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第1章　概论1

1.1　概述1

1.2　了解月球2

1.2.1 月球的运动参数2

1.2.2　月球的物理参数3

1.2.3 月球的地形地貌3

1.3　人类月球探测的历史和现状4

1.3.1 第一次探月高潮4

1.3.2　月球探测活动的宁静期9

1.3.3　近期的月球探测9

1.4　绕月探测工程的任务和目标12

1.4.1　绕月探测工程任务12

1.4.2　绕月探测工程目标12

1.4.3　绕月探测工程测控系统任务14

1.4.4　绕月探测工程测控系统测控要求15

1.5　绕月探测工程的组成16

1.5.1　卫星系统16

1.5.2　运载火箭系统19

1.5.3 发射场系统19

1.5.4　测控通信系统19

1.5.5　地面应用系统23

1.6　绕月探测工程的飞行控制24

1.6.1 绕月探测飞行控制的概念、地位和作用24

1.6.2　绕月探测飞行控制的主要内容24

第2章　绕月探测飞行控制保障26

2.1　概述26

2.2　飞行控制系统组成26

2.2.1　硬件系统组成27

2.2.2　软件系统组成33

2.3　飞行控制计划39

2.3.1　计划工作模式39

2.3.2 飞行控制计划的分析与设计41

2.3.3 飞控计划的生成与输出46

2.3.4　飞控计划的验证47

2.3.5 飞控计划的实施48

2.4　上行控制51

2.4.1 概述51

2.4.2　基本概念52

2.4.3　遥控工作模式56

2.4.4　上行控制任务准备58

2.4.5　上行控制任务实施71

2.5　遥测数据处理83

2.5.1 概述83

2.5.2　遥测数据处理基本概念84

2.5.3　遥测数据处理要求90

2.5.4　遥测数据处理步骤92

2.5.5　遥测数据显示设计93

2.5.6　卫星状态实时监视与分析94

2.6　国际联网97

2.6.1 国际联网的作用97

2.6.2 国际联网运行模式98

2.6.3　CCSDS SLE协议99

2.6.4 国际联网系统组成103

2.6.5 国际联网关键技术及发展趋势108

2.7　飞行控制仿真与地面验证110

2.7.1　数字仿真系统110

2.7.2 飞控模拟器112

2.7.3　仿真工作模式115

2.7.4　飞行控制地面验证117

第3章　绕月探测飞行控制实施122

3.1　飞行程序122

3.1.1 卫星分系统工作模式及状态122

3.1.2　各阶段飞控事件125

3.1.3 飞行控制重点和技术难点130

3.1.4　关键控制环节133

3.2　测控支持条件需求分析137

3.2.1　任务各阶段测控弧段137

3.2.2　测控电平计算与预报138

3.2.3　测控站工作模式144

3.2.4　上行点频切换146

3.2.5 日凌期间卫星测控147

3.3　发射及入轨控制148

3.3.1 发射窗口选择149

3.3.2　发射倾角和近地点高度确定150

3.3.3　发射段飞控工作151

3.3.4　入轨段飞控工作152

3.4　调相轨道段控制157

3.4.1 变轨控制流程158

3.4.2　远地点变轨控制162

3.4.3　近地点变轨控制162

3.4.4　VLBI测定轨163

3.4.5　测控资源调配164

3.4.6 阴影区飞控流程调整164

3.5　地月转移轨道段控制165

3.5.1 地月转移时间确定167

3.5.2 中途修正实施原则168

3.5.3 中途修正控制流程169

3.5.4 紫外敏感器成像171

3.5.5　科学探测设备控制172

3.6　月球捕获轨道段控制172

3.6.1 月球捕获制动173

3.6.2　远月点修正179

3.6.3　490N发动机断开控制180

3.6.4　在轨测试181

3.7　环月轨道段控制183

3.7.1 环月姿态建立183

3.7.2　有效载荷工作控制186

3.7.3　轨道维持控制188

3.7.4　月食期间卫星控制194

3.7.5　轨道机动控制196

