航天器军事应用建模与仿真PDF电子书下载

第1章　航天器军事应用概述 1

1.1　航天器概述 1

1.1.1　航天器的组成及功能 1

1.1.2　航天器的分类 4

1.1.3　航天器的特点 7

1.2　航天器在现代作战中的应用分类 8

1.2.1　侦察监视应用 8

1.2.2　导航定位应用 10

1.2.3　信息传输应用 10

1.2.4　导弹预警应用 11

1.2.5　环境探测应用 11

1.2.6　作战支援应用 12

1.3　航天器在现代作战中的应用特点 13

1.3.1 每战必用 13

1.3.2　最先应用 14

1.3.3　全程应用 14

1.3.4 集中应用 15

1.4　航天器在现代作战中的地位和作用 15

1.4.1　发挥信息化武器装备效能 16

1.4.2　构建指挥信息系统 16

1.4.3 实现作战单元联合 17

1.4.4　夺取战场信息优势 17

1.4.5 开辟新的战场空间 17

1.5　航天器军事应用研究的问题与方法 18

1.5.1 航天器军事应用研究的问题 18

1.5.2　航天器军事应用研究的建模与仿真 18

第2章　航天器军事应用建模与仿真基础 20

2.1　航天器军事应用建模与仿真的用途 20

2.1.1　航天装备体系发展论证支持 20

2.1.2　航天器军事应用战术技术研究 21

2.1.3　航天器军事应用模拟训练 21

2.2　航天器军事应用建模思路与方法 21

2.2.1　建模的基本过程和方法 23

2.2.2　概念建模方法 25

2.2.3 网络建模技术 33

2.3　航天器军事应用仿真模型体系 36

2.3.1　模型体系及其设计原则 36

2.3.2　模型体系 37

2.4　航天器军事应用的仿真方法 39

2.4.1　蒙特卡洛法 39

2.4.2　仿真推进策略 42

2.5　航天器军事应用过程 45

2.5.1　航天器目标侦察监视应用过程 45

2.5.2　航天器导弹预警应用过程 47

2.5.3　航天器导航定位应用过程 47

2.5.4　航天器通信保障应用过程 47

第3章　航天器军事应用仿真公共模型 49

3.1　航天器军事应用建模基础 49

3.1.1 坐标系 49

3.1.2 时间系统 52

3.1.3　航天器轨道 54

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 55

3.2　航天器任意时刻的方位与运动状态计算模型 56

3.2.1　航天器任意时刻的真近点角计算模型 57

3.2.2　航天器任意时刻的地心距与轨道速度计算模型 58

3.2.3　航天器任意时刻的位置与速度分量计算模型 58

3.2.4　航天器任意时刻的星下点计算模型 59

3.3　航天器任意时刻地面覆盖计算模型 60

3.3.1 瞬时覆盖角和覆盖区域计算模型 60

3.3.2　航天器最早覆盖给定地面目标的时间计算模型 61

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 61

3.3.4　航天器对给定地面目标的重访周期计算模型 62

3.4　对目标航天器的可见性判断计算模型 64

3.4.1 地面站对目标航天器的可见性判断计算模型 64

3.4.2　地面站对目标航天器的可见弧段计算模型 65

3.4.3 中继星对目标航天器之间的可视性判断计算模型 65

3.4.4 中继星对目标航天器之间的可视时间计算模型 67

3.5　航天器轨道机动所需速度增量与时间计算模型 68

3.5.1 霍曼转移 69

3.5.2　共面圆轨道三冲量双椭圆转移 69

3.5.3　共面共拱线椭圆轨道转移 71

3.5.4　非共面轨道转移 72

3.5.5　相位调整 72

3.5.6　燃料消耗与速度增量的关系 73

第4章　航天器侦察功能建模与仿真 75

4.1　航天器侦察工作原理 75

4.1.1 光学成像侦察功能原理 75

4.1.2　雷达成像侦察功能原理 78

4.1.3 电子侦察功能原理 79

4.1.4　海洋目标监视功能原理 81

4.2　航天器侦察功能仿真设计 81

4.2.1　仿真功能分析 81

4.2.2　仿真模型结构 81

4.2.3　仿真流程 82

4.3　航天器侦察功能建模 83

4.3.1 地面分辨力计算模型 83

4.3.2　侦察图像对应的地面区域计算模型 85

4.3.3 成像影响因素的定量描述模型 87

4.3.4　发现与揭示目标概率计算模型 90

4.3.5 光学成像定位精度计算模型 93

4.3.6 雷达成像定位精度计算模型 95

4.3.7 电磁信号截获判断计算模型 98

4.3.8 电子侦察定位精度计算模型 100

4.3.9　海洋监视卫星定位精度计算模型 104

4.3.10　侦察信息下传时间延迟计算模型 106

4.3.11 覆盖性能指标参数计算模型 106

第5章　航天器通信／中继功能建模与仿真 109

5.1　航天器通信／中继功能原理 109

5.1.1 卫星通信功能原理 109

5.1.2　卫星中继功能原理 112

5.2　航天器通信／中继功能仿真设计 113

5.2.1　仿真功能分析 113

5.2.2　仿真模型结构 114

5.2.3　仿真流程 114

5.3　航天器通信／中继功能建模 115

5.3.1 星载天线功能模型 115

5.3.2 电磁波空间传输损耗模型 118

5.3.3　通信链路载噪比模型 120

5.3.4　通信干扰模型 121

5.3.5 空间通信网络模型 123

第6章　航天器导航定位功能建模与仿真 125

6.1　航天器导航定位功能原理 125

6.1.1 GPS/GLONASS导航定位功能原理 125

6.1.2　双星定位功能原理 126

