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| 內容簡介： |
本书从通信卫星基本概念入手，介绍了通信卫星工程、设计技术及未来发展趋势，分析了国内外卫星在轨故障典型案例，由此引出了通信卫星星载故障诊断与重构技术，深入论述了其基础理论、关键技术、设计方法及工作流程，结合人工智能等新技术发展趋势，重点阐述了数据驱动的卫星自主故障诊断方法、模型、应用及星载多约束容错控制与任务规划。最后，结合案例探讨了星载智能自主故障诊断与重构系统的总体设计、功能与应用。
本书将理论和工程、设计和应用相结合，总结了科研工作中的故障诊断与重构技术创新成果，反映了当前通信卫星故障诊断与重构技术领域的技术水平和发展趋势。
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| 目錄：
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第1章通信卫星的基本概念及其发展1
1.1通信卫星介绍1
1.1.1通信卫星概述1
1.1.2卫星通信特点2
1.1.3通信卫星发展历程3
1.1.4通信卫星分系统简介6
1.2通信卫星工程11
1.2.1通信卫星工程与通信卫星工程系统11
1.2.2通信卫星工程阶段13
1.3通信卫星平台概况16
1.3.1国内通信卫星平台概况16
1.3.2国外通信卫星平台概况18
1.4通信卫星技术发展趋势21
1.4.1业务发展趋势21
1.4.2卫星平台技术发展趋势22
1.4.3其他卫星技术发展趋势24
参考文献26
第2章国外卫星在轨典型故障案例研究、分析与启示27
2.1引言27
2.22003—2020年国外卫星典型故障案例28
2.2.12020年卫星在轨故障案例28
2.2.22019年卫星在轨故障案例30
2.2.32018年卫星在轨故障案例34
2.2.42017年卫星在轨故障案例36
2.2.52016年卫星在轨故障案例41
2.2.62015年卫星在轨故障案例47
2.2.72014年卫星在轨故障案例52
2.2.82013年卫星在轨故障案例56
2.2.92012年卫星在轨故障案例59
2.2.102011年卫星在轨故障案例61
2.2.112010年卫星在轨故障案例65
2.2.122009年卫星在轨故障案例73
2.2.132008年卫星在轨故障案例78
2.2.142007年卫星在轨故障案例84
2.2.152006年卫星在轨故障案例88
2.2.162005年卫星在轨故障案例94
2.2.172004年卫星在轨故障案例96
2.2.182003年卫星在轨故障案例101
2.2.19卫星信息汇总表103
2.3故障统计与分析114
2.3.1故障卫星采用的平台统计114
2.3.2分系统故障统计114
2.3.3卫星故障时已在轨时长统计115
2.3.4分系统与卫星故障发生时间的相关性分析116
2.3.5分系统故障随时间的演化117
2.3.6人为因素、空间环境因素和卫星设备故障统计118
2.3.7机械、电子、软件和其他故障类型统计118
2.3.8不同空间环境因素导致的卫星故障统计118
2.3.9国外卫星在轨典型故障案例启示119
参考文献121
第3章通信卫星故障诊断与重构技术123
3.1引言123
3.2航天器健康管理技术及应用现状124
3.2.1故障诊断技术124
3.2.2故障预测技术124
3.2.3健康评估技术125
3.2.4研究与应用现状126
3.3国外典型通信卫星故障诊断与重构系统129
3.3.1Spacebus 4000平台星载自主FDIR系统129
3.3.2EuroStar 3000平台星载自主FDIR系统134
3.3.3LS1300E卫星自主FDIR系统137
3.4卫星故障诊断与重构系统设计要求139
3.4.1研究现状139
3.4.2ECSS相关标准要求141
3.4.3FDIR全生命周期流程设计145
3.5通信卫星故障诊断与重构系统策略设计146
3.5.1功能定义146
3.5.2设计目标146
3.5.3总体流程147
3.5.4策略设计149
3.5.5典型故障模式150
3.6通信卫星故障诊断与重构系统关键技术151
3.6.1总体设计技术151
3.6.2信息流设计技术154
3.6.3故障建模与诊断技术155
3.6.4故障自主恢复技术161
3.6.5故障知识库在轨编辑技术162
3.7通信卫星故障诊断与重构系统验证技术166
3.7.1测试验证环境166
3.7.2测试验证流程171
3.7.3故障注入与性能监视173
参考文献181
第4章大数据驱动的卫星故障诊断及应用183
4.1引言183
4.2卫星遥测大数据概述184
4.2.1卫星遥测技术概述184
4.2.2卫星遥测数据的特点185
4.2.3基于数据异常检测的卫星故障诊断185
4.3新一代人工智能技术186
4.3.1人工智能技术186
4.3.2机器学习187
4.3.3深度学习189
4.4卫星数据异常检测技术191
4.4.1基于数据异常检测的卫星故障诊断192
4.4.2总体技术架构193
4.4.3卫星数据异常检测流程194
4.4.4典型卫星数据异常检测算法200
4.5基于深度学习的数据异常检测及卫星故障诊断技术201
4.5.1引言201
4.5.2卫星数据分类201
4.5.3卫星数据预测202
4.5.4卫星数据重构203
4.5.5生成模型方法205
4.6卫星数据异常检测及故障诊断技术应用208
4.6.1卫星数据预测与故障诊断及其应用208
