航天器軌道確定 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:第1版 (2007年1月1日)

作者:於誌堅

出品人:

頁數:294

译者:

出版時間:2007-1

價格:20.00元

裝幀:平裝

isbn號碼:9787118048797

叢書系列:

圖書標籤:

• 航天專業
• 軌道確定
• 航天器
• 軌道力學
• 導航
• 控製
• 姿態
• 空間動力學
• 衛星
• 天體力學
• 測量

好的，這是一份關於一本名為《深空探測器的星際導航藝術》的圖書簡介。 《深空探測器的星際導航藝術：超越地月係域的自主與協同》 圖書簡介 本書深入剖析瞭現代深空探測任務中，導航、製導與控製（GNC）係統的核心理論、關鍵技術及其在行星際尺度上的工程實踐。它不再局限於傳統航天器軌道動力學在近地或地月空間的精確建模，而是將視野投嚮太陽係內乃至更遠的星際空間，探討如何在缺乏實時地麵測控支持的環境下，實現航天器的高精度自主導航與精準軌跡控製。 第一部分：行星際導航理論基礎與挑戰 本書首先建立瞭一個堅實的理論框架，用於理解和剋服深空導航的固有難題。 1. 復雜引力場下的動力學建模： 傳統的二體或三體模型已無法滿足深空任務對精度和可靠性的要求。本書詳盡闡述瞭如何構建高精度的多體動力學模型，精確納入太陽係內所有主要行星、大型衛星、小行星以及太陽輻射壓力、行星際磁場等微小擾動力矩的影響。特彆關注瞭在轉移軌道、行星捕獲軌道以及行星際巡航階段，如何利用拉格朗日點周圍的周期性軌道特性進行優化設計。 2. 遠距離測量的局限性與誤差分析： 隨著航天器飛離地球，信號延遲和信噪比的急劇下降對定軌精度構成根本性挑戰。書中詳細分析瞭深空網絡（DSN）測距、多普勒頻移、甚長基綫乾涉測量（VLBI）等觀測量的物理限製。重點討論瞭如何量化和建模由太陽係內等離子體湍流、儀器誤差以及行星際介質不均勻性引入的係統性誤差和隨機誤差。 3. 基於概率的導航框架： 麵對觀測數據的稀疏性和高不確定性，本書強調瞭概率導航方法的重要性。卡爾曼濾波及其變種，如擴展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF），被應用於深空狀態估計。更進一步，書中探討瞭粒子濾波（PF）在處理非綫性、非高斯噪聲環境下的優勢，並結閤貝葉斯推斷，建立瞭航天器狀態估計的魯棒性指標。 第二部分：自主導航係統的核心技術 深空任務的冗長時間尺度和不可重復性，使得航天器必須具備高度的自主決策和導航能力。 1. 天文導航與自主星敏感器： 離開瞭地麵站的引導，航天器必須依靠自身攜帶的傳感器。本書深入介紹瞭新一代星敏感器的設計原理、圖像處理算法，以及如何實現對已知恒星、行星、甚至參照係中特定天體的自動識彆與姿態確定。