基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉智趙義武劉丹方韓韓倪小龍等... 編

圖書標籤:

• 大氣激光通信
• 偏振移位鍵控
• 光通信
• 偏振復用
• 大氣傳輸
• 調製解調
• 自適應光學
• 信道編碼
• 激光通信係統
• 通信工程

店鋪： 土星圖書專營店

齣版社： 科學

ISBN：9787030569509

商品編碼：29717632617

開本：16

齣版時間：2018-03-01

基本信息

• 商品名稱：基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術
• 作者：劉智//趙義武//劉丹//方韓韓//倪小龍等
• 定價：78
• 齣版社：科學
• ISBN號：9787030569509

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-03-01
• 印刷時間：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：152
• 字數：200韆字

內容提要

偏振特性被認為是激光在大氣中傳輸*為穩定的 特徵，偏振移位鍵控（Polarization Shift Keying, PolSK）技術屬於偏振調製，是一種新興的 無綫光通信調製技術，它是利用偏振光作為載波，把 信息編碼到它的偏振態上，是一種無閾值調製方式， 對大氣信道造成的影響有較強的抑製作用。因此，對 基於偏振移位鍵控的偏振編碼技術的研究將為提高空 間光通信係統綜閤性能提供新方法與新途徑。
     劉智、趙義武、劉丹、方韓韓、倪小龍、陶宗慧 著的《基於偏振移位鍵控的大氣激光通信關鍵技術》 對基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係統的原理及關 鍵技術進行瞭深入研究與探討。全書共分六個部分， 分彆係統介紹瞭空間激光通信技術及激光偏振調製技 術的發展現狀、基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係 統組成和工作原理、激光信號偏振移位鍵控調製技術 的原理和實現方法、大氣信道中GSM光束的偏振傳輸 特性、基於圓偏振移位鍵控的大氣激光通信係統半實 物仿真係統構建與實驗結果分析、基於液晶可變相位 延遲器的偏振激光信號源以及相乾度**可控的部分 相關激光源的原理和實現方法。
     本書可供從事激光技術、空間激光通信技術的科 技工作者研究參考，也可供光學工程、信息與通信工 程領域的技術人員、大專院校師生閱讀和參考。
    

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究目的與意義
1.3 **外研究現狀
1.3.1 空間激光通信技術研究與應用概況
1.3.2 激光偏振調製技術相關研究與應用國外研究概況
1.3.3 激光偏振調製技術相關研究與應用**研究概況
1.4 主要內容及結構安排
第2章 基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係統原理
2.1 引言
2.2 基於偏振移位鍵控的大氣激光通信係統的組成
2.3 CPolSK調製在大氣激光通信係統中的優勢
2.3.1 通信係統收發端無需坐標軸對準
2.3.2 調製信號抗乾擾性強
2.4 基於PolSK的大氣激光通信係統的關鍵技術
2.5 本章小結
第3章 激光信號偏振移位鍵控調製技術
3.1 引言
3.2 激光偏振特性描述
3.2.1 光波偏振態
3.2.2 光波偏振度
3.3 偏振移位鍵控技術原理
3.4 大氣激光通信係統中的強度調製與偏振調製性能比較
3.4.1 各種激光強度調製方式介紹
3.4.2 調製方式性能分析
3.5 基於鈮酸鋰晶體的偏振態調製技術
3.6 本章小結
第4章 大氣信道中GSM光束的偏振傳輸特性
4.1 引言
4.2 大氣信道的湍流效應
4.2.1 大氣湍流的形成
4.2.2 大氣摺射率結構常數
4.2.3 大氣摺射率起伏功率譜密度
4.3 大氣湍流對激光傳輸的影響
4.4 部分相乾、部分偏振的GSM光束偏振傳輸特性研究
4.4.1 相乾性和偏振性統一理論
4.4.2 GSM光束在湍流環境中的傳輸公式
4.4.3 GSM光束在湍流環境傳輸的偏振特性研究
4.5 湍流環境激光偏振傳輸特性半實物仿真研究
4.5.1 大氣湍流模擬裝置介紹
4.5.2 湍流環境激光偏振傳輸特性半實物仿真係統組成
4.5.3 半實物仿真結果分析
4.6 本章小結
第5章 基於CPolSK的大氣激光通信係統半實物仿真
5.1 引言
5.2 偏振移位鍵控係統與OOK係統性能對比
5.2.1 偏振移位鍵控與OOK通信係統構建
5.2.2 性能分析
5.3 高速CPolSK通信係統的仿真研究

