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未來分散式空間系統技術導論/智能空天前沿技術叢書

  • 作者：鄭子軒//張軍華//王英傑//李晨//朱廣通|責編:馮晨
  • 出版社：國防工業
  • ISBN：9787118139839
  • 出版日期：2026/05/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：345
人民幣：RMB 158 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統闡述了分散式空間系統的起源與發展歷程，深入分析了其關鍵技術與理論方法。書中依次介紹了系統的數學建模基礎、編隊構型設計原理及影響因素，探討了基於動態規劃、博弈論和機器學習的軌跡規劃策略，詳細講解了通信網路架構、自主決策方法與評估、任務分配優化策略、導航定位技術以及多種先進控制方法，並結合實際應用案例，總結當前典型任務，展望未來發展趨勢，為航天領域專業人士及空間技術愛好者提供系統且深入的參考。
作者介紹
鄭子軒//張軍華//王英傑//李晨//朱廣通|責編:馮晨
目錄
第1章  緒論
  1.1  分散式空間系統的起源與發展
    1.1.1  分散式系統
    1.1.2  分散式空間系統的起源
    1.1.3  分散式空間系統的發展
    1.1.4  分散式空間系統的當前趨勢與未來展望
  1.2  分散式空間系統的定義和特點
    1.2.1  獨立性和自主性
    1.2.2  多樣性
    1.2.3  協同工作
    1.2.4  數量優勢和靈活的空間部署
    1.2.5  異構系統
    1.2.6  冗余和可靠性
    1.2.7  擴展性和可重構性
  1.3  分散式空間系統的構成與分類
    1.3.1  關鍵組成部分
    1.3.2  分散式空間系統的分類
  參考文獻
第2章  數學基礎與分散式空間系統建模
  2.1  坐標變換與位姿描述
    2.1.1  坐標系
    2.1.2  坐標變換
    2.1.3  常見坐標系的坐標轉換矩陣
    2.1.4  位姿描述
  2.2  分散式空間系統相對運動動力學
    2.2.1  軌道位置矢量描述
    2.2.2  動力學模型
    2.2.3  量綱歸一化的動力學方程
  2.3  分散式空間系統相對運動運動學
    2.3.1  相對軌道根數
    2.3.2  分散式空間系統中主從航天器的相對位置關係
    2.3.3  相對運動運動學方程
  參考文獻
第3章  分散式空間系統編隊構型設計方法
  3.1  編隊構型的五要素描述方法
    3.1.1  編隊構型的五要素
    3.1.2  五要素的物理含義
    3.1.3  要素α對編隊構型的影響
  3.2  基於運動學方法的編隊構型設計
    3.2.1  半長軸
    3.2.2  偏心率
    3.2.3  軌道傾角
    3.2.4  近地點幅角
    3.2.5  平近點角
  3.3  主要攝動因素對編隊構型的影響
    3.3.1  地球形狀攝動
    3.3.2  大氣阻力攝動
    3.3.3  日月第三體引力攝動
    3.3.4  太陽光壓攝動
  3.4  幾類典型的編隊構型

    3.4.1  跟飛編隊構型
    3.4.2  車輪（cartwheel）編隊構型
    3.4.3  干涉鐘擺（interferometric pendulum）編隊構型
    3.4.4  空間圓編隊構型
    3.4.5  星下點圓編隊構型
  參考文獻
第4章  分散式空間系統軌跡規劃
  4.1  面向任務的編隊構型優化設計
    4.1.1  面向任務編隊構型設計基本方法
    4.1.2  性能計算模型與全局優化方法
  4.2  分散式空間系統動態規劃
    4.2.1  動態規劃方法
    4.2.2  分散式空間系統的動態規劃應用
    4.2.3  基於動態規劃方法的路徑規劃
  4.3  博弈論
    4.3.1  博弈論的基本概念和分類
    4.3.2  微分博弈問題與納什均衡
    4.3.3  基於博弈論的分散式空間系統任務分配
  4.4  基於學習的智能方法
    4.4.1  常見的人工智慧方法
    4.4.2  多智能體強化學習
    4.4.3  基於深度強化學習的分散式空間系統的軌跡規劃
  參考文獻
第5章  分散式空間通信系統
  5.1  分散式典型場景
  5.2  分散式通信概念
  5.3  中心式網路
  5.4  分散式網路
  參考文獻
第6章  分散式空間系統的自主決策
  6.1  自主決策基本概念與架構
    6.1.1  分散式空間系統自主決策的發展歷程
    6.1.2  自主決策的定義與特徵
    6.1.3  空間系統自主決策架構
    6.1.4  決策時序與流程
  6.2  分散式空間系統狀態評估與情境感知
    6.2.1  系統狀態評估方法
    6.2.2  環境威脅評估
    6.2.3  任務場景理解與推理
  6.3  決策演算法與方法
    6.3.1  基於規則的決策方法
    6.3.2  啟髮式搜索決策
    6.3.3  強化學習決策方法
    6.3.4  多智能體協同決策
  6.4  自主決策系統驗證與評估
    6.4.1  決策正確性驗證
    6.4.2  性能評估指標
    6.4.3  不確定性量化分析
第7章  分散式空間系統任務分配
  7.1  分散式空間系統任務分配的發展與基本概念