重點分析瞭星圖匹配算法的魯棒性增強技術，以應對宇宙射綫、傳感器老化導緻的圖像噪聲。 2. 相對導航與避碰： 針對小行星采樣、彗星伴飛或係內行星著陸等任務，本書詳細闡述瞭相對導航技術。這包括使用激光雷達（LiDAR）、立體視覺和飛行時間（ToF）傳感器，實時測量目標天體或障礙物的距離和相對速度。內容涵蓋瞭三維重建、特徵點提取以及基於觀測數據的相對狀態嚮量估計方法。 3. 基於模型的自主定軌（MBOG）： 當可用測量數據極少時，如何依靠對軌道動力學的深刻理解來維持狀態估計？本書介紹瞭“基於模型的自主定軌”技術，即將預先計算的參考軌道作為強約束條件，結閤有限的姿態和推進器工作數據，進行一緻性檢查和誤差修正，顯著延長瞭航天器在“盲飛”階段的導航可靠性。 第三部分：行星際軌跡優化與製導策略 精準的軌道確定是高效軌跡執行的前提。本書關注如何在實際操作中實現從計算到飛行的平穩過渡。 1. 高效推進的軌道設計： 對於使用離子電推進或太陽帆等低推力係統的任務，精確的軌道設計至關重要。書中介紹瞭高階攝動下的最優控製理論應用，例如龐特裏亞金極大值原理在尋找最小燃料消耗轉移軌道中的應用。內容涉及如何在綫規劃和調整推力矢量，以適應實時測量的微小軌道偏差。 2. 精確的軌道機動與推力分配： 航天器在軌道修正（TCM）和捕獲過程中，需要極高的精度。本書討論瞭多種製導律，如比例導航導引（PN）、綫性二次型調節器（LQR）在深空變軌中的應用。特彆強調瞭如何處理推進器脈衝的離散性、燃油剩餘量限製以及對後續任務點的影響，製定齣兼顧精度與效率的推力分配方案。 3. 長期任務的軌道維護與漂移補償： 穿越太陽係需要數年乃至數十年的航行。本書探討瞭如何通過周期性的微小軌道保持機動，補償長期纍積的太陽輻射壓力和微小引力攝動，確保航天器能按時到達預定觀測窗口，同時最大限度地延長燃料儲備。 第四部分：未來趨勢與展望 本書最後展望瞭深空導航技術的前沿發展方嚮。 1. 深度學習與數據驅動導航： 探討瞭捲積神經網絡（CNN）在目標識彆中的應用，以及循環神經網絡（RNN）在時間序列狀態預測中的潛力。研究瞭如何利用深度學習模型來替代或增強傳統濾波器的某些復雜環節，提高對未知環境擾動的適應性。 2. 聯閤感知與協同導航： 針對未來多探測器編隊和星座任務，本書介紹瞭星際空間中的“協同導航”概念，即探測器之間通過星間鏈路共享觀測數據，利用相對幾何關係實現相互定位，極大地提高瞭整體係統的冗餘度和精度，實現對區域空間環境的同步感知。 目標讀者： 本書麵嚮航天動力學、製導控製、空間科學及相關工程領域的工程師、研究人員、研究生。它不僅為深空任務的規劃者提供瞭嚴謹的理論工具，更為一綫操作人員提供瞭解決復雜星際導航問題的實用技術指南。通過本書，讀者將能全麵理解和掌握將探測器安全、高效送達太陽係遙遠目標所需的復雜藝術與科學。

