基于功能鏈的導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)工程

目錄
前言
第1篇 基于功能鏈設(shè)計(jì)理念的衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)及實(shí)踐
第1章 緒論 3
1.1 引言 3
1.1.1 衛(wèi)星導(dǎo)航的原理 3
1.1.2導(dǎo)航衛(wèi)星的空間環(huán)境特點(diǎn) 4
1.2 國(guó)外導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)展概況 13
1.2.1 GPS導(dǎo)航衛(wèi)星 13
1.2.2 GLONASS導(dǎo)航衛(wèi)星 15
1.2.3 Galileo導(dǎo)航衛(wèi)星 16
1.3 國(guó)內(nèi)導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)展概況 18
1.3.1 概述 18
1.3.2 北斗一號(hào)系統(tǒng) 19
1.3.3 北斗二號(hào)系統(tǒng) 19
1.3.4 北斗三號(hào)系統(tǒng) 20
第2章 基于功能鏈設(shè)計(jì)理念的衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)方法 22
2.1 概述 22
2.2 功能鏈的基本思想 22
2.3 結(jié)構(gòu)熱功能鏈 24
2.4 控制功能鏈 25
2.5 電子學(xué)功能鏈 26
2.6 載荷功能鏈 27
第3章導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)總體方案 29
3.1導(dǎo)航衛(wèi)星總體任務(wù)和功能 29
3.2 總體技術(shù)指標(biāo) 29
3.3 設(shè)計(jì)基本約束 31
3.4 系統(tǒng)總體方案 31
3.4.1 結(jié)構(gòu)熱功能鏈 33
3.4.2 控制功能鏈 33
3.4.3 電子學(xué)功能鏈 33
3.4.4 載荷功能鏈 34
3.5 衛(wèi)星構(gòu)型及飛行方式 35
3.6 整星工作模式 35
3.7 整星信息流 36
3.7.1 星地/星間信息流 36
3.7.2 載荷與平臺(tái)之間的信息流 37
3.7.3 平臺(tái)內(nèi)部信息流 37
3.8 衛(wèi)星設(shè)計(jì)狀態(tài)小結(jié) 38
第4章 載荷功能鏈設(shè)計(jì) 40
4.1導(dǎo)航載荷設(shè)計(jì) 40
4.1.1 概述 40
4.1.2 任務(wù)分析和方案選擇 40
4.1.3 任務(wù)、功能及指標(biāo) 41
4.1.4 組成與配套 42
4.1.5 工作原理及技術(shù)方案 42
4.2 自主運(yùn)行載荷設(shè)計(jì) 54
4.2.1 系統(tǒng)配套 54
4.2.2 組成和原理 54
4.2.3 自主運(yùn)行單元設(shè)計(jì) 55
4.2.4 星間鏈路載荷設(shè)計(jì) 55
4.3 技術(shù)試驗(yàn)專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì) 57
4.3.1 專(zhuān)項(xiàng)管理終端設(shè)計(jì) 58
4.3.2 應(yīng)急測(cè)控?cái)?shù)傳一體機(jī)設(shè)計(jì) 59
第5章 結(jié)構(gòu)熱功能鏈設(shè)計(jì) 62
5.1 任務(wù)、功能和設(shè)計(jì)原則 62
5.1.1 任務(wù)和功能 62
5.1.2 設(shè)計(jì)原則 62
5.2 構(gòu)型布局 63
5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 67
5.3.1 結(jié)構(gòu)總體方案 68
5.3.2 主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 69
5.3.3 結(jié)構(gòu)仿真分析 72
5.3.4 小結(jié) 77
5.4 熱設(shè)計(jì) 77
5.4.1 通用設(shè)計(jì) 78
5.4.2 原子鐘板熱設(shè)計(jì) 79
5.4.3 星載相控陣天線與衛(wèi)星一體化熱設(shè)計(jì) 82
5.4.4 直接入軌熱控方案設(shè)計(jì) 86
第6章 控制功能鏈設(shè)計(jì) 90
6.1 概述 90
6.2 任務(wù)分析和方案選擇 90
6.2.1 設(shè)計(jì)理念 90
6.2.2 設(shè)計(jì)思路 91
6.2.3 姿態(tài)軌道控制策略 96
6.3 基本算法和軟件模型 98
6.3.1 時(shí)間系統(tǒng) 98
6.3.2 坐標(biāo)系統(tǒng) 101
6.3.3 動(dòng)力學(xué)建模 104
6.4 任務(wù)、功能及指標(biāo) 119
