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| 編輯推薦： |
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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，既可作为航天仿真的快速入门教材，也可将其用作工具书，可供相关专业的读者参考。
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| 內容簡介： |
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本书内容围绕航天系统建模与仿真展开，共分为9章。第1章为绪论，介绍了航天器和系统仿真基本概念、航天系统仿真作用、系统仿真步骤。第2章和第3章为航天系统仿真模型，首先阐述了航天系统仿真的时间系统、时间类型、坐标系统、坐标类型，然后介绍了航天器运动参数、质心动力学模型、姿态动力学模型、环境模型和其他模型。第4章至第7章为航天系统仿真的相关方法，包括数值积分方法、离散时间仿真方法、航天系统仿真工具、航天系统仿真试验。第8章为一些高级仿真技术，包括并行仿真、分布式仿真、模型的校核、验证与确认等。第9章是本书内容的综合实例，针对空间交会对接建立了仿真模型，实现了仿真系统，进行了仿真试验。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1航天概述1
1.1.1航天发展简史1
1.1.2飞行器分类2
1.2系统仿真概述3
1.2.1从第一范式到第四范式3
1.2.2系统仿真概念4
1.2.3系统仿真分类5
1.2.4航天系统仿真层次8
1.3系统仿真步骤9
1.4航天系统仿真应用11
1.4.1何时使用仿真11
1.4.2航天器研制过程12
1.4.3航天器研制需要的仿真工具13
1.5航天系统仿真发展13
1.5.1美国14
1.5.2欧洲16
1.5.3中国17
1.6航天系统仿真实现18
1.6.1AstroLib航天仿真库19
1.6.2向量和矩阵19
1.6.3一些技巧20
1.7本书主要内容21
参考文献23
第2章航天系统基础模型25
2.1系统数学模型分类和形式25
2.1.1系统建模过程和原则25
2.1.2数学模型分类27
2.1.3连续系统的数学模型形式30
2.2时间系统31
2.2.1世界时系统31
2.2.2历书时与动力学时33
2.2.3原子时系统33
2.2.4时间系统转换34
2.2.5年、历元与儒略日34
2.3时间类型35
2.3.1年月日时分秒36
2.3.2年日36
2.3.3儒略日37
2.3.4任务累积时间38
2.3.5天时分秒38
2.4坐标系统38
2.4.1基本概念39
2.4.2星际坐标系统40
2.4.3地球基准坐标系统41
2.4.4航天器基准坐标系统44
2.5坐标类型47
2.5.1坐标类型及仿真实现47
2.5.2坐标类型转换及仿真实现51
参考文献57
第3章航天系统仿真模型58
3.1航天器运动学参数58
3.1.1质心运动学参数58
3.1.2轨道参数转换63
3.1.3姿态运动学参数65
3.1.4姿态参数转换72
3.2质心动力学模型82
3.2.1质心动力学82
3.2.2非惯性系中的质心动力学83
3.2.3轨道摄动理论84
3.2.4轨道动力学仿真实现90
3.3姿态动力学模型92
3.3.1姿态运动学92
3.3.2姿态动力学95
3.3.3空间环境力矩95
3.3.4姿态动力学仿真实现97
3.4空间环境模型99
3.4.1空间引力场模型99
3.4.2大气模型103
3.4.3空间磁场模型105
3.4.4星历模型105
3.4.5空间环境模型仿真实现110
3.5航天器其他模型112
3.5.1敏感器模型112
3.5.2执行机构模型118
3.5.3电源相关模型123
参考文献125
第4章航天系统仿真方法126
4.1连续系统数值积分方法126
4.1.1单步法126
4.1.2多步法134
4.2数值积分方法和计算步长选择137
4.2.1误差和稳定性分析137
4.2.2数值积分方法选择139
4.2.3计算步长选择140
4.2.4轨道外推对比分析141
4.3数值积分方法的仿真实现144
4.3.1右函数仿真实现144
4.3.2龙格库塔法仿真实现145
4.4离散事件仿真方法146
4.4.1基本概念146
