空間系統(tǒng)導(dǎo)論：設(shè)計(jì)與綜合

1緒論
1.1本書的目的
1.2總體架構(gòu)定義過(guò)程中的角色
1.3系統(tǒng)總體架構(gòu)定義階段的觀點(diǎn)
1.4設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是一個(gè)不斷演進(jìn)的過(guò)程
1.5項(xiàng)目階段和項(xiàng)目評(píng)審
1.6什么是空間系統(tǒng)
1.7術(shù)語(yǔ)
1.8建議補(bǔ)充閱讀
2空間學(xué)科
2.1空間系統(tǒng)工程
2.1.1集成與控制
2.1.2接口管理
2.1.3需求工程
2.1.4系統(tǒng)分析
2.1.5設(shè)計(jì)和配置定義
2.1.6驗(yàn)證
2.2空間系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1傳統(tǒng)角色中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師
2.2.2架構(gòu)定義的形式化
2.3項(xiàng)目管理
2.4衛(wèi)星工程學(xué)科
2.4.1結(jié)構(gòu)
2.4.2熱控
2.4.3機(jī)構(gòu)
2.4.4姿態(tài)控制
2.4.5推進(jìn)
2.4.6電力
2.4.7數(shù)據(jù)處理
2.4.8軟件
2.4.9通信
2.5儀器工程
2.6工程支持學(xué)科
2.6.1制造組裝、集成、驗(yàn)證和測(cè)試工程
2.6.2產(chǎn)品保證
2.6.3衛(wèi)星飛行操作
2.6.4衛(wèi)星數(shù)據(jù)輸出處理
2.6.5成本工程
2.7用戶： 任務(wù)背后的科學(xué)家
3需求、規(guī)格和設(shè)計(jì)
3.1系統(tǒng)分解的層次
3.2規(guī)格和需求的類型
3.2.1規(guī)格的類型
3.2.2需求的類型
3.2.3技術(shù)規(guī)格需求
3.3需求工程
3.4數(shù)值工程
3.4.1不同的需求數(shù)值
3.4.2系統(tǒng)效能度量
3.5需求與驗(yàn)證
4約束條件與設(shè)計(jì)
4.1需求與約束條件
4.2空間項(xiàng)目的外部環(huán)境
4.2.1STEP分析
4.2.2預(yù)測(cè)與場(chǎng)景分析
4.3精選的過(guò)往空間項(xiàng)目歷史
4.3.1私人與公共通信和對(duì)地觀測(cè)
4.3.2阿波羅計(jì)劃
4.4作為約束條件的計(jì)劃性框架
4.5依據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)劃分的項(xiàng)目類型
4.5.1能力驗(yàn)證 
4.5.2技術(shù)驗(yàn)證 
4.5.3科學(xué)進(jìn)步
4.5.4運(yùn)營(yíng) 
4.6依據(jù)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)度的項(xiàng)目類型
4.7依據(jù)項(xiàng)目規(guī)模的項(xiàng)目類型
4.8成本
4.8.1自上而下的成本估算
4.8.2自下而上的成本估算
4.8.3成本估算的風(fēng)險(xiǎn)
4.8.4單顆衛(wèi)星與多顆衛(wèi)星的成本
4.9風(fēng)險(xiǎn)約束條件
4.9.1質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理
4.9.2量化風(fēng)險(xiǎn)管理
4.9.3技術(shù)成熟度與技術(shù)開(kāi)發(fā)
4.9.4開(kāi)發(fā)方法與樣機(jī)思想
4.10進(jìn)度約束條件
4.11管理趨勢(shì)作為約束條件
5作為共時(shí)過(guò)程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1空間系統(tǒng)要素
5.2系統(tǒng)規(guī)格、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)師
5.3針對(duì)約束條件的設(shè)計(jì)
5.3.1成本
5.3.2風(fēng)險(xiǎn)
5.3.3進(jìn)度
5.4針對(duì)需求的設(shè)計(jì)
5.5設(shè)計(jì)工具
5.5.1分析與設(shè)計(jì)
5.5.2功能分析與功能分解
5.5.3權(quán)衡與設(shè)計(jì)
5.5.4預(yù)算分配工程
5.5.5并行工程
5.5.6可靠性
5.6設(shè)計(jì)與任務(wù)性能
5.6.1任務(wù)效能度量
5.6.2效能度量限制
5.6.3安全余量、過(guò)失與錯(cuò)誤
5.7決策的非數(shù)值支持
5.8決策的數(shù)值支持
5.8.1確定性方法
5.8.2不確定性情況下的非概率數(shù)值方法
5.8.3概率方法
6作為歷時(shí)過(guò)程的系統(tǒng)定義
6.1循環(huán)及線性的系統(tǒng)定義過(guò)程
6.2作為遞歸過(guò)程的系統(tǒng)定義
6.3作為線性過(guò)程的系統(tǒng)定義