《穿梭星海：深空探測的挑戰與前沿》 本書深入探討瞭當前深空探測領域麵臨的嚴峻挑戰，並對未來發展的關鍵技術方嚮進行瞭前瞻性分析。在人類探索宇宙的宏大徵程中，每一次邁嚮未知星辰的步伐都伴隨著無數的技術難題。從遙遠的行星際空間到神秘的太陽係邊緣，再到遙不可及的係外行星，這些探索任務的成功依賴於一係列尖端技術的突破與革新。 一、遠距離通信的瓶頸與突破 深空探測任務最大的瓶頸之一便是通信。信號在穿越數億甚至數十億公裏後，會經曆嚴重的衰減和噪聲乾擾。傳統的射頻通信方式雖然成熟，但在數據傳輸速率和帶寬方麵已逐漸顯露不足，難以滿足日益增長的高精度探測和海量數據迴傳需求。 本書詳細剖析瞭遠距離深空通信麵臨的物理限製，如信號強度隨距離平方衰減、信道噪聲的纍積效應以及光傳播延遲帶來的時延問題。在此基礎上，我們重點介紹瞭當前研究和發展中的幾種極具潛力的通信技術： 激光通信（光通信）：相較於射頻通信，激光通信在相同功率下能夠實現更高的帶寬和更低的發散角，這意味著在遠距離傳輸中信號衰減更小，數據傳輸速率顯著提高。本書深入探討瞭激光通信在深空應用中的技術要點，包括： 高功率、高效率激光器的研製：需要開發能夠長時間穩定運行、能量轉換效率高且光譜純度極佳的激光器，以剋服長距離傳輸中的損耗。 高精度指嚮和跟蹤技術：深空探測器與地麵站之間的相對運動以及姿態的變化，要求指嚮和跟蹤係統具備極高的精度，能夠實時捕捉和鎖定對方的光束，實現穩定通信。這涉及到復雜的伺服控製、光學測量以及智能算法的應用。 先進的光學設計與製造：包括大口徑望遠鏡、高衍射效率的衍射光學元件、低損耗的光縴耦閤技術等，這些都是提升激光通信性能的關鍵。 調製與編碼技術：為瞭在嘈雜的信道中最大程度地提高數據可靠性，需要研究更高效的調製方案（如多進製幅度相位調製）和先進的糾錯編碼技術（如低密度奇偶校驗碼 LDPC）。 空間光通信終端的集成與驗證：如何將激光器、接收器、指嚮跟蹤係統等集成到緊湊、輕量化且能耐受極端空間環境的探測器載荷中，是工程實現上的重要挑戰。 量子通信：雖然仍處於發展初期，但量子通信在安全性方麵具有顛覆性優勢，能夠實現理論上不可竊聽的通信。本書討論瞭量子密鑰分發（QKD）在深空通信中的應用前景，以及如何剋服量子態在長距離傳輸中的退相乾問題，例如利用量子中繼器等前沿概念。 下一代射頻通信技術：即使激光通信被寄予厚望，但射頻通信在某些場景下仍有其不可替代的優勢。本書也對下一代射頻通信技術進行瞭探討，例如更高頻段（如太赫茲頻段）的利用，以及更智能的波束賦形和多輸入多輸齣（MIMO）技術，以期在現有基礎上進一步提升性能。 二、深空探測器的自主導航與控製 遠離地球指令的深空探測器，其自主導航和控製能力至關重要。在數小時甚至數天的通信延遲下，任何指令的下達都顯得滯後，探測器必須具備高度的自主性來應對突發情況、執行科學任務以及維持自身安全。 本書詳細闡述瞭以下關鍵技術： 星際導航技術： 慣性導航係統（INS）的精度提升：通過高精度陀螺儀和加速度計，結閤更先進的濾波算法（如擴展卡爾曼濾波 EKF），實現更長時間尺度的精確位置和姿態估計。 自主天體導航（Astro-navigation）：利用可見星體、太陽、月球等已知天體作為參照物，通過光學導航相機獲取圖像，進行自主定位和定軌。本書深入研究瞭圖像識彆、特徵匹配以及多傳感器融閤的導航算法。 相對導航技術：在軌道編隊飛行、近距離交會對接以及探測器靠近目標天體時，需要高精度的相對導航能力，如激光雷達（LiDAR）、視覺裏程計（Visual Odometry）等技術的應用。 自主路徑規劃與避障：探測器需要能夠根據科學目標、飛行約束和潛在危險，自主規劃最優的飛行路徑。對於復雜地形的著陸任務，更需要實時感知道路信息，並具備動態避障能力，以避免撞擊或墜毀。這涉及到人工智能（AI）中的路徑搜索算法（如A算法）、機器學習（ML）在環境感知中的應用，以及強化學習（RL）在決策製定方麵的潛力。 故障診斷與自愈係統：深空環境中，探測器隨時可能麵臨硬件故障或軟件錯誤。本書討論瞭構建魯棒的故障診斷與自愈係統的重要性，包括： 係統狀態監控與異常檢測：通過對傳感器數據、係統日誌等進行實時分析，及時發現潛在的故障跡象。 故障隔離與冗餘備份：一旦檢測到故障，係統能夠自動隔離故障部件，並切換到備用係統，保證任務的持續進行。 軟件重構與自主修復：在某些情況下，甚至可以通過遠程上傳或自主生成代碼來修復軟件錯誤。 三、極端空間環境下的生存與運行 深空環境的嚴酷性是任何探測器都需要麵對的巨大挑戰。高能粒子輻射、極端溫度變化、真空環境以及微隕石撞擊等因素，都可能對探測器的電子設備、機械結構和科學儀器造成嚴重損壞。 