基于功能链的导航卫星系统工程 科学出版社 下载 pdf 电子版 epub 免费 txt 2025

作者从事载人航天工程建设15年后，又作为中国科学院导航卫星系统总设计师从事北斗三号系统建设10年。《基于功能链的导航卫星系统工程》是作者近25年航天工程研究及实践经验的总结。区别于以往分系统的概念，《基于功能链的导航卫星系统工程》提出了功能链设计理念，在简化系统结构、提高功能密度以及大幅度降低成本的同时，提高了系统的固有可靠性。针对北斗三号研制初期面临的诸多技术瓶颈和关键技术，以及如何处理新技术和风险的关系，如何提高长寿命、高可靠产品的持续优选性等问题，《基于功能链的导航卫星系统工程》提出并实践了基于创新和目标驱动的卫星系统工程方法。百余人的卫星总体团队，采用框架面板结构等创新技术研发了中国科学院“启明”专用导航卫星平台，在包括试验卫星首发星在内的2颗试验卫星和10颗全球组网卫星的北斗三号工程研制和工程实践中发挥了重要作用。

前言

第1篇 基于功能链设计理念的卫星总体设计及实践

第1章 绪论 3

1.1 引言 3

1.1.1 卫星导航的原理 3

1.1.2导航卫星的空间环境特点 4

1.2 国外导航卫星发展概况 13

1.2.1 GPS导航卫星 13

1.2.2 GLONASS导航卫星 15

1.2.3 Galileo导航卫星 16

1.3 国内导航卫星发展概况 18

1.3.1 概述 18

1.3.2 北斗一号系统 19

1.3.3 北斗二号系统 19

1.3.4 北斗三号系统 20

第2章 基于功能链设计理念的卫星总体设计方法 22

2.1 概述 22

2.2 功能链的基本思想 22

2.3 结构热功能链 24

2.4 控制功能链 25

2.5 电子学功能链 26

2.6 载荷功能链 27

第3章导航卫星系统总体方案 29

3.1导航卫星总体任务和功能 29

3.2 总体技术指标 29

3.3 设计基本约束 31

3.4 系统总体方案 31

3.4.1 结构热功能链 33

3.4.2 控制功能链 33

3.4.3 电子学功能链 33

3.4.4 载荷功能链 34

3.5 卫星构型及飞行方式 35

3.6 整星工作模式 35

3.7 整星信息流 36

3.7.1 星地/星间信息流 36

3.7.2 载荷与平台之间的信息流 37

3.7.3 平台内部信息流 37

3.8 卫星设计状态小结 38

第4章 载荷功能链设计 40

4.1导航载荷设计 40

4.1.1 概述 40

4.1.2 任务分析和方案选择 40

4.1.3 任务、功能及指标 41

4.1.4 组成与配套 42

4.1.5 工作原理及技术方案 42

4.2 自主运行载荷设计 54

4.2.1 系统配套 54

4.2.2 组成和原理 54

4.2.3 自主运行单元设计 55

4.2.4 星间链路载荷设计 55

4.3 技术试验专项设计 57

4.3.1 专项管理终端设计 58

4.3.2 应急测控数传一体机设计 59

第5章 结构热功能链设计 62

5.1 任务、功能和设计原则 62

5.1.1 任务和功能 62

5.1.2 设计原则 62

5.2 构型布局 63

5.3 结构设计 67

5.3.1 结构总体方案 68

5.3.2 主结构设计 69

5.3.3 结构仿真分析 72

5.3.4 小结 77

5.4 热设计 77

5.4.1 通用设计 78

5.4.2 原子钟板热设计 79

5.4.3 星载相控阵天线与卫星一体化热设计 82

5.4.4 直接入轨热控方案设计 86

第6章 控制功能链设计 90

6.1 概述 90

6.2 任务分析和方案选择 90

6.2.1 设计理念 90

6.2.2 设计思路 91

6.2.3 姿态轨道控制策略 96

6.3 基本算法和软件模型 98

6.3.1 时间系统 98

6.3.2 坐标系统 101

6.3.3 动力学建模 104

6.4 任务、功能及指标 119

6.4.1 任务和功能 119

6.4.2 主要技术指标 120

6.5 组成和配套 120

6.6 工作原理及技术方案 121

6.6.1 工作原理 121

6.6.2 工作模式设计 121

6.6.3 单机安装设计 124

6.6.4 高可靠性及轻量化设计方案 125

6.6.5 自主运行设计 126

