空間信息通信

彭木根，博士，北京郵電大學教授、博士生導師，IEEE Fellow。網絡與交換技術國家重點實驗室副主任，國家傑出青年基金獲得者、萬人計劃科技創新領軍人才。主要從事5G/6G無線組網、物聯網、人工智能在無線網絡中的應用研究等。以第一完成人身份獲國家技術發明獎二等獎（2018）、北京市科學技術獎一等獎（2017）、中國通信學會科學技術獎一等獎（2015）、求是傑出青年成果轉化獎（2018）等。擔任IEEE loT-J、IEEE Com.Mag.等期刊的指導委員會委員或編委等。被評為科睿唯安2019年度ESI全球高被引科學家和2019年首都科技盛典十大科技人物，獲IEEE通信學會海因里希·赫茲獎、IEEE通信學會亞太區傑出青年學者獎等。近5年發表頂級期刊論文50餘篇，其中19篇入選ESI高被引論文，谷歌學術引用9千餘次。

 

目錄

 

 

第1章緒論

 

1.1宇宙起源和銀河系

 

1.1.1宇宙空間

 

1.1.2宇宙空間觀測

 

1.2數據與信息

 

1.2.1數據與數據管理

 

1.2.2信息與數字化

 

1.2.3數據與信息關系

 

1.3空間數據與空間信息

 

1.3.1空間數據

 

1.3.2空間信息

 

1.3.3空間信息的價值意義

 

1.4從現實世界到數字世界

 

1.4.1現實世界與數字世界

 

1.4.2轉換模型

 

1.4.3數字孿生系統

 

1.5空間信息技術

 

1.5.1遙感技術

 

1.5.2導航定位技術

 

1.5.3通信技術

 

1.5.4空間信息技術的應用

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

第2章航空航天航海導論

 

2.1航空理論及發展史

 

2.1.1基本概念與分類

 

2.1.2發展史 

 

2.1.3航空先進技術 

 

2.2固定翼飛機動力學特徵

 

2.2.1飛行原理 

 

2.2.2飛機飛行性能及穩定性 

 

2.3航天理論及發展史

 

2.3.1基本概念與分類

 

2.3.2發展史

 

2.3.3航天先進技術

 

2.4航天器動力學特徵

 

2.4.1航天器的發射與入軌

 

2.4.2航天器的返回與回收

 

2.5航海理論與發展史

 

2.5.1基本概念與分類

 

2.5.2發展史

 

2.5.3航海先進技術

 

2.6航海導航技術

 

2.6.1羅經定位

 

2.6.2傳統海圖與投影方法 

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第3章雷達基本原理

 

3.1雷達信號的產生與接收

 

3.2雷達信號的表示方法

 

3.2.1時域與頻域的表示 

 

3.2.2波形參量與不確定原理

 

3.3匹配濾波理論

 

3.3.1白噪聲匹配濾波

 

3.3.2有色噪聲匹配濾波

 

3.3.3脈沖壓縮

 

3.4多普勒處理

 

3.4.1多普勒頻率與多普勒譜

 

3.4.2MTI

 

3.4.3脈沖多普勒處理

 

3.5雷達參數測量

 

3.5.1角度測量

 

3.5.2距離測量

 

3.5.3速度測量

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第4章衛星基本原理

 

4.1衛星運動基本原理

 

4.1.1常用坐標系

 

4.1.2開普勒定律

 

4.2衛星軌道

 

4.2.1衛星軌道要素

 

4.2.2衛星軌道分類

 

4.2.3衛星的位置確定

 

4.3星座原理

 

4.3.1衛星星座分類

 

4.3.2常見的衛星通信星座

 

4.3.3極軌/傾斜軌道星座設計原理

 

4.3.4衛星對地覆蓋特性

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第5章遙感探測技術原理

 

5.1物體的輻射特性與大氣效應

 

5.1.1物體的輻射特性

 

5.1.2大氣效應

 

5.2地物反射及其反射波譜特性

 

5.2.1電磁波的地物反射

 

5.2.2反射波譜特性

 