6.2　航天器导航定位功能仿真设计 128

6.2.1　仿真功能分析 128

6.2.2　仿真模型结构 128

6.2.3　仿真流程 129

6.3　航天器导航定位功能建模 130

6.3.1 全球定位几何精度系数计算模型 130

6.3.2　双星定位几何精度系数计算模型 133

6.3.3　定位星座优选模型 136

6.3.4　用户位置确定与计算模型 137

6.3.5 用户速度确定与计算模型 138

6.3.6　导航干扰分析模型 139

第7章　航天器导弹预警功能建模与仿真 141

7.1　航天器导弹预警功能原理 141

7.1.1　DSP功能原理 141

7.1.2　SBIRS功能原理 143

7.2　航天器导弹预警功能仿真设计 144

7.2.1　仿真功能分析 144

7.2.2　仿真模型结构 145

7.2.3　仿真流程 145

7.3　航天器导弹预警功能建模 146

7.3.1　导弹目标发射模型 146

7.3.2 高轨卫星预警功能模型 149

7.3.3　低轨卫星跟踪功能模型 150

7.3.4　弹道预报模型 153

第8章　航天器气象监测功能建模与仿真 157

8.1　航天器气象监测功能原理 157

8.1.1 功能原理与卫星云图 157

8.1.2　典型的气象卫星系统 158

8.2　航天器气象监测功能仿真设计 160

8.2.1　仿真功能分析 160

8.2.2　仿真模型结构 161

8.2.3　仿真流程 161

8.3　航天器气象监测功能建模 162

8.3.1 气象环境的动态生成模型 162

8.3.2　辐射传输模型 164

8.3.3　基于阈值法的云检测模型 166

8.3.4　能见度计算模型 167

第9章　航天器电子干扰功能建模与仿真 169

9.1　航天器电子干扰功能原理 169

9.1.1　载荷样式 169

9.1.2　可能的作战样式 169

9.2　航天器电子干扰功能仿真设计 171

9.2.1　仿真功能分析 171

9.2.2　仿真模型结构 173

9.2.3　仿真流程 174

9.3　航天器电子干扰功能建模 175

9.3.1 自由空间传播损耗模型 176

9.3.2　链路附加损耗模型（大气吸收、雨衰等） 176

9.3.3　噪声模型 177

9.3.4　电子干扰模型 178

9.3.5　全链路通信质量模型 181

第10章　航天器组网应用建模与仿真 183

10.1　航天器网络概述 183

10.1.1　航天器网络概念 183

10.1.2　航天器网络应用分析 183

10.1.3　航天器组网应用仿真设计 185

10.2　基于通信的航天器网络建模与仿真 187

10.2.1 网络拓扑原理 188

10.2.2 网络连通性分析 189

10.2.3 网络连通性计算模型 190

10.2.4　网络连通性仿真 191

10.3　面向任务的航天器网络组建与维护模型 191

10.3.1　任务网络模型概念 192

10.3.2　航天器任务组网原理 193

10.3.3 面向任务的资源调度模型 194

10.3.4 决策者与资源分配关系模型 198

10.3.5 决策者组织结构优化模型 201

10.3.6 面向任务的航天器网络维护模型 205

10.4　基于Agent的航天器组网仿真 208

10.4.1　Agent概述 208

10.4.2　基于Agent的航天器组网仿真框架 209

10.4.3　基于Agent的航天器网络描述 210

10.4.4　基于Agent的航天器自主性行为建模 212

第11章　航天器军事应用可视化建模与仿真 216

11.1　航天器实体可视化建模 216

11.1.1　几何物理建模 216

11.1.2　动力学建模 218

11.1.3　行为能力建模 221

11.2　航天器军事应用行为可视化建模 222

11.2.1 空间轨道及姿态保持可视化建模 223

11.2.2　空间轨道机动可视化建模 223

11.2.3 空间信息支援可视化建模 224

11.2.4 实体防御行动可视化建模 226

11.2.5　航天工程支持可视化建模 227

11.3　航天器军事应用环境可视化建模 228

11.3.1 天空视景建模与渲染 228

11.3.2　陆地场景建模 232

11.3.3　海洋场景建模 235

11.3.4　电磁环境可视化建模 237

11.4　航天器军事应用可视化仿真设计 240

11.4.1 可视化仿真功能 240

11.4.2　可视化仿真框架 241

11.4.3　可视化仿真程序运行流程设计 242

第12章　基于STK的航天器军事应用仿真分析 245

12.1　STK软件简介 245

12.1.1 STK主要特性 245

12.1.2　STK的功能模块 246

12.1.3　STK基本操作 247

12.2　STK软件在航天器典型作战任务仿真分析中的应用 249

12.2.1 STK在航天器侦察监视任务仿真分析中的应用 249

12.2.2　STK在航天器通信任务仿真分析中的应用 256

12.2.3　STK在航天器导航定位任务仿真分析中的应用 258

12.3　STK/Connect程序驱动模块应用 261

12.3.1　STK/Connect模块简介 261

12.3.2　STK/Connect设置 262

12.3.3 建立与STK的连接 263

12.3.4　使用Connect向STK发送命令 264

12.4　STK在分布式仿真中的应用 265

12.4.1 STK中间件的实现方式 265

12.4.2　STK中间件代理成员的开发 266

12.4.3　STK在分布式仿真中的时间同步设计 267

附录　STK术语表 269

参考文献 272