（1）本書研究討論的制導控制技術，強調的是實用性，所涉及的技術方法很多都在國內外典型的深空探測任務中得到了應用和驗證，包括阿波羅、維京、好奇號等，也包括我國的嫦娥繫列月球探測器。（2）本書注重的是航天動力學、控制理論等與實際制導技術的結合，因此在敘述技術應用時會對相關的理論方法進行簡單的回顧, 以便於讀者建立理論與應用之間的聯繫。

●第1章  緒論  / 1  1.1  基本概念  / 2    1.1.1  制導、導航與控制  / 2    1.1.2  深空探測  / 3  1.2  深空探測典型任務中的制導控制技術  / 4    1.2.1  月球探測中的制導控制技術  / 4    1.2.2  火星探測中的制導控制技術  / 15  1.3  本書的主要內容  / 19  參考文獻  / 20第2章  天體力學基礎  / 24  2.1  參考坐標繫及坐標變換  / 25    2.1.1  參考坐標繫的定義  / 25    2.1.2  坐標繫之間的變換  / 27  2.2  時間繫統  / 28    2.2.1  時間繫統的定義  / 28    2.2.2  儒略日的定義及轉換  / 30  2.3  航天器動力學模型  / 31    2.3.1  中心體引力及形狀攝動勢函數  / 31    2.3.2  其他攝動模型  / 34    2.3.3  航天器動力學模型  / 35  2.4  小結  / 36  參考文獻  / 37第3章  很優控制基礎  / 38  3.1  很優控制問題的提出  / 39  3.2  變分法  / 41    3.2.1  終端時刻tf給定  / 41    3.2.2  終端時刻tf自由  / 43  3.3  極小值原理  / 46  3.4  很優控制的應用  / 47    3.4.1  很優控制的應用類型  / 47    3.4.2  應用實例  / 49  3.5  小結  / 51  參考文獻  / 52第4章  星際轉移和捕獲中的制導和控制技術  / 53  4.1  軌道動力學  / 54    4.1.1  轉移段  / 54    4.1.2  接近和捕獲段  / 55  4.2  轉移段制導控制方法  / 55    4.2.1  基於B平面的脈衝式軌道修正方法  / 55    4.2.2  連續推力軌道控制方法  / 63    4.2.3  推力在軌標定技術  / 65  4.3  接近和捕獲過程的制導控制方法  / 66    4.3.1  B平面制導方法  / 66    4.3.2  自主軌道規劃方法  / 68    4.3.3  氣動捕獲技術  / 76  4.4  應用實例  / 80    4.4.1  轉移段軌道修正  / 81    4.4.2  接近段自主軌道規劃  / 82  4.5  小結  / 83  參考文獻  / 84第5章  月球軟著陸的制導和控制技術  / 85  5.1  月球軟著陸任務特點分析  / 86  5.2  月球著陸動力學  / 88    5.2.1  坐標繫統  / 88    5.2.2  引力場和重力場  / 91    5.2.3  動力學方程  / 93  5.3  不含燃料約束的制導方法  / 94    5.3.1  重力轉彎閉環跟蹤制導  / 94    5.3.2  多項式制導  / 100  5.4  燃料很優制導方法  / 108    5.4.1  軟著陸的很優制導問題  / 108    5.4.2  標稱軌跡法  / 117    5.4.3  重力轉彎很優制導方法  / 128    5.4.4  顯式制導方法  / 137  5.5  定點著陸的很優制導方法  / 147    5.5.1  定點著陸的很優控制問題  / 147    5.5.2  基於顯式制導的定點著陸制導  / 151  5.6  應用實例  / 155  5.7  小結  / 160  參考文獻  / 160第6章  火星進入過程的制導和控制技術  / 162  6.1  火星進入任務特點分析  / 163    6.1.1  火星進入環境特性分析  / 