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第1章 绪论 1

1.1交会对接概述 1

1.1.1交会对接的概念及作用 1

1.1.2交会对接任务基本特征 2

1.1.3交会对接技术发展趋势 5

1.2交会对接发展概况 6

1.2.1美国 6

1.2.2俄罗斯（苏联） 10

1.2.3欧洲 16

1.2.4日本 17

1.2.5中国 19

1.3交会对接任务系统仿真技术发展概况 21

1.3.1航天任务系统仿真发展概况 21

1.3.2交会对接任务系统仿真发展概况 27

1.3.3有关启示 32

1.4小结 33

参考文献 33

第2章 系统仿真理论与方法 35

2.1系统仿真概述 35

2.1.1系统、模型与仿真 35

2.1.2系统仿真的分类 39

2.1.3系统仿真步骤 42

2.2系统仿真的基本理论方法 43

2.2.1系统仿真基础理论 43

2.2.2仿真建模理论 48

2.2.3仿真系统理论 51

2.2.4仿真应用理论 53

2.3复杂系统仿真方法 56

2.3.1分布交互仿真 56

2.3.2多媒体/虚拟仿真 66

2.3.3网格/协同仿真 69

2.4小结 70

参考文献 71

第3章 交会对接任务仿真系统架构 72

3.1仿真系统研制开发技术 72

3.1.1领域模型 72

3.1.2体系结构 72

3.1.3系统架构 74

3.2系统需求分析 74

3.2.1仿真任务 74

3.2.2系统性能要求 76

3.2.3软件构成 76

3.3仿真系统层次结构 79

3.3.1层次结构 79

3.3.2拓扑结构 80

3.4仿真子系统设计 81

3.4.1航天员手动控制仿真子系统 81

3.4.2追踪航天器仿真子系统 83

3.4.3运载火箭仿真子系统 85

3.4.4测控通信仿真子系统 85

3.4.5目标航天器仿真子系统 87

3.4.6仿真管理子系统 89

3.4.7接入服务子系统 92

3.4.8可视化子系统 93

3.5仿真系统运行设计 95

3.5.1规划环节 95

3.5.2仿真环节 96

3.5.3不同仿真任务运行流程设计 99

3.6小结 101

参考文献 101

第4章 交会对接任务仿真平台 103

4.1基于HLA的仿真平台 103

4.1.1基于HLA仿真的联邦逻辑结构 103

4.1.2基于HLA仿真的联邦成员的运行过程 104

4.1.3基于HLA仿真的联邦成员接口 104

4.2基于HLA和共享内存的两层仿真平台 105

4.2.1 HLA/共享内存两层仿真平台技术要求 105

4.2.2 HLA/共享内存两层仿真平台技术原理 106

4.2.3 HLA/共享内存两层仿真平台运行流程 106

4.2.4 HLA/共享内存两层仿真平台交互模式 108

4.3仿真模型标准接口 109

4.3.1共享内存中间件 109

4.3.2仿真模型标准接口 110

4.4交会对接仿真管理软件 113

4.4.1仿真管理模式 113

4.4.2仿真管理实现 115

4.5小结 115

参考文献 116

第5章 交会对接系统仿真建模 117

5.1交会对接轨道及姿态动力学建模 117

5.1.1轨道动力学建模 117

5.1.2姿态动力学建模 118

5.1.3轨道环境建模 120

5.2外测及中继测量仿真建模 121

5.2.1 USB外测模型 121

5.2.2 GNSS测量模型 123

5.2.3中继测量模型 125

5.3远距离导引控制优化模型 129

5.3.1控制目标和基本模型 129

5.3.2特征点变轨策略 132

5.3.3综合变轨策略 138

5.4自主控制仿真模型 142

5.4.1测量敏感器模型 142

5.4.2执行机构模型 151

5.4.3 GNC计算模块 153

5.5交会对接任务可视化仿真 153

5.5.1交会对接任务可视化仿真的组成 154

5.5.2可视化仿真硬件平台 155

5.5.3可视化仿真实体建模 157

5.5.4可视化仿真数据驱动 162

5.6小结 162

参考文献 162

第6章 交会对接仿真试验设计与数据处理方法 164

6.1交会对接仿真试验设计方法 164

6.1.1基本概念 164

6.1.2试验设计基本原则 165

6.1.3试验设计基础方法 167

6.1.4交会对接仿真试验设计 176

6.2交会对接仿真数据处理方法 177

6.2.1输入数据分析 177

6.2.2输出数据分析 178

6.2.3提高仿真精度的方差缩减技术 186

6.2.4交会对接仿真数据处理 188

6.3交会对接仿真项目管理方案 191

6.3.1项目管理概述 191

6.3.2交会对接仿真项目管理实例 192

6.4小结 195

参考文献 196

第7章 我国交会对接任务系统仿真应用实例 197

7.1仿真系统运行模式 198

7.1.1仿真实验室内部闭环运行模式 198

7.1.2仿真实验室与飞控中心闭环运行模式 199

7.1.3仿真实验室与航天员中心闭环运行模式 199

7.1.4仿真实验室与飞控中心和航天员中心闭环运行模式 200

7.2仿真主要工作流程、模式及阶段划分 200

7.2.1主要工作流程 200

7.2.2主要工作模式 200

7.2.3主要阶段划分 200

7.3交会对接正常飞行过程仿真 201

7.3.1仿真目的 201

7.3.2仿真内容 201

7.3.3仿真主要结果 202

7.4交会对接故障预案仿真 207

7.4.1载人飞船远距离导引段变轨偏差过大 207

7.4.2自动交会对接故障转手控交会对接 208

7.5边界条件仿真 209

7.6小结 209

参考文献 210

第8章 展望 211

8.1空间站任务仿真系统初步总体设计 213

8.1.1总体思路 213

8.1.2仿真需求 213

8.1.3系统方案设计 215

8.2载人月球探测任务仿真系统构想 220

8.2.1总体思路 221

8.2.2仿真需求 221

8.2.3系统方案设计 222

8.3航天任务仿真技术发展趋势 224

8.4小结 226

参考文献 227

附录 有关坐标系的定义 228