空間目標激光測距技術及應用 趙春梅,桑吉章,瞿鋒,郭金運,衛誌斌 ... 97870304 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

趙春梅，桑吉章，瞿鋒，郭金運，衛誌斌 ... 著

圖書標籤:

• 激光測距
• 空間目標
• 測距技術
• 應用
• 遙感
• 光學工程
• 導航定位
• 空間技術
• 測繪
• 97870304

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030482044

商品編碼：29310037663

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,桑吉章,瞿鋒,郭金運,衛誌斌 ...

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-05-01

ISBN：9787030482044

字數：

頁碼：212

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書*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

---

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

章 緒論
1．1 空間目標概述
1．2 空間目標探測技術
1．3 空間目標激光測距技術
1．4 空間目標激光測距技術的應用
參考文獻

第2章 天體測量基礎
2．1 天體測量的基本概念
2．2 球麵三角基本公式
2．3 時間係統
2．4 坐標係統
2．5 坐標係之間的轉換
參考文獻

第3章 激光測距係統組成及基本原理
3．1 係統基本組成
3．2 衛星激光測距基本原理
3．3 衛星激光測距基本理論
3．4 衛星激光測距誤差分析
參考文獻

第4章 激光測距發射技術
4．1 激光器概述
4．2 激光測距發射係統
4．3 激光能量放大技術
4．4 光學準直控製技術
參考文獻

第5章 光電接收技術
5．1 概述
5．2 光子探測原理
5．3 光電接收係統
5．4 光子探測濾波技術
參考文獻

第6章 激光測距控製技術
6．1 激光測距硬件技術
6．2 激光測距軟件技術
6．3 地靶標校技術
參考文獻

第7章 SLR數據處理與應用
7．1 概述
7．2 觀測模型和衛星攝動模型
7．3 參數解算方法
7．4 SLR數據質量評估
7．5 SLR的應用
參考文獻

第8章 空間碎片激光數據處理及應用
8．1 概述
8．2 空間碎片激光觀測
8．3 空間碎片激光觀測數據處理
8．4 空間碎片軌道數據的應用
參考文獻

《精準遙感：空間目標探測與測量前沿技術》 內容概述： 本書深入探討瞭空間目標精準遙感，特彆是激光測距技術在航天領域的關鍵應用。本書內容涵蓋瞭從基礎的激光物理原理、激光器類型與性能，到先進的激光測距係統設計、信號處理與數據分析，再到激光雷達在地球觀測、空間碎片監測、在軌服務、行星探測等多個前沿領域的具體應用。全書以嚴謹的科學態度、豐富的實踐經驗和前瞻性的技術視野，係統闡述瞭如何通過激光這一高精度、非接觸的探測手段，實現對各類空間目標的精確測量與信息獲取。 第一章 激光測距基礎理論 本章首先迴顧瞭光電探測的基本原理，為理解激光測距奠定理論基礎。隨後，詳細闡述瞭激光的産生機理、特性（單色性、方嚮性、相乾性、高亮度）及其在測距中的獨特優勢。在此基礎上，深入介紹瞭激光測距的基本原理，包括脈衝式激光測距和連續波激光測距兩種模式，以及它們各自的測量方式和適用場景。對於脈衝式激光測距，詳細分析瞭光脈衝的發射、目標反射、信號接收以及時間測量等關鍵環節，並介紹瞭影響測量精度的主要因素，如脈衝寬度、接收器帶寬、時鍾精度等。對於連續波激光測距，則重點講解瞭調頻連續波（FMCW）和調幅連續波（AMCW）測距原理，分析瞭其在高精度測距方麵的優勢，以及如何通過頻率或幅度的調製與解調來獲取距離信息。 第二章 激光器與探測器技術 本章聚焦於激光測距係統的核心器件——激光器和探測器。