載人航天出版工程 載人航天系統(tǒng)建模與仿真

第1部分載人航天仿真支撐技術

第1章緒論3
1-1載人航天技術發(fā)展概況3
1-1-1載人航天系統(tǒng)概念與組成3
1-1-2載人航天發(fā)展現(xiàn)狀4
1-2系統(tǒng)仿真技術概述11
1-2-1系統(tǒng)仿真概念11
1-2-2系統(tǒng)仿真分類12
1-2-3系統(tǒng)仿真適用性14
1-2-4系統(tǒng)仿真過程15
1-3載人航天系統(tǒng)仿真18
1-3-1載人航天系統(tǒng)仿真層次18
1-3-2載人航天系統(tǒng)級仿真發(fā)展21
1-3-3載人航天任務級仿真發(fā)展33
1-3-4載人航天訓練仿真發(fā)展38
參考文獻45
第2章載人航天仿真基本原理50
2-1系統(tǒng)仿真建模50
2-1-1仿真建模基本要求50
2-1-2建模仿真的方法、原則與模型分類51
2-1-3模型的校核、驗證與確認57
2-2系統(tǒng)仿真方法61
2-2-1連續(xù)系統(tǒng)數(shù)值積分方法61
2-2-2其他仿真方法76
2-3系統(tǒng)仿真試驗91
2-3-1蒙特卡洛法92
2-3-2仿真試驗設計方法95
2-3-3抽樣方法100
2-3-4隨機變量產(chǎn)生方法102
2-3-5方差縮減技術105
2-4載人航天可視化仿真技術107
2-4-1可視化仿真簡介107
2-4-2可視化仿真工具108
2-4-3可視化仿真典型框架115
參考文獻118
第3章載人航天仿真架構與平臺119
3-1載人航天仿真架構119
3-1-1集中式仿真架構119
3-1-2分布式仿真架構127
3-2分布式仿真標準134
3-2-1分布交互仿真DIS134
3-2-2高層體系結構HLA140
3-3分布式仿真平臺dSIM146
3-3-1平臺簡介146
3-3-2功能與特點147
3-3-3組成150
3-3-4關鍵技術153
3-3-5使用流程162
參考文獻167
第2部分載人航天系統(tǒng)建模

