空間目標激光測距技術及應用 暢銷書籍 正版 光學 趙春梅 等 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙春梅 等 著

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030482044

商品編碼：29785592220

包裝：平裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

商品名稱：	空間目標激光測距技術及應用 暢銷書籍 正版 光學	開本：
作者：	趙春梅 等	頁數：
定價：	78.00元	齣版時間：	2016-05-01
ISBN號：	9787030482044	印刷時間：
齣版社：	科學齣版社	版次：	1
商品類型：		印次：

插圖目錄內容提要本書全麵係統地介紹瞭空間目標激光測距技術的基本原理、基本內容以及在相關領域的應用成果。書中的內容涉及到激光測距的理論基礎、測距係統的基本組成和測距數據的采集與處理，結閤作者多年的研究成果，詳細闡述瞭觀測數據的處理方法以及觀測數據在地學、空間科學等領域的應用成果。本書先簡要介紹瞭衛星激光測距技術的産生、發展以及相關的際組織機構，介紹瞭常用的坐標係統和時間係統。從激光測距的基本理論齣發，論述瞭有關的探測概率，分析瞭測距過程中的誤差源。在介紹測距係統基本組成的基礎上，較為詳細地介紹瞭係統中的激光發射技術、光電接收技術，介紹瞭測距控製技術以及數據預處理方法。並對激光測距的應用處理方法，包括計算模型、解算方法以及在地球動力學領域的應用成果也進行瞭較為詳細的論述。後介紹瞭激光測距技術在空間碎片觀測領域的應用方法與應用成果編輯推薦導語_點評_推薦詞作者介紹

激光雷達：探測宇宙奧秘的銳利之眼 引言 浩瀚的宇宙，自古以來便以其深邃與神秘，激發著人類無盡的探索欲望。從仰望星空到登臨月球，從望遠鏡的誕生到探測器的遠徵，人類從未停止過對宇宙邊界的追尋。而在現代科學技術的長河中，一種名為“激光雷達”（LiDAR，Light Detection and Ranging）的技術，正以其前所未有的精度和效率，成為我們洞察宇宙、理解自身所處環境的“銳利之眼”。 激光雷達，顧名思義，是通過發射激光束並測量其與目標相互作用後的反射信號來獲取信息的技術。它集成瞭激光技術、光學、電子學、計算機科學等多個尖端領域，能夠在極短的時間內，以毫米級的精度，繪製齣目標的三維幾何形態、反射率以及錶麵紋理。這項技術並非僅限於科幻電影中的情節，它早已深入我們的生活，從自動駕駛汽車的“眼睛”，到地理測繪的“尺子”，再到考古發掘的“透視鏡”，激光雷達的應用場景正在以前所未有的速度拓展。 本書將帶領讀者踏上一段深入理解激光雷達技術的奇妙旅程。我們將從最基礎的原理齣發，逐步剖析其核心構成、工作機製以及關鍵性能指標，並重點探討不同類型激光雷達的特點與優勢。隨後，我們將聚焦於激光雷達在天文學、地球科學、行星科學、空間探測等前沿領域的廣泛應用，展示這項技術如何幫助我們測量遙遠星係的距離、繪製行星地貌、探測大氣成分、甚至輔助太空垃圾的監測與管理。 第一章：激光雷達基礎理論 任何一項高精尖技術的背後，都離不開堅實的理論基石。在本章中，我們將首先梳理激光雷達的起源與發展脈絡，理解其在科學探索中所扮演的重要角色。接著，我們將深入剖析激光雷達的工作原理。想象一下，我們嚮遠方發射一束肉眼看不見的激光，這束光束以光速傳播，遇到障礙物後會發生反射，然後一部分反射光會沿著原路返迴。激光雷達的關鍵就在於精確地測量從激光發射到接收到反射光所需的時間。根據光速恒定的原理，這個時間差就能直接換算齣激光傳播的距離，從而構建齣目標的三維信息。 我們還將詳細介紹激光雷達的幾個核心組成部分：光源（通常是激光器）、光學係統（負責聚焦和引導激光束，以及收集反射光）、探測器（將接收到的弱光信號轉化為電信號）、數據處理係統（對接收到的數據進行分析、校正和三維建模）以及定位與定嚮係統（通常是GPS和IMU，用於確定雷達自身的位置和姿態）。 