航天器军事应用建模与仿真

　　航天器是在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学的规律运行的各类飞行器，又称空间飞行器。世界上第一个航天器是苏联于1957年10月4日发射的“人造地球卫星”1号，第一个载人航天器是苏联航天员10.A.加加林乘坐的东方号飞船，第一个把人送到月球上的航天器是美国“阿波罗”11号飞船，第一个兼有运载火箭、航天器和飞机特征的航天飞机是美国“哥伦比亚”号航天飞机。至今，航天器还都是在太阳系内运行。航天器为了完成航天任务，必须与运载器、航天器发射场和回收设施、航天测控和数据采集网和用户台站（网）等互相配合、协调工作，共同组成航天系统。其中，航天器是执行航天任务的主体，是航天系统的主要组成部分。
　　1.1.1 航天器的组成及功能
　　航天器由不同功能的若干分系统（或系统）组成，一般分为专用系统和保障系统两类。专用系统又称有效载荷，用于直接执行特定的航天任务；保障系统又称通用载荷，用于保障专用系统的正常工作。
　　各类航天器的保障系统往往是相同或类似的，其组成结构如图1-1所示，一般包括以下一些系统：
　　（1）结构系统。用于支承和固定航天器上的各种仪器设备，使它们构成一个整体，以承受地面运输、运载器发射和空间运行时的各种力学和空间环境，其结构形式主要有整体结构、密封舱结构、公用舱结构、载荷舱结构和展开结构等。航天器的结构大多采用铝、镁、钛等轻合金和增强纤维复合材料。
　　（2）热控制系统。热控制系统又称温度控制系统，用来保障各种仪器设备在复杂环境中处于允许的温度范围内。航天器热控制措施主要有表面处理，包覆多层隔热材料，以及使用热控百叶窗、热管和电加热器等。

　　

　　《航天器军事应用建模与仿真》是在总结作者近些年教学心得和科研成果的基础上编写的一部学术性较强的军事技术理论著作。全书以航天器侦察监视、通信中继、导航定位、导弹预警、气象探测和电子干扰等功能的建模与仿真为核心内容，详细阐述了航天器的军事应用、仿真结构、仿真流程、数学模型以及支持功能仿真的公共基础模型，系统地介绍了航天器军事应用建模与仿真基础、航天器组网应用和军事应用可视化的建模与仿真、基于STK的航天器军事应用仿真分析等内容。
　　《航天器军事应用建模与仿真》可以作为全军院校军事运筹学、军事航天学、系统建模与仿真等学科专业研究生相关专业课程的教材或教学参考书，也可作为相关领域研究人员的参考资料。

第1章 航天器军事应用概述
1.1 航天器概述
1.1.1 航天器的组成及功能
1.1.2 航天器的分类
1.1.3 航天器的特点
1.2 航天器在现代作战中的应用分类
1.2.1 侦察监视应用
1.2.2 导航定位应用
1.2.3 信息传输应用
1.2.4 导弹预警应用
1.2.5 环境探测应用
1.2.6 作战支援应用
1.3 航天器在现代作战中的应用特点
1.3.1 每战必用
1.3.2 最先应用
1.3.3 全程应用
1.3.4 集中应用
1.4 航天器在现代作战中的地位和作用
1.4.1 发挥信息化武器装备效能
1.4.2 构建指挥信息系统
1.4.3 实现作战单元联合
1.4.4 夺取战场信息优势
1.4.5 开辟新的战场空间
1.5 航天器军事应用研究的问题与方法
1.5.1 航天器军事应用研究的问题
1.5.2 航天器军事应用研究的建模与仿真

第2章 航天器军事应用建模与仿真基础
2.1 航天器军事应用建模与仿真的用途
2.1.1 航天装备体系发展论证支持
2.1.2 航天器军事应用战术技术研究
2.1.3 航天器军事应用模拟训练
2.2 航天器军事应用建模思路与方法
2.2.1 建模的基本过程和方法
2.2.2 概念建模方法
2.2.3 网络建模技术
2.3 航天器军事应用仿真模型体系
2.3.1 模型体系及其设计原则
2.3.2 模型体系
2.4 航天器军事应用的仿真方法
2.4.1 蒙特卡洛法
2.4.2 仿真推进策略
2.5 航天器军事应用过程
2.5.1 航天器目标侦察监视应用过程
2.5.2 航天器导弹预警应用过程
2.5.3 航天器导航定位应用过程
2.5.4 航天器通信保障应用过程

