空间目标激光测距技术及应用 畅销书籍 正版 光学 赵春梅 等 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵春梅 等 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030482044

商品编码：29785592220

包装：平装

出版时间：2016-05-01

基本信息

商品名称：	空间目标激光测距技术及应用 畅销书籍 正版 光学	开本：
作者：	赵春梅 等	页数：
定价：	78.00元	出版时间：	2016-05-01
ISBN号：	9787030482044	印刷时间：
出版社：	科学出版社	版次：	1
商品类型：		印次：

插图目录内容提要本书全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、发展以及相关的际组织机构，介绍了常用的坐标系统和时间系统。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编辑推荐导语_点评_推荐词作者介绍

激光雷达：探测宇宙奥秘的锐利之眼 引言 浩瀚的宇宙，自古以来便以其深邃与神秘，激发着人类无尽的探索欲望。从仰望星空到登临月球，从望远镜的诞生到探测器的远征，人类从未停止过对宇宙边界的追寻。而在现代科学技术的长河中，一种名为“激光雷达”（LiDAR，Light Detection and Ranging）的技术，正以其前所未有的精度和效率，成为我们洞察宇宙、理解自身所处环境的“锐利之眼”。 激光雷达，顾名思义，是通过发射激光束并测量其与目标相互作用后的反射信号来获取信息的技术。它集成了激光技术、光学、电子学、计算机科学等多个尖端领域，能够在极短的时间内，以毫米级的精度，绘制出目标的三维几何形态、反射率以及表面纹理。这项技术并非仅限于科幻电影中的情节，它早已深入我们的生活，从自动驾驶汽车的“眼睛”，到地理测绘的“尺子”，再到考古发掘的“透视镜”，激光雷达的应用场景正在以前所未有的速度拓展。 本书将带领读者踏上一段深入理解激光雷达技术的奇妙旅程。我们将从最基础的原理出发，逐步剖析其核心构成、工作机制以及关键性能指标，并重点探讨不同类型激光雷达的特点与优势。随后，我们将聚焦于激光雷达在天文学、地球科学、行星科学、空间探测等前沿领域的广泛应用，展示这项技术如何帮助我们测量遥远星系的距离、绘制行星地貌、探测大气成分、甚至辅助太空垃圾的监测与管理。 第一章：激光雷达基础理论 任何一项高精尖技术的背后，都离不开坚实的理论基石。在本章中，我们将首先梳理激光雷达的起源与发展脉络，理解其在科学探索中所扮演的重要角色。接着，我们将深入剖析激光雷达的工作原理。想象一下，我们向远方发射一束肉眼看不见的激光，这束光束以光速传播，遇到障碍物后会发生反射，然后一部分反射光会沿着原路返回。激光雷达的关键就在于精确地测量从激光发射到接收到反射光所需的时间。根据光速恒定的原理，这个时间差就能直接换算出激光传播的距离，从而构建出目标的三维信息。 我们还将详细介绍激光雷达的几个核心组成部分：光源（通常是激光器）、光学系统（负责聚焦和引导激光束，以及收集反射光）、探测器（将接收到的弱光信号转化为电信号）、数据处理系统（对接收到的数据进行分析、校正和三维建模）以及定位与定向系统（通常是GPS和IMU，用于确定雷达自身的位置和姿态）。 此外，理解激光雷达的性能指标至关重要。我们将讨论诸如测量精度、测量范围、扫描速度、点云密度、抗干扰能力以及波长等关键参数。这些指标直接影响着激光雷达的适用性和在不同应用场景下的表现。例如，天文观测可能需要极高的精度和较长的探测距离，而车载激光雷达则更注重实时性和对动态目标的捕捉能力。 第二章：激光雷达的分类与技术演进 激光雷达并非单一的技术，而是根据不同的工作原理、应用场景和技术特点，发展出了多种多样的类型。