第1章 概论 1
1.1 概述 1
1.2 了解月球 2
1.2.1 月球的运动参数 2
1.2.2 月球的物理参数 3
1.2.3 月球的地形地貌 3
1.3 人类月球探测的历史和现状 4
1.3.1 第一次探月高潮 4
1.3.2 月球探测活动的宁静期 9
1.3.3 近期的月球探测 9
1.4 绕月探测工程的任务和目标 12
1.4.1 绕月探测工程任务 12
1.4.2 绕月探测工程目标 12
1.4.3 绕月探测工程测控系统任务 14
1.4.4 绕月探测工程测控系统测控要求 15
1.5 绕月探测工程的组成 16
1.5.1 卫星系统 16
1.5.2 运载火箭系统 19
1.5.3 发射场系统 19
1.5.4 测控通信系统 19
1.5.5 地面应用系统 23
1.6 绕月探测工程的飞行控制 24
1.6.1 绕月探测飞行控制的概念、地位和作用 24
1.6.2 绕月探测飞行控制的主要内容 24
第2章 绕月探测飞行控制保障 26
2.1 概述 26
2.2 飞行控制系统组成 26
2.2.1 硬件系统组成 27
2.2.2 软件系统组成 33
2.3 飞行控制计划 39
2.3.1 计划工作模式 39
2.3.2 飞行控制计划的分析与设计 41
2.3.3 飞控计划的生成与输出 46
2.3.4 飞控计划的验证 47
2.3.5 飞控计划的实施 48
2.4 上行控制 51
2.4.1 概述 51
2.4.2 基本概念 52
2.4.3 遥控工作模式 56
2.4.4 上行控制任务准备 58
2.4.5 上行控制任务实施 71
2.5 遥测数据处理 83
2.5.1 概述 83
2.5.2 遥测数据处理基本概念 84
2.5.3 遥测数据处理要求 90
2.5.4 遥测数据处理步骤 92
2.5.5 遥测数据显示设计 93
2.5.6 卫星状态实时监视与分析 94
2.6 国际联网 97
2.6.1 国际联网的作用 97
2.6.2 国际联网运行模式 98
2.6.3 CCSDS SLE协议 99
2.6.4 国际联网系统组成 103
2.6.5 国际联网关键技术及发展趋势 108
2.7 飞行控制仿真与地面验证 110
2.7.1 数字仿真系统 110
2.7.2 飞控模拟器 112
2.7.3 仿真工作模式 115
2.7.4 飞行控制地面验证 117
第3章 绕月探测飞行控制实施 122
3.1 飞行程序 122
3.1.1 卫星分系统工作模式及状态 122
3.1.2 各阶段飞控事件 125
3.1.3 飞行控制重点和技术难点 130
3.1.4 关键控制环节 133
3.2 测控支持条件需求分析 137
3.2.1 任务各阶段测控弧段 137
3.2.2 测控电平计算与预报 138
3.2.3 测控站工作模式 144
3.2.4 上行点频切换 146
3.2.5 日凌期间卫星测控 147
3.3 发射及入轨控制 148
3.3.1 发射窗口选择 149
3.3.2 发射倾角和近地点高度确定 150
3.3.3 发射段飞控工作 151
3.3.4 入轨段飞控工作 152
3.4 调相轨道段控制 157
3.4.1 变轨控制流程 158
3.4.2 远地点变轨控制 162
3.4.3 近地点变轨控制 162
3.4.4 VLBI测定轨 163
3.4.5 测控资源调配 164
3.4.6 阴影区飞控流程调整 164
3.5 地月转移轨道段控制 165
3.5.1 地月转移时间确定 167
3.5.2 中途修正实施原则 168
3.5.3 中途修正控制流程 169
3.5.4 紫外敏感器成像 171
3.5.5 科学探测设备控制 172
3.6 月球捕获轨道段控制 172
3.6.1 月球捕获制动 173
3.6.2 远月点修正 179
3.6.3 490N发动机断开控制 180
3.6.4 在轨测试 181
3.7 环月轨道段控制 183
3.7.1 环月姿态建立 183
3.7.2 有效载荷工作控制 186
3.7.3 轨道维持控制 188
3.7.4 月食期间卫星控制 194
3.7.5 轨道机动控制 196
3.7.6 受控撞月控制 197
3.8 飞控决策支持 200