6.3.10階段
6.3.2A階段
6.3.3B1階段
6.4任務(wù)里程碑和評(píng)審
6.4.1評(píng)審程序
6.4.2任務(wù)定義階段期間的評(píng)審
6.5并行開(kāi)發(fā)
6.5.1技術(shù)成熟度的提高
6.5.2科學(xué)理解的進(jìn)步
7設(shè)計(jì)域概述
7.1設(shè)計(jì)交互和設(shè)計(jì)域
7.1.1觀測(cè)量和儀器域
7.1.2軌道和姿態(tài)域 
7.1.3衛(wèi)星構(gòu)型域
7.1.4衛(wèi)星操作數(shù)據(jù)流域
7.1.5儀器輸出數(shù)據(jù)流域
7.2作為空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例的天文臺(tái)任務(wù)
7.2.1任務(wù)描述
7.2.2任務(wù)比較
7.2.3天文臺(tái)任務(wù)的頂層設(shè)計(jì)交互
7.3多星設(shè)計(jì)
7.3.1數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)質(zhì)量與衛(wèi)星數(shù)量的關(guān)系
7.3.2任務(wù)壽命與衛(wèi)星數(shù)量的關(guān)系
7.4體系
8觀測(cè)量與儀器域
8.1觀測(cè)量和儀器選擇
8.2觀測(cè)量和儀器域所涉及的要素和部件
8.2.1無(wú)源光學(xué)
8.2.2有源光學(xué)
8.2.3無(wú)源微波
8.2.4有源微波
8.2.5原位儀器
8.2.6通信載荷
8.3儀器實(shí)例
8.3.1風(fēng)神
8.3.2詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡
8.3.3哨兵3
8.3.4熱帶云
8.3.5尤利西斯
8.4觀測(cè)需要作為設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)
8.4.1觀測(cè)頻率和大氣
8.4.2數(shù)據(jù)質(zhì)量
8.4.3圖像變形
8.4.4數(shù)據(jù)量
8.4.5系統(tǒng)式與交互式觀測(cè)
8.4.6響應(yīng)能力，捕獲延遲和滯后
8.4.7觀測(cè)目標(biāo)和視線的旋轉(zhuǎn)
8.4.8儀器接口
8.5作為設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)因素的端到端性能
8.6功能分配
8.6.1掃描
8.6.2內(nèi)部和外部校準(zhǔn)
8.6.3固體孔徑、可展開(kāi)孔徑、合成孔徑
8.6.4分辨率與高度 
8.7預(yù)算分配
8.7.1輻射測(cè)量的質(zhì)量
8.7.2MTF
8.7.3端到端性能
9軌道與姿態(tài)域
9.1涉及本域的要素和部件
9.1.1運(yùn)載火箭
9.1.2軌道確定和修正工具
9.1.3姿態(tài)確定和控制工具
9.2空間環(huán)境作為軌道和姿態(tài)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)因素
9.2.1引力場(chǎng)
9.2.2地球磁場(chǎng)
9.2.3中性大氣
9.2.4太陽(yáng)輻射
9.2.5電離層輻射
9.2.6地球以外的空間環(huán)境
9.3姿態(tài)和姿態(tài)類型
9.3.1無(wú)控衛(wèi)星姿態(tài)
9.3.2重力梯度姿態(tài)控制
9.3.3自旋穩(wěn)定姿態(tài)控制
9.3.4雙旋和動(dòng)量偏置姿態(tài)控制
9.3.5慣性穩(wěn)定姿態(tài)控制
9.4軌道及軌道類型
9.4.1低地球軌道
9.4.2LEO太陽(yáng)同步軌道
9.4.3中等高度地球軌道
9.4.4地球同步軌道和地球靜止軌道
9.4.5長(zhǎng)周期地球軌道
9.4.6拉格朗日點(diǎn)
9.4.7行星際軌道
9.4.8繞其他行星的軌道
9.5任務(wù)階段、模式及衛(wèi)星姿態(tài)
9.6軌道和姿態(tài)示例
9.6.1哨兵-3
9.6.2尤利西斯
9.6.3銥星
9.6.4昴宿星
9.7衛(wèi)星周圍的幾何關(guān)系
9.7.1天底指向的衛(wèi)星
9.7.2自旋衛(wèi)星
9.7.3慣性衛(wèi)星
9.8指向控制、指向擾動(dòng)和指向修正
9.8.1衛(wèi)星和儀器的指向及指向擾動(dòng) 
9.8.2指向控制、指向擾動(dòng)力矩、圖像獲取和頻率范圍
9.8.3指向誤差的類型
9.9功能分配
9.9.1軌道選擇
9.9.2姿態(tài)選擇
9.9.3覆蓋及重訪
9.10預(yù)算分配
9.10.1衛(wèi)星位置
9.10.2儀器視線指向和恢復(fù)
9.10.3指向穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)和恢復(fù)
9.10.4地理定位
9.10.5配準(zhǔn)
9.10.6重新指向敏捷性要求
9.10.7速度增量和燃料
9.10.8機(jī)械擾動(dòng)
9.11星座的實(shí)現(xiàn)與保持
10衛(wèi)星構(gòu)型域
10.1本域的組成部分
10.1.1結(jié)構(gòu)
