国之重器出版工程星务小卫星技术

版次：1
页数：326
字数：156852
印刷时间：2019-5-1
开本：16开
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第１章　绪　论…………………………………………………………………… 001

　　１.１　小微卫星的出现……………………………………………………… 002

　　１. ２　小微卫星需求分析…………………………………………………… 005

　　１. ３　国外小微卫星发展概况……………………………………………… 008

　　　　１. ３. １　美国小微卫星发展现状…………………………………… 008

　　　　１. ３. ２　欧洲小微卫星发展现状…………………………………… 016

　　　　１. ３. ３　亚洲小微卫星发展现状…………………………………… 023

　　１. ４　我国小微卫星发展概况……………………………………………… 028

第１ 章　绪　论…………………………………………………………………… 001 　　１.１　小微卫星的出现……………………………………………………… 002 　　１. ２　小微卫星需求分析…………………………………………………… 005 　　１. ３　国外小微卫星发展概况……………………………………………… 008 　　　　１. ３. １　美国小微卫星发展现状…………………………………… 008 　　　　１. ３. ２　欧洲小微卫星发展现状…………………………………… 016 　　　　１. ３. ３　亚洲小微卫星发展现状…………………………………… 023 　　１. ４　我国小微卫星发展概况……………………………………………… 028 　　　　１. ４. １　“ 希望一号” 卫星………………………………………… 029 　　　　１. ４. ２　“ 希望二号” 卫星………………………………………… 030 　　　　１. ４. ３　“ 珠海一号” 卫星………………………………………… 032 　　　　１. ４. ４　“ 创新一号” ／ “ 向日葵一号” 卫星…………………… 034 　　　　１. ４. ５　“ 皮星一号” ／ “ 皮星二号” 卫星……………………… 035 　　　　１. ４. ６　“ 天拓” 系列卫星………………………………………… 036 　　　　１. ４. ７　“ 紫丁香” 系列…………………………………………… 037 　　１. ５　小微卫星的特点……………………………………………………… 038 第２ 章　小微卫星工程系统概论……………………………………………… 043 　　２. １　小微卫星的航天任务工程系统……………………………………… 044 　　　　２. １. １　航天任务工程系统………………………………………… 044 　　　　２. １. ２　小微卫星的航天任务的特点……………………………… 047 　　　　２. １. ３　小微卫星的航天任务的目标……………………………… 049 　　２. ２　小微卫星自动化技术………………………………………………… 050 　　　　２. ２. １　卫星自动化技术的内容…………………………………… 050 　　　　２. ２.２　卫星自动化系统的发展阶段……………………………… 053 　　　　２. ２. ３　小微卫星自动化系统的进展……………………………… 058 　　２. ３　小微卫星工程及其进展……………………………………………… 061 　　　　２. ３. １　小微卫星工程……………………………………………… 061 　　　　２. ３. ２　小微卫星的发展…………………………………………… 061 　　２. ４　小微卫星在航天任务中可承担的角色…………………………… 067 　　　　２. ４. １　作为空间的观察平台……………………………………… 067 　　　　２. ４. ２　作为空间的中继站………………………………………… 067 　　　　２. ４. ３　作为空间基准点…………………………………………… 067 　　　　２. ４. ４　作为无人空间试验室……………………………………… 068 　　　　２. ４. ５　作为空间星群组合体……………………………………… 069 　　２. ５　小微卫星总体设计…………………………………………………… 071 　　　　２. ５. １　小微卫星是一个复杂系统………………………………… 072 　　　　２. ５. ２　小微卫星总体工作的基本方法…………………………… 077 　　　　２. ５. ３　总体部的设计工作： 总体设计…………………………… 085 　　　　２. ５. ４　小微卫星总体设计过程的流程再造……………………… 095 第３ 章　近地空间环境对小微卫星的影响…………………………………… 101 　　３. １　地球引力场…………………………………………………………… 103 　　　　３. １. １　地球引力场对运行轨道的影响…………………………… 103 　　　　３. １. ２　地球引力场对卫星姿态的影响…………………………… 109 　　３.