3.7.6　受控撞月控制197

3.8　飞控决策支持200

3.8.1 飞控事件分类200

3.8.2　飞控决策实施模式202

3.8.3 正常飞控决策实施203

3.8.4　故障处置决策实施204

第4章　轨道测量与控制206

4.1　奔月轨道206

4.2　坐标系的定义207

4.2.1　J2000.0地心惯性系207

4.2.2　站心地平坐标系207

4.2.3　月心天球坐标系208

4.2.4　月理坐标系208

4.2.5　环月轨道参考坐标系208

4.2.6　卫星坐标系208

4.3　轨道设计约束条件209

4.3.1 轨道的运动学约束209

4.3.2　光照约束209

4.3.3　观测约束210

4.3.4　科学探测需求约束210

4.4　轨道测量与轨道确定211

4.4.1 VLBI测量原理211

4.4.2　初轨确定213

4.4.3　精密定轨216

4.5　各阶段轨道特性与控制策略221

4.5.1　发射段221

4.5.2　调相轨道段222

4.5.3　地月转移轨道段223

4.5.4　月球捕获轨道段228

4.5.5　环月工作轨道段230

4.6　轨道控制实施231

4.6.1　轨道控制实施过程231

4.6.2　动量轮卸载对轨道的影响232

4.6.3　加速度计及发动机推力标定234

4.6.4　剩余燃料计算235

4.7　受控落月236

第5章　姿态测量与控制237

5.1　概述237

5.2　卫星姿态控制系统简介238

5.2.1　敏感器239

5.2.2　中心控制器243

5.2.3　执行机构244

5.3　姿态定义246

5.3.1　巡航姿态246

5.3.2　点火（机动）姿态246

5.3.3　正飞姿态246

5.3.4　侧飞姿态247

5.4　姿态测量与确定247

5.4.1　姿态表示247

5.4.2　姿态四元数定义与转换247

5.4.3　姿态测量与确定方法249

5.5　建立环月姿态计算256

5.6　姿态控制256

5.6.1　姿态控制模式257

5.6.2　卫星停旋控制258

5.6.3 建立使命轨道前变轨前后姿态控制259

5.6.4　建立对月定向姿态控制259

5.6.5　环月期间姿态控制261

第6章　应急飞行控制技术264

6.1　概述264

6.2　应急飞行控制技术基本概念与基本问题264

6.2.1 应急控制与正常控制的配合264

6.2.2　应急飞行控制技术与其他技术的关系266

6.2.3　应急飞行控制技术特点266

6.3　卫星故障对策及处理268

6.3.1 绕月探测卫星故障模式268

6.3.2　卫星故障的特点269

6.3.3　故障模式分类269

6.3.4　卫星故障的判断270

6.3.5　卫星故障的处理270

6.4　测控网故障272

6.4.1 测控网构成272

6.4.2　测控网故障处理273

6.5　应急轨道控制274

6.5.1 故障对轨控的影响274

6.5.2　应急控制策略约束条件276

6.5.3　入轨轨道异常的应急控制277

6.5.4　调相轨道段应急控制280

6.5.5　地月转移轨道段应急控制300

6.5.6　近月制动轨道段应急控制301

6.5.7　环月维持的应急控制306

第7章　月球探测的后续发展307

7.1　概述307

7.2 国外月球探测后续任务307

7.2.1 美国月球探测计划307

7.2.2 欧洲月球探测计划309

7.2.3 日本月球探测计划310

7.2.4　俄罗斯月球探测计划310

7.2.5 印度月球探测计划310

7.3　我国月球探测后续任务311

7.3.1 月球探测二期工程311

7.3.2　月球探测三期工程312

7.4　深空测控技术的发展313

7.4.1 深空测控网313

7.4.2　月球软着陆控制技术316

7.4.3 月球返回与再入控制技术318

7.4.4　环月轨道交会对接控制技术322

7.4.5 深空探测器遥操作技术323

7.4.6　轨道测定与控制技术329

结束语330

附录　缩略语331

参考文献333