第1章 绪论 1
1.1 “探测、制导与控制”的概念 1
1.1.1 对“专业”概念的理解 1
1.1.2 为什么说“探测、制导与控制”是个很好的专业 2
1.1.3 专业术语介绍 2
1.2 透过“自动化”演变看“探测、制导与控制”的内涵 4
1.2.1 自动化专业的产生和演变过程 4
1.2.2 “探测、制导与控制”专业的产生 5
1.2.3 图解“探测、制导与控制”专业两个大的培养人才方向 5
1.3 学科的知识结构 6
1.3.1 “控制科学与工程”学科（一级）的历史 7
1.3.2 “导航、制导与控制”学科（二级）的特点 7
1.3.3 “导航、制导与控制”学科业务范围 8
1.3.4 主要相关学科 8
1.4 “探测、制导与控制”专业学生的就业与出国继续深造 9
1.5 本专业、信息专业及自动化专业的关系 9
1.5.1 自动化专业与信息专业的关系 9
1.5.2 “探测、制导与控制”专业与自动化专业的关系 9
第2章 “探测、制导与控制”专业的知识结构体系 11
2.1 名称解释 11
2.2 一般工科课程的类型 13
2.2.1 通识课 13
2.2.2 基础课 13
2.2.3 专业基础课 14
2.2.4 专业课 14
2.2.5 选修课与必修课 14
2.3 “探测、制导与控制”专业的课程设置 15
2.3.1 “探测、制导与控制”专业的核心课程 15
2.3.2 “探测、制导与控制”专业的特色课程 15
2.3.3 “探测、制导与控制”专业的必修课程 16
2.3.4 “探测、制导与控制”专业的选修课程 16
2.4 探测制导与控制技术专业本科教学计划安排 17
2.5 探测制导与控制技术专业教学内容的相关性 17
2.6 “探测、制导与控制”专业的知识体系构建 18
2.6.1 核心问题分析 19
2.6.2 控制系统的结构框图分析 19
2.6.3 知识体系的构建与分析 21
第3章 自动控制的发展历史及在航天器中的应用 23
3.1 我国古代自动控制装置及其成就 23
3.2 经典控制理论的诞生和发展历程 28
3.2.1 自动控制技术的早期发展 28
3.2.2 经典自动控制基本理论的发展简史 29
3.2.3 历史上的3本重要著作 31
3.3 现代控制理论的发展 32
3.4 智能控制理论的发展 33
3.4.1 递阶智能控制 33
3.4.2 专家智能控制 34
3.4.3 模糊智能控制 34
3.4.4 神经网络智能控制 34
3.4.5 学习控制系统 35
3.4.6 定性控制理论 35
3.4.7 遗传算法与控制理论结合 36
3.5 智能控制理论在航天器中的应用情况分析 36
3.5.1 自主和智能的概念 36
3.5.2 航天器的智能水平 37
3.5.3 应用的复杂度 38
3.5.4 任务操作功能 39
3.5.5 应用位置 40
3.5.6 任务类型 41
3.5.7 结论 41
第4章 认识惯导和制导 43
4.1 什么是惯性制导 43
4.1.1 对导弹制导的要求 43
4.1.2 控制制导 44
4.1.3 惯性制导 45
4.2 弹道导弹的惯性制导 46
4.2.1 什么是弹道 46
4.2.2 发射阶段的惯性制导 47
4.2.3 熄火点速度的精度 48
4.2.4 在火箭中采用惯性制导 49
4.3 工作原理 50
4.4 坐标系和地球的影响 54
4.4.1 参考系 54
4.4.2 导航坐标系 55
4.4.3 参考点 55
4.4.4 初始对准 56
4.4.5 地球的影晌 58
4.4.6 重力加速度的定义及其与质量的关系 58
4.4.7 开普勒轨道 59
4.4.8 计算机的作用 59
4.4.9 地球形状的影响 59
4.4.10 用重力校准加速度计 60
4.4.11 地球自转的影晌 60
4.5 惯性敏感元件 63
4.5.1 陀螺仪 63
4.5.2 加速度计 67
4.6 惯性测量装置 71
