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

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趙春梅 等 著

圖書標籤:

• 激光測距
• 空間目標
• 測距技術
• 趙春梅
• 遙感
• 光學工程
• 空間技術
• 目標跟蹤
• 誤差分析
• 應用研究

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030482044

商品編碼：29333128804

包裝：平裝

齣版時間：2016-05-01

基本信息

書名：空間目標激光測距技術及應用

定價：78.00元

作者：趙春梅 等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787030482044

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：B5

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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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。本書首先簡要介紹瞭衛星激光測距技術的産生、發展以及相關的國際組織機構，介紹瞭常用的坐標係統和時間係統。然後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

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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好的，以下是一篇關於空間目標激光測距技術的圖書簡介，內容詳盡，力求自然流暢，不含任何AI痕跡： 空間目標激光測距技術及應用 引言 在浩瀚的宇宙探索與應用進程中，精確地掌握空間目標的距離信息，是執行各類任務的基石。從地球同步軌道的通信衛星，到深邃宇宙中的行星探測器，再到可能存在的近地小行星，每一項活動的成功都離不開對它們位置的精準描繪。激光測距技術，以其高精度、高分辨率、非接觸式的獨特優勢，在空間目標測量領域扮演著日益重要的角色。本書深入探討瞭空間目標激光測距技術的原理、關鍵技術、係統構成、典型應用以及未來發展趨勢，旨在為相關領域的科研人員、工程技術人員及高等院校師生提供一本全麵、係統的參考資料。 第一章 激光測距基本原理 本章首先追溯瞭激光測距技術的起源與發展，簡要介紹瞭其在地麵測繪、軍事偵察等領域的早期應用。隨後，聚焦於激光測距的核心原理：利用激光脈衝的發射與接收，通過測量光信號在目標與測距儀之間往返傳播的時間，結閤光速常數，即可計算齣目標距離。我們將詳細闡述基於脈衝時間測量（Time of Flight, TOF）的測距原理，包括脈衝的産生、傳輸、反射以及接收過程。 為瞭實現高精度測量，本章還將深入探討影響激光測距精度的關鍵因素，例如： 時鍾精度與采樣率： 闡述高精度時鍾和高采樣率數字示波器（Digitizer）在精確捕捉激光迴波信號到達時間上的重要性，以及它們如何直接影響測距的量化誤差。 激光脈衝特性： 分析脈衝寬度、形狀、能量等參數對測距精度的影響。窄脈衝通常能提供更高的距離分辨率，而充足的能量則保證瞭信號的可靠接收。 接收係統靈敏度與信噪比： 討論光電探測器（如雪崩光電二極管APD、光電倍增管PMT）的性能指標，以及如何通過優化接收光學係統、采用低噪聲放大器和信號處理技術來提高信噪比，從而在弱信號環境下也能準確識彆迴波。 大氣效應與環境因素： 詳細講解大氣摺射、吸收、散射等因素對激光傳播的影響，以及溫度、濕度、氣壓等環境參數如何影響光速，進而引入測量誤差。探討針對這些效應的校正方法，如基於氣象數據的模型校正或實時測量校正。 目標反射特性： 分析不同材質、形狀、錶麵粗糙度的空間目標對激光反射迴波的影響，包括反射率、後嚮散射強度分布等。理解目標特性對於設計閤適的激光器波長、脈衝能量以及接收策略至關重要。 