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| 內容簡介： |
星光掩星技术是一种通过分析恒星光线穿过地球大气层时的光谱吸收特征，反演临近空间环境参数包括大气密度、温度、氧气等痕量成分的关键手段，其具有高精度与多参数同步探测、全球覆盖与高垂直分辨率、无须校准与长期稳定、低干扰与远距离测量、载荷轻量化与低成本部署等优势，已成为临近空间环境探测的核心手段。
本书将系统阐述临近空间星光掩星探测原理及应用需求，内容涵盖星光掩星技术的国内外发展现状、背景需求、技术原理、模型及仿真方法、效能评估等。本书面向空间物理学、工程光学、遥感等领域的研究生、科研人员及工程技术人员，旨在为临近空间环境要素监测提供新型技术手段和理论指导
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| 目錄：
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目录
第 1 章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 全球范围临近空间环境监测需求
1.1.2 星光掩星光学遥感的特点与优势
1.2 国内外研究历史与现状
1.3 重要问题总结
第 2 章 恒星以及光信号在地球大气中的传输特性
2.1 恒星特性
2.1.1 恒星视星等、亮度、光谱特性
2.1.2 恒星分布特性
2.1.3 小结
2.2 光信号在地球大气中的传输特性
2.2.1 地球大气中的消光现象
2.2.2 大气吸收谱线形成
2.3 星光在地球大气中的传输分析
2.3.1 比尔–布格–朗伯（Beer–Bouguer–Lambert）定律
2.3.2 星光在大气中的辐射传输方程
2.4 本章小结
第 3 章 星光掩星探测技术
3.1 探测技术原理
3.2 掩星数据处理流程
3.2.1 1 级数据处理
3.2.2 2 级数据反演
3.2.3 GOMOS 反演数据质量说明
3.3 本章小结
第 4 章 星光掩星技术目标星源特性分析
4.1 大气吸收光谱的仿真
4.1.1 MODTRAD 模式
4.1.2 仿真过程及结果
4.2 观测信号信噪比和探测精度
4.2.1 观测信号信噪比计算
4.2.2 探测精度估计
4.3 不同恒星视星等对探测结果的影响
4.4 本章小结
第 5 章 星光掩星技术仿真方法
5.1 星光掩星轨道仿真
5.1.1 星光掩星轨道仿真基本流程
5.1.2 星光掩星轨道仿真算法
5.1.3 星光掩星轨道仿真的结果和讨论
5.2 星光掩星观测数据仿真
5.2.1 星光掩星观测数据仿真基本流程
5.2.2 星光掩星观测数据仿真算法
5.2.3 星光掩星观测数据仿真结果和讨论
5.2.4 星光掩星紫外观测数据仿真
5.3 本章小结
第 6 章 星光掩星反演算法研究
6.1 剥洋葱法
6.1.1 反演原理
6.1.2 数据反演结果及精度分析
6.2 有效截面积法
6.2.1 反演原理
6.2.2 观测数据反演结果及精度分析
6.3 剥洋葱法和有效截面积法精度对比分析
第 7 章 星光掩星星座设计以及特性分析
7.1 轨道根数对掩星事件特性的影响分析
7.1.1 轨道根数对掩星事件数量的影响
7.1.2 轨道根数对掩星事件持续时间的影响
7.1.3 轨道根数对掩星事件经纬度分布的影响
7.1.4 轨道根数对掩星事件高度角方位角分布的影响
7.2 星座掩星事件预报
7.2.1 轨道根数分析结果
7.2.2 星座构型设计结果
7.3 星上预报数据反演结果分析
7.3.1 星光掩星仿真数据反演
7.3.2 先验信息的误差分析
7.3.3 地球扁率对误差分布的影响
7.4 星座仿真结果与实测数据对比分析
7.4.1 仿真方法
7.4.2 误差结果分析
7.4.3 同一波长不同纬度精度分析
7.5 本章小结
第 8 章 近红外星光掩星载荷接收机设计
8.1 光谱仪指标分析
8.2 光谱仪工作原理
8.2.1 光谱仪组成
8.2.2 平面光栅色散原理
8.2.3 闪耀光栅
8.2.4 光谱仪的主要技术参数
8.3 光谱仪光学系统设计