10.1.2熱 
10.1.3機(jī)械
10.1.4太陽(yáng)能電池陣
10.2作為構(gòu)型驅(qū)動(dòng)因素的外部環(huán)境
10.2.1運(yùn)載火箭
10.2.2負(fù)荷環(huán)境
10.2.3熱輻射環(huán)境： 太陽(yáng)、地球和深空
10.2.4空間環(huán)境產(chǎn)生的外部壓力和力矩
10.2.5電磁輻射環(huán)境
10.2.6外部環(huán)境的其他影響
10.3構(gòu)型實(shí)例
10.3.1海洋環(huán)流探測(cè)衛(wèi)星
10.3.2尤利西斯號(hào)
10.3.3JWST
10.3.4銥星
10.4圍繞著衛(wèi)星的幾何與構(gòu)型
10.4.1天底指向衛(wèi)星
10.4.2自旋衛(wèi)星
10.4.3慣性指向衛(wèi)星
10.4.4敏捷衛(wèi)星
10.5功能分配
10.5.1主體結(jié)構(gòu)形狀
10.5.2可展開(kāi)的結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)： 固定的與展開(kāi)的
10.5.3標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)與專用平臺(tái)
10.5.4被動(dòng)與主動(dòng)熱控
10.5.5儀器指向與衛(wèi)星指向
10.6性能分配
10.6.1質(zhì)量預(yù)算
10.6.2熱預(yù)算
10.6.3功率生成預(yù)算
10.6.4校準(zhǔn)預(yù)算
10.6.5體積預(yù)算
11操作數(shù)據(jù)流域
11.1與本域相關(guān)的在軌要素
11.1.1電源子系統(tǒng)
11.1.2衛(wèi)星數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)
11.1.3遙測(cè)與遙控?cái)?shù)據(jù)通信子系統(tǒng)
11.2包含在本域中的地面要素
11.2.1操作地面站與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星
11.2.2任務(wù)操作控制中心
11.3任務(wù)階段
11.3.1發(fā)射及早期運(yùn)行段
11.3.2衛(wèi)星試運(yùn)行階段
11.3.3正常運(yùn)行階段
11.3.4安全模式和其他休眠模式
11.3.5正常軌道修正機(jī)動(dòng)
11.3.6退役與離軌處置
11.4數(shù)據(jù)管理架構(gòu)實(shí)例
11.4.1Cluster任務(wù)
11.4.2羅塞塔
11.4.3哨兵-3
11.4.4SSTL-DMC
11.5功能分配
11.5.1計(jì)劃式與交互式操作
11.5.2自主運(yùn)行與地面干預(yù)
11.5.3快指令與慢指令
11.5.4操作地面站的數(shù)量及其位置
11.5.5軌道確定與控制功能分配
11.6性能分配
11.6.1功率預(yù)算
11.6.2通信鏈路預(yù)算
11.6.3計(jì)算機(jī)負(fù)荷預(yù)算
11.6.4星載運(yùn)算存儲(chǔ)器
11.6.5數(shù)據(jù)獲取時(shí)延預(yù)算
11.6.6服務(wù)等級(jí)與可用度預(yù)算
12儀器輸出數(shù)據(jù)流域
12.1本域包含的在軌部件
12.1.1儀器輸出數(shù)據(jù)處理
12.1.2儀器數(shù)據(jù)輸出下行鏈路
12.2包含在本域的地面部件
12.2.1儀器下行數(shù)據(jù)接收地面站和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星
12.2.2有效載荷數(shù)據(jù)地面段
12.3架構(gòu)的例子
12.3.1Cluster
12.3.2羅塞塔
12.3.3哨兵-3
12.3.4NOAA-POESS任務(wù)
12.4功能分配
12.4.1大數(shù)據(jù)量與小數(shù)據(jù)量
12.4.2短數(shù)據(jù)延遲與長(zhǎng)數(shù)據(jù)延遲
12.4.3現(xiàn)有的、待獲取的和已訂購(gòu)的產(chǎn)品
12.4.4在軌與地面處理
12.4.5地面站的數(shù)量和位置
12.4.6集中式與分散式處理
12.4.7獨(dú)立的科學(xué)操作或作為整體操作一部分的科學(xué)操作
12.5性能分配
12.5.1星載存儲(chǔ)內(nèi)存預(yù)算
12.5.2數(shù)據(jù)下行鏈路預(yù)算
12.5.3數(shù)據(jù)延遲預(yù)算
13空間任務(wù)成本與替代設(shè)計(jì)方法
13.1空間任務(wù)和成本
13.2降低成本的方法
13.2.1適當(dāng)?shù)募軜?gòu)定義
13.2.2硬件優(yōu)化
13.2.3組織優(yōu)化
13.2.4以組織和硬件為中心： 在精簡(jiǎn)的項(xiàng)目組織領(lǐng)導(dǎo)下的小型簡(jiǎn)單衛(wèi)星
13.3沒(méi)有投資方/用戶二元性的項(xiàng)目
13.4極低創(chuàng)新度項(xiàng)目，沒(méi)有客戶的項(xiàng)目
13.5成本工程是藝術(shù)和科學(xué)