4.6.2多元卫星数据融合故障诊断与应用217
4.6.3基于滑动窗口的多步长多元卫星数据融合故障
诊断与应用222
参考文献229
第5章星载多约束下的容错控制和规划232
5.1引言232
5.2通信卫星姿态机动约束建模与分析237
5.2.1坐标系定义与姿态描述方法237
5.2.2通信卫星内部姿态约束240
5.2.3姿态指向约束241
5.2.4规划中的姿态机动控制器245
5.3多约束下抗退绕姿态机动路径规划250
5.3.1RRT算法251
5.3.2基于CERRT路径最优规划算法252
5.3.3仿真与分析257
5.4多约束下能量最优姿态机动路径规划265
5.4.1问题分析265
5.4.2基于评价迭代的最优解逼近267
5.4.3仿真与分析270
5.4.4基于分支定界的姿态机动路径规划方法279
5.5多约束下时间最优姿态机动路径规划288
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| 內容試閱：
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本书从通信卫星基本概念入手，介绍了通信卫星工程、设计技术及未来发展趋势，分析了国内外卫星在轨故障典型案例，由此引出了通信卫星星载故障诊断与重构技术，深入论述了其基础理论、关键技术、设计方法及工作流程，结合人工智能等新技术发展趋势，重点阐述了数据驱动的卫星自主故障诊断方法、模型、应用及星载多约束容错控制与任务规划。最后，结合案例探讨了星载智能自主故障诊断与重构系统的总体设计、功能与应用。
本书将理论和工程、设计和应用相结合，总结了科研工作中的故障诊断与重构技术创新成果，反映了当前通信卫星故障诊断与重构技术领域的技术水平和发展趋势。
本书主要内容包含通信卫星的基本概念及其发展，国外卫星在轨典型故障案例研究、分析与启示，通信卫星故障诊断与重构技术，大数据驱动的卫星故障诊断及应用，星载多约束下的容错控制和规划以及卫星智能自主故障诊断与重构系统设计等。
第1章介绍了通信卫星的基本概念、特点及其发展，通过举例对国内外通信卫星产业和典型通信卫星平台进行了介绍，系统地阐述了通信卫星工程的概念与特点，同时对通信卫星典型分系统设计技术进行了介绍。此外，本章还总结分析了通信卫星技术发展趋势，让读者能够对通信卫星有更全面的认识。
第2章对近年来国外卫星在轨发生的典型故障案例进行了研究，并从卫星平台、所属分系统、故障发生时卫星运行时间等不同维度进行统计分析和相关性分析，旨在为我国卫星设计和在轨维护提供有价值的启示和借鉴，使读者能够充分了解卫星在轨常见故障类型和卫星故障诊断与重构系统研究的必要性，并从需求层面为系统的设计方向和研究重点提供了有益指导。
第3章主要对通信卫星故障诊断与重构系统设计技术进行了介绍。本章首先分别从故障诊断、故障预测、卫星健康评估等方面介绍了航天器健康管理关键技术，并对国外典型通信卫星故障诊断与重构系统的设计和发展进行了研究。然后依次按策略设计、系统设计、系统验证设计对通信卫星故障诊断与重构系统的设计技术进行了全面、深入的介绍，既包括通信卫星故障诊断与重构系统设计的理论知识、技术方法，还覆盖了对系统设计实现和功能验证工作的总体设计、工作内容和流程的介绍。由此使读者能够全面地了解通信卫星故障诊断与重构系统设计技术相关专业的工作内容和方法，并帮助本专业工程人员了解和掌握的理论知识，明确专业工作相关职责及工作要求，同时指引工程人员参阅和查找更详细、更专业的参考文献及标准，从而达到深入理解并掌握的理论知识、提高业务水平的目的。
第4章介绍了大数据驱动的卫星故障诊断及应用。本章研究了大数据驱动的卫星智能故障诊断技术，将深度学习等新一代人工智能技术引入卫星故障诊断领域，解决现有方法存在的不足，提升卫星故障诊断水平。本章首先研究、分析卫星遥测数据及其特点，并介绍了新一代人工智能技术及其在其他领域的应用，进而提出大数据驱动的卫星故障诊断技术总体架构设计、关键算法、工作流程，然后重点对基于深度学习的卫星智能故障诊断技术进行介绍，最后结合卫星智能故障诊断技术的典型应用案例进行了详细阐述。通过对本章内容的学习，本专业工程人员能够对大数据、人工智能等技术方法在卫星健康管理领域的应用和研究有更清晰的认识。
第5章分别从通信卫星姿态机动约束建模与分析、多约束下抗退绕姿态机动路径规划、多约束下能量最优姿态机动路径规划、通信卫星姿态机动综合仿真验证等方面对通信卫星星上多约束条件下的容错控制与任务规划技术进行了研究和阐述。结合本章内容的学习，本专业工程人员能够全面了解提升通信卫星可靠性，进行卫星系统容错控制和故障诊断重构的新技术、新方法，有助于工程人员迅速成长。
第6章介绍了卫星智能自主故障诊断与重构系统设计。本章通过具体的设计与实现案例，从系统的硬件环境、软件总体架构、功能模块设计等方面对前面章节介绍的方法进行了融合介绍。该系统具备故障模式可在轨增加等多项开放式、通用化、智能化设计，汇聚了通信卫星故障诊断与重构系统设计专业工程人员多年设计经验和多项技术创新成果，可作为指引专业工程人员进行工程实践的一把利器，进一步深化读者对前面章节所述设计技术的理解，从而切实提升相关专业人员工程实践水平。
本书主要面向通信卫星故障诊断与重构系统设计专业工程人员以及相关专业领域的工程人员。本书可指导本专业工程人员快速学习并开展通信卫星故障诊断与重构系统设计专业工作，既可作为通信卫星故障诊断与重构系统设计相关专业工程人员的培训教材，也可以作为高等院校相关专业的参考书。
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