6.4.1 任務(wù)和功能 119
6.4.2 主要技術(shù)指標(biāo) 120
6.5 組成和配套 120
6.6 工作原理及技術(shù)方案 121
6.6.1 工作原理 121
6.6.2 工作模式設(shè)計(jì) 121
6.6.3 單機(jī)安裝設(shè)計(jì) 124
6.6.4 高可靠性及輕量化設(shè)計(jì)方案 125
6.6.5 自主運(yùn)行設(shè)計(jì) 126
6.6.6 軟件設(shè)計(jì) 127
6.7 敏感器和執(zhí)行器選型以及配置 129
6.7.1 敏感器 130
6.7.2 執(zhí)行器 137
6.8 軌道預(yù)報(bào)和控制 143
6.8.1 軌道預(yù)報(bào) 143
6.8.2 軌道控制 153
6.9 姿態(tài)確定和控制 157
6.9.1 姿態(tài)確定 157
6.9.2 姿態(tài)控制 161
6.10 太陽(yáng)帆板控制 167
6.10.1 帆板展開(kāi)控制 167
6.10.2 SADA 加電控制 167
6.10.3 故障診斷與處理 167
6.10.4 帆板自主控制 167
6.11 地面仿真測(cè)試系統(tǒng) 168
6.11.1 半物理仿真系統(tǒng) 168
6.11.2 整星集成測(cè)試系統(tǒng) 171
6.12 小結(jié) 172
第7章 電子學(xué)功能鏈設(shè)計(jì) 173
7.1 概述 173
7.2 電子學(xué)構(gòu)架及總體考慮 174
7.2.1 體系架構(gòu)比較 174
7.2.2 數(shù)據(jù)總線的比較 176
7.2.3 電子學(xué)體系架構(gòu)設(shè)計(jì) 177
7.3 能源設(shè)計(jì) 178
7.3.1 任務(wù)分析和方案選擇 178
7.3.2 任務(wù)、功能及指標(biāo) 181
7.3.3 組成與配套 182
7.3.4 工作原理 186
7.4 星務(wù)設(shè)計(jì) 187
7.4.1 任務(wù)分析和方案選擇 187
7.4.2 任務(wù)、功能及指標(biāo) 188
7.4.3 組成與配套 190
7.4.4 工作原理及技術(shù)方案 190
7.5 測(cè)控設(shè)計(jì) 200
7.5.1 任務(wù)分析和方案選擇 200
7.5.2 任務(wù)、功能及指標(biāo) 201
7.5.3 組成與配套 202
7.5.4 工作原理及技術(shù)方案 204
7.6 總體電路設(shè)計(jì) 205
7.6.1 任務(wù)分析和方案選擇 205
7.6.2 任務(wù)、功能及指標(biāo) 207
7.6.3 組成與配套 207
7.6.4 工作原理 208
7.7 衛(wèi)星常用控制驅(qū)動(dòng)等專(zhuān)項(xiàng)電路 216
7.7.1 磁力矩器、電機(jī)等需要正反向控制的功率驅(qū)動(dòng)電路 216
7.7.2 加熱器驅(qū)動(dòng)控制電路 217
7.7.3 SADA驅(qū)動(dòng)及與帆板的電纜連接 217
7.7.4 火工品驅(qū)動(dòng)及電源狀態(tài)遙測(cè)電路 218
7.7.5 星表保護(hù)插頭設(shè)計(jì) 219
7.7.6 輔母線轉(zhuǎn)換電路 220
7.7.7 推進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì) 223
7.7.8 反作用輪力矩控制 224
7.8 常用接口參考電路 225
7.8.1 供電相關(guān)接口電路 225
7.8.2 指令輸出接口電路 227
7.8.3 指令接收接口電路 229
7.8.4 模擬量遙測(cè)接口電路 231
7.8.5 雙向通信接口 235
7.8.6 DC/DC使用注意事項(xiàng) 244
第2篇 基于創(chuàng)新和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的衛(wèi)星系統(tǒng)工程方法及實(shí)踐
第8章 基于創(chuàng)新和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的衛(wèi)星系統(tǒng)工程方法 249
8.1 概述 249
8.2 基于創(chuàng)新的衛(wèi)星系統(tǒng)工程方法 250
8.2.1 創(chuàng)新與目標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系以及方法的內(nèi)涵 250
8.2.2 創(chuàng)新目標(biāo)的選擇方法和途徑以及傳統(tǒng)技術(shù)途徑的局限 252
8.2.3 長(zhǎng)板理論和在軌賦能適用于長(zhǎng)壽命高可靠衛(wèi)星 253
8.2.4 采用成熟的工藝/產(chǎn)品是創(chuàng)新產(chǎn)品成功的前提和保證 254
8.2.5 底線思維降低風(fēng)險(xiǎn) 255
8.2.6 關(guān)鍵項(xiàng)目識(shí)別方法-失效樹(shù)分析 256
