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内容大纲
航天系统建模与仿真是航空宇航科学与技术、软件工程、系统工程等多学科交叉的应用技术。本书对航天系统建模与仿真的模型、仿真算法和软件实现做了详细阐述，主要内容包括航天系统仿真基本概念、航天系统基础模型、航天系统仿真模型、航天系统仿真方法、航天系统仿真工具、航天系统仿真试验、航天系统仿真可视化、高级仿真技术，最后给出了交会对接仿真的综合实例。本书注重理论与实践的有机结合，每章都给出了关键技术的软件代码，并在最后一章给出了一个完整的交会对接仿真系统软件代码。
本书可作为高等院校航空宇航科学与技术、自动化、系统工程等专业的本科生和研究生的教材，也可供从事飞行器设计、系统仿真、自动控制的科研人员和工程师参考。 -
作者介绍
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目录
第1章 绪论
1.1 航天概述
1.1.1 航天发展简史
1.1.2 飞行器分类
1.2 系统仿真概述
1.2.1 从第一范式到第四范式
1.2.2 系统仿真概念
1.2.3 系统仿真分类
1.2.4 航天系统仿真层次
1.3 系统仿真步骤
1.4 航天系统仿真应用
1.4.1 何时使用仿真
1.4.2 航天器研制过程
1.4.3 航天器研制需要的仿真工具
1.5 航天系统仿真发展
1.5.1 美国
1.5.2 欧洲
1.5.3 中国
1.6 航天系统仿真实现
1.6.1 AstroLib航天仿真库
1.6.2 向量和矩阵
1.6.3 一些技巧
1.7 本书主要内容
参考文献
第2章 航天系统基础模型
2.1 系统数学模型分类和形式
2.1.1 系统建模过程和原则
2.1.2 数学模型分类
2.1.3 连续系统的数学模型形式
2.2 时间系统
2.2.1 世界时系统
2.2.2 历书时与动力学时
2.2.3 原子时系统
2.2.4 时间系统转换
2.2.5 年、历元与儒略日
2.3 时间类型
2.3.1 年月日时分秒
2.3.2 年日
2.3.3 儒略日
2.3.4 任务累积时间
2.3.5 天时分秒
2.4 坐标系统
2.4.1 基本概念
2.4.2 星际坐标系统
2.4.3 地球基准坐标系统
2.4.4 航天器基准坐标系统
2.5 坐标类型
2.5.1 坐标类型及仿真实现
2.5.2 坐标类型转换及仿真实现
参考文献
第3章 航天系统仿真模型
3.1 航天器运动学参数
3.1.1 质心运动学参数
3.1.2 轨道参数转换
3.1.3 姿态运动学参数
3.1.4 姿态参数转换
3.2 质心动力学模型
3.2.1 质心动力学
3.2.2 非惯性系中的质心动力学
3.2.3 轨道摄动理论
3.2.4 轨道动力学仿真实现
3.3 姿态动力学模型
3.3.1 姿态运动学
3.3.2 姿态动力学
3.3.3 空间环境力矩
3.3.4 姿态动力学仿真实现
3.4 空间环境模型
3.4.1 空间引力场模型
3.4.2 大气模型
3.4.3 空间磁场模型
3.4.4 星历模型
3.4.5 空间环境模型仿真实现
3.5 航天器其他模型
3.5.1 敏感器模型
3.5.2 执行机构模型
3.5.3 电源相关模型
参考文献
第4章 航天系统仿真方法
4.1 连续系统数值积分方法
4.1.1 单步法
4.1.2 多步法
4.2 数值积分方法和计算步长选择
4.2.1 误差和稳定性分析
4.2.2 数值积分方法选择
4.2.3 计算步长选择
4.2.4 轨道外推对比分析
4.3 数值积分方法的仿真实现
4.3.1 右函数仿真实现
4.3.2 龙格-库塔法仿真实现
4.4 离散事件仿真方法
4.4.1 基本概念
4.4.2 离散事件系统仿真策略
4.4.3 离散事件系统仿真语言