第4章載人航天仿真基礎模型171
4-1時間系統(tǒng)171
4-1-1世界時系統(tǒng)171
4-1-2原子時系統(tǒng)173
4-1-3歷書時與動力學時174
4-1-4時間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換175
4-1-5年、歷元與儒略日176
4-2坐標系統(tǒng)177
4-2-1基本概念177
4-2-2星際坐標系統(tǒng)179
4-2-3地球基準坐標系統(tǒng)180
4-2-4航天器基準坐標系統(tǒng)188
4-3空間環(huán)境模型190
4-3-1空間引力場191
4-3-2大氣模型196
4-3-3空間磁場199
4-3-4星歷模型199
4-4航天器軌道動力學模型205
4-4-1軌道描述205
4-4-2軌道動力學211
4-4-3相對軌道動力學212
4-4-4攝動理論217
4-5航天器姿態(tài)動力學模型225
4-5-1姿態(tài)描述226
4-5-2姿態(tài)運動學230
4-5-3姿態(tài)動力學231
4-5-4空間環(huán)境力矩232
4-6航天動力學基礎庫AstroLib234
4-6-1結構功能介紹235
4-6-2支撐數(shù)據(jù)235
4-6-3航天動力學庫235
4-6-4數(shù)學庫239
4-6-5工具庫240
參考文獻241
第5章逃逸與應急救生仿真建模243
5-1載人航天救生系統(tǒng)概述243
5-1-1逃逸與應急救生任務定位244
5-1-2逃逸救生系統(tǒng)發(fā)展概況247
5-1-3應急救生模式劃分254
5-1-4逃逸救生系統(tǒng)的組成259
5-2逃逸與應急救生系統(tǒng)仿真模型體系263
5-2-1逃逸與應急救生仿真建模需求263
5-2-2重點仿真狀態(tài)265
5-2-3逃逸與應急救生仿真模型分類267
5-3逃逸飛行器剛體動力學模型268
5-3-1坐標系268
5-3-2質(zhì)心運動學方程272
5-3-3繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動方程275
5-3-4載荷分析模型280
5-3-5分離模型291
5-4逃逸飛行器結構完整性分析模型294
5-4-1結構完整性分析任務與基本假設295
5-4-2軸向模型298
5-4-3法/橫向模型300
5-4-4過載與內(nèi)力分析模型307
5-4-5柵格翼分析模型310
參考文獻315
第6章交會對接仿真建模317
6-1交會對接仿真概述317
6-1-1交會對接概念317
6-1-2交會對接技術分類317
6-1-3國內(nèi)外研究進展319
6-2交會對接任務總體方案327
6-2-1遠距離導引段飛行任務327
6-2-2近距離導引段飛行任務332
6-2-3平移靠攏段飛行任務335
6-2-4對接段及組合體飛行任務338
6-2-5撤離段飛行任務340
6-3遠距離導引段仿真建模341
6-3-1遠距離導引基本模型342
6-3-2遠距離特殊點變軌策略344
6-3-3遠距離綜合變軌策略353
6-4近距離導引段仿真建模360
6-4-1CW制導模型361
6-4-2近距離導引安全指標366
6-5平移靠攏段仿真建模376
6-5-1安全性約束模型377
6-5-2平移靠攏段制導模型388
6-5-3平移靠攏段控制策略391
6-5-4手控交會操作397
參考文獻405
第7章載人深空探測仿真建模409
7-1載人深空探測任務概述409
7-1-1載人深空探測的作用和意義410
7-1-2載人深空探測的目的地選擇411
7-1-3載人深空探測面臨的挑戰(zhàn)415
7-2圓形限制性三體問題418
7-2-1動力學方程419
7-2-2平動點420
7-2-3零速度面422
7-2-4平動點附近的運動425
7-3載人登月任務仿真建模428
7-3-1載人登月任務總體方案428
7-3-2載人登月轉(zhuǎn)移軌道仿真模型438
7-3-3動力下降與應急上升仿真模型448
7-4載人火星探測仿真建模457
7-4-1載人火星探測任務總體方案457
7-4-2載人火星探測轉(zhuǎn)移軌道仿真模型461
7-4-3氣動捕獲動力學仿真模型472
7-4-4火星進入仿真模型476
參考文獻489

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第3部分載人航天系統(tǒng)仿真

第8章逃逸與應急救生仿真系統(tǒng)設計與應用495
8-1逃逸救生仿真系統(tǒng)495
8-1-1系統(tǒng)仿真需求495
8-1-2仿真系統(tǒng)架構與組成497
8-1-3仿真運行模式與流程503
8-1-4仿真系統(tǒng)運行示例506
8-2應急救生仿真系統(tǒng)510
8-2-1系統(tǒng)仿真需求510
8-2-2仿真系統(tǒng)架構與組成512
8-2-3仿真運行模式與流程516
8-2-4仿真系統(tǒng)運行示例518
參考文獻523
第9章交會對接仿真系統(tǒng)設計與應用524
9-1交會對接飛行任務仿真與規(guī)劃系統(tǒng)524
9-1-1系統(tǒng)仿真需求524
9-1-2仿真系統(tǒng)架構與組成526
9-1-3仿真運行數(shù)據(jù)流531
9-1-4仿真系統(tǒng)應用532
9-2交會對接全系統(tǒng)聯(lián)合仿真系統(tǒng)541
9-2-1系統(tǒng)仿真需求541
9-2-2仿真系統(tǒng)架構與組成544
9-2-3仿真運行模式548
9-2-4仿真系統(tǒng)應用551
9-3遙操作交會仿真系統(tǒng)556
9-3-1系統(tǒng)仿真需求556
9-3-2仿真系統(tǒng)架構與組成558
9-3-3仿真信息接口與數(shù)據(jù)流567
9-3-4人在回路仿真試驗568
9-3-5遙操作操縱性能評價574
參考文獻581
第10章載人深空探測仿真系統(tǒng)設計與應用582
10-1載人登月任務仿真系統(tǒng)設計582
10-1-1系統(tǒng)仿真需求582
10-1-2仿真系統(tǒng)架構與組成584
10-1-3仿真運行流程591
10-1-4仿真系統(tǒng)應用592
10-2火星進入仿真系統(tǒng)設計602
10-2-1系統(tǒng)仿真需求602
10-2-2仿真系統(tǒng)架構與組成603
10-2-3仿真運行流程609
10-2-4仿真系統(tǒng)應用611
參考文獻617