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第1章 绪论 1

1.1小微卫星的出现 2

1.2小微卫星需求分析 5

1.3国外小微卫星发展概况 8

1.3.1美国小微卫星发展现状 8

1.3.2欧洲小微卫星发展现状 16

1.3.3亚洲小微卫星发展现状 23

1.4我国小微卫星发展概况 28

1.4.1“希望一号”卫星 29

1.4.2“希望二号”卫星 30

1.4.3“珠海一号”卫星 32

1.4.4“创新一号”／“向日葵一号”卫星 34

1.4.5“皮星一号”／“皮星二号”卫星 35

1.4.6“天拓”系列卫星 36

1.4.7“紫丁香”系列 37

1.5小微卫星的特点 38

第2章 小微卫星工程系统概论 43

2.1小微卫星的航天任务工程系统 44

2.1.1航天任务工程系统 44

2.1.2小微卫星的航天任务的特点 47

2.1.3小微卫星的航天任务的目标 49

2.2小微卫星自动化技术 50

2.2.1卫星自动化技术的内容 50

2.2.2卫星自动化系统的发展阶段 53

2.2.3小微卫星自动化系统的进展 58

2.3小微卫星工程及其进展 61

2.3.1小微卫星工程 61

2.3.2小微卫星的发展 61

2.4小微卫星在航天任务中可承担的角色 67

2.4.1作为空间的观察平台 67

2.4.2作为空间的中继站 67

2.4.3作为空间基准点 67

2.4.4作为无人空间试验室 68

2.4.5作为空间星群组合体 69

2.5小微卫星总体设计 71

2.5.1小微卫星是一个复杂系统 72

2.5.2小微卫星总体工作的基本方法 77

2.5.3总体部的设计工作：总体设计 85

2.5.4小微卫星总体设计过程的流程再造 95

第3章 近地空间环境对小微卫星的影响 101

3.1地球引力场 103

3.1.1地球引力场对运行轨道的影响 103

3.1.2地球引力场对卫星姿态的影响 109

3.2地磁场 113

3.2.1地磁场模型 113

3.2.2地磁场对航天器的影响 116

3.2.3地磁场在航天器姿态测量和控制方面的应用 118

3.2.4减少航天器剩磁矩的控制方法 124

3.3地球大气 125

3.3.1标准大气 126

3.3.2地球大气对航天器飞行轨道的影响 127

3.3.3地球大气对航天器姿态的影响 131

3.4电离层环境 132

3.4.1电离层及其对航天任务的影响 132

3.4.2短波电磁波在航天任务中的应用猜想 136

第4章 星务小微卫星概述 139

4.1星务小微卫星的体系结构 141

4.1.1星务小微卫星的硬件体系结构 141

4.1.2星务小微卫星的软件体系结构 145

4.2星务小微卫星的元技术 147

4.2.1内嵌式技术 147

4.2.2封装技术 155

4.2.3网络技术 157

4.2.4虚拟化技术 158

4.2.5核心芯片技术 161

4.3星务小微卫星组成之一：星务系统 161

4.3.1星务系统的定义 161

4.3.2星务系统的基本设计思想 163

4.3.3星务系统的发展阶段 165

4.3.4星务系统的组成 170

4.3.5星务系统的功能 172

4.3.6星务系统的技术特点 174

4.3.7星务系统的标准文件 179

4.4星务小微卫星组成之二：星体系统 185

4.4.1星体系统的定义 185

4.4.2星体系统的基本组成 186

4.5星务小微卫星组成之三：载荷系统 192

4.5.1载荷设备的总体架构 193

4.5.2光学遥感卫星的载荷系统 198

第5章 星务小卫星的制造技术和软件定义方法 201

5.1引言 202

5.2星务小卫星（XWSat） 206

5.2.1概述 208

5.2.2基于星务的新型小卫星（XWSat）的架构 214

5.2.3 XWSat的技术特点 218

5.2.4 XWSat的关键技术方法 225

5.2.5 XWSat的生产过程 229

5.3即插即用卫星与星务小卫星的对比 230

5.3.1主要目的基本相似：快 230

5.3.2制造的技术路线不同 231

5.3.3基本组成结构相同：计算机系统＋网络 232

5.3.4集成生产的基本元素（硬件）来源不同 232

5.3.5星上基本元素（硬件）的架构基本相同：设备本体＋计算机系统 233

5.3.6软件生产方式不同 233

5.3.7星上网的类型不同 235

5.3.8星上网运行管理原则基本相同：发布／订阅模型 235

5.4星务小卫星的软件定义方法 236

5.4.1软件无线电的硬件架构 236

5.4.2软件定义卫星的硬件架构 243

5.4.3星务小卫星（XWSat）的软件定义方法 245

5.5小结 247

第6章 虚拟（软件）化测控管技术 249

6.1虚拟遥测分系统及其技术 252

6.1.1小卫星星务系统的遥测技术 252

6.1.2统一遥测 257

6.1.3可控遥测 267

6.1.4虚拟遥测分系统 269

6.1.5顶层标准文件之三：遥测数据格式约定 272

6.2虚拟遥控分系统及其技术 277

6.2.1遥控分系统的组成 277

6.2.2 PCM遥控 280

6.2.3分包遥控和统一遥控 294

6.2.4虚拟遥控系统 306

6.2.5顶层标准文件之四：遥控数据格式约定 307

6.3虚拟程控技术 314

6.3.1虚拟程控分系统及其技术 314

6.3.2卫星自主管理 336

6.3.3全星运行架构与工作流管理 350

第7章 虚拟姿控分系统及其技术 353

7.1概述 354

7.2姿态确定工作从姿控过程中分离出来 356

7.2.1单周期顺序流程姿态控制 357

7.2.2快慢双周期姿控并行工作流程 358

7.3网络姿态控制系统 362

7.3.1虚拟姿控分系统的架构及其软件可定义方法 362

7.3.2网络姿控系统的组成和关键问题 366

7.3.3 TECAN协议 369

7.3.4 TECAN协议调度算法及其在小卫星姿态控制中的应用 372

7.4卫星姿态的逻辑控制 380

7.4.1从姿态控制的推力器系统谈起 381

7.4.2卫星姿态的逻辑控制方法 389

7.5小结 401

第8章 电源管理 403

8.1概述 404

8.1.1电源分系统的组成和性能提升的方向 404

8.1.2工作原理和发展 406

8.2数字分流调节器 409

8.2.1传统卫星电源的分流调节器 409

8.2.2数字分流调节器的组成 413

8.2.3数字分流调节器的工作原理 415

8.2.4三余度信号表决器的功能 415

8.2.5数字分流调节器的好处 417

8.3自主充放电管理的蓄电池模块 417

8.3.1概述 417

8.3.2双向DC／DC变换器 419

8.3.3蓄电池控制管理器 432

8.4太阳电池阵的两个极值跟踪问题 438

8.4.1问题的提出 438

8.4.2自寻优峰值功率跟踪 443

8.4.3太阳电池阵对日跟踪 456

8.5蓄电池的过充过放电保护、蓄电池充电的安时控制和锂离子电池组的均匀充电控制 464

8.5.1蓄电池的过充过放电保护 464

8.5.2蓄电池充电的安时控制 465

8.5.3锂离子电池组的均匀充电控制 466

8.6带管理总线的电源母线技术 468

8.6.1问题的提出 468

8.6.2带电源管理的星上电网实现技术 472

8.6.3电源母线管理执行单元：MEUp 474

8.7分布式电源系统 478

8.7.1问题的提出 478

8.7.2光热发电系统 479

8.7.3废热发电系统 480

参考文献 481

索引 489