基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘智赵义武刘丹方韩韩倪小龙等... 编

图书标签:

• 大气激光通信
• 偏振移位键控
• 光通信
• 偏振复用
• 大气传输
• 调制解调
• 自适应光学
• 信道编码
• 激光通信系统
• 通信工程

店铺： 土星图书专营店

出版社： 科学

ISBN：9787030569509

商品编码：29717632617

开本：16

出版时间：2018-03-01

基本信息

• 商品名称：基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术
• 作者：刘智//赵义武//刘丹//方韩韩//倪小龙等
• 定价：78
• 出版社：科学
• ISBN号：9787030569509

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-03-01
• 印刷时间：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：152
• 字数：200千字

内容提要

偏振特性被认为是激光在大气中传输*为稳定的 特征，偏振移位键控（Polarization Shift Keying, PolSK）技术属于偏振调制，是一种新兴的 无线光通信调制技术，它是利用偏振光作为载波，把 信息编码到它的偏振态上，是一种无阈值调制方式， 对大气信道造成的影响有较强的抑制作用。因此，对 基于偏振移位键控的偏振编码技术的研究将为提高空 间光通信系统综合性能提供新方法与新途径。
     刘智、赵义武、刘丹、方韩韩、倪小龙、陶宗慧 著的《基于偏振移位键控的大气激光通信关键技术》 对基于偏振移位键控的大气激光通信系统的原理及关 键技术进行了深入研究与探讨。全书共分六个部分， 分别系统介绍了空间激光通信技术及激光偏振调制技 术的发展现状、基于偏振移位键控的大气激光通信系 统组成和工作原理、激光信号偏振移位键控调制技术 的原理和实现方法、大气信道中GSM光束的偏振传输 特性、基于圆偏振移位键控的大气激光通信系统半实 物仿真系统构建与实验结果分析、基于液晶可变相位 延迟器的偏振激光信号源以及相干度**可控的部分 相关激光源的原理和实现方法。
     本书可供从事激光技术、空间激光通信技术的科 技工作者研究参考，也可供光学工程、信息与通信工 程领域的技术人员、大专院校师生阅读和参考。
    

目录

前言
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的与意义
1.3 **外研究现状
1.3.1 空间激光通信技术研究与应用概况
1.3.2 激光偏振调制技术相关研究与应用国外研究概况
1.3.3 激光偏振调制技术相关研究与应用**研究概况
1.4 主要内容及结构安排
第2章 基于偏振移位键控的大气激光通信系统原理
2.1 引言
2.2 基于偏振移位键控的大气激光通信系统的组成
2.3 CPolSK调制在大气激光通信系统中的优势
2.3.1 通信系统收发端无需坐标轴对准
2.3.2 调制信号抗干扰性强
2.4 基于PolSK的大气激光通信系统的关键技术
2.5 本章小结
第3章 激光信号偏振移位键控调制技术
3.1 引言
3.2 激光偏振特性描述
3.2.1 光波偏振态
3.2.2 光波偏振度
3.3 偏振移位键控技术原理
3.4 大气激光通信系统中的强度调制与偏振调制性能比较
3.4.1 各种激光强度调制方式介绍
3.4.2 调制方式性能分析
3.5 基于铌酸锂晶体的偏振态调制技术
3.6 本章小结
第4章 大气信道中GSM光束的偏振传输特性
4.1 引言
4.2 大气信道的湍流效应
4.2.1 大气湍流的形成
4.2.2 大气折射率结构常数
4.2.3 大气折射率起伏功率谱密度
4.3 大气湍流对激光传输的影响
4.4 部分相干、部分偏振的GSM光束偏振传输特性研究
4.4.1 相干性和偏振性统一理论
4.4.2 GSM光束在湍流环境中的传输公式
4.4.3 GSM光束在湍流环境传输的偏振特性研究
4.5 湍流环境激光偏振传输特性半实物仿真研究
4.5.1 大气湍流模拟装置介绍
4.5.2 湍流环境激光偏振传输特性半实物仿真系统组成
4.5.3 半实物仿真结果分析
4.6 本章小结
第5章 基于CPolSK的大气激光通信系统半实物仿真
5.1 引言
5.2 偏振移位键控系统与OOK系统性能对比
5.2.1 偏振移位键控与OOK通信系统构建
5.2.2 性能分析
5.3 高速CPolSK通信系统的仿真研究

