天基物聯網技術

《天基物聯網技術》隸屬“物聯網在中國”系列叢書 ，由電子工業出版社出版的，作者是吳巍、張更新。

基本介紹

• 中文名：天基物聯網技術
• 作者：吳巍、張更新
• 類別：科技
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2021年1月1日
• 頁數：302 頁
• 定價：110 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787121402746

內容簡介

　　《天基物聯網技術》在物聯網概念的基礎上介紹了天基物聯網的概念、內涵和體系架構，天基物聯的起源及發展，以及與天基物聯網相關的衛星、遙感、通信網路、服務、安全防護和運管理等技術，最後介紹了天基物聯網典型系統與套用。該書較全面地論述了天基物聯網相關技術，力求做到概念清楚、實用性強。

　　《天基物聯網技術》是一本專業性和實用性較強的技術讀物，可供從事物聯網產業規劃的政府部門導和專業人士，從事天基物聯網技術和產晶研發的科技人員和企業家，以及大專院校相專業的師生參考。

作者簡介

吳巍，重慶忠縣人，研究員級高級工程師，博士生導師，中國電子科技集團公司首席科學家。現任中國電子科技集團公司第五十四研究所副總工程師、通信網信息傳輸與分發技術***重點實驗室主任。長期從事通信網路技術研究和工程實踐工作，主持完成了多項國家重點科研與型號研製任務，研究成果獲得國家科技進步二等獎1項，省部級一等獎6項、二等獎5項，光華科技基金二等獎，授權發明專利30餘項，出版專著4部。

張更新，浙江平湖人，分別於1987、1990、1994年在解放軍通信工程學院獲學士、碩士和博士學位，2003-2004年為英國倫敦大學瑪麗皇后學院訪問學者。現為南京郵電大學教授、博士生導師，衛星通信研究所所長，長期從事衛星通信方面的教學和科研工作；出版學術著作5部，發表三大檢索論文一百多篇；作為課題負責人主持完成科研項目三十多項，獲省部級科技進步一等獎1項、二等獎8項、三等獎3項，授權國家發明專利25項。

