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卫星激光通信总体技术 版权信息
- ISBN：9787030659866
- 条形码：9787030659866 ; 978-7-03-065986-6
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
卫星激光通信总体技术 内容简介
《卫星激光通信总体技术》共10章。第1章为绪论，主要阐述卫星通信技术现状，卫星激光通信的特点、性能、研究意义与应用潜力;第⒉章重点归纳及总结国外卫星激光通信发展历程，以及卫星激光通信国内外发展现状及趋势;第3章重点阐述天基信息系统传输需求分析;第4章重点对卫星激光通信系统组成、种类、特殊设计进行阐述;第5章分析卫星激光通信系统外界约束环境;第6章在第5章的基础上重点讲述链路特性中捕获链路和跟踪链路功率分析;第7章主要阐述卫星激光通信系统指标体系;第8章介绍卫星激光通信有效载荷各个分系统;第9章介绍激光通信有效载荷与卫星平台适配技术;第10章介绍激光通信有效载荷环境及环境适应性技术。
卫星激光通信总体技术 目录
目 录
前言
第1章 绪论 1
1.1 卫星通信技术现状 1
1.1.1 卫星通信的特点 1
1.1.2 卫星射频通信现状 2
1.2 激光通信与微波通信性能对比 3
1.3 卫星激光通信的特点 5
1.3.1 卫星激光通信的优点 5
1.3.2 卫星激光通信的不足 6
1.4 卫星激光通信应用潜力 7
1.4.1 天基骨干网宽带中继 7
1.4.2 高速率军用保密通信 7
1.4.3 天地一体化网络重要组成 8
第 2 章 卫星激光通信的发展现状 9
2.1 国外卫星激光通信发展历程 9
2.1.1 GEO 卫星-地面首次激光通信在轨试验 9
2.1.2 GEO 卫星-SPOT 卫星在轨激光通信试验 10
2.1.3 GEO 卫星-OICETS 卫星双向激光通信在轨试验 10
2.1.4 LEO 卫星与地面间在轨通信试验 12
2.1.5 GEO 卫星与飞机间激光通信在轨试验 12
2.1.6 LEO-LEO 相干激光通信在轨试验 13
2.1.7 飞机与飞机间激光通信飞行试验 14
2.1.8 月球-地面激光通信试验 14
2.2 空间激光通信系统的发展规划 15
2.2.1 中继卫星激光通信发展规划 15
2.2.2 小卫星激光通信发展规划 16
2.2.3 深空激光通信发展规划 17
2.3 主要发展趋势 18
2.3.1 研究阶段从试验阶段向应用阶段转化 18
2.3.2 研究重点从快速捕跟向高速率通信转移 18
2.3.3 应用领域从星际链路向广域立体空间拓展 18
2.3.4 应用模式从点对点链路通信向链路组网探索 18
2.3.5 系统功能从单一通信向复合攻关融合 18
2.4 激光通信国内发展现状 19
第 3 章 天基信息系统对卫星激光通信的需求分析 20
3.1 天基信息系统传输需求分析 20
3.1.1 高速率空间信息传输的迫切需要 20
3.1.2 天地一体化高速信息网的构建需要 21
3.1.3 激光通信是未来空间通信发展趋势 22
3.2 信息直接下传的局限性 23
3.3 中继卫星对天基信息系统性能的改善 24
3.3.1 增加连续可通信时间 24
3.3.2 拓展用户星覆盖范围 24
3.3.3 提高数据传输时效性 25
第 4 章 卫星激光通信系统 26
4.1 卫星激光通信系统组成 26
4.1.1 空间段 26
4.1.2 地面段 28
4.2 卫星激光通信系统工作模式 28
4.3 中继卫星激光通信载荷子系统 29
4.3.1 中继卫星属性与布局 29
4.3.2 中继通信卫星的特点和种类 30
4.3.3 中继通信卫星激光通信载荷设计特殊性 33
4.4 LEO 卫星激光通信子系统 33
4.4.1 LEO 卫星特点 33
4.4.2 LEO 卫星平台种类 34
4.4.3 LEO 卫星激光通信有效载荷特殊设计 36
4.5 航空/临近空间激光通信子系统 37
4.5.1 航空/临近空间平台特点 37
4.5.2 航空/临近空间激光通信载荷特点 39
4.5.3 航空/临近空间激光通信有效载荷特殊设计 44
4.6 激光通信地面站 46
4.6.1 地面站选址原则 46