3.8.1 飞控事件分类 200
3.8.2 飞控决策实施模式 202
3.8.3 正常飞控决策实施 203
3.8.4 故障处置决策实施 204
第4章 轨道测量与控制 206
4.1 奔月轨道 206
4.2 坐标系的定义 207
4.2.1 J2000.0地心惯性系 207
4.2.2 站心地平坐标系 207
4.2.3 月心天球坐标系 208
4.2.4 月理坐标系 208
4.2.5 环月轨道参考坐标系 208
4.2.6 卫星坐标系 208
4.3 轨道设计约束条件 209
4.3.1 轨道的运动学约束 209
4.3.2 光照约束 209
4.3.3 观测约束 210
4.3.4 科学探测需求约束 210
4.4 轨道测量与轨道确定 211
4.4.1 VLBI测量原理 211
4.4.2 初轨确定 213
4.4.3 精密定轨 216
4.5 各阶段轨道特性与控制策略 221
4.5.1 发射段 221
4.5.2 调相轨道段 222
4.5.3 地月转移轨道段 223
4.5.4 月球捕获轨道段 228
4.5.5 环月工作轨道段 230
4.6 轨道控制实施 231
4.6.1 轨道控制实施过程 231
4.6.2 动量轮卸载对轨道的影响 232
4.6.3 加速度计及发动机推力标定 234
4.6.4 剩余燃料计算 235
4.7 受控落月 236
第5章 姿态测量与控制 237
5.1 概述 237
5.2 卫星姿态控制系统简介 238
5.2.1 敏感器 239
5.2.2 中心控制器 243
5.2.3 执行机构 244
5.3 姿态定义 246
5.3.1 巡航姿态 246
5.3.2 点火（机动）姿态 246
5.3.3 正飞姿态 246
5.3.4 侧飞姿态 247
5.4 姿态测量与确定 247
5.4.1 姿态表示 247
5.4.2 姿态四元数定义与转换 247
5.4.3 姿态测量与确定方法 249
5.5 建立环月姿态计算 256
5.6 姿态控制 256
5.6.1 姿态控制模式 257
5.6.2 卫星停旋控制 258
5.6.3 建立使命轨道前变轨前后姿态控制 259
5.6.4 建立对月定向姿态控制 259
5.6.5 环月期间姿态控制 261
第6章 应急飞行控制技术 264
6.1 概述 264
6.2 应急飞行控制技术基本概念与基本问题 264
6.2.1 应急控制与正常控制的配合 264
6.2.2 应急飞行控制技术与其他技术的关系 266
6.2.3 应急飞行控制技术特点 266
6.3 卫星故障对策及处理 268
6.3.1 绕月探测卫星故障模式 268
6.3.2 卫星故障的特点 269
6.3.3 故障模式分类 269
6.3.4 卫星故障的判断 270
6.3.5 卫星故障的处理 270
6.4 测控网故障 272
6.4.1 测控网构成 272
6.4.2 测控网故障处理 273
6.5 应急轨道控制 274
6.5.1 故障对轨控的影响 274
6.5.2 应急控制策略约束条件 276
6.5.3 入轨轨道异常的应急控制 277
6.5.4 调相轨道段应急控制 280
6.5.5 地月转移轨道段应急控制 300
6.5.6 近月制动轨道段应急控制 301
6.5.7 环月维持的应急控制 306
第7章 月球探测的后续发展 307
7.1 概述 307
7.2 国外月球探测后续任务 307
7.2.1 美国月球探测计划 307
7.2.2 欧洲月球探测计划 309
7.2.3 日本月球探测计划 310
7.2.4 俄罗斯月球探测计划 310
7.2.5 印度月球探测计划 310
7.3 我国月球探测后续任务 311
7.3.1 月球探测二期工程 311
7.3.2 月球探测三期工程 312
7.4 深空测控技术的发展 313
7.4.1 深空测控网 313
7.4.2 月球软着陆控制技术 316
7.4.3 月球返回与再入控制技术 318
7.4.4 环月轨道交会对接控制技术 322
7.4.5 深空探测器遥操作技术 323
7.4.6 轨道测定与控制技术 329
结束语 330
附录 缩略语 331
参考文献 333