陽和月球對衛星軌道也會産生引力攝動。 太陽光壓： 衛星錶麵受到太陽光照射時會産生一個微小的推力，長期積纍會對軌道産生影響。 大氣阻力： 在低軌道運行的衛星會受到稀薄大氣的阻力，導緻軌道衰減。 軌道保持與軌道轉移： 需要通過推進器點火來抵消攝動影響，維持衛星在預定軌道上（軌道保持），或將衛星從一個軌道轉移到另一個軌道（軌道轉移）。這些機動操作需要精確計算推進器的推力、作用時間和方嚮。 2. 姿態動力學： 姿態動力學研究衛星在太空中的姿態（朝嚮）如何變化，以及如何通過控製係統來穩定姿態。 角動量守恒： 是姿態動力學的重要原理。衛星在沒有外力矩作用時，其總角動量保持不變。 外力矩： 導緻衛星姿態發生變化的外力矩包括： 地球磁場力矩： 地球磁場與衛星上的磁性物質相互作用産生力矩。 地球引力梯度力矩： 地球引力在衛星不同部位的差異産生力矩。 太陽光壓矩： 太陽光壓作用在衛星質心以外的點上會産生力矩。 推進器推力矩： 姿態控製推進器噴射産生的力矩。 姿態控製策略： 被動姿態控製： 利用自然存在的力矩來穩定姿態，如利用地球磁場或引力梯度。 主動姿態控製： 利用反作用輪、磁力矩器、推進器等執行機構來主動控製衛星姿態。例如，反作用輪通過改變自身轉速來産生反作用力矩，從而改變衛星的姿態。 衛星自轉與振動： 衛星在設計、製造和發射過程中可能會産生固有的自轉或振動模式。這些動力學特性需要進行分析和評估，以避免對有效載荷和通信性能産生不利影響。 3. 動力學建模與仿真： 為瞭精確預測和控製衛星的運動，需要建立詳細的動力學模型，並利用計算機進行仿真。 建立動力學方程： 基於物理學原理，建立描述衛星軌道運動和姿態運動的微分方程組。 數值積分： 由於實際的動力學方程通常難以解析求解，需要采用數值方法（如龍格-庫塔法）進行求解，以獲得衛星在不同時刻的位置、速度、姿態等信息。 仿真平颱： 利用專業的仿真軟件（如STK、GMAT等）構建虛擬的太空環境，模擬衛星的運動，並驗證設計方案的有效性。仿真可以幫助工程師在地麵上發現潛在的設計缺陷，並進行優化。 結論： 通信衛星總體設計和動力學分析是現代航天工程中至關重要的兩個領域。本書從任務需求齣發，詳細闡述瞭通信衛星的各個子係統設計，包括軌道設計、平颱設計和有效載荷設計。同時，深入剖析瞭衛星在太空中的軌道動力學和姿態動力學，以及如何通過建模與仿真來預測和控製其運動。通過對這兩個領域的深入理解，我們能夠更好地設計、建造和運行日益復雜的通信衛星係統，為人類構建更美好的太空通信未來。本書的讀者群包括但不限於航天工程專業的學生、研究人員，以及對衛星技術感興趣的工程師和技術愛好者。希望本書能夠為您打開一扇通往太空通信奧秘的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的第一印象。樸實無華的平裝封麵，沒有花哨的插圖或醒目的標題字體，反而透露齣一種紮實、嚴謹的學術氣息，讓人覺得它是一本真正專注於內容的書籍。封麵中央的“通信衛星總體設計和動力學分析”幾個字，字體清晰，排版工整，沒有絲毫的張揚，但卻準確地傳達瞭書籍的核心主題。封底的簡要介紹也同樣簡潔明瞭，沒有過多的營銷詞匯，而是直接點齣瞭本書的價值所在——為讀者提供深入的理論指導和實踐參考。雖然我還沒有開始閱讀，但僅憑這封麵和封底傳遞齣的信息，我就已經對這本書充滿瞭期待，相信它能夠為我在通信衛星領域的研究或工作帶來實質性的幫助。我特彆欣賞這種低調而有內涵的設計風格，它讓我覺得作者和齣版社都將精力更多地投入到瞭書籍內容的打磨上，而非錶麵的包裝。在如今信息爆炸的時代，一本真正有深度、有價值的書籍，往往不需要過多的外部修飾來吸引讀者，其內在的品質纔是決定性的。這本《通信衛星總體設計和動力學分析》給我的感覺正是如此，它像一位沉默寡言但學識淵博的長者，靜靜地等待著那些真正渴望知識的求學者。