第3章 航天器军事应用仿真公共模型
3.1 航天器军事应用建模基础
3.1.1 坐标系
3.1.2 时间系统
3.1.3 航天器轨道
3.1.4 地心惯性坐标系、地心固连坐标系和地心轨道坐标系的相互转换
3.2 航天器任意时刻的方位与运动状态计算模型
3.2.1 航天器任意时刻的真近点角计算模型
3.2.2 航天器任意时刻的地心距与轨道速度计算模型
3.2.3 航天器任意时刻的位置与速度分量计算模型
3.2.4 航天器任意时刻的星下点计算模型
3.3 航天器任意时刻地面覆盖计算模型
3.3.1 瞬时覆盖角和覆盖区域计算模型
3.3.2 航天器最早覆盖给定地面目标的时间计算模型
3.3.3 航天器一个圈次观测给定地面目标的时段计算模型
3.3.4 航天器对给定地面目标的重访周期计算模型?
3.4 对目标航天器的可见性判断计算模型
3.4.1 地面站对目标航天器的可见性判断计算模型
3.4.2 地面站对目标航天器的可见弧段计算模型
3.4.3 中继星对目标航天器之间的可视性判断计算模型
3.4.4 中继星对目标航天器之间的可视时间计算模型
3.5 航天器轨道机动所需速度增量与时间计算模型
3.5.1 霍曼转移
3.5.2 共面圆轨道三冲量双椭圆转移
3.5.3 共面共拱线椭圆轨道转移
3.5.4 非共面轨道转移
3.5.5 相位调整
3.5.6 燃料消耗与速度增量的关系

第4章 航天器侦察功能建模与仿真
4.1 航天器侦察工作原理
4.1.1 光学成像侦察功能原理
4.1.2 雷达成像侦察功能原理
4.1.3 电子侦察功能原理
4.1.4 海洋目标监视功能原理
4.2 航天器侦察功能仿真设计
4.2.1 仿真功能分析
4.2.2 仿真模型结构
4.2.3 仿真流程
4.3 航天器侦察功能建模
4.3.1 地面分辨力计算模型
4.3.2 侦察图像对应的地面区域计算模型
4.3.3 成像影响因素的定量描述模型
4.3.4 发现与揭示目标概率计算模型
4.3.5 光学成像定位精度计算模型
4.3.6 雷达成像定位精度计算模型
4.3.7 电磁信号截获判断计算模型
4.3.8 电子侦察定位精度计算模型
4.3.9 海洋监视卫星定位精度计算模型
4.3.10 侦察信息下传时间延迟计算模型
4.3.11 覆盖性能指标参数计算模型

第5章 航天器通信／中继功能建模与仿真
5.1 航天器通信／中继功能原理
5.1.1 卫星通信功能原理
5.1.2 卫星中继功能原理
5.2 航天器通信／中继功能仿真设计
5.2.1 仿真功能分析
5.2.2 仿真模型结构
5.2.3 仿真流程
5.3 航天器通信／中继功能建模
5.3.1 星载天线功能模型
5.3.2 电磁波空间传输损耗模型
5.3.3 通信链路载噪比模型
5.3.4 通信干扰模型
5.3.5 空间通信网络模型

第6章 航天器导航定位功能建模与仿真
6.1 航天器导航定位功能原理
6.1.1 GPS／GLONASS导航定位功能原理
6.1.2 双星定位功能原理
6.2 航天器导航定位功能仿真设计
6.2.1 仿真功能分析
6.2.2 仿真模型结构
6.2.3 仿真流程
6.3 航天器导航定位功能建模
6.3.1 全球定位几何精度系数计算模型
6.3.2 双星定位几何精度系数计算模型
6.3.3 定位星座优选模型
6.3.4 用户位置确定与计算模型
6.3.5 用户速度确定与计算模型
6.3.6 导航干扰分析模型

第7章 航天器导弹预警功能建模与仿真
7.1 航天器导弹预警功能原理
7.1.1 DSP功能原理
7.1.2 SBIRS功能原理
7.2 航天器导弹预警功能仿真设计
7.2.1 仿真功能分析
7.2.2 仿真模型结构
7.2.3 仿真流程
7.3 航天器导弹预警功能建模
7.3.1 导弹目标发射模型
7.3.2 高轨卫星预警功能模型
7.3.3 低轨卫星跟踪功能模型
7.3.4 弹道预报模型

第8章 航天器气象监测功能建模与仿真
8.1 航天器气象监测功能原理
……
第9章 航天器电子干扰功能建模与仿真
第10章 航天器组网应用建模与仿真
第11章 航天器军事应用可视化建模与仿真
第12章 基于STK的航天器军事应用仿真分析
附录 STK术语表
参考文献