空间目标激光测距技术及应用 [Space Object Laser Ranging Technology and Its Applications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵春梅，桑吉章，瞿锋，郭金运，卫志斌 ... 著

图书标签:

• 激光测距
• 空间目标
• 测距技术
• 卫星轨道
• 空间技术
• 大地测量
• 精密测量
• 误差分析
• 数据处理
• 应用研究

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030482044

版次：1

商品编码：11944686

包装：平装

外文名称：Space Object Laser Ranging Technology and Its Applications

开本：16开

出版时间：2016-05-01

用纸：胶版纸

页数：212

字数：268000

正

内容简介

本书*面系统地介绍了空间目标激光测距技术的基本原理、基本内容以及在相关领域的应用成果。书中的内容涉及到激光测距的理论基础、测距系统的基本组成和测距数据的采集与处理，结合作者多年的研究成果，详细阐述了观测数据的处理方法以及观测数据在地学、空间科学等领域的应用成果。本书*先简要介绍了卫星激光测距技术的产生、发展以及相关的国际组织机构，介绍了常用的坐标系统和时间系统。然后从激光测距的基本理论出发，论述了有关的探测概率，分析了测距过程中的误差源。在介绍测距系统基本组成的基础上，较为详细地介绍了系统中的激光发射技术、光电接收技术，介绍了测距控制技术以及数据预处理方法。并对激光测距的应用处理方法，包括计算模型、解算方法以及在地球动力学领域的应用成果也进行了较为详细的论述。*后介绍了激光测距技术在空间碎片观测领域的应用方法与应用成果

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 空间目标概述
1．2 空间目标探测技术
1．3 空间目标激光测距技术
1．4 空间目标激光测距技术的应用
参考文献