評分☆☆☆☆☆

本書的齣版時間（盡管我沒有看到具體年份，但我可以從內容中推斷其為近年的齣版物）和所包含的選題信息（“見選題2012D0141”）錶明，這本書可能與某個特定時期的研究項目或學術動態有關，這對我來說是一個重要的信息。這讓我猜測，本書的內容可能不僅僅是對現有知識的梳理，更可能包含瞭作者在實際研究項目中的經驗、思考和創新。我對於這種理論與實踐相結閤的成果非常感興趣，因為它們往往更能反映齣當前學科的前沿和發展趨勢，也更容易為實際工程提供指導。我期待著在閱讀過程中，能夠發掘齣作者在選題研究中所提齣的獨到見解和解決方案，這對我啓發思路、解決實際問題，甚至進行創新性研究，都將具有非常重要的價值。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我深刻體會到瞭作者在內容上的廣度和深度。本書不僅涵蓋瞭通信衛星設計和動力學分析的核心知識，還涉及瞭許多相關的領域，例如射頻傳輸、信號處理、空間環境效應等。作者在處理這些交叉學科內容時，都能夠恰到好處地進行介紹，並且能夠將其與通信衛星的主題緊密聯係起來，展現瞭作者寬廣的知識視野。我尤其欣賞作者在解釋一些前沿技術時，能夠將其置於通信衛星的發展背景下進行討論，讓我對這些技術的意義和價值有瞭更深刻的理解。雖然某些章節涉及的內容對我來說有些超齣瞭我目前的需求，但我相信，隨著我研究的深入，這些內容將會變得越來越重要。這種“未雨綢繆”的知識體係構建，讓我覺得這本書是一本能夠伴隨我長期學習和發展的寶貴參考資料。

評分☆☆☆☆☆

本書的語言風格真是令人耳目一新。作者的文筆非常流暢，同時又不失嚴謹。他能夠用清晰、準確的語言闡述復雜的科學概念，避免瞭許多專業書籍中常見的晦澀難懂的術語堆砌。我在閱讀過程中，幾乎沒有遇到需要反復查閱字典或專業詞典纔能理解的句子。作者在解釋物理原理時，常常會穿插一些曆史故事或實際應用案例，這不僅讓枯燥的理論變得生動有趣，也幫助我更好地理解這些原理在實際工程中的重要性。例如，在講解軌道動力學時，作者引用瞭牛頓的萬有引力定律，並將其與現代衛星軌道計算聯係起來，這種曆史的縱深感讓我對學科的發展有瞭更深刻的認識。同時，作者的敘述又非常富有條理，即使在討論一個復雜的問題時，他也能將其分解成若乾個小部分，逐一進行分析，使得讀者能夠清晰地把握問題的關鍵。這種既有學術深度又不失文學色彩的語言風格，讓我在享受知識盛宴的同時，也獲得瞭一種閱讀的愉悅感。

評分☆☆☆☆☆

關於通信衛星總體設計的論述，可以說是我閱讀這本書的最大收獲之一。作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是從實際工程的角度齣發，詳細介紹瞭衛星的各個子係統的設計原則、技術要求和相互之間的接口關係。我瞭解到，一個成功的通信衛星設計，需要綜閤考慮天綫、轉發器、電源、姿態控製、熱控等眾多子係統的協同工作。作者在描述每個子係統時，都充分考慮瞭其在整個任務中的作用以及與其他子係統的配閤，這讓我對衛星的係統集成和整體性能有瞭更全麵的認識。我特彆注意到，作者在討論不同設計方案時，都權衡瞭其優缺點，並給齣瞭選擇依據，這對於我在未來進行實際設計時，提供瞭寶貴的參考。這本書讓我明白，通信衛星的設計並非孤立的技術疊加，而是一個高度集成、相互製約的復雜係統工程，需要全局的視野和精細的協調。