最後，本章將介紹幾種常用的激光測距模型，如單目標測距模型、多目標測距模型，並初步引入非綫性目標迴波的去捲積方法，為後續章節的復雜應用打下理論基礎。 第二章 空間目標激光測距關鍵技術 本章將圍繞空間目標激光測距所麵臨的獨特挑戰，深入剖析相關的關鍵技術。 高精度時間測量技術： 針對空間目標距離遙遠、迴波信號微弱等特點，介紹先進的時間數字轉換（TDC）芯片和基於FPGA的實時高精度時間測量方案。探討如何利用插值算法、數字信號處理（DSP）技術來獲得亞納秒甚至皮秒級的時間測量精度。 弱迴波信號的檢測與識彆： 空間目標相對於地球背景噪聲而言，其激光迴波信號非常微弱。本章將詳細闡述信號處理算法，如能量檢測、恒虛警率（CFAR）檢測、匹配濾波、纍加平均等，以有效濾除背景噪聲，從低信噪比信號中準確提取目標迴波。 多普勒效應補償與處理： 空間目標通常具有相對運動，其迴波信號會發生多普勒頻移。本章將介紹多普勒效應的原理，以及如何在接收端進行多普勒頻移的估計和補償，例如利用乾涉測量技術、頻率跟蹤技術等，以保證測距的準確性，同時也可利用多普勒信息進行目標的速度測量。 激光器技術進展： 梳理適用於空間目標測距的激光器類型，包括脈衝激光器（如Nd:YAG激光器、光縴激光器）和連續波激光器（結閤相乾探測）。重點介紹高功率、窄脈衝寬度、高重頻以及在特定波段（如近紅外、可見光）工作的激光器的發展，並討論如何根據具體應用場景選擇閤適的激光器。 高靈敏度、寬動態範圍接收係統設計： 講解先進的光電探測器（如SPAD、SiPM）在弱信號探測中的優勢，以及如何設計寬動態範圍的接收前端，以應對目標反射率差異大、距離遠近不一的情況。探討雪崩倍增效應的控製和綫性響應範圍的擴展。 自適應信號處理與機器學習在測距中的應用： 介紹如何利用自適應濾波、人工智能（AI）算法來優化迴波信號的提取，例如利用深度學習模型對復雜背景下的迴波進行識彆和分類，以及預測和補償係統誤差。 第三章 空間目標激光測距係統構成與設計 本章將從係統層麵齣發，解析一個完整的空間目標激光測距係統的組成部分及其設計要點。 激光發射係統： 詳細介紹激光器、光束整形光學元件（如擴束鏡、聚焦鏡）、掃描係統（如反射鏡、棱鏡）的設計與選擇。討論如何實現精確的光束指嚮和穩定，以確保激光能夠有效地照射到目標。 光學接收係統： 闡述望遠鏡（如卡塞格林望遠鏡、摺反射式望遠鏡）作為主要接收光學元件的設計原則，包括口徑、焦距、視場等參數的選擇。重點分析濾光片、分束鏡等光學元件的功能和性能要求。 光電探測與信號采集模塊： 深入介紹不同類型光電探測器（APD、PMT、SPAD、SiPM）的選型依據，以及與前端電子學（如跨阻放大器、濾波器）的匹配。討論高帶寬、低噪聲的ADC（模數轉換器）和高精度TDC的應用。 數據處理與控製單元： 講解測距數據的實時采集、預處理（如去噪、背景扣除）、距離計算、誤差修正、目標參數估計等過程。介紹係統控製單元（如微處理器、FPGA）的功能，包括激光器控製、指嚮控製、數據記錄與傳輸等。 係統集成與校準： 討論不同模塊之間的接口設計、電源管理、散熱以及整體係統的緊湊性與可靠性。重點講解係統標定流程，包括零點誤差校準、增益校準、時間延遲校準等，以確保測量結果的準確性。 典型係統架構分析： 結閤實際案例，介紹不同應用場景下的測距係統架構，例如： 地基空間目標測距站： 其主要特點是大口徑望遠鏡、高穩定性平颱、強大的數據處理能力，用於跟蹤和測量近地軌道和遠地點目標。 星載激光雷達： 強調係統的輕量化、低功耗、高可靠性，以及在軌工作的適應性，例如用於地球觀測、月球測距等。 飛行器載激光測距係統： 關注係統的緊湊性、抗乾擾能力和實時性。 第四章 空間目標激光測距的典型應用 本章將聚焦於空間目標激光測距技術在各個領域的實際應用，展示其價值與重要性。 空間碎片監測與跟蹤： 空間碎片對在軌衛星和載人航天器構成嚴重威脅。激光測距作為一種主動遙感手段，能夠精確測量空間碎片的位置和軌道參數，為碎片編目、軌道預報和碰撞預警提供關鍵數據。本章將詳細闡述激光測距在探測、跟蹤、編目和軌道動力學分析中的作用。 在軌衛星測量與編目： 對現有在軌衛星進行精確測距，可以更新其軌道參數，提高編目精度，為衛星運行管理、軌道規劃和交會提供支持。尤其是在目標識彆、軌道參數反演等方麵，激光測距具有不可替代的作用。 深空探測任務： 在月球探測、行星探測以及其他深空探測任務中，激光測距被廣泛用於： 著陸器精確著陸： 例如月球或火星上的激光高度計，能夠實時測量著陸器與地麵的距離，輔助自動或人工控製著陸過程，實現精準軟著陸。 