《穿梭星海：深空探测的挑战与前沿》 本书深入探讨了当前深空探测领域面临的严峻挑战，并对未来发展的关键技术方向进行了前瞻性分析。在人类探索宇宙的宏大征程中，每一次迈向未知星辰的步伐都伴随着无数的技术难题。从遥远的行星际空间到神秘的太阳系边缘，再到遥不可及的系外行星，这些探索任务的成功依赖于一系列尖端技术的突破与革新。 一、远距离通信的瓶颈与突破 深空探测任务最大的瓶颈之一便是通信。信号在穿越数亿甚至数十亿公里后，会经历严重的衰减和噪声干扰。传统的射频通信方式虽然成熟，但在数据传输速率和带宽方面已逐渐显露不足，难以满足日益增长的高精度探测和海量数据回传需求。 本书详细剖析了远距离深空通信面临的物理限制，如信号强度随距离平方衰减、信道噪声的累积效应以及光传播延迟带来的时延问题。在此基础上，我们重点介绍了当前研究和发展中的几种极具潜力的通信技术： 激光通信（光通信）：相较于射频通信，激光通信在相同功率下能够实现更高的带宽和更低的发散角，这意味着在远距离传输中信号衰减更小，数据传输速率显著提高。本书深入探讨了激光通信在深空应用中的技术要点，包括： 高功率、高效率激光器的研制：需要开发能够长时间稳定运行、能量转换效率高且光谱纯度极佳的激光器，以克服长距离传输中的损耗。 高精度指向和跟踪技术：深空探测器与地面站之间的相对运动以及姿态的变化，要求指向和跟踪系统具备极高的精度，能够实时捕捉和锁定对方的光束，实现稳定通信。这涉及到复杂的伺服控制、光学测量以及智能算法的应用。 先进的光学设计与制造：包括大口径望远镜、高衍射效率的衍射光学元件、低损耗的光纤耦合技术等，这些都是提升激光通信性能的关键。 调制与编码技术：为了在嘈杂的信道中最大程度地提高数据可靠性，需要研究更高效的调制方案（如多进制幅度相位调制）和先进的纠错编码技术（如低密度奇偶校验码 LDPC）。 空间光通信终端的集成与验证：如何将激光器、接收器、指向跟踪系统等集成到紧凑、轻量化且能耐受极端空间环境的探测器载荷中，是工程实现上的重要挑战。 量子通信：虽然仍处于发展初期，但量子通信在安全性方面具有颠覆性优势，能够实现理论上不可窃听的通信。本书讨论了量子密钥分发（QKD）在深空通信中的应用前景，以及如何克服量子态在长距离传输中的退相干问题，例如利用量子中继器等前沿概念。 下一代射频通信技术：即使激光通信被寄予厚望，但射频通信在某些场景下仍有其不可替代的优势。本书也对下一代射频通信技术进行了探讨，例如更高频段（如太赫兹频段）的利用，以及更智能的波束赋形和多输入多输出（MIMO）技术，以期在现有基础上进一步提升性能。 二、深空探测器的自主导航与控制 远离地球指令的深空探测器，其自主导航和控制能力至关重要。在数小时甚至数天的通信延迟下，任何指令的下达都显得滞后，探测器必须具备高度的自主性来应对突发情况、执行科学任务以及维持自身安全。 本书详细阐述了以下关键技术： 星际导航技术： 惯性导航系统（INS）的精度提升：通过高精度陀螺仪和加速度计，结合更先进的滤波算法（如扩展卡尔曼滤波 EKF），实现更长时间尺度的精确位置和姿态估计。 自主天体导航（Astro-navigation）：利用可见星体、太阳、月球等已知天体作为参照物，通过光学导航相机获取图像，进行自主定位和定轨。本书深入研究了图像识别、特征匹配以及多传感器融合的导航算法。 相对导航技术：在轨道编队飞行、近距离交会对接以及探测器靠近目标天体时，需要高精度的相对导航能力，如激光雷达（LiDAR）、视觉里程计（Visual Odometry）等技术的应用。 自主路径规划与避障：探测器需要能够根据科学目标、飞行约束和潜在危险，自主规划最优的飞行路径。对于复杂地形的着陆任务，更需要实时感知道路信息，并具备动态避障能力，以避免撞击或坠毁。这涉及到人工智能（AI）中的路径搜索算法（如A算法）、机器学习（ML）在环境感知中的应用，以及强化学习（RL）在决策制定方面的潜力。 故障诊断与自愈系统：深空环境中，探测器随时可能面临硬件故障或软件错误。本书讨论了构建鲁棒的故障诊断与自愈系统的重要性，包括： 系统状态监控与异常检测：通过对传感器数据、系统日志等进行实时分析，及时发现潜在的故障迹象。 故障隔离与冗余备份：一旦检测到故障，系统能够自动隔离故障部件，并切换到备用系统，保证任务的持续进行。 