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馬晶，譚立英，於思源著 著

圖書標籤:

• 衛星通信
• 光通信
• 空間通信
• 無綫通信
• 信息技術
• 通信工程
• 馬晶
• 譚立英
• 於思源
• 學術著作

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118103519

商品編碼：29324839197

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2015-12-01

基本信息

書名：衛星光通信

定價：88.00元

作者：馬晶,譚立英,於思源著

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2015-12-01

ISBN：9787118103519

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書可供衛星通信、光通信以及相關學科的科技工作者參考，也可作為大學高年級學生和研究生的教材或相關課程的參考書。

目錄

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章 衛星光通信研究進展及應用背景
1.1 概述
1.2 衛星光通信研究進展
1.2.1 美國衛星光通信研究進展情況
1.2.2 歐洲衛星光通信研究進展情況
1.2.3 日本衛星光通信領域研究進展情況
1.2.4 中國衛星光通信領域研究概況
1.3 衛星光通信應用背景
參考文獻
第2章 衛星光通信終端光學係統設計物理基礎
2.1 概述
2.2 衛星光通信終端所處光學環境
2.2.1 星光背景噪聲分析
2.2.2 各鏈路星光背景仿真實驗
2.2.3 太陽背景噪聲分析
2.3 衛星光通信終端所處溫度場環境
2.3.1 在軌溫度場環境特點
2.3.2 在軌溫度場分布特性研究
2.3.3 在軌溫度場對係統性能影響的研究
2.3.4 45°反射鏡在軌溫度場分布對係統性能影響的仿真分析
2.4 衛星光通信終端所處輻射場環境
2.4.1 在軌輻射場環境特點
2.4.2 器件抗輻射要求
參考文獻
第3章 衛星光通信終端光學係統特點
3.1 概述
3.2 衛星光通信終端係統-
3.2.1 跟瞄子係統
3.2.2 通信子係統
3.2.3 其他子係統
3.3 光束發射子係統光學特點
3.3.1 光束發射子係統任務特點
3.3.2 光束發射子係統結構特點
3.3.3 光束發射子係統光學性能要求
3.4 跟瞄接收子係統光學特點
3.4.1 跟瞄接收子係統任務特點
3.4.2 跟瞄接收子係統結構特點
3.4.3 跟瞄接收子係統光學性能要求
3.5 通信接收子係統光學特點
3.5.1 通信接收子係統任務特點
3.5.2 通信接收子係統結構特點
3.5.3 通信接收子係統光學性能要求
參考文獻-
第4章 衛星光通信終端光學子係統設計
4.1 概述
4.2 光學天綫係統設計
4.2.1 光學天綫基本技術指標
4.2.2 摺射係統
4.2.3 反射係統
4.2.4 摺反係統
4.3 光束發射子係統光學設計
4.3.1 光束發射子係統光學基本技術指標
4.3.2 像差對光束發射子係統性能的影響
4.4 跟瞄接收子係統光學設計
4.5 通信接收子係統光學設計
4.5.1 反射式光學發射天綫中多個局部畸變對誤碼率的影響
4.5.2 透射式光學發射天綫中多個局部畸變對誤碼率的影響
參考文獻
第5章 光束捕獲、跟蹤和通信技術物理基礎
5.1 概述
5.2 軌道確定與預測
5.2.1 利用地麵觀測數據確定軌道
5.2.2 利用GPS數據預測軌道
5.3 激光大氣傳輸理論
5.3.1 大氣對激光傳輸影響概述
5.3.2 大氣激光衰減
5.3.3 大氣激光摺射
5.3.4 大氣對光束發射的影響
參考文獻
第6章 光束預瞄準和捕獲掃描技術
6.1 概述
6.2 坐標係建立
6.2.1 星上瞄準坐標係的建立
6.2.2 瞄準機構方位軸坐標係
6.3 瞄準理論
6.4 提前瞄準
6.5 預瞄準和角度獲取方法
6.5.1 基於GPS和星敏感器的衛星光通信跟蹤瞄準角度預測方法-
6.5.2 基於星載GPS的星間激光通信快速收斂光束跟蹤方法
6.6 捕獲理論
6.7 影響捕獲性能的因素分析
6.7.1 預瞄準誤差
6.7.2 衛星平颱振動
6.7.3 捕獲探測性能
6.8 捕獲掃描實現技術方法
6.8.1 掃描方式
6.8.2 掃描範圍選取
6.8.3 掃描重疊角設置
6.9 大氣對光束瞄準的影響
6.9.1 大氣對光信號偏差檢測的影響
6.9.2 大氣對通信信號探測的影響
6.9.3 大氣影響補償方法
參考文獻
第7章 光束跟蹤和振動補償技術
7.1 概述-
7.2 跟蹤理論
7.2.1 單嚮跟蹤
7.2.2 雙嚮跟蹤
7.3 影響跟蹤和振動補償因素分析
7.3.1 探測器的測角誤差
7.3.2 係統誤差
7.3.3 衛星平颱振動
7.4 穩定跟蹤控製及振動補償方法
7.4.1 瞄準角度誤差的約束條件
7.4.2 大均方差的約束條件
7.4.3 再生縱橫單嚮凸圖像形心方法
7.4.4 閾值分割法的選擇
7.5 跟蹤和振動補償地麵仿真模擬技術
7.5.1 實驗方案
7.5.2 衛星平颱振動的模擬
7.5.3 實驗裝置
7.5.4 實驗過程描述
7.5.5 實驗結果與分析
參考文獻
第8章 激光通信技術
8.1 概述
8.2 衛星激光通信鏈路性能需求分析
8.2.1 星地激光通信鏈路
8.2.2 星問激光通信鏈路
8.2.3 深空探測激光通信鏈路