２　地磁场………………………………………………………………… 113 　　　　３. ２. １　地磁场模型…………………………………………………… 113 　　　　３. ２. ２　地磁场对航天器的影响…………………………………… 116 　　　　３. ２. ３　地磁场在航天器姿态测量和控制方面的应用…………… 118 　　　　３. ２. ４　减少航天器剩磁矩的控制方法…………………………… 124 　　３. ３　地球大气……………………………………………………………… 125 　　　　３. ３. １　标准大气……………………………………………………… 126 　　　　３. ３. ２　地球大气对航天器飞行轨道的影响……………………… 127 　　　　３. ３. ３　地球大气对航天器姿态的影响…………………………… 131 　　３. ４　电离层环境…………………………………………………………… 132 　　　　３. ４. １　电离层及其对航天任务的影响…………………………… 132 　　　　３. ４. ２　短波电磁波在航天任务中的应用猜想…………………… 136 第４ 章　星务小微卫星概述……………………………………………………… 139 　　４. １　星务小微卫星的体系结构…………………………………………… 141 　　　　４. １. １　星务小微卫星的硬件体系结构…………………………… 141 　　　　４. １. ２　星务小微卫星的软件体系结构…………………………… 145 　　４. ２　星务小微卫星的元技术……………………………………………… 147 　　　　４. ２. １　内嵌式技术…………………………………………………… 147 　　　　４. ２. ２　封装技术……………………………………………………… 155 　　　　４. ２. ３　网络技术……………………………………………………… 157 　　　　４. ２. ４　虚拟化技术…………………………………………………… 158 　　　　４. ２. ５　核心芯片技术……………………………………………… 161 　　４. ３　星务小微卫星组成之一： 星务系统……………………………… 161 　　　　４. ３. １　星务系统的定义…………………………………………… 161 　　　　４. ３. ２　星务系统的基本设计思想………………………………… 163 　　　　４. ３. ３　星务系统的发展阶段……………………………………… 165 　　　　４. ３. ４　星务系统的组成…………………………………………… 170 　　　　４. ３. ５　星务系统的功能…………………………………………… 172 　　　　４. ３. ６　星务系统的技术特点……………………………………… 174 　　　　４. ３. ７　星务系统的标准文件……………………………………… 179 　　４. ４　星务小微卫星组成之二： 星体系统……………………………… 185 　　　　４. ４. １　星体系统的定义…………………………………………… 185 　　　　４. ４. ２　星体系统的基本组成……………………………………… 186 　　４. ５　星务小微卫星组成之三： 载荷系统……………………………… 192 　　　　４. ５. １　载荷设备的总体架构……………………………………… 193 　　　　４. ５. ２　光学遥感卫星的载荷系统………………………………… 198 第５ 章　星务小卫星的制造技术和软件定义方法…………………………… 201 　　５. １　引言…………………………………………………………………… 202 　　５. ２　星务小卫星（ ＸＷＳａｔ） ……………………………………………… 206 　　　　５. ２. １　概述…………………………………………………………… 208 　　　　５. ２. ２　基于星务的新型小卫星（ ＸＷＳａｔ） 的架构……………… 214 　　　　５. ２. ３　ＸＷＳａｔ 的技术特点………………………………………… 218 　　　　５. ２. ４　ＸＷＳａｔ 的关键技术方法…………………………………… 225 　　　　５. ２. ５　ＸＷＳａｔ 的生产过程………………………………………… 229 　　５. ３　即插即用卫星与星务小卫星的对比……………………………… 230 　　　　５. ３. １　主要目的基本相似： 快…………………………………… 230 　　　　５. ３. ２　制造的技术路线不同……………………………………… 231 　　　　５. ３. ３　基本组成结构相同： 计算机系统＋ 网络………………… 232 　　　　５. ３. ４　集成生产的基本元素（ 硬件） 来源不同………………… 232 　　　　５. ３. ５　星上基本元素（ 硬件） 的架构基本相同： 设备本体＋ 计算机系统…………………………………… 233 　　　　５. ３. ６　软件生产方式不同………………………………………… 233 　　　　５. ３. ７　星上网的类型不同………………………………………… 235 　　　　５. ３. ８　星上网运行管理原则基本相同： 发布／ 订阅模型……… 235 　　５. ４　星务小卫星的软件定义方法………………………………………… 236 　　　　５. ４. １　软件无线电的硬件架构…………………………………… 236 　　　　５. ４. ２　软件定义卫星的硬件架构………………………………… 243 　　　　５. ４. ３　星务小卫星（ ＸＷＳａｔ） 的软件定义方法………………… 245 　　５. ５　小结…………………………………………………………………… 247 第６ 章　虚拟（ 软件） 化测控管技术………………………………………… 249 　　６. １　虚拟遥测分系统及其技术…………………………………………… 252 　　　　６. １. １　小卫星星务系统的遥测技术……………………………… 252 　　　　６. １. ２　统一遥测……………………………………………………… 257 　　　　６. １. ３　可控遥测……………………………………………………… 267 　　　　６. １. ４　虚拟遥测分系统…………………………………………… 269 　　　　