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第1章 绪论 1

1.1 航天测量船 2

1.1.1 船舶总体性能和布局 3

1.1.2 测控通信主要设备 4

1.1.3 主要应用特点 6

1.2 航天器海上测控任务 7

1.2.1 航天器海上测控任务类型 7

1.2.2 航天器海上测控任务阶段划分 8

1.2.3 航天器海上测控任务主要技术环节 9

1.3 海上测控任务分析与设计过程 12

第2章 航天器的运动 14

2.1 航天器的轨道 14

2.1.1 航天器轨道的基本定律 15

2.1.2 航天器轨道的N体问题 17

2.1.3 航天器轨道的二体问题 19

2.2 航天器的发射飞行 26

2.2.1 航天器发射程序 26

2.2.2 发射场与轨道关系 28

2.2.3 发射弹道 30

2.2.4 航天器发射窗口 31

2.3 航天器在轨飞行 33

2.3.1 静止卫星的轨道转移 33

2.3.2 航天器的受摄运动 35

2.3.3 摄动运动方程 38

2.3.4 轨道机动 38

2.4 航天器返回飞行 39

2.4.1 航天器再入 39

2.4.2 空气动力 40

2.4.3 弹道式再入 41

2.4.4 弹道-升力式再入 41

2.4.5 升力式再入 42

2.5 航天器轨道特性 42

2.5.1 太阳同步轨道 42

2.5.2 临界和冻结轨道 45

2.5.3 回归轨道 46

2.5.4 静止轨道 49

2.6 月球探测轨道 56

2.6.1 地月关系 56

2.6.2 地月运动轨道类型 56

2.6.3 地月运动轨道的计算方法 58

2.7 飞行程序 60

2.7.1 发射入轨段 60

2.7.2 转移轨道段 60

2.7.3 运行轨道段 61

2.7.4 返回轨道段 61

第3章 跟踪几何分析 62

3.1 地图投影 63

3.1.1 地图投影的分类 63

3.1.2 长度比、面积比和角度变形 66

3.1.3 等角、等面积、等距离投影 70

3.1.4 正轴圆柱等角投影 73

3.1.5 规则网和横断网 74

3.1.6 球面透视方位投影的性质 79

3.2 常用坐标系 81

3.2.1 地平坐标系 82

3.2.2 测站赤道坐标系 82

3.2.3 地心赤道坐标系（Ⅰ）——惯性坐标系 83

3.2.4 地心赤道坐标系（Ⅱ）——轨道混合坐标系 84

3.2.5 地心赤道坐标系（Ⅲ）——固定地球坐标系 84

3.3 测控分析的天球几何方法 85

3.3.1 地面相对空间几何 85

3.3.2 地面观察的卫星视运动 92

3.4 测控分析的直角坐标方法 96

3.4.1 星下点轨迹 96

3.4.2 跟踪参数的计算 100

3.5 日月的位置 101

3.5.1 日月的位置计算 101

3.5.2 日出、日落和地影计算 103

第4章 天地信道分析 107

4.1 航天器的姿态 107

4.1.1 运载火箭飞行姿态 107

4.1.2 航天器飞行姿态 108

4.2 运载火箭的跟踪天线角计算 111

4.2.1 坐标系定义 112

4.2.2 各坐标系转换 112

4.3 航天器的入轨姿态要求及计算 114

4.3.1 入轨姿态 115

4.3.2 入轨姿态的计算 118

4.4 航天器天线的覆盖 119

4.4.1 卫星天线波束宽度与覆盖范围 119

4.4.2 卫星天线偏置安装时的覆盖范围 120

4.5 无线测控信道的电平关系 123

4.5.1 接收机输入端的信噪比 123

4.5.2 无线信道参数的估算 124

4.5.3 信号损耗 125

4.5.4 接收机输入端噪声 128

4.5.5 接收机输入端信号功率与工作频率的关系 130

4.6 天地链路计算示例 131

4.6.1 雷达方程 131

4.6.2 链路分析 134

第5章 约束条件分析 136

5.1 跟踪性能约束 136

5.1.1 满足测控弧段覆盖要求 136

5.1.2 满足设备跟踪性能要求 138

5.2 视角约束 142

5.2.1 天线视角计算方法 144

5.2.2 口面天线间遮挡详细计算 145

5.3 日凌约束 148

5.3.1 日凌与星蚀产生的原因 148

5.3.2 日凌预报流程 149

5.3.3 测控日凌分析 153

5.4 其他约束条件分析 154

5.4.1 通信卫星覆盖范围分析 154

5.4.2 气象条件约束 156

第6章 海上测控任务设计 157

6.1 测量海域确定 157

6.1.1 单艘测量船的海上布站 157

6.1.2 测量船船队的联合布站 161

6.2 测量工况设计 168

6.2.1 单弧段测量工况设计 168

6.2.2 基于测量工况自动化设计技术的多弧段工况设计 171

6.2.3 基于模糊综合评估的测量船工况设计优化技术 174

6.2.4 测量工况设计实例 184

6.3 任务参数确定 186

6.3.1 跟踪段次分析与参试系统工作策略确定 187

6.3.2 飞行偏差管道分析与引导捕获方案确定 191

6.3.3 船载测控通信设备抗浪性分析与可测控海况等级确定 194

6.3.4 电磁兼容分析与锁相源频率设置 195

6.3.5 船位偏差要求分析 203

6.4 测量精度保证 204

6.4.1 四矢量误差系统控制法的提出 204

6.4.2 测量船的主要误差源 206

6.4.3 四矢量误差影响分析及仿真 209

6.4.4 测量精度保证 215

第7章 海上测控任务仿真验证与评估 217

7.1 基于STK的测控仿真验证 217

7.1.1 基于STK的仿真验证简介 218

7.1.2 基于STK的海上测控任务仿真与验证 227

7.2 海上测控过程的仿真与验证 246

7.2.1 天地接口验证 246

7.2.2 船内联调 251

7.2.3 测控网联调演练 254

7.3 任务数据的分析与评估 257

7.3.1 遥测数据的分析与评估 257

7.3.2 外测数据的分析与评估 257

参考文献 263