6.6.6 软件设计 127

6.7 敏感器和执行器选型以及配置 129

6.7.1 敏感器 130

6.7.2 执行器 137

6.8 轨道预报和控制 143

6.8.1 轨道预报 143

6.8.2 轨道控制 153

6.9 姿态确定和控制 157

6.9.1 姿态确定 157

6.9.2 姿态控制 161

6.10 太阳帆板控制 167

6.10.1 帆板展开控制 167

6.10.2 SADA 加电控制 167

6.10.3 故障诊断与处理 167

6.10.4 帆板自主控制 167

6.11 地面仿真测试系统 168

6.11.1 半物理仿真系统 168

6.11.2 整星集成测试系统 171

6.12 小结 172

第7章 电子学功能链设计 173

7.1 概述 173

7.2 电子学构架及总体考虑 174

7.2.1 体系架构比较 174

7.2.2 数据总线的比较 176

7.2.3 电子学体系架构设计 177

7.3 能源设计 178

7.3.1 任务分析和方案选择 178

7.3.2 任务、功能及指标 181

7.3.3 组成与配套 182

7.3.4 工作原理 186

7.4 星务设计 187

7.4.1 任务分析和方案选择 187

7.4.2 任务、功能及指标 188

7.4.3 组成与配套 190

7.4.4 工作原理及技术方案 190

7.5 测控设计 200

7.5.1 任务分析和方案选择 200

7.5.2 任务、功能及指标 201

7.5.3 组成与配套 202

7.5.4 工作原理及技术方案 204

7.6 总体电路设计 205

7.6.1 任务分析和方案选择 205

7.6.2 任务、功能及指标 207

7.6.3 组成与配套 207

7.6.4 工作原理 208

7.7 卫星常用控制驱动等专项电路 216

7.7.1 磁力矩器、电机等需要正反向控制的功率驱动电路 216

7.7.2 加热器驱动控制电路 217

7.7.3 SADA驱动及与帆板的电缆连接 217

7.7.4 火工品驱动及电源状态遥测电路 218

7.7.5 星表保护插头设计 219

7.7.6 辅母线转换电路 220

7.7.7 推进驱动控制设计 223

7.7.8 反作用轮力矩控制 224

7.8 常用接口参考电路 225

7.8.1 供电相关接口电路 225

7.8.2 指令输出接口电路 227

7.8.3 指令接收接口电路 229

7.8.4 模拟量遥测接口电路 231

7.8.5 双向通信接口 235

7.8.6 DC/DC使用注意事项 244

第2篇 基于创新和目标驱动的卫星系统工程方法及实践

第8章 基于创新和目标驱动的卫星系统工程方法 249

8.1 概述 249

8.2 基于创新的卫星系统工程方法 250

8.2.1 创新与目标和风险的关系以及方法的内涵 250

8.2.2 创新目标的选择方法和途径以及传统技术途径的局限 252

8.2.3 长板理论和在轨赋能适用于长寿命高可靠卫星 253

8.2.4 采用成熟的工艺/产品是创新产品成功的前提和保证 254

8.2.5 底线思维降低风险 255

8.2.6 关键项目识别方法-失效树分析 256

8.2.7 薄弱环节识别和强化试验尽早暴露风险 262

8.2.8 通过试验的覆盖性、充分性、有效性化解风险 263

8.3 基于目标驱动的系统工程方法 264

8.3.1 目标导向的思维方式和设计方法 264

8.3.2 看门狗思维方法化解风险 265

8.4 小结 265

第9章 高可靠性实现 266

9.1 概述 266

9.2 系统级可靠性、长寿命设计 266

9.2.1 整星安全模式设计 267

9.2.2 空间环境防护设计 270

9.2.3 系统级冗余设计 273

9.2.4 长寿命设计 275

9.3导航卫星软件可靠性与安全性设计 278

9.3.1 单粒子防护设计 278

9.3.2 软件重构和信号重构 280

9.4 整星关键项目识别及措施 281

9.5 生产过程可靠性控制 285

9.5.1 孤立导体复查 285

9.5.2 大功率产品平面间隙复查 286

9.5.3 空置管脚接地检查 287

9.6 关键单机可靠性专项试验 287

9.6.1 电子学类单机加速寿命试验 288

