深空探測器自主導航原理與技術

第1章 緒論
1.1 深空探測活動簡述
1.1.1 月球探測
1.1.2 火星探測
1.1.3 金星探測
1.1.4 其他行星探測
1.1.5 小行星和彗星探測
1.1.6 我國的深空探測技術
1.2 深空探測器導航
1.2.1 深空探測器導航回顧
1.2.2 深空探測器的地基導航
1.2.3 深空探測器的自主導航
1.3 深空探測器自主導航的必要性
參考文獻
第2章 深空探測器自主導航基礎知識
2.1 天文學基礎
2.1.1 太陽系
2.1.2 月球
2.1.3 火星
2.2 常用坐標系
2.2.1 天球坐標系
2.2.2 地球坐標系
2.2.3 月球坐標系
2.2.4 太陽坐標系
2.2.5 軌道坐標系
2.2.6 本體坐標系
2.2.7 坐標系間轉換
2.3 時間系統
2.3.1 世界時
2.3.2 恆星時
2.3.3 原子時
2.3.4 力學時
2.3.5 歷元
2.4 飛行軌道
2.4.1 多體問題
2.4.2 引力作用球和圓錐曲線拼接法
2.4.3 霍曼轉移軌道
2.4.4 逃逸軌道
2.4.5 捕獲軌道
2.4.6 行星歷表
參考文獻
第3章 深空探測器自主導航基本原理
3.1 自主導航系統工作流程
3.1.1 觀測量
3.1.2 敏感器
3.1.3 濾波方法
3.2 天文導航
3.2.1 天文導航系統的組成和特點
3.2.2 天文導航的基本原理
3.2.3 天文導航的誤差分析
3.3 慣性導航
3.3.1 慣性導航系統的組成和特點
3.3.2 慣性導航的基本原理
3.3.3 慣性導航的誤差分析
3.4 圖像導航
3.4.1 圖像導航系統的組成和特點
3.4.2 圖像導航的基本原理
3.4.3 圖像導航的誤差分析
3.5 組合導航
3.5.1 組合導航系統的設計模式
3.5.2 組合導航系統濾波器設計
參考文獻
第4章 深空探測器轉移軌道自主導航技術
第5章 軟著陸過程的自主導航技術
第6章 深空探測巡視器自主導航技術
第7章 空間交會對接的自主導航技術
第8章 深空探測器自主導航技術展望
附錄
附錄A 常用的單位名稱、單位符號及換算關系
附錄B 太陽、月球及八大行星常用的天文常數
附錄C 深空探測大事記
附錄D 全書縮略語和專有名詞對照表

深空探測是繼近地衛星、載人航天之後又一新的航天發展領域，也是人類進一步了解宇宙、認識太陽系、探索地球環境的形成與演變，獲取更多科學認知的重要手段。2007年我國自主研發的嫦娥1號繞月探測衛星成功發射和運行，標志著我國已經邁出了深空探測的第一步。在隨後的深空探測任務中，我國還會實施月球軟著陸、月面巡視勘察與采樣返回等任務，並將逐步開展以太陽、火星、金星、小行星和太陽系其他天體為探測目標的航天活動。

隨著技術的發展及進入更深更遠探測空間的需要，自主導航已經成為深空探測器實現自主運行與管理的關鍵技術。深空探測器自主導航是指利用探測器自身攜帶的多種敏感器，結合探測器的運動模型，自主獲得探測器的位置、速度和姿態等信息。自主導航對增強深空探測器的自主生存能力，擴展探測空間具有極其重要的意義，也是導航技術發展的必然趨勢。

《深空探測器自主導航原理與技術》-書的特點是在全面、系統地闡述深空探測器自主導航基礎知識與基本原理的基礎上，結合我國近年來在深空探測自主導航領域的研究進展和技術成果，深入淺出地介紹了深空探測器轉移軌道、軟著陸、表面巡視以及交會對接等不同探測階段的自主導航技術。

本書凝聚了探月工程總設計師吳偉仁同志及其帶領的科研團隊近年來在月球探測工程實踐中積澱的技術經驗和成果，作者們精益求精，反復修改，幾易其稿，是一本不可多得的融合基礎理論和工程實際應用的學術專著，既可作為從事航天工程的科研人員的參考書，也可作為高等院校相關專業高年級學生的教材，將對促進我國深空探測自主導航技術的進一步研究和發展作出貢獻。

是為序。

吳宏鑫
2011年4月20日