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第1章　航天器军事应用概述1

1.1　航天器概述1

1.1.1　航天器的组成及功能1

1.1.2　航天器的分类4

1.1.3　航天器的特点7

1.2　航天器在现代作战中的应用分类8

1.2.1　侦察监视应用8

1.2.2　导航定位应用10

1.2.3　信息传输应用10

1.2.4　导弹预警应用11

1.2.5　环境探测应用11

1.2.6　作战支援应用12

1.3　航天器在现代作战中的应用特点13

1.3.1 每战必用13

1.3.2　最先应用14

1.3.3　全程应用14

1.3.4 集中应用15

1.4　航天器在现代作战中的地位和作用15

1.4.1　发挥信息化武器装备效能16

1.4.2　构建指挥信息系统16

1.4.3 实现作战单元联合17

1.4.4　夺取战场信息优势17

1.4.5 开辟新的战场空间17

1.5　航天器军事应用研究的问题与方法18

1.5.1 航天器军事应用研究的问题18

1.5.2　航天器军事应用研究的建模与仿真18

第2章　航天器军事应用建模与仿真基础20

2.1　航天器军事应用建模与仿真的用途20

2.1.1　航天装备体系发展论证支持20

2.1.2　航天器军事应用战术技术研究21

2.1.3　航天器军事应用模拟训练21

2.2　航天器军事应用建模思路与方法21

2.2.1　建模的基本过程和方法23

2.2.2　概念建模方法25

2.2.3 网络建模技术33

2.3　航天器军事应用仿真模型体系36

2.3.1　模型体系及其设计原则36

2.3.2　模型体系37

2.4　航天器军事应用的仿真方法39

2.4.1　蒙特卡洛法39

2.4.2　仿真推进策略42

2.5　航天器军事应用过程45

2.5.1　航天器目标侦察监视应用过程45

2.5.2　航天器导弹预警应用过程47

2.5.3　航天器导航定位应用过程47

2.5.4　航天器通信保障应用过程47

第3章　航天器军事应用仿真公共模型49

3.1　航天器军事应用建模基础49

3.1.1 坐标系49

3.1.2 时间系统52

3.1.3　航天器轨道54

3.1.4　地心惯性坐标系、地心固连坐标系和地心轨道坐标系的相互转换55

3.2　航天器任意时刻的方位与运动状态计算模型56

3.2.1　航天器任意时刻的真近点角计算模型57

3.2.2　航天器任意时刻的地心距与轨道速度计算模型58

3.2.3　航天器任意时刻的位置与速度分量计算模型58

3.2.4　航天器任意时刻的星下点计算模型59

3.3　航天器任意时刻地面覆盖计算模型60

3.3.1 瞬时覆盖角和覆盖区域计算模型60

3.3.2　航天器最早覆盖给定地面目标的时间计算模型61

3.3.3　航天器一个圈次观测给定地面目标的时段计算模型61

3.3.4　航天器对给定地面目标的重访周期计算模型62

3.4　对目标航天器的可见性判断计算模型64

3.4.1 地面站对目标航天器的可见性判断计算模型64

3.4.2　地面站对目标航天器的可见弧段计算模型65

3.4.3 中继星对目标航天器之间的可视性判断计算模型65

3.4.4 中继星对目标航天器之间的可视时间计算模型67

3.5　航天器轨道机动所需速度增量与时间计算模型68

3.5.1 霍曼转移69

3.5.2　共面圆轨道三冲量双椭圆转移69

3.5.3　共面共拱线椭圆轨道转移71

3.5.4　非共面轨道转移72

3.5.5　相位调整72

3.5.6　燃料消耗与速度增量的关系73

第4章　航天器侦察功能建模与仿真75

4.1　航天器侦察工作原理75

4.1.1 光学成像侦察功能原理75

4.1.2　雷达成像侦察功能原理78

4.1.3 电子侦察功能原理79

4.1.4　海洋目标监视功能原理81

4.2　航天器侦察功能仿真设计81

4.2.1　仿真功能分析81

4.2.2　仿真模型结构81

4.2.3　仿真流程82

4.3　航天器侦察功能建模83

4.3.1 地面分辨力计算模型83

4.3.2　侦察图像对应的地面区域计算模型85

4.3.3 成像影响因素的定量描述模型87

4.3.4　发现与揭示目标概率计算模型90

4.3.5 光学成像定位精度计算模型93

4.3.6 雷达成像定位精度计算模型95

4.3.7 电磁信号截获判断计算模型98

4.3.8 电子侦察定位精度计算模型100

4.3.9　海洋监视卫星定位精度计算模型104

4.3.10　侦察信息下传时间延迟计算模型106

4.3.11 覆盖性能指标参数计算模型106

第5章　航天器通信／中继功能建模与仿真109

5.1　航天器通信／中继功能原理109

5.1.1 卫星通信功能原理109

5.1.2　卫星中继功能原理112

5.2　航天器通信／中继功能仿真设计113

5.2.1　仿真功能分析113

5.2.2　仿真模型结构114

5.2.3　仿真流程114

5.3　航天器通信／中继功能建模115

5.3.1 星载天线功能模型115

5.3.2 电磁波空间传输损耗模型118

5.3.3　通信链路载噪比模型120

5.3.4　通信干扰模型121

5.3.5 空间通信网络模型123

第6章　航天器导航定位功能建模与仿真125

6.1　航天器导航定位功能原理125

6.1.1 GPS/GLONASS导航定位功能原理125

6.1.2　双星定位功能原理126

