国之重器出版工程天基物联网技术 pdf下载

　　《国之重器出版工程 天基物联网技术》在物联网概念的基础上介绍了天基物联网的概念、内涵和体系架构，天基物联的起源及发展，以及与天基物联网相关的卫星、遥感、通信网络、服务、安全防护和运管理等技术，最后介绍了天基物联网典型系统与应用。该书较全面地论述了天基物联网相关技术，力求做到概念清楚、实用性强。
　　《国之重器出版工程 天基物联网技术》是一本专业性和实用性较强的技术读物，可供从事物联网产业规划的政府部门导和专业人士，从事天基物联网技术和产晶研发的科技人员和企业家，以及大专院校相专业的师生参考。

吴巍，重庆忠县人，研究员级高级工程师，博士生导师，中国电子科技集团公司首席科学家。现任中国电子科技集团公司第五十四研究所副总工程师、通信网信息传输与分发技术***重点实验室主任。长期从事通信网络技术研究和工程实践工作，主持完成了多项国家重点科研与型号研制任务，研究成果获得国家科技进步二等奖1项，省部级一等奖6项、二等奖5项，光华科技基金二等奖，授权发明专利30余项，出版专著4部。
张更新，浙江平湖人，分别于1987、1990、1994年在解放军通信工程学院获学士、硕士和博士学位，2003-2004年为英国伦敦大学玛丽皇后学院访问学者。现为南京邮电大学教授、博士生导师，卫星通信研究所所长，长期从事卫星通信方面的教学和科研工作；出版学术著作5部，发表三大检索论文一百多篇；作为课题负责人主持完成科研项目三十多项，获省部级科技进步一等奖1项、二等奖8项、三等奖3项，授权国家发明专利25项。

目录
第 1章 物联网概述 1
1．1 物联网的概念与内涵 1
1．2 物联网的体系架构 3
1．2．1 物联网的感知层 4
1．2．2 物联网的网络层 5
1．2．3 物联网的应用层 5
1．2．4 物联网的安全防护系统 5
1．2．5 物联网的运维管理系统 6
1．3 物联网技术典型应用举例 6
1．3．1 机器互联服务 6
1．3．2 大众医疗保健服务 8
1．3．3 环境与敏感区域监控服务 9
1．3．4 天基航空器监视与管控服务 11
1．4 物联网的发展阶段 12
1．4．1 支持机器互联服务的阶段 12
1．4．2 传感器网络引入与应用阶段 13
1．4．3 泛在传感器网络阶段 14
第 2章 天基物联网起源及发展 18
2．1 天基物联网的概念 18
2．1．1 内涵 18
2．1．2 特点 18
2．2 天基物联网的发展背景 19
2．2．1 拓展地面物联网覆盖范围的需求 20
2．2．2 卫星通信技术的发展 21
2．2．3 天基物联网的提出 22
2．3 天基物联网的组成架构与应用场景 23
2．3．1 天基物联网的三段式架构 23
2．3．2 天基物联网的应用场景 25
2．4 天基物联网的发展现状 29
2．4．1 国外天基物联网发展现状 29
2．4．2 国内天基物联网发展现状 34
2．5 天基物联网的应用领域和市场分析 35
2．5．1 天基物联网的应用领域 35
2．5．2 天基物联网的市场分析 36
2．6 天基物联网的业务特征分析 38
2．6．1 运输行业应用 38
2．6．2 数据单向采集类应用 40
第3章 天基物联网卫星技术 42
3．1 人造地球卫星的基本概念 42
3．1．1 卫星的组成 42
3．1．2 卫星平台 43
3．1．3 卫星有效载荷 50
3．1．4 卫星的发展简史 51
3．2 卫星轨道和星座 53
3．2．1 卫星轨道的基本概念 53
3．2．2 轨道六要素 56
3．2．3 卫星轨道的摄动 57
3．2．4 卫星轨道的分类和特点 58
3．2．5 范 艾伦辐射带和卫星轨道高度窗口 62
3．2．6 卫星星座 63
3．2．7 星间链路 65
3．3 卫星测控 67
3．3．1 卫星测控系统概述 67
3．3．2 卫星测控技术体制 68
3．4 卫星运载和发射 69
3．4．1 运载火箭 70
3．4．2 卫星发射三要素 70
3．4．3 发射飞行程序 72
3．4．4 卫星入轨方式 74
第4章 天基遥感技术 75
