内容简介
本书从参考系、行星模型、轨道与姿态动力学等基础理论出发,循序渐进地对敏感器、处理器系统、执行机构等关键部件展开深入分析,进而系统阐述制导、导航、控制三大核心模块的设计方法,最后延伸到故障诊断、系统验证与在轨实现等工程环节,形成了一个从理论基础到工程实践的完整知识闭环。另外,本书以前瞻性的视野,专门探讨了人工智能等新兴技术在GNC领域的创新应用,包括机器学习在自主导航、智能制导中的具体实现路径,以及强化学习在复杂环境控制中的潜力。本书的出版,将为我国航天科技工作者提供宝贵的理论和实践参考。
前言/序言
人类探索太空的历程,是一部不断突破认知与技术边界的壮丽史诗。从首颗人造卫星升空到深空探测,从单星运行到星座组网,航天技术的发展始终推动着人类文明向前迈进。在这一进程中,航天器制导、导航与控制(GNC)技术发挥着不可替代的核心作用。
GNC系统被誉为航天器的“大脑”与“神经”,其性能直接决定着航天任务的成败。无论是“嫦娥”探月工程的精准落月,还是“天问”探火任务的精确入轨,抑或是“北斗”导航系统的稳定运行,无不建立在先进GNC技术的坚实基础上。当前,航天事业正面临新的机遇与挑战。深空探测、在轨服务、空间站运营等任务对GNC系统提出了更高要求:更强的自主性、更高的精度、更好的适应性。特别是随着任务环境的日益复杂和任务形式的多样化,GNC技术亟待创新突破。
《先进航天器制导、导航与控制:从系统建模到人工智能和创新应用》这部译著的出版恰逢其时。原版著作在国际航天工程界享有盛誉,其中文版的问世,对我国航天科技工作者具有重要参考价值。本书的独特价值体现在以下三个方面:
第一,构建了完整而系统的GNC知识体系。本书从参考系、行星模型、轨道与姿态动力学等基础理论出发,循序渐进地对敏感器、处理器系统、执行机构等关键部件展开深入分析,进而系统阐述制导、导航、控制三大核心模块的设计方法,最后延伸到故障诊断、系统验证与在轨实现等工程环节,形成了一个从理论基础到工程实践的完整知识闭环。这种层层递进、环环相扣的论述体系,不仅避免了传统教材中理论推导与工程实践脱节的问题,更重要的是培养了读者将GNC视为一个有机整体的系统工程思维,这正是现代复杂航天任务所需的核心能力。
第二,突出了鲜明而务实的工程实践导向。本书的独特之处在于,其并未停留在理论层面的阐述,而是将大量篇幅聚焦于工程设计方法、验证流程和实践经验的总结。书中详细探讨了GNC系统的误差预算分析、模型在回路/软件在回路/硬件在回路等系统验证方法、星载实现的具体方案,以及故障检测、隔离与恢复系统的开发流程。这些内容源于工程实践,又直接指导工程实践,为读者提供了从理论计算到工程实现的完整路线图,这在偏重理论推导的同类著作中显得尤为珍贵。
第三,准确把握了技术发展的前沿脉搏。本书以前瞻性的视野,专门探讨了人工智能等新兴技术在GNC领域的创新应用,包括机器学习在自主导航、智能制导中的具体实现路径,以及强化学习在复杂环境控制中的潜力。同时,本书还关注了小型/微纳卫星、立方星等新兴航天器平台的GNC技术特点,分析了在严格的空间、重量、功耗约束下实现高性能控制的解决方案。这些内容使本书不仅是对现有技术的总结,更是面向未来航天任务的重要技术储备,展现出很强的学术前瞻性和工程指导价值。
当前,我国正处在建设航天强国的关键时期。发展先进的GNC技术,对于提升我国航天核心竞争力具有重要意义。本书的出版,将为我国航天科技工作者提供宝贵的理论和实践参考。希望广大航天科技工作者能够通过本书,汲取先进理念,激发创新思维,在发展自主GNC技术的道路上不断取得突破,为我国航天事业的发展作出新的贡献。




