６. １. ５　顶层标准文件之三： 遥测数据格式约定………………… 272 　　６. ２　虚拟遥控分系统及其技术…………………………………………… 277 　　　　６. ２. １　遥控分系统的组成………………………………………… 277 　　　　６. ２. ２　ＰＣＭ 遥控…………………………………………………… 280 　　　　６. ２. ３　分包遥控和统一遥控……………………………………… 294 　　　　６. ２. ４　虚拟遥控系统……………………………………………… 306 　　　　６. ２. ５　顶层标准文件之四： 遥控数据格式约定………………… 307 　　６. ３　虚拟程控技术………………………………………………………… 314 　　　　６. ３. １　虚拟程控分系统及其技术………………………………… 314 　　　　６. ３. ２　卫星自主管理……………………………………………… 336 　　　　６. ３. ３　全星运行架构与工作流管理……………………………… 350 第７ 章　虚拟姿控分系统及其技术…………………………………………… 353 　　７. １　概述…………………………………………………………………… 354 　　７. ２　姿态确定工作从姿控过程中分离出来…………………………… 356 　　　　７. ２. １　单周期顺序流程姿态控制………………………………… 357 　　　　７. ２. ２　快慢双周期姿控并行工作流程…………………………… 358 　　７. ３　网络姿态控制系统…………………………………………………… 362 　　　　７. ３. １　虚拟姿控分系统的架构及其软件可定义方法…………… 362 　　　　７. ３. ２　网络姿控系统的组成和关键问题………………………… 366 　　　　７. ３. ３　ＴＥＣＡＮ 协议………………………………………………… 369 　　　　７.. ３.. ４　ＴＥＣＡＮ 协议调度算法及其在小卫星姿态控制 中的应用……………………………………………………… 372 　　７. ４　卫星姿态的逻辑控制………………………………………………… 380 　　　　７. ４. １　从姿态控制的推力器系统谈起…………………………… 381 　　　　７. ４. ２　卫星姿态的逻辑控制方法………………………………… 389 　　７. ５　小结…………………………………………………………………… 401 第８ 章　电源管理………………………………………………………………… 403 　　８. １　概述…………………………………………………………………… 404 　　　　８. １. １　电源分系统的组成和性能提升的方向…………………… 404 　　　　８. １. ２　工作原理和发展…………………………………………… 406 　　８. ２　数字分流调节器……………………………………………………… 409 　　　　８. ２. １　传统卫星电源的分流调节器……………………………… 409 　　　　８. ２. ２　数字分流调节器的组成…………………………………… 413 　　　　８. ２. ３　数字分流调节器的工作原理……………………………… 415 　　　　８. ２. ４　三余度信号表决器的功能………………………………… 415 　　　　８. ２. ５　数字分流调节器的好处…………………………………… 417 　　８. ３　自主充放电管理的蓄电池模块……………………………………… 417 　　　　８. ３. １　概述…………………………………………………………… 417 　　　　８. ３. ２　双向ＤＣ／ ＤＣ 变换器………………………………………… 419 　　　　８. ３. ３　蓄电池控制管理器………………………………………… 432 　　８. ４　太阳电池阵的两个极值跟踪问题…………………………………… 438 　　　　８. ４. １　问题的提出…………………………………………………… 438 　　　　８. ４. ２　自寻优峰值功率跟踪……………………………………… 443 　　　　８. ４. ３　太阳电池阵对日跟踪……………………………………… 456 　　８. ５　蓄电池的过充过放电保护、蓄电池充电的安时控制和 锂离子电池组的均匀充电控制……………………………………… 464 　　　　８. ５. １　蓄电池的过充过放电保护………………………………… 464 　　　　８. ５. ２　蓄电池充电的安时控制…………………………………… 465 　　　　８. ５. ３　锂离子电池组的均匀充电控制…………………………… 466 　　８. ６　带管理总线的电源母线技术………………………………………… 468 　　　　８. ６. １　问题的提出…………………………………………………… 468 　　　　８. ６. ２　带电源管理的星上电网实现技术………………………… 472 　　　　８. ６. ３　电源母线管理执行单元： ＭＥＵｐ ………………………… 474 　　８. ７　分布式电源系统……………………………………………………… 478 　　　　８. ７. １　问题的提出…………………………………………………… 478 　　　　８. ７. ２　光热发电系统……………………………………………… 479 　　　　８. ７. ３　废热发电系统……………………………………………… 480 参考文献…………………………………………………………………………… 481 索　引……………………………………………………………………………… 489

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