在本章中，我们将对这些主要的激光雷达类型进行梳理和介绍。 脉冲激光雷达（Pulsed LiDAR）：这是最常见的激光雷达类型之一。它通过发射短促的激光脉冲，并测量脉冲往返时间来计算距离。根据脉冲的单次往返时间（Time-of-Flight, TOF）计算距离，其精度很高，能够精确获取目标的深度信息。 连续波激光雷达（Continuous Wave LiDAR）：这类激光雷达发射连续的激光束，通过测量发射和接收信号的频率差（多普勒效应）来测量距离和速度。虽然在测距精度上可能略逊于脉冲激光雷达，但在某些需要同时获取速度信息的应用中具有优势。 相干激光雷达（Coherent LiDAR）：这是连续波激光雷达的一种更高级形式，它利用激光的相干性来提高信噪比和测量精度，能够探测到极其微弱的反射信号，适用于远程探测和高精度测量。 调频连续波激光雷达（Frequency Modulated Continuous Wave LiDAR, FMCW LiDAR）：与传统连续波激光雷达不同，FMCW激光雷达通过对发射激光的频率进行调制，并通过接收到的回波信号的频率偏移来计算距离和速度。它同时具备了高精度测距和测速的能力，并且能够有效抑制干扰。 三维激光扫描仪（3D Laser Scanner）：这是一种广泛应用于工业、测量和建筑领域的激光雷达系统，能够快速、准确地采集物体表面的三维点云数据，用于三维建模、尺寸测量、变形监测等。 机载激光雷达（Airborne LiDAR）：安装在飞机或无人机上的激光雷达系统，能够在大范围内快速获取高密度的地形、地貌数据，是地形测绘、林业调查、灾害监测等的重要工具。 车载激光雷达（Automotive LiDAR）：专为自动驾驶汽车设计的激光雷达，通常具有高扫描速度、宽视场角和良好的目标识别能力，是实现车辆安全导航的关键传感器。 我们还将追溯激光雷达技术的发展历程，从早期简陋的探测设备，到如今高性能、多功能的先进系统，技术演进的每一步都凝聚着无数科学家的智慧和努力。从激光器技术的不断革新，到探测器灵敏度的提升，再到数据处理算法的优化，这些都极大地拓展了激光雷达的应用边界。 第三章：激光雷达在天文探测中的应用 宇宙的宏伟画卷，其细节之丰富，令人叹为观止。而激光雷达，正是我们描绘这幅画卷的独特画笔。在本章中，我们将重点探讨激光雷达在天文探测领域中的关键应用。 精确测量天体距离：距离是理解宇宙结构和演化的基本参数。激光雷达通过精确测量激光脉冲往返时间，能够以前所未有的精度确定天体（如行星、卫星、小行星）的距离。例如，对月球的激光测距实验（LLR）早已提供了关于月球轨道参数的高精度数据。 绘制行星地貌与地形：通过在行星探测器上搭载激光雷达，我们可以精确绘制行星、卫星表面的三维地形图。这对于理解行星的地质演化、寻找水资源、规划着陆点至关重要。例如，NASA的火星勘测轨道飞行器（MRO）上的SHARAD（Shallow Radar）雷达，能够探测火星地下的结构，而其他激光雷达则被用于绘制精细的地形图。 探测行星大气成分与结构：通过分析返回的激光信号的吸收和散射特征，激光雷达可以分析行星大气层的成分、温度、密度等参数。这有助于我们了解不同行星大气的形成和演化过程，以及是否存在生命活动的迹象。 监测太空垃圾与近地小行星：随着人类太空活动的日益频繁，太空垃圾已成为一个严峻的挑战。激光雷达技术可以被用于主动监测和跟踪轨道上的太空垃圾，评估其碰撞风险，并为未来的太空碎片清除任务提供数据支持。同时，激光雷达也是监测和跟踪可能对地球构成威胁的近地小行星的重要工具。 研究星际介质与尘埃：激光雷达的探测能力也延伸到了星际空间。通过对星际介质中的气体和尘埃粒子进行探测，我们可以更深入地了解恒星的形成、星系的演化以及宇宙物质的分布。 第四章：激光雷达在地学与空间探测中的应用 除了遥远的星辰大海，我们赖以生存的地球以及探索其他星球，都离不开激光雷达的身影。