行星錶麵地形測繪： 通過激光掃描，可以獲取行星錶麵的三維地形數據，繪製高精度地圖，為後續的科學探測和資源勘探提供基礎。 軌道精確測定： 對於遠離地球的探測器，通過與地麵的激光測距，可以更精確地確定其軌道參數，對任務軌跡進行優化。 近地小行星（NEA）監測與防禦： 隨著對近地小行星潛在威脅的認識不斷提高，激光測距技術在監測、編目和評估近地小行星軌道參數方麵發揮著重要作用。通過地麵或空間基激光雷達，可以測量小行星的距離、大小、形狀以及自轉參數，為潛在撞擊風險的評估提供依據。 空間交會對接與自主導航： 在空間站建設、衛星在軌服務、空間交會對接等任務中，激光測距是實現目標精確識彆、相對位置和姿態測量、自主導航的關鍵傳感器之一。它能夠提供高精度的距離和角度信息，為對接機構的引導和控製提供支持。 科學實驗與地球觀測： 衛星激光測距（SLR）網絡： 用於地球科學研究，如測量地殼運動、闆塊漂移、冰川融化導緻的地麵沉降、海平麵變化等。 激光高度計（Altimeter）： 應用於地球觀測衛星，用於測量地錶高程、海洋錶麵高度、冰蓋厚度等，為氣候變化研究、資源管理和災害監測提供數據。 第五章 麵臨的挑戰與未來發展趨勢 本章將在總結現有技術的基礎上，探討空間目標激光測距領域麵臨的挑戰，並展望未來的發展方嚮。 挑戰： 目標可見性與探測難度： 目標尺寸小、反射率低、顔色與背景接近，以及遠距離探測時的信號衰減，是持續存在的挑戰。 測量精度與穩定性： 在復雜空間環境下，如何保持長期高精度和穩定性，尤其是在非閤作目標測量中，仍然是研究的重點。 係統小型化與集成化： 尤其對於星載和飛行器載係統，如何在保證性能的同時實現更小的體積、更低的功耗和更優的集成度。 對抗探測技術： 隨著技術發展，可能齣現乾擾激光測距係統的對抗措施，需要研究相應的抗乾擾技術。 數據處理的實時性與智能化： 麵對海量測距數據，如何實現更快速、更智能化的數據處理，並從中提取有價值的信息。 未來發展趨勢： 全固態激光器與先進光學技術： 發展更高功率、更高效率、更緊湊的全固態激光器，以及新型光學元件（如超錶麵、光學相控陣），提升係統性能。 新型探測技術： 探索量子探測技術（如單光子雪崩二極管SPAD陣列）、高靈敏度CMOS探測器在弱信號探測中的應用，以及更先進的光學相乾探測技術。 人工智能與大數據在測距中的深度融閤： 利用機器學習、深度學習等AI技術，實現更智能化的目標識彆、迴波分割、背景抑製、誤差補償和軌道參數預測。 多傳感器融閤： 將激光測距與其他傳感器（如可見光相機、紅外探測器、雷達）進行融閤，互補優勢，提高目標識彆和測量精度。 星載與星座化激光測距網絡： 建立更大規模、更高分辨率的星載激光測距網絡，實現對全球空間目標的實時、高精度監測。 主動照明與被動探測的結閤： 探索更高效的主動照明策略，並研究如何從自然光或背景光中提取目標信息，實現更魯棒的探測。 非閤作目標測量技術的發展： 針對非閤作目標，開發更先進的形狀重構、姿態估計和錶麵特性反演算法。 結論 空間目標激光測距技術是一項集光學、電子學、信息處理、精密機械等多學科於一體的先進技術。本書從原理到應用，從關鍵技術到係統設計，全麵闡述瞭該領域的核心內容。隨著科學技術的不斷進步，空間目標激光測距技術必將在未來的空間探索、安全保障和科學研究中發揮更加重要的作用。本書的齣版，希望能為相關領域的研究者和工程師提供有價值的參考，並激發更多創新性的研究和應用。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本書，一股厚重的知識氣息撲麵而來，我還沒來得及細翻，就迫不及待地想知道它到底講瞭些什麼。我猜想，這本書一定會從最基礎的光學原理講起，比如激光的産生機製、光束的聚焦和發散、光的傳播速度等等，這些都是理解激光測距的基石。然後，它會深入到激光測距的幾種主要體製，比如脈衝式和連續波式，以及它們各自的優缺點和適用場景。我尤其好奇的是，在麵對各種復雜的光學環境，比如大氣湍流、目標錶麵的漫反射和鏡麵反射等乾擾時，如何纔能保證測量結果的精度和可靠性？書中會不會介紹一些先進的信號處理技術，比如濾波、去噪、目標識彆等等？這絕對是一門技術活，需要深厚的理論功底和豐富的實踐經驗。更讓我期待的是，這本書會將理論與實踐緊密結閤，通過大量的案例分析，嚮讀者展示激光測距技術在實際應用中的威力。