第2章 天体测量基础
2．1 天体测量的基本概念
2．2 球面三角基本公式
2．3 时间系统
2．4 坐标系统
2．5 坐标系之间的转换
参考文献

第3章 激光测距系统组成及基本原理
3．1 系统基本组成
3．2 卫星激光测距基本原理
3．3 卫星激光测距基本理论
3．4 卫星激光测距误差分析
参考文献

第4章 激光测距发射技术
4．1 激光器概述
4．2 激光测距发射系统
4．3 激光能量放大技术
4．4 光学准直控制技术
参考文献

第5章 光电接收技术
5．1 概述
5．2 光子探测原理
5．3 光电接收系统
5．4 光子探测滤波技术
参考文献

第6章 激光测距控制技术
6．1 激光测距硬件技术
6．2 激光测距软件技术
6．3 地靶标校技术
参考文献

第7章 SLR数据处理与应用
7．1 概述
7．2 观测模型和卫星摄动模型
7．3 参数解算方法
7．4 SLR数据质量评估
7．5 SLR的应用
参考文献

第8章 空间碎片激光数据处理及应用
8．1 概述
8．2 空间碎片激光观测
8．3 空间碎片激光观测数据处理
8．4 空间碎片轨道数据的应用
参考文献

前言/序言

星辰之眼：深空探测与导航的革命 内容简介 自古以来，人类就仰望星空，试图理解宇宙的奥秘。从最早的肉眼观测，到望远镜的发明，再到现代的空间探测器，我们对宇宙的认知不断深化。然而，要真正深入探索浩瀚的宇宙，尤其是在日益拥挤的近地空间和更加遥远的深空，精确的定位、追踪和距离测量至关重要。本书《星辰之眼：深空探测与导航的革命》正是聚焦于这一核心技术——先进的光学探测与导航系统，深入探讨其在现代航天事业中的关键作用、技术原理、创新发展及其广泛的应用前景。 本书并非详述某一特定技术的应用，而是着眼于通过光学手段实现对空间目标的精确感知与导航这一宏大主题。我们将探讨如何利用光（包括可见光、红外、紫外以及激光等）作为信息载体，构建出能够“看清”宇宙、测量距离、指引航向的“星辰之眼”。 第一章：宇宙的语言——光与空间探测的基石 本章将从基础出发，回顾人类如何利用光来探索宇宙的历史。我们将讨论不同波段的光在天文学和空间探测中的独特优势，例如红外光能够穿透尘埃云，揭示隐藏的恒星和星系；紫外光则能帮助我们研究年轻、炽热的天体。我们将深入分析如何通过光学传感器（如CCD、CMOS相机、红外探测器等）捕捉这些光信号，并将其转化为有用的信息。本章的重点在于阐述光作为一种非接触式的、高效的信息传递媒介，如何成为我们理解和探测太空环境的最根本手段。 第二章：精准丈量——光学测距的原理与挑战 距离是理解宇宙结构和动态的关键参数。本章将详细剖析基于光学原理的各类测距技术。我们将探讨三角测量法的基本概念如何应用于天体测量，并引申出更先进的手段。重点将集中在对飞行时间测量（Time-of-Flight, TOF）原理的深入阐述，包括其基本方程、不同实现方式（如脉冲式TOF、相位式TOF）的优劣。本书将重点关注，在非合作目标（即目标本身不主动发出任何信号），如太空碎片、未知小行星等情况下，如何通过主动发射光信号并接收其返回信号来精确测量距离。我们将讨论影响测距精度的各种因素，如大气湍流、目标表面反射特性、光信号的散射与吸收、探测器的灵敏度以及信号处理的复杂性。本章旨在为读者构建一个关于光学测距如何从理论走向实践，以及在极端太空环境中面临的挑战的全面认知。 第三章：星际导航——光学定位与姿态确定 精确的定位和姿态确定是航天器成功执行任务的生命线。本章将聚焦于利用光学观测实现航天器的自主导航。我们将介绍星敏感器的工作原理，阐述其如何通过识别和匹配星图来确定航天器的指向。读者将了解到，不同类型的星敏感器（如全天球星敏感器、窄视场星敏感器）如何适用于不同的任务需求。此外，本章还将探讨基于地标（如地球、月球、太阳）的光学导航技术，以及目标识别与相对定位在交会对接、近距离观测等场景中的应用。本书将侧重于，如何通过集成多种光学传感器和先进的图像处理算法，实现高精度、高鲁棒性的空间导航能力，使得航天器能够自主地了解自身在三维空间中的位置和朝向，从而无需过多依赖地面站的指令。 第四章：智慧之眼——先进光学传感器的设计与性能 为了满足日益增长的空间探测需求，新型、高性能的光学传感器不断涌现。本章将深入探讨先进光学传感器的设计理念和关键技术。我们将讨论如何优化光学系统的成像质量，包括镜头的设计、像差的校正等。在探测器方面，我们将介绍更高灵敏度、更低噪声的成像芯片，以及多光谱、高光谱成像技术如何帮助我们获取更丰富的信息。此外，本章还将涉及集成化、小型化、低功耗的光学探测系统设计趋势，以及智能图像处理算法在实时目标检测、跟踪、识别方面的最新进展。本书将重点阐述，通过不断的技术创新，如何让“星辰之眼”变得更加敏锐、智能和高效。 第五章：守护家园——近地空间态势感知与碎片监测 随着人类空间活动的日益频繁，近地空间正面临着日益严重的太空碎片问题。本章将重点探讨利用光学手段进行近地空间态势感知和太空碎片监测。我们将介绍地面光学观测站在探测、追踪和编目太空碎片方面的作用，以及基于可见光和激光的雷达系统如何提高碎片探测的精度和效率。本书将详细阐述，如何通过建立完善的光学监测网络，实现对各种轨道、尺寸的碎片进行实时监控，为航天器的安全运行提供预警。此外，本章还将触及光学技术在识别和评估潜在碰撞风险方面的应用，以及如何通过主动光学手段（例如，未来可能的碎片清除技术）来缓解空间碎片带来的威胁。 第六章：探索未知——深空探测与行星科学的利器 本书的另一个重要应用方向是深空探测。本章将聚焦于光学探测技术在探索太阳系乃至更遥远宇宙中的关键作用。我们将讨论，当信号传输延迟巨大、目标遥远且信号微弱时，高精度成像、光谱分析和激光测距（例如，在对行星、小行星、彗星进行近距离观测时）是如何帮助科学家们揭示天体地质特征、大气成分、表面形貌以及潜在的生命迹象。本书将深入探讨，如何利用先进的光学载荷，为行星探测器、空间望远镜提供“看”和“量”的能力，从而推动我们对宇宙起源、演化以及地外生命的探索。 第七章：赋能未来——空间站、卫星星座与空间交通管理 展望未来，本书将探讨光学探测与导航技术在构建更智能、更高效的空间生态系统中的重要角色。我们将分析，在空间站运营、大规模卫星星座部署与管理等场景下，自主交会对接、在轨服务、空间交通管理等需求将如何驱动光学技术的进一步发展。本书将强调，基于光学信号的通信与协同，例如利用激光通信实现高速数据传输，以及利用视觉相对定位实现精确服务操作，将成为未来空间活动的重要支撑。最终，我们将讨论，光学探测与导航技术如何共同构建一个安全、有序、可持续发展的“空间交通管理”体系，确保人类在太空的活动能够更加安全、高效地进行。 结语：仰望星空，洞悉宇宙 《星辰之眼：深空探测与导航的革命》旨在勾勒出一幅利用先进光学技术全面提升我们空间感知与导航能力的蓝图。本书并非局限于单一技术的应用，而是以“光学”为核心，串联起从基础原理到前沿应用的完整链条。通过对先进光学传感器的设计、光学测距与导航原理、以及其在近地空间态势感知、深空探测、空间站运营等关键领域的应用进行深入探讨，本书致力于让读者深刻理解，“星辰之眼”——这一集合了现代光学、电子、计算机科学精粹的技术，正以前所未有的力量，革新着人类探索和利用太空的方式，引领我们更加深入、更加精准地洞悉宇宙的奥秘。 无论是对空间科学的研究者，还是对未来航天事业的规划者，抑或是对宇宙充满好奇的探索者，本书都将提供一份富有启发性的视角，一同展望由光学技术驱动的空间探索新纪元。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《空间目标激光测距技术及应用》后，我抱着一种学习的态度打开了它，希望能从中获得一些关于空间测量的全新视角。说实话，我之前对于“空间目标”这个概念的理解还停留在比较宏观的层面，比如卫星的轨道信息、航天器的发射和回收。但是，通过这本书名，我开始意识到，精确测量这些“空间目标”的距离，可能比我想象的要复杂得多，也重要得多。书里提到的“激光测距技术”，我只在一些科普节目中听说过，知道它是一种利用激光束来测量距离的方法，但具体到应用于太空，其技术细节和挑战肯定非同一般。我非常好奇，这本书会如何讲解激光测距的物理原理，比如光速不变原理在其中的作用，以及如何通过测量激光往返的时间来计算距离。另外，太空环境的特殊性，比如真空、极端的温度变化、以及宇宙辐射，这些都会对激光测距设备的性能和寿命产生什么样的影响？书中是否会涉及到相关的设计考量和材料选择？我一直对精确测量技术很感兴趣，比如我在生活中会用到一些高精度的测量工具，但太空测量所面对的尺度和精度要求，一定是呈指数级增长的。这本书如果能够提供一些关于高精度激光器的选择和校准方法，以及如何补偿各种误差源（例如仪器误差、环境误差等），那将是非常有价值的信息。我对这本书的应用部分也充满了期待，它会具体分析哪些空间目标是激光测距的重点，例如近地轨道卫星、地球同步轨道卫星，还是更遥远的行星际探测器？