本章将聚焦激光雷达在地质学、地理学、环境科学以及深空探测等领域的应用。 高精度地形测绘与地貌分析：机载和星载激光雷达能够以前所未有的精度和效率获取地表的数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）和数字地形模型（DTM）。这些数据是理解地表形态、进行水文分析、滑坡风险评估、城市规划、矿产勘探等的基础。 森林资源调查与生态监测：激光雷达能够穿透树冠，探测到地表信息，从而精确测量森林的高度、密度、生物量等参数。这对于森林资源管理、碳储量估算、生物多样性监测、火灾风险评估具有重要意义。 冰川与海岸线监测：随着全球气候变化，冰川消融和海平面上升是亟待解决的问题。激光雷达能够精确监测冰川表面高程的变化，量化冰川融化的速度，同时也能精确描绘海岸线的变迁，为应对气候变化提供科学依据。 考古发掘与文化遗产保护：激光雷达强大的穿透能力，尤其是在植被茂密地区，能够“透视”地表下的古代遗迹，发现隐藏的建筑、道路、聚落等。这为考古学家提供了新的研究手段，也为文化遗产的保护和研究提供了宝贵的资料。 行星科学与地质勘探：在行星探测任务中，激光雷达是绘制未知星球地貌、探测地质构造、寻找水冰或生命迹象的关键设备。例如，在月球、火星、金星等天体的探测任务中，激光雷达都发挥了不可替代的作用。 大气遥感与环境监测：激光雷达可以用于探测大气中的气溶胶、云层、温室气体浓度、污染物分布等。这些信息对于理解大气物理过程、研究气候变化、监测空气质量至关重要。 第五章：激光雷达技术的未来展望 激光雷达技术正处于一个飞速发展的时期，其潜力远未被完全挖掘。在本章中，我们将展望激光雷达技术未来的发展趋势和可能带来的变革。 更高的精度与更快的速度：未来的激光雷达系统将朝着更高的测量精度和更快的扫描速度发展，以满足日益增长的实时高精度数据获取需求。 更广泛的光谱覆盖与多功能集成：除了可见光和近红外波段，未来激光雷达可能会拓展到更宽的光谱范围，实现更多信息的同步获取，例如结合光谱分析，实现对目标成分的识别。 小型化、低成本化与智能化：随着半导体技术的发展，激光雷达传感器将变得更加小型化、轻便化，成本也将大幅降低，从而推动其在更多领域的普及应用。同时，集成更先进的人工智能算法，将使激光雷达具备更强的目标识别、场景理解和自主决策能力。 与新兴技术的融合：激光雷达将与5G通信、人工智能、虚拟现实/增强现实（VR/AR）等新兴技术深度融合，催生出更多创新应用。例如，高精度三维地图与VR/AR技术的结合，将创造出沉浸式的数字体验；与AI的结合，将推动自动驾驶、智能机器人等领域的发展。 深空探索的新 frontiers：未来，激光雷达将继续在深空探测任务中扮演重要角色，帮助我们绘制更遥远、更神秘的天体的三维地图，探测未知世界的奥秘，甚至为未来星际旅行提供导航与探测支持。 结论 激光雷达技术，作为一项集多学科优势于一体的尖端技术，正以前所未有的力量，推动着我们对宇宙、地球乃至自身的认知。从浩瀚的星辰大海到脚下的土地，从神秘的行星到身边的环境，激光雷达以其“锐利之眼”，为我们揭示着隐藏的细节，丈量着未知的边界。本书的编写，旨在为读者提供一个全面、深入理解激光雷达技术及其广泛应用的窗口。希望通过对激光雷达基础理论、技术演进、以及在天文、地学、空间探测等领域的应用探索，能够激发读者对这项技术及其未来发展的更深层次的思考与兴趣。 随着科学技术的不断进步，激光雷达必将迎来更加辉煌的明天，为人类探索未知、改造世界、造福社会做出更大的贡献。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版也令人印象深刻，它那种严谨而不失清晰度的视觉呈现，很符合其专业领域的调性。我关注的焦点是它对于“应用”领域的拓展叙事，这部分内容展现了这项技术如何在现代航天工程中扮演着不可或缺的角色。它不仅仅聚焦于地球同步轨道卫星，更是把视野投向了深空探测器以及那些快速移动的小行星。