4.6.2 多址对星地可通率的改善 48
4.6.3 现已存在的主要地面站 49
4.6.4 激光通信地面站特殊设计 52
第 5 章 卫星激光通信系统外界约束环境分析 71
5.1 卫星激光通信链路特性分析 71
5.1.1 链路可视率分析 71
5.1.2 链路距离分析 72
5.1.3 链路视轴转动范围分析 72
5.1.4 太阳规避角分析 73
5.2 卫星激光通信链路运动特性分析 77
5.2.1 相对运动角速度与角加速度 77
5.2.2 提前量角 79
5.2.3 多普勒频移 82
5.3 卫星激光通信链路信道特性分析 84
5.3.1 云层对星地激光通信链路的影响 84
5.3.2 大气散射平均衰减效应 90
5.3.3 大气湍流闪烁效应 98
5.3.4 大气湍流散斑效应 108
5.3.5 大气信道对激光偏振特性的影响 111
5.3.6 大气层光束偏折效应 114
5.3.7 大气层对光束扩束效应 115
5.4 卫星激光通信链路背景光特性分析 117
5.4.1 天空背景光的种类 117
5.4.2 系统接收的背景光功率 121
5.4.3 背景光对空间激光通信系统的影响 123
第 6 章 卫星激光通信系统链路特性分析 124
6.1 空间激光通信系统链路功率分析 124
6.1.1 通信链路功率分析 124
6.1.2 捕获链路功率分析 126
6.1.3 跟踪链路功率分析 127
6.2 不同链路激光通信系统链路分析 128
6.2.1 星际激光通信链路 129
6.2.2 星地激光通信链路 129
6.2.3 星空激光通信链路 129
6.2.4 空空/空地/地面激光通信链路 130
第 7 章 卫星激光通信系统指标体系 131
7.1 系统总体指标分析 131
7.1.1 *大通信距离 131
7.1.2 通信速率 133
7.1.3 通信误码率 133
7.1.4 全年可通率 133
7.2 捕获性能指标分析 134
7.2.1 捕获不确定区域 134
7.2.2 捕获概率 135
7.2.3 捕获时间 136
7.3 跟踪性能指标分析 136
7.3.1 跟踪视场 136
7.3.2 跟踪带宽 137
7.3.3 跟踪精度 138
7.4 通信性能指标分析 140
7.4.1 通信灵敏度 140
7.4.2 通信速率 141
7.4.3 通信误码率 142
第 8 章 卫星激光通信有效载荷 144
8.1 卫星激光通信的系统组成与工作原理 144
8.2 通信分系统 144
8.2.1 通信体制 144
8.2.2 通信分系统组成 150
8.3 捕跟分系统 161
8.3.1 捕跟分系统策略 161
8.3.2 捕跟分系统组成 180
8.4 光学分系统 184
8.4.1 光学分系统类型 184
8.4.2 光学分系统构成 188
第 9 章 激光通信有效载荷与卫星平台适配技术 205
9.1 卫星姿态控制与检测精度 205
9.1.1 卫星的姿态稳定控制方法与姿态控制精度 205
9.1.2 卫星姿态控制与检测精度 207
9.1.3 卫星姿态对捕获过程的影响 208
9.2 卫星平台宽谱振动 209
9.2.1 卫星振动特性分析 209
9.2.2 卫星平台振动来源及动力学耦合分析 210
9.2.3 卫星平台振动对跟踪性能的影响 210
9.3 载荷结构的谐振频率 210
9.4 载荷运动反作用力矩分析 211
9.5 载荷伺服机构锁紧 214
9.6 载荷与卫星平台精密装配 215
9.7 载荷热控设计 216
9.7.1 热控设计原则 217
9.7.2 热控分析 217
9.7.3 热控具体设计 219
9.8 载荷低功耗设计 220
9.9 载荷轻量化设计 220
9.9.1 系统总体优化设计 220
9.9.2 材料优化选取 220
9.9.3 结构轻量化设计 222
9.9.4 电子系统高集成度设计 222
第 10 章 激光通信有效载荷环境适应性技术 223
10.1 空间粒子辐射环境 223
10.1.1 空间粒子辐射类型 223
10.1.2 不同轨道空间的粒子辐射特性 223
10.1.3 辐射剂量与屏蔽层的关系 225
10.1.4 粒子辐射对激光通信载荷的影响 227
10.1.5 抗辐射加固技术 227
10.2 空间真空环境 229