5.3遙感傳感器及成像原理

 

5.3.1遙感傳感器

 

5.3.2遙感成像原理

 

5.4遙感影像的4種分辨率及其相互作用

 

5.4.1空間分辨率

 

5.4.2光譜分辨率

 

5.4.3輻射分辨率

 

5.4.4時間分辨率

 

5.4.54種分辨率的關系

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第6章遙感數字影像處理基礎

 

6.1圖像校正

 

6.1.1輻射校正

 

6.1.2幾何校正

 

6.2圖像增強

 

6.2.1對比度增強

 

6.2.2主成分分析

 

6.2.3邊緣檢測

 

6.3圖像超分辨率與去噪技術

 

6.3.1圖像超分辨率技術

 

6.3.2圖像去噪

 

6.3.3圖像質量評估指標

 

6.4影像分類原理及過程

 

6.4.1監督分類

 

6.4.2非監督分類

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第7章空間信息數字化與地理信息系統

 

7.1GIS的構成

 

7.1.1GIS的軟件構成

 

7.1.2GIS的功能

 

7.2地理空間數據表達

 

7.2.1地理參考系統與坐標系

 

7.2.2空間信息矢量格式表達

 

7.2.3空間信息柵格格式表達

 

7.2.4空間信息三角網格式表達

 

7.2.5空間信息時序化表達

 

7.3地理空間數據處理

 

7.3.1圖像數據的採集與處理

 

7.3.2圖形的幾何變換

 

7.3.3空間拓撲關系中的歐拉定理

 

7.3.4圖形編輯

 

7.4地理空間數據分析

 

7.4.1二維空間數據分析

 

7.4.2三維空間數據分析

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第8章衛星導航原理

 

8.1衛星導航服務性能指標

 

8.1.1精度

 

8.1.2完好性

 

8.1.3可用性

 

8.1.4連續性

 

8.2衛星導航觀測量及測量原理

 

8.2.1基於到達時間測距

 

8.2.2基於載波相位測量值測距

 

8.2.3基於多普勒觀測值測速

 

8.3衛星定位原理

 

8.3.1偽距單點定位原理

 

8.3.2衛星無線電測定業務定位原理

 

8.3.3精密定位基本原理

 

8.4衛星測速原理

 

8.5衛星授時原理

 

8.6衛星導航增強

 

8.6.1星基增強系統

 

8.6.2地基增強系統

 

8.6.3空基增強系統

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第9章電磁波傳播

 

9.1電磁波傳播基本概念

 

9.1.1電磁頻譜劃分

 

9.1.2電磁波傳播方式

 

9.1.3自由空間電磁波傳播特性

 

9.2對流層電磁波傳播特性

 

9.2.1氣體吸收損耗

 

9.2.2雲霧損耗

 

9.2.3大氣閃爍

 

9.2.4去極化效應

 

9.3電離層電磁波傳播特性

 

9.3.1電離層概況

 

9.3.2法拉第旋轉

 

9.3.3電離層閃爍效應

 

9.4多徑傳播效應

 

9.4.1多徑效應

 

9.4.2時延擴展與相乾帶寬

 

9.4.3平坦衰落與頻率選擇性衰落

 

9.5多普勒效應

 

9.5.1多普勒頻率

 

9.5.2相乾時間

 

9.5.3快衰落與慢衰落

 

9.5.4統計通道模型

 

9.6噪聲與乾擾

 

9.6.1系統熱噪聲

 

9.6.2宇宙噪聲

 

9.6.3外部環境噪聲

 

9.6.4同頻乾擾

 

9.6.5臨頻乾擾

 

9.7雨衰與應對

 

9.7.1雨衰的影響

 

9.7.2抗雨衰技術

 

9.8鏈路預算

 

9.8.1鏈路預算分析

 

9.8.2全鏈路傳輸質量

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第10章衛星通信原理

 

10.1衛星通信載荷

 

10.1.1衛星通信載荷架構

 

10.1.2頻率復用與波束間乾擾計算

 