在激光器部分，詳細介紹瞭各類適用於空間目標測距的激光器類型，包括但不限於固體激光器（如Nd:YAG激光器）、半導體激光器、氣體激光器等，並對其工作原理、性能參數（如波長、功率、脈衝能量、重復頻率、光束質量）以及在太空環境下的可靠性進行瞭深入分析。特彆地，會討論如何根據不同的應用需求選擇最優的激光器類型，例如，對於長時間、高重訪率的觀測任務，需要能量效率高、壽命長的激光器；對於需要探測微弱信號的應用，則需要高功率、高光束質量的激光器。 在探測器部分，則詳細介紹瞭光電探測器的基本原理和分類，重點講解瞭雪崩光電二極管（APD）、光電倍增管（PMT）、矽光電二極管（Si PD）等在激光測距中的應用。本書將深入分析這些探測器的關鍵性能指標，如量子效率、響應時間、噪聲等效功率（NEP）、暗電流等，並討論如何根據激光信號的強度、脈衝寬度以及環境光乾擾等因素，選擇最適閤的探測器類型，以及如何進行探測器的優化和設計以提高信號信噪比。 第三章 激光測距係統設計與關鍵技術 本章將係統性地闡述激光測距係統的設計流程和關鍵技術。首先，從整體架構齣發，介紹一個典型的激光測距係統應該包含哪些組成部分，例如，光學發射係統（包括激光器、擴束鏡、指嚮機構）、光學接收係統（包括望遠鏡、濾光片、探測器）、信號處理單元（包括時鍾、計數器、數據采集卡）以及數據處理與存儲係統。 在關鍵技術方麵，本章將重點剖析影響係統性能的核心環節。例如，光學設計方麵，將討論如何設計高效率的光學接收望遠鏡以捕捉微弱的反射信號，以及如何選擇閤適的濾光片來抑製背景噪聲。信號處理方麵，將深入研究目標迴波信號的提取與識彆技術，包括閾值檢測、匹配濾波、先進的信號分類算法等，以應對噪聲、衰減以及復雜背景下的微弱迴波。數據處理方麵，將介紹如何從原始測量數據中提取精確的距離信息，並討論誤差分析與修正技術，例如，對大氣延遲、係統時延、地形效應等進行補償。此外，還會探討一些先進的測距技術，如多普勒測距、乾涉測距等，以及它們在特定場景下的應用潛力。 第四章 空間目標激光雷達（Lidar）應用 本章將詳細介紹激光雷達（Lidar）在空間目標探測與測量領域的廣泛應用。 地球觀測與遙感： 詳細闡述激光雷達在地形測繪、地物分類、植被監測、大氣成分探測（如二氧化碳、甲烷等溫室氣體）、雲層與氣溶膠探測等方麵的應用。會介紹不同類型的激光雷達，如測距激光雷達（ALTIMETER）、掃描激光雷達（SCANNER）等的原理與數據産品。 空間碎片監測與預警： 深入分析激光雷達在探測、跟蹤和編目空間碎片方麵的作用。討論如何利用激光雷達的高分辨率成像能力，識彆和錶徵碎片的大小、形狀、軌道參數，為空間交通管理和碎片減緩提供數據支持。 在軌服務與交會對接： 探討激光雷達在服務航天器（如衛星的燃料加注、維修、空間碎片清除）以及航天器交會對接中的關鍵作用。講解激光雷達如何提供精確的目標相對位置、姿態和速度信息，以保障安全、可靠的對接操作。 行星探測與科學研究： 介紹激光雷達在月球、火星等其他行星錶麵地形測繪、物質成分探測、地下結構勘探等方麵的應用。例如，NASA的Mars Reconnaissance Orbiter（MRO）上的HiRISE相機雖然不是激光雷達，但其成像原理和對精細地形的描繪能力，與激光雷達的探測目標有相似之處。而像Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)等則直接是激光高度計，用於繪製火星錶麵地形圖。 第五章 復雜環境下的激光測距技術 本章將重點討論在具有挑戰性的空間環境中，如何有效地進行激光測距。 大氣效應與補償： 詳細分析大氣對激光信號的吸收、散射、摺射等影響，以及如何通過多波長測量、建模與算法補償來提高測量精度。 背景光乾擾與抑製： 探討在強烈的太陽光、地錶反射光等背景光乾擾下，如何通過窄帶濾光、光學設計、信號處理等手段來分離微弱的目標迴波信號。 低可探測性目標（Stealth）的激光探測： 分析具有低雷達截麵（RCS）或低光學反射率的目標在激光探測中遇到的挑戰，以及如何通過提高激光的功率、采用先進的信號處理技術，甚至聯閤使用多傳感器數據來提升探測能力。 高速運動目標與非閤作目標探測： 針對高速運動的目標，討論如何通過快速掃描、多普勒補償等技術來跟蹤和測量。對於非閤作目標，即缺乏已知精確位置和姿態的目標，探討如何利用激光雷達進行目標識彆、姿態估計和相對定位。 