8.2.4 天地一體化信息網絡激光通信鏈路
8.3 直接探測通信技術
8.3.1 直接探測原理
8.3.2 APD(雪崩光電二極管)探測器
8.4 相乾探測通信技術
8.4.1 空間背景光噪聲影響
8.4.2 相乾通信技術
8.4.3 相乾接收技術
8.4.4 相乾探測的信噪比
8.4.5 多普勒頻移對相乾通信的影響
8.5 魯棒自差接收方法
8.6 光縴耦閤效率
8.6.1 光縴耦閤的基本理論
8.6.2 光縴耦閤影響的理論模型
8.6.3 耦閤效率和優耦閤參數
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《星輝之下：解鎖無綫通信的未來》 引言 在人類探索宇宙的宏偉徵程中，信息的傳遞一直是連接地球與遙遠彼岸的生命綫。從早期地麵站之間笨拙的信號交換，到如今能夠實時傳輸高清視頻、進行復雜科學實驗的跨星際通信，無綫通信技術的發展從未停歇。而當我們將目光投嚮地球之外，特彆是那些覆蓋全球、無遠弗屆的低軌衛星星座，便能預見一個全新的信息時代正在悄然來臨。本書《星輝之下：解鎖無綫通信的未來》將帶領讀者深入探索這一激動人心的領域，揭示衛星光通信這一前沿技術如何重塑我們連接世界、探索宇宙的模式，並展望其在未來社會發展中的無限可能。 第一章：星辰大海的呼喚——為何需要衛星通信 人類對信息的需求是與生俱來的，而隨著社會的發展，這種需求呈現齣爆炸式增長。傳統的地麵通信網絡，如光縴和基站，在覆蓋人口密集區域時錶現齣色，但其固有缺點也日益凸顯： 地域限製與“數字鴻溝”： 廣袤的沙漠、崎嶇的山脈、偏遠的島嶼，甚至海洋深處，這些區域的通信覆蓋常常是空白或極度昂貴的。這導緻瞭“數字鴻溝”的齣現，使得生活在這些地區的人們無法平等地獲取信息、接受教育、參與全球經濟活動。 災難恢復的脆弱性： 地震、洪水、颱風等自然災害，以及戰爭衝突，都可能輕易摧毀地麵通信基礎設施，導緻通信中斷，阻礙救援工作，加劇災難的影響。 移動通信的挑戰： 飛機、船舶、高鐵等高速移動平颱，在傳統網絡中往往麵臨信號不穩定、切換頻繁的問題，影響用戶體驗。 太空探索的需求： 隨著人類對月球、火星乃至更遙遠星係的探索不斷深入，對可靠、高速、低延遲的星際通信提齣瞭前所未有的要求。 正是在這樣的背景下，衛星通信的概念應運而生。通過部署在地球軌道上的通信衛星，可以實現全球範圍內的信息覆蓋，跨越地理障礙，提供不受地麵基礎設施限製的連接。然而，傳統的射頻通信方式在速率、容量和安全性方麵已逐漸顯露齣瓶頸。低軌衛星星座的齣現，更是將衛星通信推嚮瞭一個新的高度，為解決上述挑戰提供瞭革命性的方案。 第二章：躍入低軌——低軌衛星星座的崛起 與傳統的地球靜止軌道（GEO）衛星不同，低軌衛星（LEO）以其更貼近地球的軌道高度，帶來瞭前所未有的優勢： 低延遲： LEO衛星距離地麵更近，信號往返的時間大大縮短，這意味著更低的通信延遲。對於實時交互應用，如在綫遊戲、遠程手術、自動駕駛等，低延遲至關重要，而GEO衛星的延遲則難以滿足這些需求。 更高的帶寬和容量： 由於軌道高度較低，LEO衛星可以部署數量龐大的星座，形成密集覆蓋。每個衛星都可以擁有更高的頻譜效率，並通過星間鏈路（Inter-Satellite Links, ISLs）實現數據的高速傳輸，從而提供遠超傳統衛星通信的帶寬和容量。 更低的發射成本： 相比於將衛星送往GEO軌道所需的巨大能量，LEO衛星的發射成本相對較低，使得大規模部署成為可能。 更小的天綫尺寸： LEO衛星終端設備的天綫尺寸也更加小巧，方便用戶攜帶和使用。 本書將深入剖析LEO衛星星座的設計理念、部署策略，以及其如何通過“通信即服務”（Communications as a Service, CaaS）模式，為全球用戶提供高品質的通信服務。我們將探討SpaceX的Starlink、OneWeb、Amazon Kuiper等主要星座的特點，以及它們在技術實現上的差異與創新。 第三章：光芒萬丈——光通信的技術革新 如果說LEO衛星星座是“載體”，那麼光通信技術則是驅動這一載體實現高速、海量信息傳遞的“引擎”。傳統的衛星通信主要依賴射頻（RF）技術，而光通信則利用激光束在空間中傳輸信息，其優勢顯著： 極高的帶寬和速率： 光波的頻率遠高於射頻波，這意味著其可以承載的信息量呈指數級增長。光通信能夠輕鬆實現Gbps甚至Tbps級彆的傳輸速率，遠超當前射頻通信的能力。 更高的安全性： 激光束方嚮性強，信號聚焦，不易被竊聽或乾擾，從而提供瞭更高的通信安全性。 更小的天綫尺寸： 相比於射頻通信需要較大的天綫來聚焦信號，光通信所需的光學元件更小巧，這對於空間有限的衛星和終端設備來說是巨大的優勢。 不受頻譜限製： 射頻頻譜資源日益擁擠且受管製，而光通信不受此限製，具有更大的自由度。 本書將詳細闡述衛星光通信的核心技術，包括： 激光通信係統： 從激光器的選擇、光束的瞄準與跟蹤，到光路的優化設計，我們將揭示如何在高動態的太空環境中實現穩定可靠的光信號傳輸。 星間鏈路（ISLs）： 這是LEO衛星星座實現“全域互聯”的關鍵。我們將深入探討ISLs如何使衛星之間直接通信，形成一張覆蓋全球的“太空互聯網”，從而降低對地麵站的依賴，進一步提升通信效率和韌性。 地麵站的光通信接口： 如何將衛星上的光信號高效、可靠地傳輸到地麵，以及地麵終端的設計和部署。 先進的光調製與解調技術： 如何在有限的信號能量下，實現更高的數據速率和更低的誤碼率。 第四章：連接世界，點亮未來——衛星光通信的應用場景 衛星光通信並非僅限於太空探索，其廣泛的應用前景將深刻改變我們生活的方方麵麵： 全球無縫高速互聯網接入： 為偏遠地區、農村地區提供與城市同等的互聯網體驗，彌閤數字鴻溝。 航空與海事通信的革新： 為飛機、船舶提供穩定、高速的寬帶連接，提升乘客體驗，支持更復雜的通信需求。 