4.4.2离散事件系统仿真策略148
4.4.3离散事件系统仿真语言154
参考文献157
第5章航天系统仿真工具158
5.1仿真工具的分类和选择158
5.1.1仿真工具历史158
5.1.2仿真工具分类159
5.1.3仿真工具特征161
5.1.4仿真工具选择162
5.2航天仿真库AstroLib163
5.2.1AstroLib概述163
5.2.2AstroLib功能164
5.2.3AstroLib对仿真的支持功能167
5.2.4航天器六自由度仿真实例167
5.3Matlab/Simulink175
5.3.1Matlab/Simulink概述175
5.3.2Simulink仿真原理177
5.3.3Matlab/Simulink对仿真的支持功能181
5.3.4航天器六自由度仿真实例184
5.4其他仿真工具188
5.4.1航天开源工具188
5.4.2航天闭源工具197
5.4.3通用仿真工具203
5.4.4统计分析工具205
参考文献208
第6章航天系统仿真试验210
6.1蒙特卡洛法210
6.1.1基本思想和步骤210
6.1.2结果估计212
6.1.3误差分析212
6.1.4蒙特卡洛法的特点216
6.1.5飞行器涡轮叶片仿真实例216
6.2试验设计方法227
6.2.1基本概念228
6.2.2全面试验法228
6.2.3正交试验法228
6.2.4均匀试验法232
6.2.5极限分析法233
6.2.6交会对接仿真试验设计实例233
6.3抽样方法235
6.3.1常用抽样方法235
6.3.2拉丁超立方抽样法236
6.4随机变量产生方法237
6.4.1均匀随机数生成237
6.4.2正态分布随机变量生成239
6.4.3其他分布随机变量生成239
6.4.4仿真实现240
6.5方差缩减技术243
6.5.1公用随机数法243
6.5.2对偶变量法244
6.5.3重要采样法245
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| 內容試閱：
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建模与仿真技术是航天系统设计和分析的重要方法和手段。第一，航天系统构成复杂，需要多学科密切协同，建模和仿真是实现多学科协同和优化最有效的手段之一；第二，航天系统研制周期长，实物产品的迭代代价很大，利用建模和仿真技术可以有效实现方案、初样阶段的设计迭代和优化，起到事半功倍的作用；第三，航天环境的特殊性使得地面试验很难完全真实模拟且代价巨大，而且航天产品还具有小子样特点，建模和仿真可以有效弥补这一不足。因此，在现代航天系统设计和分析中，全数字仿真因其低成本、宽口径、多方案特点愈来愈显示出其重要性和优势。航天系统的复杂多样性、试验数据的长期积累、计算能力的进步等，使其数学建模与仿真软件开发需求不断增加，功能也越来越复杂，需要仿真系统设计、研发和使用人员对仿真技术有与时俱进的理解和训练。
本书对航天工程系统仿真涉及的模型、方法、工具、试验进行了全面阐述，并给出了丰富的案例，具有许多突出特点：一是鲜明的系统性。本书以航天系统建模仿真为主线，全面讲解了航天系统仿真的相关知识，包括基础建模、仿真软硬件到先进仿真技术等，各章内容相互衔接、形成整体。二是突出的实践性。本书不仅给出了航天系统仿真相关理论、模型、方法，而且对应给出了大量的实例，以及交会对接综合实例，这对航天仿真理论学习和仿真系统建设具有重要意义。三是良好的推广性。本书从航天系统仿真理论算法出发，给出了大量C 实例代码，这些代码形成了较为完整的航天仿真算法库，同时给出了多个完整的仿真原型系统代码。这些代码在我国自主开源托管平台Gitee上进行开源共享，有助于读者更深入理解航天仿真理论和算法，也可以借助开源共享的力量，不断提高航天仿真基础算法库质量和我国航天仿真技术水平。
作者在载人航天工程系统仿真领域有20余年实践经验。本书提供了一套完整的航天仿真算法库，是一本航天任务仿真方面颇具价值的参考书。本书是作者多年教学科研经验的结晶，实现了从理论到实践的良好贯通，为航天工作者和从事相关领域研究的学者、研究人员提供了宝贵的学习材料，既可作为航天仿真的快速入门教材，也可将其用作工具书，是一本具有特色的专著。
相信本书的出版发行，能够更好地推动仿真技术服务我国航天事业，为我国航天技术的发展，为航天强国建设发挥积极的作用。
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