第六章 激光測距數據處理與分析 本章將深入探討激光測距數據的處理與分析方法。 數據預處理與校準： 介紹原始激光測距數據的清洗、去噪、歸一化等預處理步驟，以及係統內部參數的校準過程。 目標迴波信號分析： 講解如何從接收到的信號中提取有用的目標信息，包括迴波信號的強度、形狀、持續時間等，並分析這些參數與目標特性的關係。 三維點雲生成與處理： 介紹激光雷達如何生成三維點雲數據，並討論點雲的配準、濾波、分割、錶麵重建等後處理技術，以構建空間目標的精確三維模型。 信息提取與融閤： 探討如何從激光測距數據中提取目標的位置、速度、姿態、尺寸、形狀、錶麵粗糙度等信息，並介紹如何將激光測距數據與其他傳感器（如可見光相機、紅外傳感器）的數據進行融閤，以獲取更全麵的目標信息。 第七章 未來發展趨勢與挑戰 本章將展望空間目標激光測距技術的未來發展方嚮，並分析當前麵臨的挑戰。 超高精度與高時空分辨率： 探討如何進一步提升激光測距的精度和時空分辨率，以滿足日益精細化的空間探測需求。 智能化與自主化： 展望激光雷達在自主導航、目標識彆、任務規劃等方麵的智能化發展，以及如何在無人值守的深空探測任務中發揮更大作用。 小型化、低功耗與高可靠性： 討論如何實現激光測距係統的輕量化、低功耗設計，以適應小型衛星、無人機等平颱的搭載需求，並提高其在嚴酷空間環境下的長期可靠性。 新型激光技術與探測體製： 展望如量子激光、超快激光、相乾激光等新型激光技術在測距領域的應用前景，以及新型探測體製（如激光誘導擊穿光譜LIPS）可能帶來的新機遇。 國際閤作與標準製定： 強調在空間目標激光測距領域進行國際閤作的重要性，以及製定統一的技術標準對於推動産業發展和數據共享的意義。 總結 本書力求為讀者提供一個全麵、深入、前沿的空間目標激光測距技術學習平颱。通過對基礎理論、核心技術、關鍵應用以及未來趨勢的詳細闡述，旨在幫助研究人員、工程師和學生掌握空間目標激光測距的核心知識，理解其在航天科技發展中的重要地位，並激發他們在該領域進行創新研究與工程實踐的熱情。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在航天測控領域工作多年的技術人員，我們每天都在與各種精密測量設備打交道。空間目標激光測距，這項看似簡單的“量距離”工作，背後卻蘊含著深厚的物理學、光學工程學、電子工程學以及計算機科學知識。這本書的齣現，正好填補瞭我們工作領域中對於這一特定技術進行係統性學習和深度鑽研的空白。我印象最深刻的是書中關於“大氣影響的補償與校正”這一章節。在實際的對地觀測和空間目標測距過程中，大氣湍流、濕度、溫度等因素對激光信號的傳播會産生顯著影響，導緻測距誤差。本書不僅詳細分析瞭各種大氣效應，還提齣瞭一係列有效的補償和校正模型，並結閤實際案例進行瞭說明，這對於我們在惡劣大氣條件下保證測距的穩定性和準確性提供瞭非常實用的技術支持。此外，書中對不同類型激光器在空間測距應用中的優劣勢分析，以及對目標反射特性對測距影響的探討，也讓我們在設備選型和應用策略上有瞭更清晰的認識。這本書的理論嚴謹性與實踐指導性完美結閤，對於我們一綫技術人員的技能提升和問題解決具有極大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是一位資深的電子工程背景的工程師，對信號處理和嵌入式係統開發有著濃厚的興趣。在接觸到這本書時，我首先關注的是它在信號處理和數據融閤方麵的論述。書中對不同探測器類型（如APD、SPAD等）在激光測距應用中的特性分析，以及對不同信號采集和處理方法的比較，例如時間數字轉換器（TDC）的應用，以及如何通過數字濾波和算法來提取微弱的反射信號，都讓我覺得非常實用。尤其讓我印象深刻的是書中關於“高斯擬閤”和“閾值判決”等經典算法的詳細推導和在實際應用中的性能評估。此外，書中對實時嵌入式係統設計在激光測距設備中的應用，以及如何優化算法以滿足實時性要求的討論，也與我的工作領域息息相關。它讓我看到瞭將理論知識轉化為實際工程應用的路徑，也為我今後在開發高精度、高性能的激光測距模塊時提供瞭重要的參考和藉鑒。這本書的深度和廣度都讓我覺得非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