163    6.1.2  火星進入艙氣動力學特性分析  / 165    6.1.3  火星進入制導方法特點分析  / 165  6.2  基於標稱軌跡設計的解析預測校正制導方法  / 167    6.2.1  標稱軌跡設計  / 167    6.2.2  解析預測校正制導方法  / 172    6.2.3  航向校正制導方法  / 185    6.2.4  應用實例  / 186  6.3  基於阻力剖面跟蹤的魯棒制導方法  / 187    6.3.1  考慮不確定性的二階阻力動力學模型  / 188    6.3.2  阻力剖面跟蹤魯棒制導方法  / 191    6.3.3  改進魯棒制導方法  / 193    6.3.4  應用實例  / 195  6.4  小結  / 197  參考文獻  / 197第7章  高速返回地球再入過程的制導和控制技術  / 199  7.1  高速返回再入動力學模型  / 200    7.1.1  坐標繫的建立  / 200    7.1.2  坐標繫間的轉換矩陣  / 201    7.1.3  矢量形式的動力學方程  / 203    7.1.4  在半速度坐標繫建立質心動力學方程  / 204  7.2  高速返回再入任務特點和軌跡特性分析  / 209    7.2.1  高速再入任務特點  / 209    7.2.2  高速再入軌跡特點與分段  / 211    7.2.3  高速再入軌跡各段的動力學特點  / 212    7.2.4  高速再入的彈道特性與再入走廊分析  / 215    7.2.5  參數偏差對高速再入過程量和著陸精度的影響  / 218  7.3  標準軌道再入制導方法  / 222    7.3.1  標準軌道制導方法概述  / 222    7.3.2  標稱軌道制導方法跳躍式再入問題分析  / 224    7.3.3  基於Gauss偽譜法的參考軌跡優化設計  / 225    7.3.4  基於數值預測校正方法的參考軌跡在線設計  / 238    7.3.5  基於非線性預測控制方法的軌跡跟蹤算法設計  / 241  7.4  預測校正再入制導方法  / 252    7.4.1  預測校正制導方法概述  / 252    7.4.2  預測校正制導方法過載抑制問題分析  / 254    7.4.3  開普勒段過載抑制算法  / 256    7.4.4  融合制導算法  / 258    7.4.5  應用實例  / 259  7.5  小結  / 267  參考文獻  / 268第8章  制導控制技術的地面驗證  / 271  8.1  著陸避障試驗  / 272    8.1.1  懸弔試驗——“LLRF”   / 273    8.1.2  自由飛試驗——“睡神”   / 276  8.2  再入返回試驗  / 285    8.2.1  “嫦娥-5飛行試驗器” 簡介  / 285    8.2.2  器艙組合介紹  / 287    8.2.3  試驗飛行過程  / 290  8.3  小結  / 294  參考文獻  / 294第9章  深空探測航天器制導控制技術發展展望  / 296  參考文獻  / 302索引  / 304

本書內容分為4個部分, 共9章。第1部分介紹制導控制技術的基本概念, 對深空探測任務中制導問題的內涵、制導與導航和控制的關繫、主要的制導方法等內容進行梳理和歸納,並對全書的主要內容進行概括。第2部分為理論篇, 分別介紹制導控制的動力學基礎和控制理論基礎, 它們為後續章節介紹具體制導控制方法提供了基礎知識準備。第3部分為應用篇,首先介紹了具體的制導控制技術, 包括轉移接近過程、軟著陸過程、大氣進入下降過程和返回再入過程, 這四個階段基本覆蓋了目前深空探測任務中主要的制導控制飛行階段, 然後介紹了深空探測制導控制的地面試驗方法。第4部分對深空探測制導控制技術未來的發展趨勢進行了展望。本書既具有高的理論水平, 又具有好的實踐參考價值, 能夠有力推動我國深空探測器的制導技術的進一步發展, 對當前從事深空探測領域研究的工程技術人員有重要的指導作用。

王大軼、李驥、黃翔宇、郭敏文 著 著