應急通信與災難響應： 在地麵通信設施損毀的情況下，提供可靠的備用通信通道，支持救援指揮和信息發布。 物聯網（IoT）的全麵擴展： 為海量分布式的物聯網設備提供連接，實現更智能化的城市管理、農業生産、環境監測等。 5G/6G網絡的延伸與增強： 將衛星通信作為地麵5G/6G網絡的補充，實現真正的“萬物互聯”，覆蓋更廣闊的區域。 高精度定位與導航： 結閤通信與定位功能，為自動駕駛、無人機、精準農業等提供更精確的服務。 科學研究與數據傳輸： 為太空望遠鏡、地球觀測衛星等提供高速數據迴傳通道，加速科學發現。 國傢安全與軍事通信： 提供安全、可靠、全球覆蓋的通信能力，支持遠程指揮、情報收集等任務。 本書將通過生動的案例分析，展示衛星光通信在不同領域的實際應用，並探討其可能帶來的顛覆性影響。 第五章：挑戰與展望——邁嚮星際互聯的新紀元 盡管衛星光通信前景光明，但其發展仍麵臨諸多挑戰： 技術成熟度與成本： 盡管技術進步迅速，但大規模商業化部署的成本仍然是關鍵因素。 空間碎片與軌道管理： 隨著LEO星座數量的增加，空間碎片問題和軌道碰撞風險日益突齣，需要國際閤作來共同應對。 産業鏈協同與標準製定： 建立完善的産業鏈，統一技術標準，是推動産業健康發展的關鍵。 政策法規與頻譜分配： 國際性的政策協調與頻譜分配，是衛星通信服務全球化的重要保障。 安全與隱私： 盡管光通信本身安全性較高，但整體係統的安全防護仍然需要高度重視。 本書將深入分析這些挑戰，並結閤行業發展趨勢，對衛星光通信的未來進行展望。我們相信，通過持續的技術創新、國際閤作和政策支持，衛星光通信必將迎來一個更加輝煌的未來，為人類構建一個真正互聯互通的地球，乃至更廣闊的宇宙。 結語 《星輝之下：解鎖無綫通信的未來》不僅僅是一本關於技術發展的書籍，它更是關於人類探索未知、連接世界、追求進步的宏大敘事。通過對衛星光通信的深入剖析，我們希望能夠激發讀者對未來通信技術的好奇心，理解這項技術如何正在悄無聲息地改變我們的世界，並為即將到來的星際互聯新紀元做好準備。當我們仰望星空，不再隻是看到遙不可及的光點，而是預見到一個充滿無限信息與可能性的連接網絡。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的，不僅僅是知識的灌輸，更是一種思維方式的啓迪。我原以為，通信技術的發展無非就是越來越快、越來越方便。然而，這本書讓我看到瞭更深層次的邏輯和更宏大的圖景。作者們通過對衛星光通信原理的深入剖析，讓我認識到，技術的進步往往是多學科、多領域交叉融閤的結果。那些看似簡單的光信號，背後卻蘊含著精密的物理學原理、嚴謹的工程學設計，以及對材料科學、計算機科學等諸多領域的深刻理解。每一次的信號傳輸，都是一場經過精心策劃的“太空芭蕾”。書中關於信道編碼、功率控製、多址接入等方麵的講解，讓我看到瞭技術在解決實際問題時的智慧和創造力。我開始思考，在有限的頻譜資源下，如何最大化通信效率？如何在復雜的電磁環境中，保證信號的可靠傳輸？這些問題，都可以在書中找到令人信服的答案。更讓我驚嘆的是，作者們在介紹復雜技術的同時，還穿插瞭一些曆史的敘述和未來的預測，讓我看到瞭這項技術是如何一步步發展至今，以及未來可能的發展方嚮。這種宏觀與微觀相結閤的敘述方式，讓我在學習技術知識的同時，也獲得瞭對整個通信産業發展脈絡的深刻認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書讓我對“信息”的傳播有瞭全新的認識。我一直以為，信息就是我們手機裏發送的文字、圖片，或是網絡上的視頻。但是，讀瞭這本書之後，我纔明白，真正意義上的信息，其承載和傳遞方式，可以如此的“輕盈”而又“強大”。那些在太空中閃爍的光點，並非是簡單的信號燈，而是承載著人類文明的無數信息載體。我開始理解，為什麼需要用光來通信，為什麼需要衛星來扮演“信使”的角色。書中的一些關於大氣層影響、空間環境對通信的影響的討論，讓我深切體會到，在浩瀚的宇宙中進行通信，並非易事，需要剋服多少意想不到的睏難。那些關於信號衰減、噪聲乾擾的分析，讓我對通信的魯棒性有瞭更深的認識。我開始意識到，每一次我們能夠順暢地發送一條消息，或是觀看一段流暢的視頻，背後都凝聚著無數科研人員的心血和智慧。這本書不僅僅是關於一種通信技術，它更像是一部關於人類如何突破自然界限、連接彼此的史詩。它讓我對那些默默奉獻的科學傢和工程師們肅然起敬，他們的努力，讓我們得以在這個日益互聯互通的世界裏，享受科技帶來的便利。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我最大的感受，是一種前所未有的“身臨其境”感。仿佛自己也化身成瞭衛星光通信係統中的一部分，親身體驗著光信號在宇宙中的穿梭。作者們用極其生動和形象的語言，將那些枯燥的技術原理講解得深入淺齣。我看到瞭光信號如何在地麵站發射，如何被衛星接收，然後又如何在太空中轉化為另一束光，飛嚮另一個遙遠的接收站。書中的一些圖示和案例分析，更是將抽象的概念具象化，讓我能夠清晰地想象齣整個通信鏈路的運作過程。我開始理解，為什麼衛星需要精確的軌道和穩定的姿態，為什麼光信號的功率和頻率需要被嚴格控製。那些關於不同調製方式的介紹，讓我看到瞭技術在追求效率和可靠性方麵的不斷創新。同時，我也注意到瞭書中對成本、功耗以及安全性等方麵的考量，這讓我意識到，一項先進技術的實現，需要平衡的因素是多麼的復雜。總而言之，這本書讓我對衛星光通信這個領域，從一個模糊的概念，變成瞭一個清晰而完整的圖像，讓我對未來的通信發展充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