9.6.2 大功率无源单机加速寿命试验 288

9.7 可靠性管理 293

9.7.1 不同阶段工作内容 293

9.7.2 管理的策略 296

9.7.3 实现的途径 297

9.8 小结 298

第10章 自主运行及高可用性实现 299

10.1 概述 299

10.2 卫星自主运行设计 300

10.2.1 自主导航 300

10.2.2 平台自主运行 301

10.2.3 自主诊断恢复 301

10.3 平台自主运行 303

10.3.1 自主热控管理 304

10.3.2 自主电源管理 305

10.3.3 SADA自主控制 305

10.3.4 平台轨道外推方案 306

10.3.5 平台时间精度保持 306

10.4 载荷自主运行 308

10.4.1 时频及自主运行时间维持方案 308

10.4.2 星间测量数据传输 309

10.4.3 自主定轨和星历生成 310

10.5 卫星自主故障诊断和恢复 312

10.6 小结 313

第11章 整星总装、测试与试验 314

11.1 概述 314

11.2 卫星总装 314

11.2.1 总装流程 314

11.2.2 总装检测 315

11.2.3 机械支持设备 318

11.3 卫星电性能综合测试 318

11.3.1 测试目的 319

11.3.2 测试技术状态 319

11.3.3 测试内容 321

11.4 卫星大型试验 326

11.4.1 力学环境试验 326

11.4.2 热真空试验 328

11.4.3 整星电磁兼容试验 330

11.5 小结 332

第12章 卫星在轨运行管理 334

12.1 飞行控制 334

12.2 在轨运行管理 335

12.2.1 设计层面-在轨自主运行技术 336

12.2.2 管理层面：在轨管理机制 336

第13章 卫星系统工程管理 342

13.1 基于功能链和目标驱动的系统工程管理方法 342

13.1.1 概述 342

13.1.2 基于功能链的复合矩阵管理模式 343

13.1.3 围绕提高目标执行率和人的效能梳理的质量体系 343

13.1.4 基于目标驱动的工作包管理 345

13.1.5 高度协同的设计师跟产管理 346

13.2 卫星工程任务的组织结构、技术流程和管理 346

13.2.1 工程任务组织架构 346

13.2.2 工程组织管理体系 347

13.2.3 卫星系统工程研制流程的确定 350

13.3 适应高密度批量生产卫星的技术流程及管理办法 351

13.3.1 组批研制型号项目流程的策划 351

13.3.2 双星并行研制的技术流程 352

13.4 软件工程及管理 354

13.4.1 软件研制组织与阶段管理 354

13.4.2 卫星总体软件管理与控制 355

13.4.3 重构软件配置管理 357

13.5 卫星质量和元器件管理 357

13.5.1 质量管控的重点 358

13.5.2 适于批产的元器件管理 358

13.6 适应一箭双星发射的发射场技术流程及管理 359

13.6.1 卫星一箭双星发射的发射场技术流程 359

13.6.2 基于技术状态转移矩阵的发射场流程管理办法 361

13.6.3 飞行事件保障链管理 361

13.7 小结 362

参考文献 363

索引 367

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书籍介绍

作者从事载人航天工程建设15年后，又作为中国科学院导航卫星系统总设计师从事北斗三号系统建设10年。《基于功能链的导航卫星系统工程》是作者近25年航天工程研究及实践经验的总结。区别于以往分系统的概念，《基于功能链的导航卫星系统工程》提出了功能链设计理念，在简化系统结构、提高功能密度以及大幅度降低成本的同时，提高了系统的固有可靠性。针对北斗三号研制初期面临的诸多技术瓶颈和关键技术，以及如何处理新技术和风险的关系，如何提高长寿命、高可靠产品的持续先进性等问题，《基于功能链的导航卫星系统工程》提出并实践了基于创新和目标驱动的卫星系统工程方法。百余人的卫星总体团队，采用框架面板结构等创新技术研发了中国科学院“启明”专用导航卫星平台，在包括试验卫星首发星在内的2颗试验卫星和10颗全球组网卫星的北斗三号工程研制和工程实践中发挥了重要作用。