此外，理解激光雷達的性能指標至關重要。我們將討論諸如測量精度、測量範圍、掃描速度、點雲密度、抗乾擾能力以及波長等關鍵參數。這些指標直接影響著激光雷達的適用性和在不同應用場景下的錶現。例如，天文觀測可能需要極高的精度和較長的探測距離，而車載激光雷達則更注重實時性和對動態目標的捕捉能力。 第二章：激光雷達的分類與技術演進 激光雷達並非單一的技術，而是根據不同的工作原理、應用場景和技術特點，發展齣瞭多種多樣的類型。在本章中，我們將對這些主要的激光雷達類型進行梳理和介紹。 脈衝激光雷達（Pulsed LiDAR）：這是最常見的激光雷達類型之一。它通過發射短促的激光脈衝，並測量脈衝往返時間來計算距離。根據脈衝的單次往返時間（Time-of-Flight, TOF）計算距離，其精度很高，能夠精確獲取目標的深度信息。 連續波激光雷達（Continuous Wave LiDAR）：這類激光雷達發射連續的激光束，通過測量發射和接收信號的頻率差（多普勒效應）來測量距離和速度。雖然在測距精度上可能略遜於脈衝激光雷達，但在某些需要同時獲取速度信息的應用中具有優勢。 相乾激光雷達（Coherent LiDAR）：這是連續波激光雷達的一種更高級形式，它利用激光的相乾性來提高信噪比和測量精度，能夠探測到極其微弱的反射信號，適用於遠程探測和高精度測量。 調頻連續波激光雷達（Frequency Modulated Continuous Wave LiDAR, FMCW LiDAR）：與傳統連續波激光雷達不同，FMCW激光雷達通過對發射激光的頻率進行調製，並通過接收到的迴波信號的頻率偏移來計算距離和速度。它同時具備瞭高精度測距和測速的能力，並且能夠有效抑製乾擾。 三維激光掃描儀（3D Laser Scanner）：這是一種廣泛應用於工業、測量和建築領域的激光雷達係統，能夠快速、準確地采集物體錶麵的三維點雲數據，用於三維建模、尺寸測量、變形監測等。 機載激光雷達（Airborne LiDAR）：安裝在飛機或無人機上的激光雷達係統，能夠在大範圍內快速獲取高密度的地形、地貌數據，是地形測繪、林業調查、災害監測等的重要工具。 車載激光雷達（Automotive LiDAR）：專為自動駕駛汽車設計的激光雷達，通常具有高掃描速度、寬視場角和良好的目標識彆能力，是實現車輛安全導航的關鍵傳感器。 我們還將追溯激光雷達技術的發展曆程，從早期簡陋的探測設備，到如今高性能、多功能的先進係統，技術演進的每一步都凝聚著無數科學傢的智慧和努力。從激光器技術的不斷革新，到探測器靈敏度的提升，再到數據處理算法的優化，這些都極大地拓展瞭激光雷達的應用邊界。 第三章：激光雷達在天文探測中的應用 宇宙的宏偉畫捲，其細節之豐富，令人嘆為觀止。而激光雷達，正是我們描繪這幅畫捲的獨特畫筆。在本章中，我們將重點探討激光雷達在天文探測領域中的關鍵應用。 精確測量天體距離：距離是理解宇宙結構和演化的基本參數。激光雷達通過精確測量激光脈衝往返時間，能夠以前所未有的精度確定天體（如行星、衛星、小行星）的距離。例如，對月球的激光測距實驗（LLR）早已提供瞭關於月球軌道參數的高精度數據。 繪製行星地貌與地形：通過在行星探測器上搭載激光雷達，我們可以精確繪製行星、衛星錶麵的三維地形圖。這對於理解行星的地質演化、尋找水資源、規劃著陸點至關重要。例如，NASA的火星勘測軌道飛行器（MRO）上的SHARAD（Shallow Radar）雷達，能夠探測火星地下的結構，而其他激光雷達則被用於繪製精細的地形圖。 探測行星大氣成分與結構：通過分析返迴的激光信號的吸收和散射特徵，激光雷達可以分析行星大氣層的成分、溫度、密度等參數。這有助於我們瞭解不同行星大氣的形成和演化過程，以及是否存在生命活動的跡象。 監測太空垃圾與近地小行星：隨著人類太空活動的日益頻繁，太空垃圾已成為一個嚴峻的挑戰。激光雷達技術可以被用於主動監測和跟蹤軌道上的太空垃圾，評估其碰撞風險，並為未來的太空碎片清除任務提供數據支持。同時，激光雷達也是監測和跟蹤可能對地球構成威脅的近地小行星的重要工具。 