第一次捧起這本書，我並沒有期待它能帶給我多麼宏大的視角，隻是抱著瞭解一些基本概念的心態。然而，隨著翻頁的深入，一種前所未有的震撼感逐漸湧上心頭。作者們以一種極其嚴謹又不失人文關懷的筆觸，為我描繪瞭一個我從未真正想象過的世界——一個由無數微小光點構成的、橫跨地錶的通信網絡。我開始意識到，我們習以為常的無綫通信，其背後可能隱藏著如此復雜而精妙的設計。書中的內容，像是為我打開瞭一個全新的知識寶庫，讓我得以觸及那些隱藏在日常生活之下的科學奇跡。我學會瞭理解，為什麼在某些極端環境下，傳統的通信方式會失效，而衛星通信卻能巍然不動；我領略瞭，那些在高空飛行的“眼睛”是如何通過精確的計算和巧妙的設計，實現信息的高速傳輸。那些關於激光的運用、編碼的技巧、抗乾擾的策略，都讓我覺得既新奇又實用。更讓我驚喜的是，書中並沒有止步於技術細節，而是巧妙地融入瞭對這種技術應用前景的展望，讓我看到瞭它在國傢安全、環境保護、災難救援等多個領域的巨大潛力。讀完這本書，我對“連接”這個詞有瞭更深刻的理解，它不再僅僅是簡單的信息傳遞，而是一種跨越空間、跨越障礙的強大力量，而衛星通信，正是這種力量的重要載體。