10.1.3衛星容量計算及提升方法

 

10.2調制技術

 

10.2.1衛星通信中的模擬調制

 

10.2.2衛星通信中的數字調制

 

10.3編碼技術

 

10.3.1BCH碼

 

10.3.2LDPC碼

 

10.3.3Turbo碼

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第11章高空散射通信

 

11.1流星餘跡散射通信

 

11.1.1流星餘跡散射通信基本原理 

 

11.1.2流星餘跡散射通信通道 

 

11.1.3流星餘跡散射通信鏈路性能 

 

11.2對流層散射通信

 

11.2.1對流層散射通信基本原理 

 

11.2.2對流層散射通信通道 

 

11.2.3對流層散射通信鏈路性能 

 

11.3大氣波導通信

 

11.3.1大氣波導通信基本原理

 

11.3.2大氣波導通信鏈路性能

 

11.3.3大氣波導預測方法

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第12章深空通信與探測

 

12.1深空通信概述

 

12.1.1深空通信的概念

 

12.1.2深空通信的特點

 

12.2深空通信系統組成

 

12.3深空通信鏈路

 

12.3.1深空通信鏈路結構

 

12.3.2深空通信鏈路優化

 

12.3.3深空通信天線

 

12.3.4調制

 

12.3.5編碼

 

12.4深空探測概述

 

12.4.1深空探測概念

 

12.4.2深空探測特點

 

12.5深空探測無線電測量

 

12.5.1深空無線電測距

 

12.5.2深空無線電測速

 

12.5.3深空無線電測角

 

12.6深空探測光學測量

 

12.6.1深空天體類型與特點

 

12.6.2天體光學測量原理

 

12.6.3星點與天體圖像處理

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第13章激光通信

 

13.1光源與探測器

 

13.1.1激光原理

 

13.1.2光電探測器

 

13.1.3直接探測技術

 

13.1.4相乾探測技術

 

13.2空間激光通道

 

13.2.1大氣通道基礎模型

 

13.2.2大氣湍流通道模型

 

13.2.3湍流補償技術

 

13.3激光通信調制技術

 

13.3.1激光通信OOK調制

 

13.3.2激光通信PPM

 

13.3.3激光通信SIM

 

13.4激光鏈路瞄準捕獲跟蹤

 

13.4.1激光鏈路瞄準理論

 

13.4.2激光鏈路捕獲理論

 

13.4.3激光鏈路跟蹤理論

 

13.5激光通信鏈路預算

 

13.5.1鏈路參數

 

13.5.2鏈路功率預算

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第14章水下通信和定位技術

 

14.1水下通信技術概述

 

14.1.1水下通信的發展

 

14.1.2水下通信的媒介

 

14.1.3水下通信的特徵與挑戰

 

14.2水聲通信技術

 

14.2.1聲波在水下的固有特性

 

14.2.2水聲傳播理論

 

14.2.3環境噪聲與乾擾

 

14.2.4水聲擴頻通信技術

 

14.2.5OFDM水聲通信技術

 

14.3水下光通信技術

 

14.3.1光在水下的固有特性

 

14.3.2水下光通信調制技術

 

14.3.3水下光通信系統模型

 

14.3.4水下光傳輸鏈路預算

 

14.3.5水下光通信性能分析

 

14.4水下定位技術

 

14.4.1測距定位

 

14.4.2水下GPS

 

14.4.3請求式異步定位

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻

 

 

第15章海上通信與探測技術

 

15.1海上無線通道模型

 

15.1.1蒸發波導效應

 

15.1.2海面通道模型

 

15.1.3空海通道模型

 

15.2海上通信技術

 

15.2.1海上窄帶通信技術

 

15.2.2海上寬帶通信技術

 

15.3海上通信應用展望

 

15.3.1海上蜂窩網

 

15.3.2海上物聯網

 

15.3.3海上無人機通信

 

15.4海上探測技術原理

 

15.4.1合成孔徑雷達

 

15.4.2岸基高頻地波雷達

 

章節習題

 

習題解答

 

參考文獻