6.2　航天器导航定位功能仿真设计128

6.2.1　仿真功能分析128

6.2.2　仿真模型结构128

6.2.3　仿真流程129

6.3　航天器导航定位功能建模130

6.3.1 全球定位几何精度系数计算模型130

6.3.2　双星定位几何精度系数计算模型133

6.3.3　定位星座优选模型136

6.3.4　用户位置确定与计算模型137

6.3.5 用户速度确定与计算模型138

6.3.6　导航干扰分析模型139

第7章　航天器导弹预警功能建模与仿真141

7.1　航天器导弹预警功能原理141

7.1.1　DSP功能原理141

7.1.2　SBIRS功能原理143

7.2　航天器导弹预警功能仿真设计144

7.2.1　仿真功能分析144

7.2.2　仿真模型结构145

7.2.3　仿真流程145

7.3　航天器导弹预警功能建模146

7.3.1　导弹目标发射模型146

7.3.2 高轨卫星预警功能模型149

7.3.3　低轨卫星跟踪功能模型150

7.3.4　弹道预报模型153

第8章　航天器气象监测功能建模与仿真157

8.1　航天器气象监测功能原理157

8.1.1 功能原理与卫星云图157

8.1.2　典型的气象卫星系统158

8.2　航天器气象监测功能仿真设计160

8.2.1　仿真功能分析160

8.2.2　仿真模型结构161

8.2.3　仿真流程161

8.3　航天器气象监测功能建模162

8.3.1 气象环境的动态生成模型162

8.3.2　辐射传输模型164

8.3.3　基于阈值法的云检测模型166

8.3.4　能见度计算模型167

第9章　航天器电子干扰功能建模与仿真169

9.1　航天器电子干扰功能原理169

9.1.1　载荷样式169

9.1.2　可能的作战样式169

9.2　航天器电子干扰功能仿真设计171

9.2.1　仿真功能分析171

9.2.2　仿真模型结构173

9.2.3　仿真流程174

9.3　航天器电子干扰功能建模175

9.3.1 自由空间传播损耗模型176

9.3.2　链路附加损耗模型（大气吸收、雨衰等）176

9.3.3　噪声模型177

9.3.4　电子干扰模型178

9.3.5　全链路通信质量模型181

第10章　航天器组网应用建模与仿真183

10.1　航天器网络概述183

10.1.1　航天器网络概念183

10.1.2　航天器网络应用分析183

10.1.3　航天器组网应用仿真设计185

10.2　基于通信的航天器网络建模与仿真187

10.2.1 网络拓扑原理188

10.2.2 网络连通性分析189

10.2.3 网络连通性计算模型190

10.2.4　网络连通性仿真191

10.3　面向任务的航天器网络组建与维护模型191

10.3.1　任务网络模型概念192

10.3.2　航天器任务组网原理193

10.3.3 面向任务的资源调度模型194

10.3.4 决策者与资源分配关系模型198

10.3.5 决策者组织结构优化模型201

10.3.6 面向任务的航天器网络维护模型205

10.4　基于Agent的航天器组网仿真208

10.4.1　Agent概述208

10.4.2　基于Agent的航天器组网仿真框架209

10.4.3　基于Agent的航天器网络描述210

10.4.4　基于Agent的航天器自主性行为建模212

第11章　航天器军事应用可视化建模与仿真216

11.1　航天器实体可视化建模216

11.1.1　几何物理建模216

11.1.2　动力学建模218

11.1.3　行为能力建模221

11.2　航天器军事应用行为可视化建模222

11.2.1 空间轨道及姿态保持可视化建模223

11.2.2　空间轨道机动可视化建模223

11.2.3 空间信息支援可视化建模224

11.2.4 实体防御行动可视化建模226

11.2.5　航天工程支持可视化建模227

11.3　航天器军事应用环境可视化建模228

11.3.1 天空视景建模与渲染228

11.3.2　陆地场景建模232

11.3.3　海洋场景建模235

11.3.4　电磁环境可视化建模237

11.4　航天器军事应用可视化仿真设计240

11.4.1 可视化仿真功能240

11.4.2　可视化仿真框架241

11.4.3　可视化仿真程序运行流程设计242

第12章　基于STK的航天器军事应用仿真分析245

12.1　STK软件简介245

12.1.1 STK主要特性245

12.1.2　STK的功能模块246

12.1.3　STK基本操作247

12.2　STK软件在航天器典型作战任务仿真分析中的应用249

12.2.1 STK在航天器侦察监视任务仿真分析中的应用249

12.2.2　STK在航天器通信任务仿真分析中的应用256

12.2.3　STK在航天器导航定位任务仿真分析中的应用258

12.3　STK/Connect程序驱动模块应用261

12.3.1　STK/Connect模块简介261

12.3.2　STK/Connect设置262

12.3.3 建立与STK的连接263

12.3.4　使用Connect向STK发送命令264

12.4　STK在分布式仿真中的应用265

12.4.1 STK中间件的实现方式265

12.4.2　STK中间件代理成员的开发266

12.4.3　STK在分布式仿真中的时间同步设计267

附录　STK术语表269

参考文献272