• 作者：大壮他爹 发布时间：2020-04-23 14:19:24

  《老夫子》漫画原作者为朋弟，剽窃者王家禧，欺世盗名，标榜自己为原创作者，可以参考冯骥才《文化发掘 老夫子出土》。

  传到儿子王泽的时候，不但画工更差，格调更低，笑点更是不断重复，真是抄袭都抄到自己头上了……

• 作者：轻歌曼舞 发布时间：2011-11-22 00:02:54

  强势主导的母亲的儿子容易有心理障碍……

• 作者：糖上瘾先生 发布时间：2014-08-12 10:03:04

  和王成的《策论投资》非常互补。建议同时阅读国泰君安的对话行业研究员系列（主要是中游行业），以及中信证券的内训材料。

  几点遗憾之处：本书基本上是2011以来的笔记汇集而成，成书之日文章的主笔凌鹏正从卖方转向买方，因此没能进行通盘的改写；第二，凌鹏2006年入行，因此书里面我们看不见2000年或更早以前的策略回溯。所以，其中的策略是不完整的。只是对部分库存周期下的策略总结。BTW：纸质版的比电子版的阅读舒适度高太多。

• 作者：鄭巨源 发布时间：2023-06-30 14:37:34

  很多具体论点还有不少值得深入阐述的必要

• 作者：英俊小老鼠 发布时间：2024-01-01 23:53:57

  童真和爱，泪点低

• 作者：ThrePac 发布时间：2022-09-03 15:25:07

  从一个自库里进联盟就关注的老球迷来说，段冉的这本库里传基本上许多故事都是知道的，从虎扑或者别的平台上都能看到，但是如此汇聚到一本书上还是首次，这本书的风格主持腔还是太强了，看的过程中都能听到老哥在旁边说话，此外前言和后记中还把腾讯NBA的一伙人弄来写序言有点凑内容的嫌疑，而且这本书明显还是在吹捧库里的，从用词上就体会到，当然作为球迷来说没有任何不适，库里的伟大自不必多说，今年又获得了生涯的第四个总冠军，这本书定格在2021年，内容的丰富度上是足够的，不过有的地方还是写的太啰嗦了，介入了笔者太多的私人感受，从纪实文学的角度来说，只能说勉强合格。

• 我更容易被女性打动

  作者：秦叁 发布时间：2020-10-07 02:56:02

  

  到十九号房间去

  8.5

  [英] 多丽丝·莱辛 / 2020 / 人民文学出版社

  肯定有男性和我一样，他们觉得女性笔下的男性人物无脑，就象我常觉得男性笔下的女性是个摆设一样。

  同样提到女性，多丽丝·莱辛在《去十九号房》中写出了一个真正的女性时刻，一个寻求自由但又被孤独吞噬的女人。她讲她与孤独的撕扯，她最后的最终的毁灭，写得非常动人和饱满。

  而博尔赫斯《第三者》也提到一个被“毁灭“的女人。而这个女人只是一张皮，一个托词，甚至连正经的语言都没有，但是，她却担当了一个重要的“第三者“，被两个兄弟爱上（她何德何能），又被两个兄弟同谋杀死（她做错了什么？），这样的女性是没有任何启发意义的。

  马尔克斯《爱情总比死亡更远》也提到一个女性。一个“诱饵”，去引诱一个将死的参议院。她很美，但同样没有灵魂，我们只知道她是个棋子。

  所以在很多男性书中，女性出场的目的只是为了衬托男性的更好或者更坏，只是“配角“的文学性需要。反过来当然也成立（当女性写男性）。

  说这些，是我已经觉察到，相较男性的书，伟大的女性写作对女性的成长更具启发意义。

  扯远一点，我觉得这样的现状成因是:人类不存在真正的感同身受，尤其在文学书写中。男人无法体会女人，恒产者无法体会穷人，幸福的家庭生活持有者不理解随遇而安的人。这是每个个体的局限。