10.2.1 空间真空环境描述 229
10.2.2 真空环境引起的冷焊效应 230
10.2.3 真空环境引起的放气效应 230
10.3 空间太阳辐照环境 231
10.3.1 太阳辐照环境 231
10.3.2 太阳辐照环境对激光通信有效载荷的影响 231
10.4 空间原子氧环境 231
10.4.1 原子氧环境 231
10.4.2 原子氧环境对激光通信有效载荷的影响 232
10.4.3 原子氧防护技术 232
10.5 空间光污染环境 233
参考文献 234
前言
第1章 绪论 1
1.1 卫星通信技术现状 1
1.1.1 卫星通信的特点 1
1.1.2 卫星射频通信现状 2
1.2 激光通信与微波通信性能对比 3
1.3 卫星激光通信的特点 5
1.3.1 卫星激光通信的优点 5
1.3.2 卫星激光通信的不足 6
1.4 卫星激光通信应用潜力 7
1.4.1 天基骨干网宽带中继 7
1.4.2 高速率军用保密通信 7
1.4.3 天地一体化网络重要组成 8
第 2 章 卫星激光通信的发展现状 9
2.1 国外卫星激光通信发展历程 9
2.1.1 GEO 卫星-地面首次激光通信在轨试验 9
2.1.2 GEO 卫星-SPOT 卫星在轨激光通信试验 10
2.1.3 GEO 卫星-OICETS 卫星双向激光通信在轨试验 10
2.1.4 LEO 卫星与地面间在轨通信试验 12
2.1.5 GEO 卫星与飞机间激光通信在轨试验 12
2.1.6 LEO-LEO 相干激光通信在轨试验 13
2.1.7 飞机与飞机间激光通信飞行试验 14
2.1.8 月球-地面激光通信试验 14
2.2 空间激光通信系统的发展规划 15
2.2.1 中继卫星激光通信发展规划 15
2.2.2 小卫星激光通信发展规划 16
2.2.3 深空激光通信发展规划 17
2.3 主要发展趋势 18
2.3.1 研究阶段从试验阶段向应用阶段转化 18
2.3.2 研究重点从快速捕跟向高速率通信转移 18
2.3.3 应用领域从星际链路向广域立体空间拓展 18
2.3.4 应用模式从点对点链路通信向链路组网探索 18
2.3.5 系统功能从单一通信向复合攻关融合 18
2.4 激光通信国内发展现状 19
第 3 章 天基信息系统对卫星激光通信的需求分析 20
3.1 天基信息系统传输需求分析 20
3.1.1 高速率空间信息传输的迫切需要 20
3.1.2 天地一体化高速信息网的构建需要 21
3.1.3 激光通信是未来空间通信发展趋势 22
3.2 信息直接下传的局限性 23
3.3 中继卫星对天基信息系统性能的改善 24
3.3.1 增加连续可通信时间 24
3.3.2 拓展用户星覆盖范围 24
3.3.3 提高数据传输时效性 25
第 4 章 卫星激光通信系统 26
4.1 卫星激光通信系统组成 26
4.1.1 空间段 26
4.1.2 地面段 28
4.2 卫星激光通信系统工作模式 28
4.3 中继卫星激光通信载荷子系统 29
4.3.1 中继卫星属性与布局 29
4.3.2 中继通信卫星的特点和种类 30
4.3.3 中继通信卫星激光通信载荷设计特殊性 33
4.4 LEO 卫星激光通信子系统 33
4.4.1 LEO 卫星特点 33
4.4.2 LEO 卫星平台种类 34
4.4.3 LEO 卫星激光通信有效载荷特殊设计 36
4.5 航空/临近空间激光通信子系统 37
4.5.1 航空/临近空间平台特点 37
4.5.2 航空/临近空间激光通信载荷特点 39
4.5.3 航空/临近空间激光通信有效载荷特殊设计 44
4.6 激光通信地面站 46
4.6.1 地面站选址原则 46
4.6.2 多址对星地可通率的改善 48
4.6.3 现已存在的主要地面站 49
4.6.4 激光通信地面站特殊设计 52
第 5 章 卫星激光通信系统外界约束环境分析 71
5.1 卫星激光通信链路特性分析 71
5.1.1 链路可视率分析 71
5.1.2 链路距离分析 72
5.1.3 链路视轴转动范围分析 72
5.1.4 太阳规避角分析 73
5.2 卫星激光通信链路运动特性分析 77
5.2.1 相对运动角速度与角加速度 77
5.2.2 提前量角 79
5.2.3 多普勒频移 82
5.3 卫星激光通信链路信道特性分析 84
5.3.1 云层对星地激光通信链路的影响 84