4.6.1 引言 71
4.6.2 稳定平台 72
4.7 制导计算机 72
4.7.1 导航回路 73
4.7.2 重复循环 73
4.7.3 制导计算 73
第5章 认识航天器控制系统 75
5.1 ACS的主要任务及功能 75
5.2 ACS的工作原理 77
5.3 姿态控制的技术手段 79
5.3.1 被动式 79
5.3.2 主动式 80
5.3.3 混合式（半主动式） 80
5.3.4 3轴稳定 81
5.4 姿态控制系统的部件 81
5.4.1 力矩控制闭环回路 81
5.4.2 推进器 81
5.4.3 磁力矩器 81
5.4.4 反作用轮 83
5.5 小结 84
第6章 航天器地面仿真试验台 85
6.1 引言 85
6.2 平面系统 86
6.3 旋转系统 88
6.3.1 桌面型和伞型转台 89
6.3.2 哑铃型转台 94
6.4 组合系统 96
6.5 载人航天飞行 97
6.6 设备改进 98
6.7 小结 98
第7章 航天器设计过程 101
7.1 航天器基本设计方法 101
7.2 航天器的设计过程 103
7.3 航天器工程的设计极限 105
7.4 航天器总体设计实例 106
7.4.1 通信卫星 106
7.4.2 遥感卫星 107
7.4.3 天文观测 107
7.4.4 行星探索 108
第8章 航天器组成 109
8.1 推进系统 109
8.1.1 轨道转移 109
8.1.2 轨道和姿态控制 110
8.1.3 航天器推进技术 111
8.2 电源子系统 113
8.3 通信子系统 117
8.4 星上数据管理系统 121
8.5 热控系统 122
8.6 结构子系统 126
8.7 小结 128
第9章 认识航天器测控及毕业实习 129
9.1 概述 129
9.2 航天测控网的组成 130
9.3 航天测控网的分类及系统特点 130
9.3.1 航天测控网的分类 130
9.3.2 航天测控网的特点 131
9.4 工作原理 131
9.5 测控网的节点 132
9.6 中国航天测控能力已经延伸至月球 135
9.7 当代大学生在海上测控网实习的感受 135
9.7.1 南航实习内容 136
9.7.2 学生实习日记的一览 137
9.7.3 对毕业实习的若干问题的认识与启示 140
第10章 卫星导航应用与北斗杯 142
10.1 GPS卫星导航系统 142
10.1.1 GPS卫星导航系统的简介 142
10.1.2 GPS卫星导航系统的现状及发展趋势 144
10.1.3 GPS现代化的设想 145
10.1.4 GPS-Ⅲ计划 145
10.2 GLONASS卫星导航系统 146
10.2.1 GLONASS星座 147
10.2.2 地面支持系统 147
10.3 欧洲“伽利略”卫星导航定位系统 148
10.4 “北斗”卫星导航系统的状况 149
10.4.1 “北斗”卫星导航系统的发展历程 149
10.4.2 “北斗”二号导航系统的组成 149
10.4.3 “北斗”二号导航系统的功能 150
10.4.4 “北斗”卫星系统已获国际认可 150
10.5 日本和印度的卫星导航系统 150
10.6 卫星导航系统在精确制导武器方面的应用分析 151
10.7 卫星导航系统在精确制导武器方面的应用模式 151
10.7.1 卫星制导技术的应用特征概述 151
10.7.2 GPS/INS制导方式逐渐处于主导地位 152
10.7.3 GPS/INS组合制导的方式 152
10.7.4 卫星导航在精确制导武器方面应用的优缺点 153
10.8 卫星导航系统在民用领域的新颖应用 154
10.9 “北斗杯”全国青少年科技创新大赛介绍 156
10.10 参赛作品范例 158
附录 航天控制专业英语试读 163
附录A 导航技术发展历程 163
附录B 飞往崎岖星球的导航之路 174
参考文献 189