評分☆☆☆☆☆

這本書如同一扇窗，讓我得以窺探那些懸浮在地球之上、閃耀著科技之光的人造衛星，以及它們如何通過光的脈衝編織齣無形的通信網絡。在閱讀的過程中，我仿佛化身為一名在浩瀚宇宙中穿梭的探索者，親眼見證瞭那些精密的儀器如何在嚴酷的環境下工作，如何將地球上的信息傳遞給遙遠的太空，又如何將來自星辰大海的奧秘帶迴。作者們用他們深厚的專業知識，將那些原本晦澀難懂的物理原理和工程技術，化作瞭一幅幅生動的畫麵。從光波的産生、傳輸，到信號的調製、解調，再到衛星的軌道設計、姿態控製，每一個環節都仿佛被拆解開來，呈現在我眼前。尤其讓我印象深刻的是，書中對於光縴通信與衛星通信的對比分析，讓我更清晰地理解瞭各自的優劣勢以及在不同場景下的應用價值。那種在地麵上鋪設光纜的局限性，在與衛星通信的“天涯若比鄰”的暢快淋灕相比，更能凸顯齣後者在廣域覆蓋和快速部署方麵的巨大優勢。這本書不僅僅是技術層麵的介紹，更讓我體會到瞭人類智慧的結晶，以及我們在探索和連接世界方麵所付齣的不懈努力。它讓我對未來的通信方式充滿瞭無限的遐想，或許不久的將來，我們就能享受到更加便捷、高效、覆蓋全球的通信服務，而這一切，都離不開背後無數的科學研究和技術突破，這本書正是其中一個生動的注腳。