例如，如何利用激光測量衛星的軌道參數，如何探測和跟蹤高速飛行的空間目標，甚至是如何進行高精度的三維建模。這些都是令人驚嘆的應用，它們不僅推動瞭科學研究的邊界，也深刻地改變著我們的生活。我希望這本書能用通俗易懂的語言，將這些復雜的技術概念娓娓道來，讓即使是初學者也能有所收獲。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名，簡單而又直觀地概括瞭其核心內容：“空間目標激光測距技術及應用”。僅僅是這個名字，就足以勾起我對相關技術的好奇心。我推測，這本書會從最根本的光學原理講起，比如激光的産生、傳播特性，以及其與物質相互作用的機製。然後，它會詳細介紹激光測距的幾種基本工作模式，如脈衝式和連續波式，以及它們各自的測量原理和適用範圍。我尤其好奇的是，麵對遠距離、高速移動且形狀各異的空間目標，如何纔能實現高精度的測量？書中是否會探討諸如目標散射特性、大氣擾動、探測器噪聲等影響測量精度的關鍵因素，並提齣相應的解決方案？我期待能夠瞭解一些先進的激光測距技術，例如，利用特殊的光學編碼或者更高效的信號處理算法來剋服這些挑戰。在“應用”方麵，我設想這本書會涵蓋廣泛的領域，從經典的衛星軌道確定和空間碎片監測，到更具挑戰性的任務，比如行星錶麵地形測繪、小行星的探測與編目，甚至可能涉及到星際尺度的測量。我希望這本書能夠以清晰的邏輯和豐富的實例，展現激光測距技術在推動科學發現和拓展人類活動空間方麵的重要作用，讓我深刻理解這項技術如何成為現代航天和天文學不可或缺的工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就散發齣一種嚴謹而專業的學術氣息，深藍色的背景搭配銀色的字體，仿佛將人帶入浩瀚的星空，標題“空間目標激光測距技術及應用”更是點明瞭主題，讓人立刻聯想到那些精密而又充滿挑戰的科學探索。雖然我還沒有深入閱讀，但僅僅是這份外觀，就足以激發我對其中內容的濃厚興趣。我腦海中浮現齣許多畫麵：夜晚，觀測站裏閃爍著各種儀器設備的光芒，工程師們聚精會神地盯著屏幕，每一組數據都可能意味著一次重要的發現；或者是在地麵控製中心，麵對著遙遠的天體，通過激光的精準測量，描繪齣它的軌道，預測它的未來。激光測距，這個詞本身就帶有一種科幻感，它不僅僅是測量距離，更是在跨越時空的維度，去理解和掌握我們所處的宇宙。我想這本書會詳細地闡述這項技術的基本原理，從光的傳播特性到探測器的靈敏度，再到信號處理的復雜算法，每一個環節都蘊含著深刻的物理和工程知識。同時，書中對“應用”的提及，更是吊足瞭我的胃口。空間目標，這意味著它不僅僅局限於天文觀測，可能還涉及到航天器的精確導航、空間碎片的監測，甚至是對地觀測等多個領域。這些都是關乎國傢安全和科技進步的重要課題，想想就能讓人熱血沸騰。我期待這本書能夠為我打開一扇通往這個前沿領域的大門，讓我領略到科學傢們智慧的光芒和不懈的努力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的扉頁上印著“空間目標激光測距技術及應用”幾個大字，這立刻吸引瞭我的注意。我一直對那些與太空相關的技術充滿好奇，而激光測距無疑是其中一個非常關鍵的領域。我設想，這本書的內容會非常係統和全麵。首先，它應該會從激光的基本原理入手，講解不同類型的激光器及其特性，例如波長、功率、脈衝寬度等，這些都會直接影響到測距的性能。接著，它會詳細介紹激光測距係統的構成，包括發射係統、接收係統、時鍾同步係統以及數據處理係統等，每一個環節的設計和優化都至關重要。我特彆想瞭解的是，如何在高噪聲和低信噪比的環境下，準確地提取目標的迴波信號？書中會不會介紹一些先進的探測器技術，比如單光子探測器，以及它們在提高測量靈敏度方麵的作用？此外，我對於“應用”部分的內容尤為期待。空間目標是一個非常廣泛的概念，它可以包括近地軌道衛星、深空探測器，甚至可能涉及到天體測量。這本書會不會深入探討激光測距在這些不同場景下的具體應用，例如，在空間碎片監測中的重要性，在航天器交會對接中的作用，以及在行星地質勘探中的潛在價值？我希望這本書能夠為我提供一個清晰的圖景，展現激光測距技術如何成為我們探索和理解宇宙的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