书中对不同应用场景下，对测距精度、刷新率、以及抗干扰能力的不同需求进行了详尽的对比分析。举个例子，书中讨论到如何利用激光测距数据辅助轨道机动，那种实时反馈和修正的描述，充满了动态的美感。对于我这种关注未来太空态势感知的读者来说，这本书提供了宝贵的参考，让我看到数据如何构建起我们对太空的实时掌控力，这绝非一般科普读物能够触及的深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度让我感到非常振奋，它成功地将一项高精尖的国防和科研技术，以一种极具可读性的方式呈现出来。我特别留意了其中关于“未来发展趋势”的展望部分，作者并未给出过于乐观的空泛预测，而是基于现有技术的瓶颈，审慎地指出了未来在光源稳定性、探测灵敏度以及数据处理速度上的挑战和突破方向。这种脚踏实地的未来观，让读者感到非常可靠。它描绘的不是科幻场景，而是清晰可见的工程路线图。无论是对于研究人员，还是希望了解国家高精尖技术发展方向的爱好者，这本书都提供了一个极佳的窗口，让人看到光是如何在最苛刻的环境中，为人类的太空探索提供最可靠的“尺子”。整体而言，这是一部兼具学术严谨性和工程实用性的典范之作。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本以为这本关于“空间目标”测距的书会充斥着晦涩难懂的工程术语，读起来会像啃石头一样费劲。出乎意料的是，作者在理论构建的同时，非常注重实际应用层面的阐述。它没有停留在“能测多远”的层面，而是花了大量篇幅去讨论“如何测得更准，更可靠”——比如，如何对抗背景杂波的干扰，如何设计出能够适应各种复杂轨道环境的测距策略。书中关于激光系统的优化设计部分，简直是教科书级别的范例。我尤其欣赏其中关于“自适应光学”和“高精度时间测量”章节的撰写风格，逻辑链条清晰，每一步推导都紧密相连，让人感到作者对整个技术栈的掌控力是多么深厚。对于那些希望从理论走向实践的工程师来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维框架。它让我意识到，精确测量背后隐藏着多少精妙的工程智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我这种对“光”的奥秘充满好奇的人量身定做的！我一直对光如何穿越浩渺的宇宙，精准地捕捉到遥远物体的“心跳”感到无比着迷。这本书深入浅出地讲解了激光测距背后的物理原理，那些复杂的公式和模型，在作者的笔下竟然变得如此直观易懂。我特别喜欢它对不同大气条件对激光信号影响的分析，那种细致入微的探讨，让读者仿佛亲身站在观测站里，感受着微弱信号穿透云雾的艰难。书中对脉冲激光的产生与接收的描述，犹如在为我们描绘一场高速、精准的光子舞蹈。读完前几章，我立刻对我们头顶上那些“太空访客”的距离有了全新的认识，不再是冷冰冰的数字，而是一场光影交织的对话。它不仅是技术手册，更像是一部引导读者探索宇宙尺度的科幻小说，只不过里面的“魔法”都是实打实的科学。那种茅塞顿开的感觉，是其他同类书籍从未给予我的震撼。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的叙述节奏非常成熟老练，它没有急于展示最尖端的技术，而是花了足够的时间来夯实基础。对于那些初涉光学测量领域，或者想将传统光学知识迁移到激光测距领域的人来说，这种“打地基”的过程至关重要。作者对误差源的分类和量化分析极其到位，从系统内部的热漂移到外部的湍流效应，几乎没有遗漏。最让我感到受用的地方在于，它讲解了如何通过软件算法来弥补硬件的不足，这体现了一种辩证的工程观。它不是简单地堆砌硬件参数，而是教你如何用智慧去驯服那些难以控制的自然因素。这种深入到算法层面的剖析，使得这本书的价值远远超越了普通的硬件介绍手册，它更像是培养一位优秀系统设计师的入门指南。