评分☆☆☆☆☆

当我看到《空间目标激光测距技术及应用》这本书的书名时，我的脑海中立刻浮现出一幅宏大的画面：一道道肉眼不可见的光束，划破宇宙的静谧，精准地测量着那些在轨道上或更遥远星际中穿梭的物体。我对这种将尖端科技与宏伟探索相结合的领域一直充满敬意。虽然我对激光测距的基础理论并不陌生，知道它是通过发射激光脉冲并测量其往返时间来计算距离，但将其应用于“空间目标”这一极其广阔且复杂的领域，其技术实现、精度要求以及可能遇到的挑战，都让我感到非常好奇。我猜测这本书会详细阐述激光测距系统的构成，包括激光器的选择、光学系统的设计、探测器的灵敏度等关键要素。在太空环境中，大气层的扰动、目标表面的反射特性、以及激光信号的衰减，都会对测量精度造成显著影响，我非常期待书中能有关于如何克服这些困难的深入探讨，比如如何采用先进的光学补偿技术、信号滤波和数据融合方法来提高测距的准确性和可靠性。而且，我特别想知道，这本书是否会介绍一些具体的应用案例，例如，它是否会讲述如何利用激光测距技术来建立高精度的地球同步轨道卫星编目，或者如何为载人登月或火星探测任务提供关键的导航支持？这些实际的应用场景，往往最能体现一项技术的重要价值和其背后工程师们的智慧。