評分☆☆☆☆☆

讀完第一章，我對本書的結構安排感到非常滿意。它並沒有一上來就深入到復雜的公式和理論推導，而是從通信衛星的基本概念和發展曆程入手，為我這個初學者建立瞭一個清晰的宏觀認知框架。作者循序漸進的敘述方式，讓我在理解衛星的基本組成、軌道力學原理以及通信係統架構時，感到毫不費力。特彆是在介紹地球同步軌道衛星和低地球軌道衛星的差異時，作者通過形象的比喻和圖文並茂的講解，將抽象的軌道概念變得生動易懂。我發現，作者在內容組織上非常注重邏輯性和連貫性，每一部分的內容都緊密銜接，前呼後應，使得整個學習過程如同一次精心設計的徒步旅行，每一步都有明確的目標和清晰的路徑。這種精心設計的章節結構，讓我能夠更有效地吸收和理解信息，而不會感到信息過載或迷失方嚮。我尤其喜歡作者在引入新概念時，都會先鋪墊好相關的背景知識，確保讀者能夠理解其齣現的原因和意義，而不是憑空齣現。這種嚴謹的教學方法，對於那些希望係統性學習通信衛星技術的讀者來說，無疑是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

在動力學分析的章節，作者展現瞭他深厚的專業功底。他對衛星軌道運動的數學模型進行瞭詳盡的闡述，從開普勒定律到更復雜的攝動理論，都進行瞭深入的剖析。我尤其欣賞作者在推導公式時，對於每一步的邏輯都進行瞭詳細的說明，並且解釋瞭每個變量的物理意義。這對於我理解和掌握這些復雜的數學模型至關重要。他不僅給齣瞭推導過程，還提供瞭具體的計算方法和實例，這讓我能夠將理論知識應用到實際的計算和仿真中。我曾嘗試過自己推導一些基本的軌道方程，但總感覺有些地方不夠清晰，這本書的講解則為我提供瞭清晰的思路和完整的框架。作者還介紹瞭常用的軌道動力學仿真軟件的使用方法，這對於提高我的實際操作能力非常有幫助。我相信，通過對這部分內容的深入學習，我將能夠更好地理解衛星的運動軌跡，並進行精確的軌道預測和控製。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，這是一本令我非常滿意的技術類書籍。從其嚴謹的學術內容，到清晰的邏輯結構，再到流暢的語言錶達，以及用心設計的圖錶，都體現瞭作者和齣版社的專業性和高度的敬業精神。這本書不僅僅是一本教科書，更像是一位循循善誘的良師益友，它能夠引導我深入探索通信衛星的奧秘。我深信，通過對這本書的深入學習和反復研讀，我不僅能夠掌握通信衛星總體設計和動力學分析的基礎知識，更能從中汲取寶貴的經驗和啓示，為我未來的學術研究或工程實踐打下堅實的基礎。我強烈推薦給所有對通信衛星技術感興趣的同行、學生以及研究人員。

評分☆☆☆☆☆

本書在圖錶的使用上也顯得格外用心。作者並非簡單地插入圖錶來填充版麵，而是精心選擇瞭能夠最直觀、最清晰地展示信息和概念的圖錶。例如，在講解軌道力學時，作者提供瞭大量清晰的軌道示意圖，讓我能夠直觀地理解衛星的運動軌跡和軌道參數；在介紹天綫方嚮圖時，作者也使用瞭專業的二維和三維圖錶，讓我能夠準確地把握天綫的輻射特性。這些圖錶不僅增強瞭文章的可讀性，更重要的是，它們極大地幫助我理解瞭那些抽象的、難以用文字完全錶達的科學原理。我發現，很多時候，一張精美的圖錶勝過韆言萬語。作者在圖錶的注釋上也做得非常到位，每一個圖錶都有清晰的標題和詳細的說明，讓我能夠準確地理解圖錶所傳達的信息。

評分☆☆☆☆☆

我注意到，本書在參考文獻的引用上也顯得非常嚴謹和專業。作者引用瞭大量國際知名的學術論文、研究報告和行業標準，這充分證明瞭本書內容的權威性和前沿性。在閱讀過程中，我多次被某個觀點或論述所吸引，並主動去查閱作者引用的參考文獻，這讓我不僅加深瞭對當前章節內容的理解，也拓寬瞭我的知識麵，讓我接觸到瞭更多相關的研究成果。我特彆欣賞作者在引用文獻時，能夠對文獻的內容進行簡要的介紹和評價，這讓我能夠快速地判斷哪些文獻對我來說最有價值，並進行有針對性的深入閱讀。這種嚴謹的學術態度，也深深地影響瞭我，讓我更加重視知識的來源和信息的準確性。