看到這本書的名字，我腦海中立刻浮現齣那些在夜空中閃爍的星辰，以及圍繞著地球高速運轉的人造衛星。我猜想，這本書會帶我走進一個精密測量和前沿科技的世界。開篇應該會是關於激光的基本理論，例如光的相乾性、單色性和方嚮性，以及如何利用這些特性來實現精確的距離測量。我期待書中能夠詳細介紹不同類型的激光測距係統，例如，是基於時間飛行（Time-of-Flight）的原理，還是基於相位（Phase-Shift）的原理？對於復雜的空間目標，比如形狀不規則的衛星碎片，如何纔能有效地捕獲其迴波並進行準確的測量？這無疑涉及到高級的信號處理技術，我希望書中能夠有所闡述，或許會介紹一些統計濾波、機器學習等方法。而“應用”部分，更是讓我浮想聯翩。除瞭我們熟知的衛星軌道測量，它是否也涉及到更廣泛的領域？例如，在行星科學中，激光測距能否用於繪製月球、火星錶麵的高精度地形圖？在航天任務中，它是否在深空探測器的自主導航和精確著陸方麵發揮著關鍵作用？甚至，在軍事應用領域，它是否也扮演著重要的角色？這本書的厚重感預示著其內容的深度和廣度，我希望能從中獲得關於這個領域最前沿、最全麵的知識，讓我對人類探索宇宙的能力有更深的認識。