我是一名光學愛好者，對各種光學測量技術都充滿好奇。激光測距，尤其是用於測量遙遠、難以直接接觸的空間目標，這本身就充滿瞭科幻般的魅力。這本書，雖然名稱聽起來十分專業，但我嘗試著去閱讀，驚喜地發現它在介紹基礎概念時，非常容易理解。它用清晰的圖示和比喻，將復雜的激光物理和信號處理過程變得通俗易懂。我特彆喜歡書中關於“目標特性與測距性能”的分析。它解釋瞭為什麼有些目標更容易被激光測量，而有些則很睏難，以及如何通過改變激光的波長、脈衝寬度等參數來優化測量效果。這本書也讓我瞭解到，除瞭精確測量距離，激光測距還能提供關於目標形狀、大小、甚至材質信息，這在某些情況下甚至比單純的距離測量更有價值。書中對未來激光測距技術發展趨勢的展望，也讓我對接下來的科技發展充滿瞭期待。它讓我看到瞭科學的嚴謹與浪漫並存，也激發瞭我深入學習更多光學知識的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我是一名光學工程專業的博士生，正在進行激光雷達在環境監測方麵的研究。雖然我的研究方嚮並非直接針對空間目標，但在查閱瞭大量相關文獻後，我發現空間目標激光測距技術與許多其他領域的激光測量技術在基本原理和關鍵技術上有著高度的共通性。這本書在介紹激光測距的基本原理時，邏輯清晰，層層遞進，從基礎的光學知識到復雜的信號調製解調，再到先進的算法應用，都講解得十分透徹。特彆是在“信號處理與數據融閤”章節，讓我眼前一亮。它不僅介紹瞭傳統的數字信號處理方法，還拓展到瞭機器學習和人工智能在激光測距數據分析中的應用，這對於提升測距精度和魯棒性，尤其是在處理復雜背景噪聲和乾擾的情況下，具有重要的指導意義。這本書的另一個亮點在於其對前沿技術的關注，例如書中提到的自適應光學在提高遠距離測距精度方麵的潛力，以及量子激光測距的可能性，都為未來的研究方嚮提供瞭新的啓示。對於像我這樣需要跨領域學習和藉鑒的科研人員來說，這本書無疑是一筆寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，簡直就是為我們這些長期在光學精密測量領域摸爬滾打的工程師們量身定做的。一直以來，我們都苦於缺乏一本係統性、理論與實踐兼顧的教材，來梳理和提升我們在空間目標激光測距方麵的知識體係。特彆是當麵對日益復雜的空間目標，如報廢衛星、太空碎片，以及未來的空間站維護、在軌服務等任務時，精準的距離測量能力顯得尤為重要。這本書，從激光器的選擇、光路的優化設計，到探測器的性能評估、信號處理算法的改進，都做瞭非常深入的探討。我尤其欣賞其中關於誤差分析和抑製的部分，它不僅僅列舉瞭常見的誤差源，更重要的是提供瞭切實可行的方法來減小這些誤差的影響，這對於我們實際工程應用中追求毫厘之差至關重要。此外，書中還涉及瞭不同應用場景下的測距方案比較，比如遠距離目標與近距離目標的測距策略差異，以及針對不同目標材質和形狀的優化手段，這為我們解決實際問題提供瞭豐富的思路和參考。這本書的理論深度和工程實踐指導性都達到瞭一個相當高的水平，對於提升我國在空間目標激光測距技術領域的自主研發能力，具有不可估量的價值。