参考文献
第5章 航天系统仿真工具
5.1 仿真工具的分类和选择
5.1.1 仿真工具历史
5.1.2 仿真工具分类
5.1.3 仿真工具特征
5.1.4 仿真工具选择
5.2 航天仿真库AstroLib
5.2.1 AstroLib概述
5.2.2 AstroLib功能
5.2.3 AstroLib对仿真的支持功能
5.2.4 航天器六自由度仿真实例
5.3 Matlab/Simulink
5.3.1 Matlab/Simulink概述
5.3.2 Simulink仿真原理
5.3.3 Matlab/Simulink对仿真的支持功能
5.3.4 航天器六自由度仿真实例
5.4 其他仿真工具
5.4.1 航天开源工具
5.4.2 航天闭源工具
5.4.3 通用仿真工具
5.4.4 统计分析工具
参考文献
第6章 航天系统仿真试验
6.1 蒙特卡洛法
6.1.1 基本思想和步骤
6.1.2 结果估计
6.1.3 误差分析
6.1.4 蒙特卡洛法的特点
6.1.5 飞行器涡轮叶片仿真实例
6.2 试验设计方法
6.2.1 基本概念
6.2.2 全面试验法
6.2.3 正交试验法
6.2.4 均匀试验法
6.2.5 极限分析法
6.2.6 交会对接仿真试验设计实例
6.3 抽样方法
6.3.1 常用抽样方法
6.3.2 拉丁超立方抽样法
6.4 随机变量产生方法
6.4.1 均匀随机数生成
6.4.2 正态分布随机变量生成
6.4.3 其他分布随机变量生成
6.4.4 仿真实现
6.5 方差缩减技术
6.5.1 公用随机数法
6.5.2 对偶变量法
6.5.3 重要采样法
6.5.4 控制变量法
参考文献
第7章 航天系统仿真可视化
7.1 可视化技术基础
7.1.1 可视化仿真概述
7.1.2 计算机图形学基础
7.1.3 可视化仿真关键问题
7.2 航天系统仿真可视化特点与步骤
7.2.1 航天系统仿真可视化特点
7.2.2 航天系统仿真可视化步骤
7.3 常用可视化软硬件
7.3.1 建模软件
7.3.2 渲染软件
7.3.3 可视化硬件
7.4 导弹攻防可视化实例
7.4.1 系统总体设计
7.4.2 可视化需求分析
7.4.3 二维可视化实现
7.4.4 三维可视化实现
7.5 基于OpenGL的卫星可视化实例
7.5.1 实例描述
7.5.2 总体结构
7.5.3 程序实现
7.5.4 可视化效果
参考文献
第8章 高级仿真技术
8.1 并行仿真
8.1.1 并行仿真概述
8.1.2 C++多线程并行仿真
8.1.3 OpenMP
8.1.4 MPI
8.2 分布式仿真
8.2.1 分布式仿真概述
8.2.2 分布交互仿真DIS
8.2.3 高层体系结构HLA
8.2.4 分布式仿真平台dSIM
8.3 半实物仿真
8.3.1 半实物仿真概述
8.3.2 实时仿真计算机、软件及接口
8.3.3 物理效应仿真技术
8.3.4 遥操作半实物仿真实例
8.4 模型的校核、验证与确认
8.4.1 VV&A基本概念
8.4.2 VV&A技术与方法
参考文献
第9章 交会对接仿真实例
9.1 交会对接概述
9.1.1 交会对接概念
9.1.2 交会对接任务飞行阶段
9.2 交会对接接近段仿真建模
9.2.1 轨道动力学模型
9.2.2 追踪器制导控制模型
9.3 交会对接接近段仿真实现
9.3.1 总体架构设计
9.3.2 航天器动力学仿真实现
9.3.3 追踪器制导控制仿真实现
9.3.4 仿真总控仿真实现
9.4 交会对接接近段仿真试验
9.4.1 标称仿真
9.4.2 蒙特卡洛仿真
参考文献
附录A 思考题
附录B Gitee使用
附录C 航天仿真相关网站
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