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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Abid, Mohamed M

出品人:

页数:338

译者:

出版时间:2005-9

价格:1120.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470865279

丛书系列:

图书标签:

Spacecraft
Sensors
Aerospace Engineering
Remote Sensing
Instrumentation
Satellite Technology
Data Acquisition
Signal Processing
Electronics
Measurement Systems

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具体描述

Spacecraft Sensors, the first of its kind, offers a comprehensive review of many aspects and intricacies of sensors used in the spacecraft industry. It covers sensor development from concept, design, and cost, to building, testing, interfacing, integrating, and on-orbit operation. It is intended for the specialist or non-specialist engineer, scientist, and those involved in the business aspect of the spacecraft industry. Focusing on how these various disciplines contribute to the development of a sensor used in space, this key text: Explains how mathematics, physics, business, and engineering-based concepts are used to develop and design a sensor which complies with a set of specific requirements. Discusses essential topics such as cost estimation, signal processing, noise reduction, filters, phased arrays, radars, optics, and radiometers used in space operation. Covers a range of typical sensors used in the spacecraft industry such as infrared, passive microwave, radars and spacebased GPS sensors. Concludes each chapter with examples of past and current orbiting sensors such as DSP, SBIRS, CHAMP, LANDSAT, and GOES to illustrate how concepts are applied. Includes the Matlab codes used to create the example plots in order to give the reader a starting point for further analysis Spacecraft Sensors is an invaluable resource for engineers, technical consultants, those in the business division, and research scientists associated with spacecraft projects. It is also an excellent textbook for undergraduate and postgraduate students studying the development, design and applications of spacebased sensors.

宇宙深空探测的先驱：星际导航与目标识别技术（The Pioneers of Deep Space Exploration: Interstellar Navigation and Target Recognition）一卷跨越时空的史诗，一部洞察宇宙奥秘的智慧结晶。本书并非聚焦于单一航天器载荷的设计与集成，而是深入探讨了在极端、未知且信息极度稀疏的深空环境中，实现自主、可靠导航与精确目标识别所依赖的基础物理学原理、前沿数学模型以及工程化实现路径。它是一部面向未来星际任务架构师、深空任务规划者以及对非传统导航理论感兴趣的科研人员的权威指南。本书的基石，建立在对“信息熵极低环境下的鲁棒性”这一核心挑战的深刻理解之上。当前已有的许多航天器传感器技术，如高分辨率可见光成像、激光雷达或微波测距，在近地轨道或太阳系内行星际空间尚能有效工作，但在数光年乃至更远的星际介质中，这些技术将因信号衰减、背景噪声主导而失效。本书的叙事，正是在此背景下展开，旨在提供一套超越传统电磁波谱限制的、基于多维度物理现象的导航与识别框架。第一部分：基础物理与信息论重构（Foundations: Physics and Information Re-architecture）本部分首先对现有导航范式进行了彻底的反思。我们探讨了引力波背景的探测及其在超远距离（相对于电磁波）定位中的潜在价值，尽管其实用化仍面临巨大的技术瓶颈，但其理论基础为“非电磁导航”提供了可能。量子纠缠与非定域性测量：深入分析了利用量子关联效应，实现对预先布设的星际信标或自然背景结构（如脉冲星的精确时序）的“瞬时”相对定位的可能性。这部分涉及了量子信息论在宏观物理尺度上的应用限制与突破点。暗物质/暗能量场的微扰探测：提出了基于超灵敏拓扑绝缘体材料，探测宇宙学背景场微小扰动与局部星系团结构相互作用的理论模型。这些“场信号”虽然弱小，但其空间分布的宏观一致性，可作为构建星系尺度导航网格的基础。信息的逆向工程：引入了“时间反演信息流”的概念，探讨了如何从极其稀疏的、高能事件（如超新星爆发、伽马射线暴）的残余信号中，反推出航天器在事件发生前后的相对位置和速度矢量。这需要对宇宙演化模型的极高精度预知。第二部分：非传统导航的数学建模与算法（Mathematical Modeling and Algorithms for Non-Traditional Navigation）本部分是本书的技术核心，侧重于开发适用于极端数据稀疏环境的数学工具。贝叶斯多态滤波器的演进：针对深空任务中“先验知识不确定性极高”的特点，我们详细阐述了如何将卡尔曼滤波扩展至高维非线性随机过程，特别是引入“证据权衡矩阵”（Evidence Weighting Matrix, EWM），用于动态调整模型对观测数据（或缺乏数据）的信任度。拓扑数据分析（TDA）在星图匹配中的应用：传统的恒星或星系匹配依赖于亮度和光谱特征。本书提出了利用高维拓扑不变量（如贝蒂数）来描述和识别背景天体的“形状”和“连通性”，这使得导航系统能够抵抗极端视场扭曲、宇宙射线诱导的像素损坏，以及因观测时间尺度过长导致的恒星衰老漂移。自适应混沌映射的路径规划：在缺乏外部引导的区域，航天器必须依赖自身的“记忆”和“预测”。本章研究了如何利用复杂的、但可逆的混沌系统作为内部时间基准和相对位置估计器，通过最小化系统内部状态的李雅普诺夫指数来维持导航的稳定性。第三部分：目标识别与环境表征（Target Recognition and Environmental Characterization）本书的后半部分转向了“如何认识你正在接近的目标”，这对于行星际探测、小行星捕获或系外行星际航行至关重要。引力透镜特征识别：探讨了如何利用航天器自身的微小质量（或特定载荷产生的微弱引力场），通过探测遥远背景光源的微弱引力透镜效应，来反向推断其前方潜在大型天体（如流浪行星或虫洞效应的痕迹）的质量分布和截面信息。多谱段非线性散射分析：针对系外行星大气或星际尘埃云，本书提出了一种超越吸收线和反射光谱分析的方法。它侧重于分析不同频率光子在复杂介质中经历的“多重散射路径”的统计学特征，从而重建介质的密度梯度和化学成分的非均匀分布。主动探测的极限与替代：详细分析了在光速限制下，主动发射的探测波束（如高能粒子束）抵达目标所需的时间，以及目标在这段时间内可能发生的运动。基于此，我们提出了“预测性目标锁定算法”，它结合了对未知目标动力学模型的概率预测，预先计算出最佳的拦截或近距离观测窗口。结语：超越地平线的视野《宇宙深空探测的先驱：星际导航与目标识别技术》旨在为人类向更深、更广阔的宇宙迈进提供理论基石。它所描绘的未来，是一个传感器不再仅仅是“眼睛”的时代，而是一个航天器本身就成为一个复杂的、自我参照的、能够从宇宙背景噪声中提炼出确定性信息的动态系统。本书的贡献，在于系统性地梳理了实现这一宏伟目标所需跨越的物理学和信息科学鸿沟。它呼唤的，是下一代工程师和物理学家对现有范式的彻底超越。字数统计：约1550字。