软件重构与自主修复：在某些情况下，甚至可以通过远程上传或自主生成代码来修复软件错误。 三、极端空间环境下的生存与运行 深空环境的严酷性是任何探测器都需要面对的巨大挑战。高能粒子辐射、极端温度变化、真空环境以及微陨石撞击等因素，都可能对探测器的电子设备、机械结构和科学仪器造成严重损坏。 本书围绕以下几个方面展开讨论： 抗辐射加固技术： 电子元器件的选型与设计：优先选用具有良好抗辐射性能的半导体器件，如硅锗（SiGe）或砷化镓（GaAs）材料制成的芯片。 电路设计的鲁棒性：采用冗余设计、错误检测与纠正（EDAC）技术，以及屏蔽措施，以降低辐射对电路性能的影响。 软件层面的抗辐射保护：通过校验和、重启动机制等，提高软件在辐射环境下的可靠性。 热控设计与管理：探测器在太阳照射和阴影区域之间温度变化剧烈，需要精确的热控系统来维持设备在适宜的温度范围内工作。本书探讨了各种热控技术，如多层隔热材料（MLI）、热管、散热器、电加热器以及主动温控系统。 材料科学在深空应用中的进展： 轻质高强材料：如碳纤维复合材料，用于减轻探测器质量，从而降低发射成本。 耐高低温材料：能够承受极低或极高温度而不发生性能衰减的特种合金和聚合物。 抗磨损和抗腐蚀材料：用于应对行星表面的特殊环境（如沙尘暴、腐蚀性大气）。 生命支持系统（针对载人深空探测）：虽然本书侧重于无人探测，但对于未来载人深空任务，生命支持系统的设计也至关重要。本书简要提及了氧气再生、二氧化碳去除、水循环利用以及辐射防护等方面的技术难题。 四、先进的科学载荷与探测技术 深空探测的最终目的是获取科学数据，揭示宇宙的奥秘。本书详细介绍了当前及未来深空探测任务中关键的科学载荷和探测技术： 高分辨率成像技术： 可见光、红外、紫外相机：用于获取地貌、大气成分、表面温度等信息。 多光谱和高光谱成像仪：通过分析不同波段的光谱信息，识别物质成分和矿物组成。 立体成像技术：用于构建目标天体的三维地形模型，辅助导航和着陆。 原位探测技术： 质谱仪和气体分析仪：用于分析大气和土壤的化学成分，寻找生命迹象。 X射线和伽马射线光谱仪：探测岩石和土壤的元素组成。 拉曼光谱仪和红外光谱仪：提供更精细的分子信息。 遥感探测技术： 雷达探测：穿透云层和沙尘，探测地表结构和地下水。 磁力仪和重力仪：测量天体的磁场和引力场，了解其内部结构。 等离子体探测器：研究天体的空间环境和磁层。 人工智能在科学数据分析中的应用：海量的探测数据需要高效的处理和分析。本书探讨了AI如何用于自动识别地质特征、分类光谱曲线、检测异常现象以及辅助科学家做出决策。 五、未来展望与挑战 本书的最后部分展望了深空探测领域的未来发展趋势，并强调了仍需攻克的关键技术挑战： 载人火星探测与宜居行星探索：对火星地质、水资源、生命遗迹的深入研究，以及对系外行星的大气和表面环境的探测，将是未来探索的重点。 小行星采样返回任务：技术难度高，需要精确的着陆、采样和返回能力。 太阳系外围和奥尔特云探测：这将对通信、能源和自主性提出极高的要求。 深空资源利用（ISRU）：例如在月球或火星上提取水资源或氧气，将是实现长期驻留的关键。 国际合作与开放科学：跨国界的合作将极大地推动深空探测的进程，共享数据和技术成果。 《穿梭星海：深空探测的挑战与前沿》一书，旨在为读者提供一个全面、深入的视角，理解当前深空探测领域的最新进展，洞察未来科技发展的脉搏，并激发对宇宙未知世界的无限遐想。本书适合航天工程、天文学、物理学、计算机科学等相关专业的学生、研究人员及对深空探索充满热情的天文爱好者阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的价值或许在于它所构建的知识体系的完整性。它不像市面上许多专业书籍那样，只聚焦于某个特定的子模块，而是力求勾勒出一个完整的、可运行的激光通信系统的全貌。从光源的选择、调制解调的原理，到探测器的特性和系统的集成与测试，作者几乎覆盖了从前端到后端的所有关键环节。这种全景式的介绍，极大地帮助读者建立起对整个系统运作机制的立体认知，避免了“只见树木不见森林”的片面理解。对于工程师和科研人员而言，能够在一本书中系统地梳理出如此庞杂的技术链条，无疑是极大地提高了工作效率，省去了大量分散搜集资料的精力。这本书无疑为该领域的研究提供了一个扎实而全面的知识基石。