  当我说这些的时候，我展露的也是我的局限性当然，但我不怕这个，我怕我在我的局限性里面没有发挥更远。

• 缘何两堵冷墙之间会产生温度

  作者：飞飞侠 发布时间：2015-05-16 12:17:46

                          缘何两堵冷墙之间会产生温度

         位于安徽桐城县有一条个叫做鹅卵石铺就的全长180米、宽2米的巷道，被称为“六尺巷”。在清康熙年间，张英家人与叶秀才因为盖房子产生了争执，张家按照地契所写准备将房子盖在叶家墙边，叶秀才告到衙门，张家管家给朝里的张英写信，回信只有四句诗：“ 千里修书只为墙，让他三尺又何妨。长城万里今犹在，不见当年秦始皇。”张家退后三尺，叶秀才拆家墙退后三尺，就形成了六尺巷。是什么让这条巷子的看似两堵冰冷墙面产生了“温度”？这温度是人情的温度，是人与人之间的谦让，为官礼让，做人正直，是儒臣风范的代表。而这位儒臣张英缘何有这样的修为？看《父子宰相家训》让我了解到其中的缘由。

       《父子宰相家训》是清张英与其子张廷玉所撰写的修身齐家的家训范本。主要有张英的《聪训斋语》《恒产琐言》和张廷玉的《澄怀园语》以及后面的选自《清史列传》的张英和张廷玉小传五部分组成。虽是文言文，文字并不难懂，主要就是可以用的家训劝导，现在读起来也是朗朗上口和令人警醒。张英安徽桐城人。康熙初年进士，历任翰林院编修、官至文华殿大学士兼礼部尚书，康熙三十八年拜文华殿大学士。张英为官勤细谨慎，深得康熙信任。康熙称赞他:“始终敬慎，有古大臣风。”他的家教是“务本力田，随分知足”。张廷玉在清康熙时任刑部左侍郎，雍正帝时曾任礼部尚书、户部尚书等职。先后任《亲征平定朔北方略》纂修官，《省方盛典》《圣祖实录》副总裁官，《明史》《四朝国史》《大清会典》《世宗实录》总裁官。死后谥号“文和”，配享太庙，是整个清朝唯一一个配享太庙的汉臣。在电视剧《康熙大帝》中也经常可见其出现帝王左右。从张英小传和其子张廷玉的小传中，我们就能感受到其家教家风的严格，对塑造后辈人才和自身修养的重要性，才创造了“父子双双宰相，一门六代翰林”的佳话。张英为何有退让三尺这样的雅量和气度、风范以及为何以后张家也是世代培养出了众多的人才，我想我们从张英和张廷玉的这本《父子宰相家训》中就可见一斑。

       《恒产琐言》主要是张英阐述恒产（指土地、田产）对家庭的重要性，告诫子孙不可以卖出田产，要细心维护，通过维护田产让家中子弟不要骄奢放纵和不要受从商的诱惑，通过教导家庭理财的方式，提倡子孙勤俭节约、量入为出，确实是对当今我们构建节约型社会，建设和谐的小康社会也有较大借鉴意义。更对个人上班族尤其是月光族、啃老族来说也是一个当头棒喝，所谓“人有恒产而有恒心”，对于每一个个体而言，个人的发展都需要一定的物质基础作为保障，要学会合理理财，不要过分的透支，而且要学会存蓄。“留一分为歉年不收之用，其二分，分为十二分，一月用一分”，从小处节俭，“大处之不足，由于小处不谨；月计之不足，由于每日之用过也。”琐言但是极为实际，值得好好执行。

       《聪训斋语》和《澄怀园语》父子两人分别从务农，节用，读书，交友，养身，培养高雅的情趣，为官为政的谨慎清廉居安思危等方面对子孙后代进行了劝解，《澄怀园语》也经常引用其父《聪训斋语》的训诫，可见张廷玉对其父张英家训的牢记于心，终身诵之。家训中提到书是养心的妙物，要知足常乐，忙里得闲，注意睡眠和饮食，怎样致寿等等，通过自己的经验结合引用前人的劝诫为我们展开了一幅全方面的管教孩子的指南，同时也是每个人都要不断学习和谨记之的。

     《父子宰相家训》这本书让我们看到两堵墙之间产生温度是背后的家教家训家风的深远影响，好的家训对良好家风家教建设和谐家庭具有重大作业；好的家训不仅仅能够树立自身良好的修养，家族的威望，也为我们党依法治国、依规依纪管党治党提供文化滋养。而这样的书也是不能仅仅翻过就算，了解就算，而是要经常诵之、时时践之，通过身体力行通过以身作则和家庭实践让世间充满温度。