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出版者:

作者:張金桐 編

出品人:

頁數:343

译者:

出版時間:2004-7

價格:30.00元

裝幀:

isbn號碼:9787503838163

叢書系列:

圖書標籤:

• 有機化學
• 化學
• 有機物
• 化學反應
• 結構式
• 命名法
• 光譜學
• 閤成
• 機理
• 教材

好的，這是一份為您構思的、不涉及“有機化學”內容的圖書簡介，力求詳實且具有專業性： --- 圖書名稱： 《星際導航與深空測繪：新一代宇航員實用手冊》 導言：邁嚮未知疆域的基石 在人類文明不斷嚮外拓展的宏偉徵程中，導航與測繪技術是支撐所有深空任務的生命綫。本書《星際導航與深空測繪：新一代宇航員實用手冊》並非一部理論性的物理學著作，而是一本麵嚮未來宇航員、任務規劃師以及航空航天工程師的實戰型工具書與操作指南。它匯集瞭當前最尖端的宇航導航原理、行星際軌道計算方法、以及復雜天體環境中高精度測繪的技術流程。 本書的編寫初衷，是彌閤傳統航天教科書的理論深度與實際任務執行的即時操作需求之間的鴻溝。我們聚焦於“如何做”和“如何應對突發情況”，而非“為什麼會這樣”的純理論探討。內容嚴格圍繞工程應用、數據處理、傳感器集成與故障排除展開。 --- 第一部分：基礎理論與前沿框架（聚焦導航係統集成） 本部分著重於構建理解現代星際導航所需的技術基礎，但著眼於硬件與軟件的集成應用層麵。 第一章：慣性導航係統（INS）的深度集成與誤差校正 本章詳細解析瞭高精度光縴陀螺儀（FOG）和激光陀螺儀（LRG）在長周期任務中的性能衰減模型。我們不深入推導復雜的積分方程，而是側重於： 1. 傳感器數據融閤（Sensor Fusion）： 如何利用卡爾曼濾波（EKF/UKF）框架，將來自INS、星敏感器（Star Trackers）和行星雷達測距數據的權重進行動態分配。重點分析在太陽耀斑或高輻射環境對MEMS慣性測量單元（IMU）影響下的實時修正算法的部署。 2. 基綫校準與對準程序： 針對無人值守或遠程操作的深空探測器，如何通過預設的導航星圖和行星姿態模型，實現自動、高精度的初始對準（Alignment）。手冊提供瞭針對不同任務環境（如近地軌道、地月轉移軌道、火星轉移軌道）的快速對準預設配置文件。 3. 計時係統同步： 涉及原子鍾（氫鍾、銣鍾）在空間環境下的漂移特性分析，以及如何利用脈衝星計時陣列（PTA）的輔助信號對探測器主時鍾進行長期校準的最佳實踐流程。 第二章：深空天體測量學與星敏感器操作 本章是關於如何“看清”宇宙並據此定位的關鍵。它摒棄瞭天文曆史敘述，直接切入現代任務中的實際操作規範。 1. 高分辨率星敏感器（HRS）的運行模式： 探討瞭CCD/CMOS傳感器的曝光時間優化、背景噪聲抑製技術（如暗電流校正）以及如何有效區分已知導航星體與偶發空間碎片的算法實現。 2. 導航星圖管理（Reference Star Catalog Maintenance）： 深度解析瞭NASA/ESA/CNSA維護的最新星錶（如Gaia DR3衍生物）在任務計算機中的存儲結構、數據壓縮技術，以及在任務進行中因恒星視差或自行導緻的星錶“過期”問題及其在綫更新策略。 3. 行星際幾何學： 強調瞭如何利用觀測到的天體方位角和高度角，結閤任務計算機內的曆書數據（Ephemerides），快速反推齣探測器當前在太陽係中的位置嚮量（Position Vector）。 --- 第二部分：軌道確定與機動控製（聚焦軌跡工程） 本部分是關於如何精確計算並執行軌道轉移的實戰指南。 第三章：軌道確定（Orbit Determination, OD）的迭代方法 軌道確定是導航任務的核心。本書詳細介紹瞭應用於任務控製中心的迭代求解器的使用和調試。 1. 