8.3.1 光学系统选型
8.3.2 总体指标分析
8.3.3 反射式前置光学系统设计
8.3.4 成像系统设计
8.3.5 星光掩星光谱仪全系统光学设计
8.3.6 系统杂散光分析
8.4 本章小结
第 9 章 电离层星光掩星技术仿真验证
9.1 电离层星光掩星监测原理
9.2 电离层掩星星仿真验证
9.2.1 UV 波段星源筛选
9.2.2 电离层掩星事件的分布
9.2.3 电离层掩星正向建模
9.2.4 电离层星光掩星模拟数据反演
9.3 结论
参考资料
附录
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| 內容試閱：
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前言 PREFACE
编写本书的核心宗旨，是系统梳理星光掩星技术从理论基础到工程应用的完整知识体系，填补该领域 “基础研究–仿真分析–工程设计” 的衔接空白，为从事大气探测、卫星遥感以及相关工程领域的研究者和从业者，提供兼具理论深度与实践价值的技术参考，助力推动该技术在空间环境监测领域的应用落地。
本书围绕 “星光掩星技术全链条技术逻辑” 展开，共分为 9 大核心板块：首先阐述星光掩星技术的研究意义和背景，明确其在现代大气探测中的定位与价值；随后深入剖析光信号在地球大气中的传输特性，奠定技术理论基础；继而详解探测原理与光源特性分析，建立 “信号–探测” 的核心认知框架；中间章节聚焦星光掩星轨道仿真、观测量仿真与反演算法开发，提供从 “虚拟场景构建” 到 “数据处理” 的实操路径；最后落脚于星座设计和接收载荷设计，完成从理论到工程应用的闭环，形成 “理论–仿真–算法–工程” 的完整技术链条，并将该技术应用到电离层探测场景中，进一步验证了该技术的广泛性。
书中紧密结合三大热点领域展开深度讨论：一是高分辨率大气参数反演需求下的算法开发和优化，提出反演算法的开发和改进思路和验证方案；二是低轨星座协同探测的技术挑战，分析多星组网下掩星观测的轨道协同、数据融合难点，给出星座设计的关键参数与约束条件；三是微小卫星载荷的小型化设计趋势，结合轻量化、低功耗需求，给出接收载荷的核心部件选型与集成方案，确保内容贴合行业技术发展前沿。
在编写方式上，本书坚持 “理论推导 + 实例验证 + 工程指引” 三位一体：理论部分注重公式推导的严谨性，辅以文字解读降低理解难度；仿真与算法章节附具体参数设置及结果分析，方便读者复现；工程设计章节则结合实际项目案例，标注设计中的关键风险点与优化建议，兼顾专业性与实操性，让不同基础的读者都能按需获取有效信息。
本书的适用范围明确，主要面向四类人群：一是大气科学、空间物理学等相关专业的高校研究生，可作为课程参考教材，夯实技术理论基础；二是从事卫星遥感、大气探测研究的科研人员，能通过仿真与算法章节获取技术支撑，辅助课题研究；三是卫星星座设计、遥感载荷研发的工程技术人员，可借鉴书中的工程设计思路，解决实际研发难题；四是气象、环境监测领域的应用推广人员，能通过全书内容全面理解技术价值，助力技术落地应用。
本书的编写分工聚焦各作者专业领域，确保内容精准权威：朱庆林负责 “研究背景与意义”“大气传输特性”“探测原理” 章节，深耕理论体系构建；孙明晨撰写 “星光掩星轨道仿真”“观测量仿真”“星座设计” 章节，输出工程化的仿真与设计方法；董翔主导电离层掩星应用方面，推动该技术的应用范围；徐彬负责 “光源特性分析”“反演算法开发” 章节，提供算法研发的一线经验；黄立峰完成接收载荷设计章节，分享载荷研发的实践经验；丁明刚负责载荷设计中关键参数选型等。各版块内容衔接流畅、专业互补。
最后，向所有为本书编写提供支持的个人与机构致以诚挚的感谢：感谢各位作者近一年的精心撰写与反复打磨，在兼顾专业深度的同时，尽可能让内容通俗易懂；感谢国防工业出版社编辑团队的专业协作，从书稿结构优化到排版校对，全程给予耐心支持，期待本书能成为星光掩星领域的实用参考书，也欢迎读者提出宝贵反馈，与我们共同推动该技术的研究与应用发展。
作者
2025 年 9 月
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