评分☆☆☆☆☆

《空间目标激光测距技术及应用》这个书名，立刻激发了我对现代空间探测技术的好奇心。我一直觉得，我们能够了解宇宙的奥秘，很大程度上依赖于各种精密测量技术的发展，而激光测距无疑是其中一颗璀璨的明珠。我之前接触过一些关于天文观测和遥感技术的书籍，但它们通常侧重于可见光或红外成像，对于用激光来直接测量距离，我所了解的还比较初步。这本书的标题暗示着它将深入探讨激光测距在太空领域的技术细节，这让我十分期待。我想知道，它会详细介绍不同类型的激光测距原理吗？比如，是基于脉冲的时间飞行（Time-of-Flight, ToF）测量，还是基于相位法的测量？在测量遥远的太空目标时，激光的能量衰减和散射会是一个巨大的挑战，这本书是否会涉及如何通过提高激光的功率、优化光学接收系统的效率、或者采用先进的探测器技术来克服这些困难？我尤其关心的是，书中是否会讨论如何处理来自太空目标的复杂回波信号，比如目标表面的不规则性、多重反射，以及如何从背景噪声中准确提取有效的测距信息？此外，标题中的“应用”二字，更是让我充满想象。它会涵盖哪些具体的应用呢？是用于监测轨道上的卫星，防止碰撞？还是用于对月球、火星等天体的表面进行高精度地形测量？亦或是为未来的深空探测任务提供关键的导航和定位服务？我希望这本书能够提供一些令人信服的案例研究，让我们更具体地理解这项技术在推动人类探索宇宙进程中的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《空间目标激光测距技术及应用》，还没来得及细细品读，但仅仅翻阅目录和章节标题，就足以让我对它充满期待。这本书似乎填补了我长久以来在这一领域知识探索中的一个重要空白。我对激光技术在精密测量中的应用一直非常感兴趣，特别是当它被应用于浩瀚的太空时，那种技术实现的难度和意义更是令人着迷。我之前接触过一些关于遥感和光学测量的书籍，但它们大多侧重于基础原理或某一特定应用，对于激光测距这样一个集精密光学、电子技术、信号处理和复杂算法于一体的交叉领域，能有一本专门深入探讨的著作，真是难得。书中提到的“空间目标”，一下子就让我联想到那些在轨道上运行的卫星、空间碎片，甚至可能包括未来月球或火星探测器上的测量任务。能够精确地知道这些目标的实时位置和运动轨迹，对于航天器的安全运行、轨道管理、以及空间资产的保护都至关重要。这本书是否会从最基础的激光发射、接收原理讲起？是否会详细介绍不同类型的激光器及其特性，比如脉冲激光的脉冲宽度、能量、重复频率，连续激光的波长稳定性等等？我特别期待书中能有关于不同探测器性能的对比分析，例如APD（雪崩光电二极管）和SPAD（单光子雪崩二极管）在弱信号探测方面的优势和劣势，以及它们如何被集成到整个测距系统中。还有，如果书中能详细阐述信号处理算法，比如如何从复杂的背景噪声中提取微弱的回波信号，如何进行时间延迟的精确测量，以及如何处理多路径效应和大气扰动的影响，那将是我最想看到的。这本书的书名暗示着不仅有技术层面的介绍，还会有实际的应用案例，这一点也让我非常好奇，它会涉及到哪些具体的应用场景呢？

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《空间目标激光测距技术及应用》，第一眼看上去就显得十分专业且具有前沿性，让我立刻产生了想要深入了解的兴趣。我之前在学习一些天文学和空间科学的入门知识时，虽然接触过关于轨道动力学和空间监测的一些概念，但对于如何实现如此精密的距离测量，一直感到好奇。特别是“激光测距”这个词，虽然我知道激光是一种高能量、高方向性的光源，但将其应用于距离地球遥远且运动状态复杂的“空间目标”，其技术难度可想而知。这本书会不会从激光器本身讲起，比如不同类型的激光器（如Nd:YAG、CO2激光器等）在测距中的适用性，以及它们的功率、波长、线宽等关键参数的意义？我尤其关心的是，在信号非常微弱且可能受到干扰的情况下，如何准确地捕捉到从遥远空间目标反射回来的激光信号？书中是否会详细介绍光电探测器的种类和性能，以及信号处理和数据提取的先进算法？例如，我听说过时间相关的单光子计数（TCSPC）技术，不知道这本书里是否会涉及，以及它在提高测距精度方面的作用。另外，标题中的“应用”二字，更是让我充满遐想。它会涵盖哪些具体的应用场景？是用于监测空间碎片，以避免航天器之间的碰撞？还是用于对月球、火星等天体的精确测绘？亦或是用于导航和对接任务，为未来的深空探测提供支持？我非常期待这本书能够提供一些具体的案例分析，让我们能够更直观地理解这项技术的重要性和实际价值。