本書圍繞以下幾個方麵展開討論： 抗輻射加固技術： 電子元器件的選型與設計：優先選用具有良好抗輻射性能的半導體器件，如矽鍺（SiGe）或砷化鎵（GaAs）材料製成的芯片。 電路設計的魯棒性：采用冗餘設計、錯誤檢測與糾正（EDAC）技術，以及屏蔽措施，以降低輻射對電路性能的影響。 軟件層麵的抗輻射保護：通過校驗和、重啓動機製等，提高軟件在輻射環境下的可靠性。 熱控設計與管理：探測器在太陽照射和陰影區域之間溫度變化劇烈，需要精確的熱控係統來維持設備在適宜的溫度範圍內工作。本書探討瞭各種熱控技術，如多層隔熱材料（MLI）、熱管、散熱器、電加熱器以及主動溫控係統。 材料科學在深空應用中的進展： 輕質高強材料：如碳縴維復閤材料，用於減輕探測器質量，從而降低發射成本。 耐高低溫材料：能夠承受極低或極高溫度而不發生性能衰減的特種閤金和聚閤物。 抗磨損和抗腐蝕材料：用於應對行星錶麵的特殊環境（如沙塵暴、腐蝕性大氣）。 生命支持係統（針對載人深空探測）：雖然本書側重於無人探測，但對於未來載人深空任務，生命支持係統的設計也至關重要。本書簡要提及瞭氧氣再生、二氧化碳去除、水循環利用以及輻射防護等方麵的技術難題。 四、先進的科學載荷與探測技術 深空探測的最終目的是獲取科學數據，揭示宇宙的奧秘。本書詳細介紹瞭當前及未來深空探測任務中關鍵的科學載荷和探測技術： 高分辨率成像技術： 可見光、紅外、紫外相機：用於獲取地貌、大氣成分、錶麵溫度等信息。 多光譜和高光譜成像儀：通過分析不同波段的光譜信息，識彆物質成分和礦物組成。 立體成像技術：用於構建目標天體的三維地形模型，輔助導航和著陸。 原位探測技術： 質譜儀和氣體分析儀：用於分析大氣和土壤的化學成分，尋找生命跡象。 X射綫和伽馬射綫光譜儀：探測岩石和土壤的元素組成。 拉曼光譜儀和紅外光譜儀：提供更精細的分子信息。 遙感探測技術： 雷達探測：穿透雲層和沙塵，探測地錶結構和地下水。 磁力儀和重力儀：測量天體的磁場和引力場，瞭解其內部結構。 等離子體探測器：研究天體的空間環境和磁層。 人工智能在科學數據分析中的應用：海量的探測數據需要高效的處理和分析。本書探討瞭AI如何用於自動識彆地質特徵、分類光譜麯綫、檢測異常現象以及輔助科學傢做齣決策。 五、未來展望與挑戰 本書的最後部分展望瞭深空探測領域的未來發展趨勢，並強調瞭仍需攻剋的關鍵技術挑戰： 載人火星探測與宜居行星探索：對火星地質、水資源、生命遺跡的深入研究，以及對係外行星的大氣和錶麵環境的探測，將是未來探索的重點。 小行星采樣返迴任務：技術難度高，需要精確的著陸、采樣和返迴能力。 太陽係外圍和奧爾特雲探測：這將對通信、能源和自主性提齣極高的要求。 深空資源利用（ISRU）：例如在月球或火星上提取水資源或氧氣，將是實現長期駐留的關鍵。 國際閤作與開放科學：跨國界的閤作將極大地推動深空探測的進程，共享數據和技術成果。 《穿梭星海：深空探測的挑戰與前沿》一書，旨在為讀者提供一個全麵、深入的視角，理解當前深空探測領域的最新進展，洞察未來科技發展的脈搏，並激發對宇宙未知世界的無限遐想。本書適閤航天工程、天文學、物理學、計算機科學等相關專業的學生、研究人員及對深空探索充滿熱情的天文愛好者閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏把握得非常到位，它不是那種故作高深的純理論堆砌，而是像一位經驗豐富的導師在循循善誘。作者在引入新概念時，往往會先迴顧相關的背景知識，確保讀者不會因為知識斷層而掉隊。例如，在講解復雜的信道編碼技術時，書中穿插瞭一些曆史性的發展脈絡和關鍵的創新點，這使得原本枯燥的技術演進過程變得生動有趣起來。更難能可貴的是，作者的行文風格保持瞭一種恰到好處的平衡——既有學術的嚴謹性，又不失文學的流暢性。閱讀過程中，我很少有需要反復查閱其他資料來理解某個術語或概念的經曆，這錶明作者在遣詞造句上極具匠心，成功地架設瞭理論與讀者之間的溝通橋梁。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的價值或許在於它所構建的知識體係的完整性。它不像市麵上許多專業書籍那樣，隻聚焦於某個特定的子模塊，而是力求勾勒齣一個完整的、可運行的激光通信係統的全貌。從光源的選擇、調製解調的原理，到探測器的特性和係統的集成與測試，作者幾乎覆蓋瞭從前端到後端的所有關鍵環節。這種全景式的介紹，極大地幫助讀者建立起對整個係統運作機製的立體認知，避免瞭“隻見樹木不見森林”的片麵理解。對於工程師和科研人員而言，能夠在一本書中係統地梳理齣如此龐雜的技術鏈條，無疑是極大地提高瞭工作效率，省去瞭大量分散搜集資料的精力。這本書無疑為該領域的研究提供瞭一個紮實而全麵的知識基石。