4．1 天基遥感概述 75
4．1．1 遥感的基本概念 75
4．1．2 遥感的发展简史 76
4．1．3 天基遥感的分类 78
4．1．4 天基遥感的特点 79
4．2 天基遥感的物理基础 80
4．2．1 电磁波与电磁波频段 80
4．2．2 电磁辐射源 82
4．3 地物的光谱特性 84
4．3．1 地物的反射光谱特性 84
4．3．2 地物的发射光谱特性 88
4．3．3 地物的透射光谱特性 90
4．4 大气和环境对遥感的影响 91
4．4．1 大气对太阳辐射的影响 91
4．4．2 环境对地物光谱特性的影响 91
4．5 卫星遥感传感器 93
4．5．1 卫星遥感传感器的一般组成及分类 93
4．5．2 卫星遥感传感器的性能指标 95
4．5．3 常用的卫星遥感传感器 96
第5章 天基通信网络技术 105
5．1 天基通信网络的基本概念 105
5．1．1 天基通信网络的定义 105
5．1．2 天基通信网络的组成 106
5．1．3 天基通信网络的工作频段 109
5．1．4 天基通信网络的传输链路 112
5．1．5 天基通信网络的网络拓扑结构 114
5．1．6 天基通信网络的特点 118
5．2 典型地面物联网传输技术体制及分析 121
5．2．1 窄带物联网（NB-IoT）传输技术体制 121
5．2．2 NB-IoT技术体制的不适用性分析 128
5．2．3 远距离无线电（LoRa）传输技术体制 129
5．2．4 LoRa技术体制的不适用性分析 134
5．3 天基物联网通信技术体制 135
5．3．1 多址接入与信道分配方式 135
5．3．2 信号调制技术与信道编码技术 139
5．3．3 复用及双工技术 143
5．3．4 星上处理与交换技术 145
第6章 天基物联网服务技术 149
6．1 天基物联网服务概述 149
6．2 天基物联网服务的设计原则与需求分析 152
6．2．1 设计原则 152
6．2．2 需求分析 153
6．3 天基物联网服务平台架构参考模型 157
6．3．1 天基物联网服务平台架构核心概念抽象 157
6．3．2 天基物联网服务平台架构领域模型 158
6．4 天基物联网服务信息模型 162
6．4．1 天基物联网服务信息模型描述 162
6．4．2 信息的流向及其生命周期 167
6．5 天基物联网服务功能模型与实现 168
6．5．1 设备及应用功能模块 169
6．5．2 通信功能模块 170
6．5．3 服务管理功能模块 171
6．5．4 虚拟实体功能模块 173
6．5．5 服务组织功能模块 175
6．5．6 流程管理功能模块 176
6．5．7 管理功能模块 176
6．5．8 安全功能模块 177
第7章 天基物联网安全防护技术 179
7．1 天基物联网安全防护需求 179
7．1．1 安全防护对象分析 179
7．1．2 安全风险分析 180
7．1．3 安全防护能力需求 183
7．2 天基物联网安全防护系统的实现 186
7．2．1 天基物联网安全防护系统的总体架构 186
7．2．2 用户终端/传感器安全防护子系统 187
7．2．3 网络安全防护子系统 188
7．2．4 应用服务安全防护子系统 190
7．2．5 安全支撑子系统 191
7．2．6 安全监管子系统 192
7．3 天基物联网的安全防护关键技术 193
7．3．1 实体认证鉴权与身份管理技术 193
7．3．2 天基异构网络的安全隔离与互联控制技术 203
7．3．3 天基物联网安全威胁识别与预警技术 209
7．3．4 天基物联网密码按需服务技术 217
7．3．5 天基物联网安全管理技术 227
第8章 天基物联网运维管理技术 234
8．1 天基物联网的运维管理要求 234
8．1．1 基于常规卫星通信网的天基物联网运维管理系统 234
8．1．2 基于天基传感器的天基物联网运维管理 243
8．1．3 低轨天基物联网运维管理 246
8．2 天基物联网网络管理控制分系统 250
8．2．1 网络管理控制分系统的组成 250
