航天飞行器传感器PDF电子书下载

1 引言 1

1．1 概念设计 2

1．2 航天飞行器传感器的成本 3

1．2．1 成本估算简介 4

1．2．2 成本数据 5

1．2．3 成本估算方法学 5

1．2．4 成本估算关系方法 7

1．2．5 保险成本 8

1．3 航天飞行器传感器权衡研究 9

1．4 航天飞行器环境 10

1．4．1 真空 11

1．4．2 中性环境影响 12

1．4．3 等离子体环境效应 12

1．4．4 辐射环境影响 12

1．4．5 污染 13

1．4．6 复合影响 13

1．4．7 空间垃圾 14

1．5 标准 14

1．6 封装 16

1．7 接口与集成 17

1．7．1 Mil-STD 1553接口 17

1．7．2 邻近问题 20

1．7．3 集成 20

1．8 测试 21

1．8．1 性能测试 22

1．8．2 热测试 22

1．8．3 电晕弧 24

1．8．4 电磁兼容（EMC）和电磁干扰（EMI）测试 24

1．8．5 振动测试 25

1．8．6 平衡 26

1．8．7 任务仿真测试 27

1．9 在轨传感器 27

1．9．1 参考坐标系 27

1．9．2 三维空间的坐标变换 29

1．9．3 圆锥曲线轨迹 31

1．9．4 航天飞行器的姿态 33

参考文献 36

2 传感器与信号 38

2．1 传感器特性 38

2．1．1 准确度和精确度 38

2．1．2 滞后 39

2．1．3 标定 40

2．1．4 传递函数 40

2．2 信号种类 41

2．2．1 信号特性 42

2．2．2 周期信号 43

2．2．3 脉冲信号 43

2．2．4 随机信号 44

2．3 转换信号 51

2．3．1 模-数转换器 51

2．3．2 数-模转换器 55

2．3．3 数-模转换器与模-数转换器的误差 55

2．3．4 调制 56

2．4 数据分析 59

2．4．1 不确定度分析与误差传递 61

2．4．2 回归分析 62

2．4．3 最小二乘法 62

2．4．4 傅立叶分析 63

参考文献 66

3 航天飞行器传感器中的噪声与滤波 68

3．1 内部噪声 68

3．1．1 热噪声 68

3．1．2 热电动势 69

3．1．3 参数噪声 70

3．1．4 暗电流 70

3．1．5 散粒噪声 70

3．1．6 过量噪声或1／f噪声 71

3．1．7 介电吸收 71

3．2 外部噪声 71

3．2．1 杂波噪声 71

3．2．2 干扰噪声 72

3．2．3 无线电频率耦合 73

3．2．4 电磁场耦合 73

3．2．5 电感耦合 73

3．3 信噪比 73

3．4 滤波器类型 74

3．4．1 低通滤波器 77

3．4．2 高通滤波器 78

3．4．3 带通滤波器 80

3．5 数字滤波 81

3．5．1 窗函数设计 84

3．5．2 FIR滤波器设计举例 85

3．5．3 IIR滤波器设计 86

3．6 微波滤波器 86

3．7 光滤波器 88

3．8 数字图像滤波 90

3．9 卡尔曼滤波器 90

3．9．1 状态空间 91

3．9．2 离散卡尔曼滤波器 91

参考文献 93

4 红外传感器 95

4．1 电磁波 95

4．1．1 电磁波谱 95

4．1．2 麦克斯韦方程 97

4．1．3 波动方程 99

4．1．4 麦克斯韦方程解 101

4．1．5 相速和群速 102

4．1．6 偏振 103

4．1．7 辐射 104

4．1．8 辐照度 105

4．1．9 干涉 106

4．1．10 衍射 107

4．1．11 黑体辐射 108

4．2 物质间的相互作用 110

4．2．1 大气吸收 111

4．2．2 反射 112

4．2．3 散射 112

4．3 光学 113

4．3．1 折射/反射 114

4．3．2 凹面镜 116

4．3．3 透镜 117

4．3．4 透镜组合 118

4．3．5 像差 120

4．3．6 光学分辨率 120

4．4 扫描机制 122

4．4．1 线性排列：Pushbroom扫描 123

4．4．2 Wiskbroom扫描 123

4．4．3 扫描仪参数 124

4．5 光学探测器 124

4．5．1 半导体 125

4．5．2 光电效应 126

4．5．3 探测器性能参数 127

4．5．4 探测器红视 127

4．5．5 碲化铟光敏二极管 128

4．5．6 碲化汞镉光敏二极管 128

4．5．7 热控制 129

4．6 地球资源探测卫星7：ETM+ 130

4．7 地球卫星 132

4．7．1 地球卫星：热红外传感器 133

4．7．2 地球卫星：短波红外传感器 134

4．7．3 地球卫星：可视近红外探测器 135

4．8 地球同步环境卫星（GOES） 136

4．8．1 GOES-I成像器 137

4．8．2 GOES-I／M测声器 138

4．9 DSP并口SBIRS 139

参考文献 141

5 无源微波传感器 143

5．1 天线 143

5．1．1 矢量电位 143

5．1．2 微型天线 144

5．1．3 天线辐射图 147

5．1．4 方向性和增益 149

5．1．5 天线极化 150

5．1．6 波导 151

5．1．7 天线类型 155

5．2 相控阵 160

5．2．1 双天线简化阵 160

5．2．2 线性天线阵 161

5．2．3 二维天线阵 163

5．2．4 束流控制 164

5．3 辐射计 165

5．3．1 天线的功率-温度对应 166

5．3．2 辐射线测定法在远程温度测量中的应用 167

5．3．3 狄基（Dicke）辐射计 169

5．3．4 辐射测量灵敏度 170

5．4 Aqua：先进微波扫描辐射计-E（AMSR-E） 171

5．5 SeaSat：扫描式多通道微波辐射计（SMMR） 173

5．6 Envisat：微波辐射计（MWR） 174

参考文献 176

6 空基雷达传感器 177

6．1 雷达 177

6．1．1 概述 177

6．1．2 频率带 178

6．1．3 雷达平衡方程 178

6．1．4 雷达距离方程 180

6．1．5 雷达横截面 182

6．1．6 虚警报 183

6．1．7 多普勒雷达和多普勒效应 184

6．1．8 分辨率 189

6．1．9 射频功率放大器 192

6．2 雷达成像 193

6．3 测高学 194

6．4 Envisat：RA-2 196

6．5 合成孔径雷达 197

6．6 Envisat：ASAR 199

6．7 干涉SAR 200

6．8 地面穿透雷达（GPR） 202

MARSIS 203

参考文献 205

7 全球定位系统（GPS） 206

7．1 GPS概述 206

7．2 概念 207

7．3 GPS信号 208

7．3．1 结构 209

7．3．2 GPS数据 210

7．4 GPS接收器 211

7．5 GPS信号处理 212

7．5．1 相位编码技术 212

7．5．2 载波相位技术 214

7．5．3 GPS误差源 214

7．5．4 GPS时钟 215

7．6 GPS覆盖 216

7．7 GPS用于大气测量 217

7．8 对接/会合 220

7．9 姿态测定 220

7．10 业余无线电通讯卫星40（AO-40） 221

参考文献 222