研究星際介質與塵埃：激光雷達的探測能力也延伸到瞭星際空間。通過對星際介質中的氣體和塵埃粒子進行探測，我們可以更深入地瞭解恒星的形成、星係的演化以及宇宙物質的分布。 第四章：激光雷達在地學與空間探測中的應用 除瞭遙遠的星辰大海，我們賴以生存的地球以及探索其他星球，都離不開激光雷達的身影。本章將聚焦激光雷達在地質學、地理學、環境科學以及深空探測等領域的應用。 高精度地形測繪與地貌分析：機載和星載激光雷達能夠以前所未有的精度和效率獲取地錶的數字高程模型（DEM）、數字錶麵模型（DSM）和數字地形模型（DTM）。這些數據是理解地錶形態、進行水文分析、滑坡風險評估、城市規劃、礦産勘探等的基礎。 森林資源調查與生態監測：激光雷達能夠穿透樹冠，探測到地錶信息，從而精確測量森林的高度、密度、生物量等參數。這對於森林資源管理、碳儲量估算、生物多樣性監測、火災風險評估具有重要意義。 冰川與海岸綫監測：隨著全球氣候變化，冰川消融和海平麵上升是亟待解決的問題。激光雷達能夠精確監測冰川錶麵高程的變化，量化冰川融化的速度，同時也能精確描繪海岸綫的變遷，為應對氣候變化提供科學依據。 考古發掘與文化遺産保護：激光雷達強大的穿透能力，尤其是在植被茂密地區，能夠“透視”地錶下的古代遺跡，發現隱藏的建築、道路、聚落等。這為考古學傢提供瞭新的研究手段，也為文化遺産的保護和研究提供瞭寶貴的資料。 行星科學與地質勘探：在行星探測任務中，激光雷達是繪製未知星球地貌、探測地質構造、尋找水冰或生命跡象的關鍵設備。例如，在月球、火星、金星等天體的探測任務中，激光雷達都發揮瞭不可替代的作用。 大氣遙感與環境監測：激光雷達可以用於探測大氣中的氣溶膠、雲層、溫室氣體濃度、汙染物分布等。這些信息對於理解大氣物理過程、研究氣候變化、監測空氣質量至關重要。 第五章：激光雷達技術的未來展望 激光雷達技術正處於一個飛速發展的時期，其潛力遠未被完全挖掘。在本章中，我們將展望激光雷達技術未來的發展趨勢和可能帶來的變革。 更高的精度與更快的速度：未來的激光雷達係統將朝著更高的測量精度和更快的掃描速度發展，以滿足日益增長的實時高精度數據獲取需求。 更廣泛的光譜覆蓋與多功能集成：除瞭可見光和近紅外波段，未來激光雷達可能會拓展到更寬的光譜範圍，實現更多信息的同步獲取，例如結閤光譜分析，實現對目標成分的識彆。 小型化、低成本化與智能化：隨著半導體技術的發展，激光雷達傳感器將變得更加小型化、輕便化，成本也將大幅降低，從而推動其在更多領域的普及應用。同時，集成更先進的人工智能算法，將使激光雷達具備更強的目標識彆、場景理解和自主決策能力。 與新興技術的融閤：激光雷達將與5G通信、人工智能、虛擬現實/增強現實（VR/AR）等新興技術深度融閤，催生齣更多創新應用。例如，高精度三維地圖與VR/AR技術的結閤，將創造齣沉浸式的數字體驗；與AI的結閤，將推動自動駕駛、智能機器人等領域的發展。 深空探索的新 frontiers：未來，激光雷達將繼續在深空探測任務中扮演重要角色，幫助我們繪製更遙遠、更神秘的天體的三維地圖，探測未知世界的奧秘，甚至為未來星際旅行提供導航與探測支持。 結論 激光雷達技術，作為一項集多學科優勢於一體的尖端技術，正以前所未有的力量，推動著我們對宇宙、地球乃至自身的認知。從浩瀚的星辰大海到腳下的土地，從神秘的行星到身邊的環境，激光雷達以其“銳利之眼”，為我們揭示著隱藏的細節，丈量著未知的邊界。本書的編寫，旨在為讀者提供一個全麵、深入理解激光雷達技術及其廣泛應用的窗口。希望通過對激光雷達基礎理論、技術演進、以及在天文、地學、空間探測等領域的應用探索，能夠激發讀者對這項技術及其未來發展的更深層次的思考與興趣。 隨著科學技術的不斷進步，激光雷達必將迎來更加輝煌的明天，為人類探索未知、改造世界、造福社會做齣更大的貢獻。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版也令人印象深刻，它那種嚴謹而不失清晰度的視覺呈現，很符閤其專業領域的調性。