最小二乘法（Least Squares）與擴展卡爾曼濾波（EKF）的深度應用： 重點講解瞭如何構建適閤深空任務的觀測殘差函數，特彆是當觀測數據來源於非同軌道的輔助探測器或地麵站的VLBI（甚長基綫乾涉測量）數據時，觀測模型矩陣的構造。 2. 不確定性分析（Covariance Analysis）： 如何根據曆史觀測數據的質量和噪聲水平，實時評估當前軌道狀態估計的不確定性橢球體（Error Ellipsoid），並將其轉化為對未來燃料消耗和交會對接窗口的風險評估。 3. 數據鏈限製下的軌道確定： 針對通信延遲極高的任務（如奧爾特雲探測），介紹瞭一步法或批處理法（Batch Processing）的替代方案，以及如何利用短期預測模型在數據迴傳間隙維持軌道估計的連續性。 第四章：行星際機動與軌跡優化（Maneuver Planning） 本章是為任務工程師準備的機動執行藍圖。 1. 霍曼轉移與高級彈道學應用： 概述瞭標準的雙橢圓轉移，但重點在於深度引力助推（Gravity Assist）的精確設計與實施。詳細分析瞭火星、木星和土星引力彈弓操作中的“入射角-逃逸角-速度增益”的工程圖解法。 2. 推進係統建模與脈衝計算： 針對化學推進器（高推力脈衝）和離子推進器（低推力連續工作）的特性差異，分彆給齣瞭計算所需總速度增量 ($Delta V$) 後的燃料質量分配策略。手冊提供瞭查找最優多目標優化（Multi-Objective Optimization）結果的軟件接口指南。 3. 近終點導航（Terminal Guidance）： 如何從廣域軌道計算過渡到精確的行星進入、製動或著陸階段。涉及大氣刹車（Aerobraking）的控製律設計，以及在進入窗口期內，如何根據實時觀測數據對預定軌跡進行微小軌跡校正（TCM）的指令發送流程。 --- 第三部分：深空測繪與環境感知（聚焦傳感器與地圖構建） 本部分關注探測器如何在目標天體周圍構建精確的三維環境模型。 第五章：高精度地形測繪技術與數據處理 本書將測繪視為導航的反饋迴路，旨在獲取環境模型以提高後續任務的精度。 1. 激光雷達（LiDAR）與雷達測高： 探討瞭閤成孔徑雷達（SAR）和激光高度計在不同天體錶麵（如月球、火星、彗星）的數據采集特性，包括對粗糙錶麵和植被/冰層穿透能力的差異分析。 2. 數字高程模型（DEM）的生成與驗證： 介紹瞭從點雲數據到全局網格模型的轉換流程，重點在於配準（Registration）誤差的最小化。手冊提供瞭在缺乏地麵控製點的情況下，如何利用軌道信息對DEM進行相對幾何精化的實用技巧。 3. 地貌特徵匹配（Feature Matching）導航： 討論瞭當星敏感器因目標天體遮擋而失效時，如何利用高分辨率成像儀對行星錶麵已知地貌特徵進行識彆與匹配，從而實現瞬時定位（Terrain Relative Navigation, TRN）。 第六章：空間環境對測繪係統的影響及冗餘設計 深空環境對導航和測繪設備是嚴峻的考驗。 1. 輻射損傷與數據完整性： 分析瞭單粒子事件（SEE）對導航計算機存儲器和傳感器陣列的影響，並提供瞭硬件冗餘配置（如三模冗餘TMR）的部署標準，以及軟件層麵對錯誤數據幀的自動隔離與重傳機製。 2. 通信延遲與自主決策： 針對遙遠任務，本章強調瞭機載導航計算機的自主性要求。詳細介紹瞭故障檢測、隔離與恢復（FDIR）係統中，導航模塊如何獨立於地麵指令，執行預定的應急規避或軌道維持操作。 --- 結語：未來任務的導航哲學 本書旨在為下一代航天專業人員提供一個清晰、可操作的技術框架。掌握這些手冊中的原理與技術，意味著能夠獨立應對從地球軌道發射到係外天體探測的任何導航與測繪挑戰，確保人類在浩瀚宇宙中的每一次遠徵，都能精確、安全地抵達預定坐標。 --- 目標讀者： 現役及未來宇航員、任務規劃工程師、衛星軌道動力學專傢、航空航天控製係統研發人員。 關鍵詞： 慣性導航、卡爾曼濾波、軌道確定、引力彈弓、星敏感器、深空測繪、終端製導、自主導航。

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