8．2．2 网络管理控制分系统的主要功能 251
8．3 天基物联网星座运行控制分系统 254
8．3．1 天基传感器物联网的运行控制 254
8．3．2 低轨（LEO）天基物联网的运行控制 257
第9章 天基物联网典型系统与应用 262
9．1 对地观测卫星系统及其应用 262
9．1．1 照相成像卫星及其应用 263
9．1．2 气象卫星及其应用 266
9．2 轨道通信系统及其应用 269
9．2．1 Orbcomm系统组成 269
9．2．2 Orbcomm系统的通信体制 272
9．2．3 Orbcomm系统的工作过程 273
9．2．4 Orbcomm系统的应用情况 273
9．3 北斗卫星导航系统及其应用 274
9．3．1 北斗卫星导航系统简介 274
9．3．2 北斗系统在渔船船位监控和指挥管理中的应用 278
9．3．3 北斗系统在灾害应急管理中的应用 279
9．4 天基广播式自动相关监视系统及其应用 281
9．4．1 天基广播式自动相关监视系统概述 281
9．4．2 “下一代铱星”ADS-B系统 282
9．4．3 “全球星二代”ADS-B系统 286
9．5 天基船舶自动识别系统及其应用 290
9．5．1 天基船舶自动识别系统概述 290
9．5．2 “下一代铱星”AIS系统 292
9．5．3 美国海军研究实验室（NRL）目标指示试验（TIE）
星载AIS系统 294
9．5．4 挪威AISSat系统 294
9．5．5 加拿大ExactEarth公司的天基AIS服务 296
参考文献 298

　　近年来，以“全面感知、泛在互连、智慧应用”为特征的物联网概念不断深入人心，依托地面网络的物联网曰趋成熟，但是，在一些经济欠发达、人口稀少、自然环境恶劣且地面网络基础设施薄弱的区域，地面物联网的服务仍难以覆盖，如海洋、森林、沙漠等区域。天基物联网作为地面物联网的补充和延伸，能够有效克服地面物联网在覆盖等方面的不足，近年来，其发展得到了广泛关注。
　　本书共9章，主要内容如下。第1章：物联网概述，介绍了物联网的概念与内涵、物联网的体系架构、物联网技术典型应用及物联网的发展阶段。第2章：天基物联网起源及发展，介绍了天基物联网的概念、发展背景、组成架构与应用场景、发展现状、应用领域和市场分析，以及天基物联网的业务特征分析。第3章：天基物联网卫星技术，介绍了人造地球卫星的基本概念，以及与天基物联网相关的卫星技术，包括卫星轨道和星座、卫星测控、卫星运载和发射等。第4章：天基遥感技术，对天基遥感技术进行了概述并介绍了利用卫星平台对地进行观测的遥感技术，包括天基遥感的物理基础、地物的光谱特性、大气和环境对遥感的影响，以及卫星遥感传感器。第5章：天基通信网络技术，介绍了天基通信网络的基本概念，并分析了典型地面物联网传输技术体制，以及天基物联网通信技术体制等内容。第6章：天基物联网服务技术，对天基物联网服务进行了概述，分析了天基物联网服务的设计原则和需求，给出了天基物联网服务架构参考模型和信息模型，以及天基物联网服务功能模型与实现。第7章：天基物联网安全防护技术，分析了天基物联网安全防护需求，介绍了天基物联网安全防护系统的实现及天基物联网的安全防护关键技术。第8章：天基物联网运维管理技术，分析了天基物联网的运维管理要求，介绍了天基物联网网络管理控制分系统和天基物联网星座运行控制分系统。第9章：天基物联网典型系统与应用，介绍了对地观测卫星、轨道通信系统和北斗卫星导航系统及其应用，最后介绍了ADS-B系统和AIS系统及其应用。
　　在本书的编写过程中，吴巍主要负责全书的筹划，并主持了第1章、第6章、第7章、第8章和第9章的编写；张更新负责第2章和第3章的编写，并参与了第9章前3节的编写；边东明负责第4章和第5章的编写；郭建立参与了第6章的编写；张琳杰参与了第7章的编写；张永池参与了第8章的编写。
　　在此诚挚感谢孙玉院士的悉心指导和鼓励。在本书的编写过程中，骆连合和许书斌等同志也参与了文稿的编辑与整理，在此一并表示感谢。
　　由于作者编写水平所限，加之天基物联网技术在不断发展和变化，书中难免有疏漏之处，敬请专家、读者批评指正。