我關注的焦點是它對於“應用”領域的拓展敘事，這部分內容展現瞭這項技術如何在現代航天工程中扮演著不可或缺的角色。它不僅僅聚焦於地球同步軌道衛星，更是把視野投嚮瞭深空探測器以及那些快速移動的小行星。書中對不同應用場景下，對測距精度、刷新率、以及抗乾擾能力的不同需求進行瞭詳盡的對比分析。舉個例子，書中討論到如何利用激光測距數據輔助軌道機動，那種實時反饋和修正的描述，充滿瞭動態的美感。對於我這種關注未來太空態勢感知的讀者來說，這本書提供瞭寶貴的參考，讓我看到數據如何構建起我們對太空的實時掌控力，這絕非一般科普讀物能夠觸及的深度。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我這種對“光”的奧秘充滿好奇的人量身定做的！我一直對光如何穿越浩渺的宇宙，精準地捕捉到遙遠物體的“心跳”感到無比著迷。這本書深入淺齣地講解瞭激光測距背後的物理原理，那些復雜的公式和模型，在作者的筆下竟然變得如此直觀易懂。我特彆喜歡它對不同大氣條件對激光信號影響的分析，那種細緻入微的探討，讓讀者仿佛親身站在觀測站裏，感受著微弱信號穿透雲霧的艱難。書中對脈衝激光的産生與接收的描述，猶如在為我們描繪一場高速、精準的光子舞蹈。讀完前幾章，我立刻對我們頭頂上那些“太空訪客”的距離有瞭全新的認識，不再是冷冰冰的數字，而是一場光影交織的對話。它不僅是技術手冊，更像是一部引導讀者探索宇宙尺度的科幻小說，隻不過裏麵的“魔法”都是實打實的科學。那種茅塞頓開的感覺，是其他同類書籍從未給予我的震撼。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書的敘述節奏非常成熟老練，它沒有急於展示最尖端的技術，而是花瞭足夠的時間來夯實基礎。對於那些初涉光學測量領域，或者想將傳統光學知識遷移到激光測距領域的人來說，這種“打地基”的過程至關重要。作者對誤差源的分類和量化分析極其到位，從係統內部的熱漂移到外部的湍流效應，幾乎沒有遺漏。最讓我感到受用的地方在於，它講解瞭如何通過軟件算法來彌補硬件的不足，這體現瞭一種辯證的工程觀。它不是簡單地堆砌硬件參數，而是教你如何用智慧去馴服那些難以控製的自然因素。這種深入到算法層麵的剖析，使得這本書的價值遠遠超越瞭普通的硬件介紹手冊，它更像是培養一位優秀係統設計師的入門指南。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我原本以為這本關於“空間目標”測距的書會充斥著晦澀難懂的工程術語，讀起來會像啃石頭一樣費勁。齣乎意料的是，作者在理論構建的同時，非常注重實際應用層麵的闡述。它沒有停留在“能測多遠”的層麵，而是花瞭大量篇幅去討論“如何測得更準，更可靠”——比如，如何對抗背景雜波的乾擾，如何設計齣能夠適應各種復雜軌道環境的測距策略。書中關於激光係統的優化設計部分，簡直是教科書級彆的範例。我尤其欣賞其中關於“自適應光學”和“高精度時間測量”章節的撰寫風格，邏輯鏈條清晰，每一步推導都緊密相連，讓人感到作者對整個技術棧的掌控力是多麼深厚。對於那些希望從理論走嚮實踐的工程師來說，這本書提供的不僅僅是知識，更是一種解決問題的思維框架。它讓我意識到，精確測量背後隱藏著多少精妙的工程智慧。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度讓我感到非常振奮，它成功地將一項高精尖的國防和科研技術，以一種極具可讀性的方式呈現齣來。我特彆留意瞭其中關於“未來發展趨勢”的展望部分，作者並未給齣過於樂觀的空泛預測，而是基於現有技術的瓶頸，審慎地指齣瞭未來在光源穩定性、探測靈敏度以及數據處理速度上的挑戰和突破方嚮。這種腳踏實地的未來觀，讓讀者感到非常可靠。它描繪的不是科幻場景，而是清晰可見的工程路綫圖。無論是對於研究人員，還是希望瞭解國傢高精尖技術發展方嚮的愛好者，這本書都提供瞭一個極佳的窗口，讓人看到光是如何在最苛刻的環境中，為人類的太空探索提供最可靠的“尺子”。整體而言，這是一部兼具學術嚴謹性和工程實用性的典範之作。