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拿到這本《航天器軌道確定》時，我原本以為會是一本晦澀難懂的專業教材，沒想到閱讀體驗卻異常的流暢和引人入勝。它的敘述節奏把握得非常好，從最基礎的二體問題入手，層層遞進，構建起一個穩固的知識框架。我尤其欣賞作者在介紹各種軌道機動策略時的那種工程美學——如何用最少的燃料和最精妙的推力矢量，實現對既定目標的精確修正。書中對於攝動力的分析尤其精闢，太陽風、地球非球形引力場，這些看似微小的乾擾因素是如何被精確量化並納入計算的，作者的闡釋清晰且富有條理。讀完關於軌道保持和終末軌道設計的章節，我開始重新審視我們日常生活中的許多精密係統，比如GPS的持續校準，背後是多麼復雜的計算和多麼嚴謹的工程設計在支撐。這本書讓我看到瞭工程學中那種“化繁為簡，以簡馭繁”的極緻追求。

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這本書在結構上給我留下瞭極其深刻的印象，它並非綫性敘事，而更像是一個精密鍾錶內部的齒輪係統，各個章節相互咬閤，共同驅動對“軌道”這一核心概念的全麵解析。我尤其欣賞作者在討論高精度定軌時，對不同誤差源進行量化建模的處理方式。不同於市麵上其他偏重於軟件實現的教材，這本書專注於理論的根基——即任何模型都是對現實的簡化，而理解這個簡化過程中的係統性誤差比單純應用算法更為重要。書中對衛星姿態動力學與軌道動力學耦閤分析的討論，展現瞭作者對整個航天器運動學的宏觀把握能力。讀完後，我仿佛被賦予瞭一套全新的分析工具，不僅能理解航天器的運動，還能將其思考框架遷移到其他復雜係統的動態分析中去。它提供的是一種思維方式，一種在多尺度、多因素影響下進行精確建模和預測的能力，這對於任何從事高精度科學研究的人來說，都是無價的財富。

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這本書的內容深度遠超齣瞭我對一本“軌道確定”書籍的預期。它更像是一部關於“信息獲取與處理”的跨學科著作。雖然核心是航天器的位置和速度估算，但作者巧妙地將信息論、統計學以及先進的數值計算方法融入其中。例如，在講解如何從零星的跟蹤數據中重建一條完整的軌道時，作者花瞭大量篇幅討論瞭貝葉斯推斷在軌道確定中的應用。這種方法論的切換，使得全書的視角變得更加開闊。我甚至覺得，書中所描述的迭代優化過程，與現代金融模型中的風險評估有著異麯同工之妙——都是在不完全信息下做齣最優決策。對於那些對算法和數據科學感興趣的讀者來說，這本書提供瞭絕佳的案例研究，它證明瞭最硬核的工程問題，最終都需要依賴最優雅的數學工具來解決。閱讀過程中，我不斷地在思考：我們是如何確定任何一個遙遠事物的“存在”與“軌跡”的？

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我是一個對曆史脈絡比較敏感的讀者，而《航天器軌道確定》在這方麵給瞭我巨大的驚喜。它不僅僅是一本關於“如何做”的書，更是一本關於“為什麼會是這樣”的書。作者對於早期天文觀測技術與現代射電測距技術之間發展的對比論述，展現瞭科學史的魅力。他詳細描述瞭如何在沒有強大計算機的時代，宇航先驅們如何依靠手搖計算器和極其有限的觀測窗口來保障載人航天任務的安全。這種對曆史局限性的尊重，反過來凸顯瞭現代軌道確定技術的偉大成就。在介紹大地水準麵模型和地球參考係轉換的那部分，作者沒有生硬地羅列標準，而是解釋瞭這些標準的製定過程中的政治、經濟和科學博弈，這讓原本枯燥的參考框架變得鮮活起來。這本書像是一扇窗，讓我看到瞭幾代科學傢為瞭“看得更遠、算得更準”所付齣的不懈努力和智慧結晶。

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這本書的書名雖然叫《航天器軌道確定》，但我最近讀完後，最大的感受卻是它如何將枯燥的數學公式和復雜的天體物理原理，以一種近乎詩意的、邏輯嚴密的敘事方式串聯起來。閱讀過程中，我仿佛置身於一個巨大的天文颱，透過高精度的望遠鏡，親眼見證那些衛星如何被精確地“錨定”在浩瀚的宇宙背景中。作者在講解各種軌道模型時，並沒有止步於理論推導，而是大量引入瞭曆史案例，比如早期的彈道學是如何發展為現代軌道動力學的。那些關於開普勒定律的幾何詮釋，以及如何利用拉格朗日點進行空間站的設想，都被描繪得栩栩如生。尤其是在處理測量誤差和數據濾波這一章節，作者展示瞭極強的洞察力，他沒有簡單地堆砌卡爾曼濾波的公式，而是深入探討瞭信息不完備性對決策製定的影響，讓我對“確定性”在不確定環境中的意義有瞭更深層次的理解。這本書的價值遠超一本技術手冊，它更像是一部關於人類如何通過智慧與觀測來對抗宇宙尺度的無序感的哲學著作。

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