    7.1.1  任務分配問題的發展歷程
    7.1.2  分散式空間系統任務分配的特點與挑戰
    7.1.3  任務分配的基本數學模型
  7.2  分散式空間系統典型任務分配方法
    7.2.1  基於市場機制的任務分配
    7.2.2  基於啟髮式演算法的任務分配
    7.2.3  基於共識的分散式任務分配
    7.2.4  考慮不確定性的魯棒任務分配
  7.3  多約束條件下的任務分配優化
    7.3.1  時間窗口約束下的任務分配
    7.3.2  資源受限下的任務分配
    7.3.3  通信約束下的任務分配
    7.3.4  任務優先順序與依賴關係處理
第8章  分散式空間系統導航
  8.1  射頻導航
    8.1.1  射頻導航的定義和分類
    8.1.2  射頻導航的發展歷程
    8.1.3  射頻導航的技術創新
    8.1.4  射頻導航的未來趨勢
  8.2  GPS導航
    8.2.1  GPS導航的含義和發展
    8.2.2  GPS系統的組成
    8.2.3  GPS導航的定位原理
    8.2.4  基於GPS系統的分散式空間系統導航
  8.3  光學導航
    8.3.1  光學導航的含義與發展
    8.3.2  光學導航的組成
    8.3.3  航天器光學導航
    8.3.4  分散式空間系統的光學導航
  8.4  視覺導航
    8.4.1  視覺導航的含義和發展
    8.4.2  視覺導航的組成
    8.4.3  基於單目視覺的相對導航演算法
    8.4.4  基於分散式空間系統的視覺導航
  參考文獻
第9章  分散式空間系統控制
  9.1  編隊構型建立與控制
    9.1.1  笛卡爾坐標系
    9.1.2  相對動力學
    9.1.3  圓形參考軌道相對動力學
    9.1.4  橢圓參考軌道相對動力學——Lawden方程
    9.1.5  橢圓參考軌道相對動力學——高斯變分方程
    9.1.6  Hill坐標系與Frenet坐標系直接的坐標轉換
  9.2  脈衝控制
  9.3  連續控制
  9.4  攝動對控制系統的影響
    9.4.1  地球非球形攝動
    9.4.2  大氣阻力攝動
    9.4.3  三體引力攝動
    9.4.4  太陽光壓射動

  9.5  最優控制
    9.5.1  系統穩定性分析
    9.5.2  系統能控性分析
    9.5.3  構型保持LQR控制器設計
  9.6  模型預測控制
  9.7  智能控制
  參考文獻
第10章  分散式空間系統協同操作
  10.1  協同操作背景介紹
  10.2  協同操作建模
    10.2.1  空間機器人建模
    10.2.2  接觸力建模
  10.3  協同操作軌跡規劃
    10.3.1  軌跡優化的直接法
    10.3.2  接觸系統優化問題構造與求解
    10.3.3  模擬案例
    10.3.4  小結
  10.4  非抓握操作跟蹤控制
    10.4.1  引言
    10.4.2  問題描述
    10.4.3  分層控制策略
    10.4.4  模擬示例
    10.4.5  小結
第11章  分散式空間系統案例
  11.1  現有任務總覽
  11.2  通信領域代表性任務
    11.2.1  Iridium
    11.2.2  OneWeb
    11.2.3  Starlink
  11.3  觀測領域代表性任務
    11.3.1  Planet Labs
    11.3.2  TerraSAR-X/TanDEM-X
    11.3.3  CYGNSS
  11.4  導航定位代表性任務
    11.4.1  北斗系統
    11.4.2  GPS
  11.5  科學研究領域代表性任務
    11.5.1  QB50
    11.5.2  GRACE-FO
  11.6  在軌服務代表性任務
    11.6.1  ELSA-d
  11.7  分散式空間系統的未來

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