8.2.7 薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別和強(qiáng)化試驗(yàn)盡早暴露風(fēng)險(xiǎn) 262
8.2.8 通過(guò)試驗(yàn)的覆蓋性、充分性、有效性化解風(fēng)險(xiǎn) 263
8.3 基于目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)工程方法 264
8.3.1 目標(biāo)導(dǎo)向的思維方式和設(shè)計(jì)方法 264
8.3.2 看門(mén)狗思維方法化解風(fēng)險(xiǎn) 265
8.4 小結(jié) 265
第9章 高可靠性實(shí)現(xiàn) 266
9.1 概述 266
9.2 系統(tǒng)級(jí)可靠性、長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì) 266
9.2.1 整星安全模式設(shè)計(jì) 267
9.2.2 空間環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì) 270
9.2.3 系統(tǒng)級(jí)冗余設(shè)計(jì) 273
9.2.4 長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì) 275
9.3導(dǎo)航衛(wèi)星軟件可靠性與安全性設(shè)計(jì) 278
9.3.1 單粒子防護(hù)設(shè)計(jì) 278
9.3.2 軟件重構(gòu)和信號(hào)重構(gòu) 280
9.4 整星關(guān)鍵項(xiàng)目識(shí)別及措施 281
9.5 生產(chǎn)過(guò)程可靠性控制 285
9.5.1 孤立導(dǎo)體復(fù)查 285
9.5.2 大功率產(chǎn)品平面間隙復(fù)查 286
9.5.3 空置管腳接地檢查 287
9.6 關(guān)鍵單機(jī)可靠性專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn) 287
9.6.1 電子學(xué)類(lèi)單機(jī)加速壽命試驗(yàn) 288
9.6.2 大功率無(wú)源單機(jī)加速壽命試驗(yàn) 288
9.7 可靠性管理 293
9.7.1 不同階段工作內(nèi)容 293
9.7.2 管理的策略 296
9.7.3 實(shí)現(xiàn)的途徑 297
9.8 小結(jié) 298
第10章 自主運(yùn)行及高可用性實(shí)現(xiàn) 299
10.1 概述 299
10.2 衛(wèi)星自主運(yùn)行設(shè)計(jì) 300
10.2.1 自主導(dǎo)航 300
10.2.2 平臺(tái)自主運(yùn)行 301
10.2.3 自主診斷恢復(fù) 301
10.3 平臺(tái)自主運(yùn)行 303
10.3.1 自主熱控管理 304
10.3.2 自主電源管理 305
10.3.3 SADA自主控制 305
10.3.4 平臺(tái)軌道外推方案 306
10.3.5 平臺(tái)時(shí)間精度保持 306
10.4 載荷自主運(yùn)行 308
10.4.1 時(shí)頻及自主運(yùn)行時(shí)間維持方案 308
10.4.2 星間測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸 309
10.4.3 自主定軌和星歷生成 310
10.5 衛(wèi)星自主故障診斷和恢復(fù) 312
10.6 小結(jié) 313
第11章 整星總裝、測(cè)試與試驗(yàn) 314
11.1 概述 314
11.2 衛(wèi)星總裝 314
11.2.1 總裝流程 314
11.2.2 總裝檢測(cè) 315
11.2.3 機(jī)械支持設(shè)備 318
11.3 衛(wèi)星電性能綜合測(cè)試 318
11.3.1 測(cè)試目的 319
11.3.2 測(cè)試技術(shù)狀態(tài) 319
11.3.3 測(cè)試內(nèi)容 321
11.4 衛(wèi)星大型試驗(yàn) 326
11.4.1 力學(xué)環(huán)境試驗(yàn) 326
11.4.2 熱真空試驗(yàn) 328
11.4.3 整星電磁兼容試驗(yàn) 330
11.5 小結(jié) 332
第12章 衛(wèi)星在軌運(yùn)行管理 334
12.1 飛行控制 334
12.2 在軌運(yùn)行管理 335
12.2.1 設(shè)計(jì)層面-在軌自主運(yùn)行技術(shù) 336
12.2.2 管理層面：在軌管理機(jī)制 336
第13章 衛(wèi)星系統(tǒng)工程管理 342
13.1 基于功能鏈和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)工程管理方法 342
13.1.1 概述 342
13.1.2 基于功能鏈的復(fù)合矩陣管理模式 343
13.1.3