5.3.2 大气散射平均衰减效应 90
5.3.3 大气湍流闪烁效应 98
5.3.4 大气湍流散斑效应 108
5.3.5 大气信道对激光偏振特性的影响 111
5.3.6 大气层光束偏折效应 114
5.3.7 大气层对光束扩束效应 115
5.4 卫星激光通信链路背景光特性分析 117
5.4.1 天空背景光的种类 117
5.4.2 系统接收的背景光功率 121
5.4.3 背景光对空间激光通信系统的影响 123
第 6 章 卫星激光通信系统链路特性分析 124
6.1 空间激光通信系统链路功率分析 124
6.1.1 通信链路功率分析 124
6.1.2 捕获链路功率分析 126
6.1.3 跟踪链路功率分析 127
6.2 不同链路激光通信系统链路分析 128
6.2.1 星际激光通信链路 129
6.2.2 星地激光通信链路 129
6.2.3 星空激光通信链路 129
6.2.4 空空/空地/地面激光通信链路 130
第 7 章 卫星激光通信系统指标体系 131
7.1 系统总体指标分析 131
7.1.1 *大通信距离 131
7.1.2 通信速率 133
7.1.3 通信误码率 133
7.1.4 全年可通率 133
7.2 捕获性能指标分析 134
7.2.1 捕获不确定区域 134
7.2.2 捕获概率 135
7.2.3 捕获时间 136
7.3 跟踪性能指标分析 136
7.3.1 跟踪视场 136
7.3.2 跟踪带宽 137
7.3.3 跟踪精度 138
7.4 通信性能指标分析 140
7.4.1 通信灵敏度 140
7.4.2 通信速率 141
7.4.3 通信误码率 142
第 8 章 卫星激光通信有效载荷 144
8.1 卫星激光通信的系统组成与工作原理 144
8.2 通信分系统 144
8.2.1 通信体制 144
8.2.2 通信分系统组成 150
8.3 捕跟分系统 161
8.3.1 捕跟分系统策略 161
8.3.2 捕跟分系统组成 180
8.4 光学分系统 184
8.4.1 光学分系统类型 184
8.4.2 光学分系统构成 188
第 9 章 激光通信有效载荷与卫星平台适配技术 205
9.1 卫星姿态控制与检测精度 205
9.1.1 卫星的姿态稳定控制方法与姿态控制精度 205
9.1.2 卫星姿态控制与检测精度 207
9.1.3 卫星姿态对捕获过程的影响 208
9.2 卫星平台宽谱振动 209
9.2.1 卫星振动特性分析 209
9.2.2 卫星平台振动来源及动力学耦合分析 210
9.2.3 卫星平台振动对跟踪性能的影响 210
9.3 载荷结构的谐振频率 210
9.4 载荷运动反作用力矩分析 211
9.5 载荷伺服机构锁紧 214
9.6 载荷与卫星平台精密装配 215
9.7 载荷热控设计 216
9.7.1 热控设计原则 217
9.7.2 热控分析 217
9.7.3 热控具体设计 219
9.8 载荷低功耗设计 220
9.9 载荷轻量化设计 220
9.9.1 系统总体优化设计 220
9.9.2 材料优化选取 220
9.9.3 结构轻量化设计 222
9.9.4 电子系统高集成度设计 222
第 10 章 激光通信有效载荷环境适应性技术 223
10.1 空间粒子辐射环境 223
10.1.1 空间粒子辐射类型 223
10.1.2 不同轨道空间的粒子辐射特性 223
10.1.3 辐射剂量与屏蔽层的关系 225
10.1.4 粒子辐射对激光通信载荷的影响 227
10.1.5 抗辐射加固技术 227
10.2 空间真空环境 229
10.2.1 空间真空环境描述 229
10.2.2 真空环境引起的冷焊效应 230
10.2.3 真空环境引起的放气效应 230
10.3 空间太阳辐照环境 231
10.3.1 太阳辐照环境 231
10.3.2 太阳辐照环境对激光通信有效载荷的影响 231
10.4 空间原子氧环境 231
10.4.1 原子氧环境 231
10.4.2 原子氧环境对激光通信有效载荷的影响 232
10.4.3 原子氧防护技术 232
10.5 空间光污染环境 233
参考文献 234
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