评分☆☆☆☆☆

从宏观视角来看，这部著作的深度和广度都令人印象深刻。它不仅仅局限于单一的技术点进行深挖，而是将大气激光通信置于整个现代信息传输的宏大图景中进行审视。书中对未来技术发展趋势的展望部分，尤其引人深思。作者并未给出空泛的预测，而是基于当前技术瓶颈和已有的研究成果，有理有据地指出了未来几年内可能取得突破的关键方向，例如对自适应光学系统的最新进展讨论，以及对超高速数据传输协议兼容性的探讨。这种前瞻性和战略眼光，让这本书超越了一本普通的教材或手册的范畴，更像是一份行业发展路线图，对于制定研究规划或投资方向都有着极强的参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得非常到位，它不是那种故作高深的纯理论堆砌，而是像一位经验丰富的导师在循循善诱。作者在引入新概念时，往往会先回顾相关的背景知识，确保读者不会因为知识断层而掉队。例如，在讲解复杂的信道编码技术时，书中穿插了一些历史性的发展脉络和关键的创新点，这使得原本枯燥的技术演进过程变得生动有趣起来。更难能可贵的是，作者的行文风格保持了一种恰到好处的平衡——既有学术的严谨性，又不失文学的流畅性。阅读过程中，我很少有需要反复查阅其他资料来理解某个术语或概念的经历，这表明作者在遣词造句上极具匠心，成功地架设了理论与读者之间的沟通桥梁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给我留下了深刻的印象，封面采用了一种沉稳的深蓝色调，配上简洁的白色和金色的字体，显得专业而有质感。翻开书页，纸张的质量相当不错，触感细腻，印刷清晰，即便是图表和公式也排版得井井有条，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。从目录上看，这本书的章节划分逻辑清晰，从基础理论到具体应用，层层递进，看得出作者在组织内容上下了不少功夫。尤其是一些关键概念的定义和阐述，都力求做到精确无误，这对于初学者来说是非常友好的引导。我特别注意到书中对一些经典模型的引用和对比分析，显示出作者扎实的学术背景和严谨的研究态度。整体而言，从阅读体验上来说，这本书无疑是一本精心打磨的学术著作，让人在阅读过程中感到舒适且高效。

评分☆☆☆☆☆

我曾尝试阅读过几本关于光通信的书籍，但往往在涉及到具体实验细节时，讲解得过于笼统或晦涩难懂。然而，这部作品在处理技术细节方面，展现出一种罕见的务实精神。它似乎不满足于停留在理论的云端，而是深入到实际工程实现的“泥泞”之中。我注意到其中关于链路预算和噪声分析的部分，不仅给出了理论公式，还结合了大气湍流对信号衰减的具体影响模型，这一点非常宝贵。例如，书中对不同调制格式在实际大气信道下的性能差异进行了大量的仿真和论证，这些鲜活的数据和图示，远比纯粹的数学推导更能给人以启发。对于那些希望将理论知识转化为实际系统设计的人来说，这种“由表及里”的叙述方式，无疑是打开了一扇通往实践操作的窗户，极大地提高了学习的针对性和实用价值。