本書目錄

第 1章 物聯網概述 1

1．1 物聯網的概念與內涵 1

1．2 物聯網的體系架構 3

1．2．1 物聯網的感知層 4

1．2．2 物聯網的網路層 5

1．2．3 物聯網的套用層 5

1．2．4 物聯網的安全防護系統 5

1．2．5 物聯網的運維管理系統 6

1．3 物聯網技術典型套用舉例 6

1．3．1 機器互聯服務 6

1．3．2 大眾醫療保健服務 8

1．3．3 環境與敏感區域監控服務 9

1．3．4 天基航空器監視與管控服務 11

1．4 物聯網的發展階段 12

1．4．1 支持機器互聯服務的階段 12

1．4．2 感測器網路引入與套用階段 13

1．4．3 泛在感測器網路階段 14

第 2章 天基物聯網起源及發展 18

2．1 天基物聯網的概念 18

2．1．1 內涵 18

2．1．2 特點 18

2．2 天基物聯網的發展背景 19

2．2．1 拓展地面物聯網覆蓋範圍的需求 20

2．2．2 衛星通信技術的發展 21

2．2．3 天基物聯網的提出 22

2．3 天基物聯網的組成架構與套用場景 23

2．3．1 天基物聯網的三段式架構 23

2．3．2 天基物聯網的套用場景 25

2．4 天基物聯網的發展現狀 29

2．4．1 國外天基物聯網發展現狀 29

2．4．2 國內天基物聯網發展現狀 34

2．5 天基物聯網的套用領域和市場分析 35

2．5．1 天基物聯網的套用領域 35

2．5．2 天基物聯網的市場分析 36

2．6 天基物聯網的業務特徵分析 38

2．6．1 運輸行業套用 38

2．6．2 數據單向採集類套用 40

第3章 天基物聯網衛星技術 42

3．1 人造地球衛星的基本概念 42

3．1．1 衛星的組成 42

3．1．2 衛星平台 43

3．1．3 衛星有效載荷 50

3．1．4 衛星的發展簡史 51

3．2 衛星軌道和星座 53

3．2．1 衛星軌道的基本概念 53

3．2．2 軌道六要素 56

3．2．3 衛星軌道的攝動 57

3．2．4 衛星軌道的分類和特點 58

3．2．5 范 艾倫輻射帶和衛星軌道高度視窗 62

3．2．6 衛星星座 63

3．2．7 星間鏈路 65

3．3 衛星測控 67

3．3．1 衛星測控系統概述 67

3．3．2 衛星測控技術體制 68

3．4 衛星運載和發射 69

3．4．1 運載火箭 70

3．4．2 衛星發射三要素 70

3．4．3 發射飛行程式 72

3．4．4 衛星入軌方式 74

第4章 天基遙感技術 75

4．1 天基遙感概述 75

4．1．1 遙感的基本概念 75

4．1．2 遙感的發展簡史 76

4．1．3 天基遙感的分類 78

4．1．4 天基遙感的特點 79

4．2 天基遙感的物理基礎 80

4．2．1 電磁波與電磁波頻段 80

4．2．2 電磁輻射源 82

4．3 地物的光譜特性 84

4．3．1 地物的反射光譜特性 84

4．3．2 地物的發射光譜特性 88

4．3．3 地物的透射光譜特性 90

4．4 大氣和環境對遙感的影響 91

4．4．1 大氣對太陽輻射的影響 91

4．4．2 環境對地物光譜特性的影響 91

4．5 衛星遙感感測器 93

4．5．1 衛星遙感感測器的一般組成及分類 93

4．5．2 衛星遙感感測器的性能指標 95

4．5．3 常用的衛星遙感感測器 96

第5章 天基通信網路技術 105

5．1 天基通信網路的基本概念 105

5．1．1 天基通信網路的定義 105

5．1．2 天基通信網路的組成 106

5．1．3 天基通信網路的工作頻段 109

5．1．4 天基通信網路的傳輸鏈路 112

5．1．5 天基通信網路的網路拓撲結構 114

5．1．6 天基通信網路的特點 118

5．2 典型地面物聯網傳輸技術體制及分析 121

5．2．1 窄帶物聯網（NB-IoT）傳輸技術體制 121

5．2．2 NB-IoT技術體制的不適用性分析 128

5．2．3 遠距離無線電（LoRa）傳輸技術體制 129

5．2．4 LoRa技術體制的不適用性分析 134

5．3 天基物聯網通信技術體制 135

5．3．1 多址接入與信道分配方式 135

5．3．2 信號調製技術與信道編碼技術 139

5．3．3 復用及雙工技術 143

5．3．4 星上處理與交換技術 145

第6章 天基物聯網服務技術 149

6．1 天基物聯網服務概述 149

6．2 天基物聯網服務的設計原則與需求分析 152

6．2．1 設計原則 152

6．2．2 需求分析 153

6．3 天基物聯網服務平台架構參考模型 157

6．3．1 天基物聯網服務平台架構核心概念抽象 157

6．3．2 天基物聯網服務平台架構領域模型 158

6．4 天基物聯網服務信息模型 162

6．4．1 天基物聯網服務信息模型描述 162

6．4．2 信息的流向及其生命周期 167

6．5 天基物聯網服務功能模型與實現 168

6．5．1 設備及套用功能模組 169

6．5．2 通信功能模組 170

6．5．3 服務管理功能模組 171

6．5．4 虛擬實體功能模組 173

6．5．5 服務組織功能模組 175

6．5．6 流程管理功能模組 176

6．5．7 管理功能模組 176

6．5．8 安全功能模組 177

第7章 天基物聯網安全防護技術 179

7．1 天基物聯網安全防護需求 179

7．1．1 安全防護對象分析 179

7．1．2 安全風險分析 180

7．1．3 安全防護能力需求 183

7．2 天基物聯網安全防護系統的實現 186

7．2．1 天基物聯網安全防護系統的總體架構 186

7．2．2 用戶終端/感測器安全防護子系統 187

7．2．3 網路安全防護子系統 188

7．2．4 套用服務安全防護子系統 190

7．2．5 安全支撐子系統 191

7．2．6 安全監管子系統 192

7．3 天基物聯網的安全防護關鍵技術 193

7．3．1 實體認證鑒權與身份管理技術 193

7．3．2 天基異構網路的安全隔離與互聯控制技術 203

7．3．3 天基物聯網安全威脅識別與預警技術 209

7．3．4 天基物聯網密碼按需服務技術 217

7．3．5 天基物聯網安全管理技術 227

第8章 天基物聯網運維管理技術 234

8．1 天基物聯網的運維管理要求 234

8．1．1 基於常規衛星通信網的天基物聯網運維管理系統 234

8．1．2 基於天基感測器的天基物聯網運維管理 243

8．1．3 低軌天基物聯網運維管理 246

8．2 天基物聯網網路管理控制分系統 250

8．2．1 網路管理控制分系統的組成 250

8．2．2 網路管理控制分系統的主要功能 251

8．3 天基物聯網星座運行控制分系統 254

8．3．1 天基感測器物聯網的運行控制 254

8．3．2 低軌（LEO）天基物聯網的運行控制 257

第9章 天基物聯網典型系統與套用 262

9．1 對地觀測衛星系統及其套用 262

9．1．1 照相成像衛星及其套用 263

9．1．2 氣象衛星及其套用 266

9．2 軌道通信系統及其套用 269

9．2．1 Orbcomm系統組成 269

9．2．2 Orbcomm系統的通信體制 272

9．2．3 Orbcomm系統的工作過程 273

9．2．4 Orbcomm系統的套用情況 273

9．3 北斗衛星導航系統及其套用 274

9．3．1 北斗衛星導航系統簡介 274

9．3．2 北斗系統在漁船船位監控和指揮管理中的套用 278

9．3．3 北斗系統在災害應急管理中的套用 279

9．4 天基廣播式自動相關監視系統及其套用 281

9．4．1 天基廣播式自動相關監視系統概述 281

9．4．2 “下一代銥星”ADS-B系統 282

9．4．3 “全球星二代”ADS-B系統 286

9．5 天基船舶自動識別系統及其套用 290

9．5．1 天基船舶自動識別系統概述 290

9．5．2 “下一代銥星”AIS系統 292

9．5．3 美國海軍研究實驗室（NRL）目標指示試驗（TIE）

星載AIS系統 294

9．5．4 挪威AISSat系統 294

9．5．5 加拿大ExactEarth公司的天基AIS服務 296

參考文獻 298