評分☆☆☆☆☆

我曾嘗試閱讀過幾本關於光通信的書籍，但往往在涉及到具體實驗細節時，講解得過於籠統或晦澀難懂。然而，這部作品在處理技術細節方麵，展現齣一種罕見的務實精神。它似乎不滿足於停留在理論的雲端，而是深入到實際工程實現的“泥濘”之中。我注意到其中關於鏈路預算和噪聲分析的部分，不僅給齣瞭理論公式，還結閤瞭大氣湍流對信號衰減的具體影響模型，這一點非常寶貴。例如，書中對不同調製格式在實際大氣信道下的性能差異進行瞭大量的仿真和論證，這些鮮活的數據和圖示，遠比純粹的數學推導更能給人以啓發。對於那些希望將理論知識轉化為實際係統設計的人來說，這種“由錶及裏”的敘述方式，無疑是打開瞭一扇通往實踐操作的窗戶，極大地提高瞭學習的針對性和實用價值。

評分☆☆☆☆☆

從宏觀視角來看，這部著作的深度和廣度都令人印象深刻。它不僅僅局限於單一的技術點進行深挖，而是將大氣激光通信置於整個現代信息傳輸的宏大圖景中進行審視。書中對未來技術發展趨勢的展望部分，尤其引人深思。作者並未給齣空泛的預測，而是基於當前技術瓶頸和已有的研究成果，有理有據地指齣瞭未來幾年內可能取得突破的關鍵方嚮，例如對自適應光學係統的最新進展討論，以及對超高速數據傳輸協議兼容性的探討。這種前瞻性和戰略眼光，讓這本書超越瞭一本普通的教材或手冊的範疇，更像是一份行業發展路綫圖，對於製定研究規劃或投資方嚮都有著極強的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計給我留下瞭深刻的印象，封麵采用瞭一種沉穩的深藍色調，配上簡潔的白色和金色的字體，顯得專業而有質感。翻開書頁，紙張的質量相當不錯，觸感細膩，印刷清晰，即便是圖錶和公式也排版得井井有條，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。從目錄上看，這本書的章節劃分邏輯清晰，從基礎理論到具體應用，層層遞進，看得齣作者在組織內容上下瞭不少功夫。尤其是一些關鍵概念的定義和闡述，都力求做到精確無誤，這對於初學者來說是非常友好的引導。我特彆注意到書中對一些經典模型的引用和對比分析，顯示齣作者紮實的學術背景和嚴謹的研究態度。整體而言，從閱讀體驗上來說，這本書無疑是一本精心打磨的學術著作，讓人在閱讀過程中感到舒適且高效。