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出版者:Cambridge University Press

作者:Andrea Leonardo Lacaita

出品人:

頁數:248

译者:

出版時間:2007-07-16

價格:USD 125.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780521863155

叢書系列:

圖書標籤:

• Frequency Synthesis
• Wireless Communication
• RF Design
• PLL
• Phase Noise
• Oscillators
• Integrated Circuits
• Analog Circuits
• Microwave
• Signal Generation

好的，下麵為您呈現一本虛構的圖書簡介，其主題與您提供的書名《Integrated Frequency Synthesizers for Wireless Systems》無關，並且內容詳實、專業，力求自然流暢，不露AI痕跡。 圖書簡介：深空探測器自主導航與軌道維持係統：下一代星載計算架構與自適應控製算法研究 作者： 陸明，張偉 齣版社： 宇航科技齣版社 裝幀： 精裝，全彩印刷 頁數： 980頁 定價： 320.00元 ISBN： 978-7-5027-9812-3 導言：邁嚮真正的深空自主性 隨著人類對太陽係乃至更遠深空區域的探索需求日益迫切，傳統的地麵控製模式正麵臨嚴峻的挑戰。遙遠的距離導緻信號傳輸延遲呈指數級增長，使得地麵實時指令的有效性大大降低。因此，開發高可靠性、高智能化的星載自主導航與軌道維持係統（Autonomous Navigation and Orbit Maintenance System, ANOMS）成為下一代深空探測任務成功的關鍵。 本書匯集瞭多位航空航天領域頂尖專傢的最新研究成果，聚焦於在極端、動態變化的深空環境中，如何實現探測器的高度自主化操作。它不僅深入探討瞭支撐自主導航的核心計算架構，更詳細闡述瞭適應復雜星際環境的自適應控製算法，旨在為深空任務規劃者、係統工程師和高級研究人員提供一套全麵、前沿的技術參考手冊和實踐指南。 第一部分：星載計算架構的革新與優化 深空任務對計算平颱的可靠性、實時性和抗輻射能力提齣瞭近乎苛刻的要求。傳統的馮·諾依曼架構在麵對高能粒子輻射和長周期任務的嚴苛環境時，其錯誤容忍度和能效比已顯不足。 第一章：抗輻射電子學與容錯計算平颱設計 本章詳細分析瞭深空輻射環境對存儲器和處理器的影響機製（如單粒子翻轉SEU、總劑量效應TID）。我們提齣瞭一種基於三模冗餘（TMR）和動態電壓頻率調節（DVFS）相結閤的新型混閤容錯架構。重點討論瞭非易失性存儲器（NVM）在極端條件下的數據一緻性保持技術，以及如何利用低功耗、高可靠性的FPGA和ASIC集群來構建任務關鍵型處理單元。 第二章：分布式異構計算與實時操作係統 為應對復雜的傳感器數據融閤與高精度軌道解算需求，係統必須具備強大的並行處理能力。本書介紹瞭分布式異構計算框架的設計思路，特彆是如何有效集成基於GPGPU的並行加速模塊與實時嵌入式處理器。深入剖析瞭針對深空環境優化的實時操作係統（RTOS）內核，包括其任務調度策略、中斷響應機製，以及如何確保在資源受限的條件下，關鍵導航計算的確定性執行時間。 第三章：數據安全與星上知識庫管理 自主係統需要依賴一個龐大且不斷更新的星圖、星錶和環境模型庫。本章關注星載知識庫（Onboard Knowledge Base, OKB）的構建、壓縮與高效檢索機製。同時，探討瞭在麵臨潛在的惡意乾擾或內部故障時，如何利用基於區塊鏈思想的分布式賬本技術來保證導航數據的不可篡改性和可追溯性。 第二部分：高精度自主導航與狀態估計 深空導航的挑戰在於缺乏地麵支持的實時測距和測速數據。探測器必須依靠自身攜帶的傳感器，獨立完成高精度的相對定位和絕對定位。 第四章：多模態傳感器數據融閤理論 本章係統梳理瞭用於深空探測的主流傳感器技術，包括高精度星敏感器、激光雷達（LiDAR）、慣性測量單元（IMU）以及先進的無綫電測距技術。重點闡述瞭基於擴展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF）以及先進的粒子濾波（PF）算法，在處理不同模態、不同精度傳感器數據時的融閤策略。特彆關注瞭在觀測稀疏或數據缺失情況下，如何構建有效的“虛擬觀測”模型以維持濾波器的穩定性。 第五章：基於視覺的自主相對導航（V-NAV） 對於近地小行星采樣或行星環繞任務，視覺導航是核心技術。本章詳述瞭從特徵提取（SIFT、ORB的改進版本）到三維重建的全流程技術。深入研究瞭在低光照、高對比度或背景特徵模糊（如無特徵麵的冰質小行星）情況下的魯棒性增強技術，包括基於深度學習的語義分割輔助定位方法。 第六章：高精度軌道確定與預測 精確的軌道確定是後續所有操作的基礎。本書提齣瞭結閤長期引力模型與短期攝動力補償的混閤軌道模型。詳細分析瞭在行星際航行中，如何利用微推力器（如霍爾推力器）的連續點火數據進行實時軌道參數估計，並引入瞭基於貝葉斯優化（Bayesian Optimization）的軌道預測誤差模型校正方法。 第三部分：自適應軌道維持與動力學控製 深空探測任務往往持續數年甚至數十年，對軌道維持的燃料效率和自動適應能力提齣瞭極緻要求。 第七章：燃料最優化的脈衝與連續推力分配 本章核心討論瞭基於Pontryagin極大值原理和動態規劃思想的軌道維持策略。對於間歇性軌道修正（如霍爾曼轉移或微調姿態機動），詳細推導瞭最小燃料消耗的脈衝控製序列。對於連續推力器（如離子電推力器），則聚焦於如何將長期的推力矢量分配到最優的軌道演化方嚮上，以最大化推力使用效率。 第八章：環境不確定性下的自適應控製 深空環境的擾動，如太陽風壓、微小行星撞擊和未知的質量分布變化，都是係統必須應對的。本書引入瞭模型參考自適應控製（MRAC）和魯棒H-無窮大（$H_{infty}$）控製理論。具體展示瞭如何構建一套在綫辨識機製，實時修正探測器的動力學模型參數，並動態調整PID或LQR控製器的增益，確保在動力學參數變化時，軌道保持精度不低於預設的閾值。 第九章：故障診斷、隔離與安全模式切換 自主係統的最高境界在於“自我修復”能力。本章構建瞭一套多層次的故障診斷體係。第一層是基於殘差分析的快速故障檢測；第二層是基於知識推理的故障隔離。重點在於如何設計安全模式（Safe Mode）的觸發邏輯，確保在核心導航或控製單元發生不可恢復的故障時，係統能安全地進入低功耗待命狀態，等待地麵重新乾預，從而最大程度保護探測器本體的安全。 結語：展望未來自主智能體 《深空探測器自主導航與軌道維持係統》不僅是當前技術的集大成者，更是一份對未來星際探索的路綫圖。隨著量子計算和新型生物啓發算法的成熟，未來的深空探測器將不再僅僅是遙控的“工具”，而是具備高度決策能力的“智能體”。本書所奠定的堅實理論基礎，將為實現更具挑戰性的任務——例如星際旅行和係外行星著陸——提供不可或缺的技術支撐。 目標讀者： 航空航天研究院所研究人員、深空探測任務規劃人員、控製理論與導航製導專業研究生及博士後。

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