激光指向系统可以帮助小微卫星向地球传输数据
自1998年以来，已有近2000个鞋盒大小的卫星CubeSat被发射到太空。由于它们的小巧框架以及它们可以用现成的零件制成，因此CubeSats的制造和发射成本远远低于传统庞然大物。
CubeSats已经成为卫星技术的游戏规则改变者，因为它们可以成群发送，以便廉价地监视地球表面的大片区域。但随着越来越多的小型化仪器使CubeSat能够拍摄非常详细的图像，由于功率和尺寸的限制，微型航天器难以有效地将大量数据传输到地球。
用于CubeSat的新型激光指向平台（在光学工程期刊中有详细介绍）使CubeSat能够以比现有技术更高的速率使用更少的机载资源来下载数据。每次CubeSat经过地面站时，卫星应该能够下载数千个高分辨率图像，而不是每次只发送一些图像。
“为了从地球观测中获得有价值的见解，可以使用高光谱图像，这些图像可以拍摄多个波长的图像并创建数TB的数据，而且CubeSats很难下降，”航空航天副教授Kerri Cahoy说道。在麻省理工学院。“但是使用高速率的lasercom系统，你可以快速发送这些详细的图像。我认为这种能力将使整个CubeSat方法，使用轨道上的许多卫星，这样你就可以获得全球和实时报道，更多是现实。“
Cahoy是麻省理工学院罗克韦尔国际职业发展副教授，他是该论文的共同作者，也是研究生Ondrej Cierny，他是第一作者。
超越无线电
卫星通常通过无线电波下行数据，无线电波用于将较高速率链路发送到大型地面天线。空间中的每个主要卫星都在高频无线电频段内通信，使它们能够快速传输大量数据。但是更大的卫星可以容纳支持高速下行链路所需的更大的天线盘或阵列。CubeSats太小，并且对可支持高速链路的频段的访问也很有限。
“小型卫星不能使用这些频段，因为它需要清除许多监管障碍，并且通常会分配给像大型地球静止卫星这样的大型播放器，”Cahoy说。
更重要的是，高速率数据下行链路所需的发射机可以使用比微型卫星更多的功率，同时仍然支持有效载荷。由于这些原因，研究人员将激光作为CubeSat的另一种通信形式，因为它们的尺寸更加紧凑，功率更高，在紧密聚焦的光束中包含更多的数据。
但激光通信也存在一个重大挑战：由于光束比无线电波束更窄，因此将光束指向地面上的接收器需要更加精确。
“想象一下，站在一条长长的走廊的尽头，指着一个像手电筒一样的胖梁，在另一端的靶心上，”Cahoy说道。“我可以稍稍摆动一下手臂，光束仍会撞到靶心。但如果我使用激光指示器，如果我移动一点点，光束就可以很容易地从靶心移开。挑战是保持激光即使卫星摆动，它仍然在靶心上。“
颜色，转移
NASA的光通信和传感器演示使用CubeSat激光通信系统，该系统基本上倾斜和倾斜整个卫星，使其激光束与地面站对齐。但是这种转向系统需要时间和资源，并且为了实现更高的数据速率，需要更强大的激光器 - 它可以使用卫星的大部分功率并在船上产生大量的热量。
Cahoy和她的团队希望开发出一种精确的激光指向系统，该系统可以最大限度地减少下行链路所需的能量和时间，并且可以使用功率更低，更窄的激光器，但仍能实现更高的数据传输速率。
该团队开发了一个激光指向平台，比Rubik的立方体略大，它包含一个小型的，现成的可操纵MEMS镜。镜子比计算机键盘上的一个键小，面向一个小的激光器，并且成角度，以便激光可以从镜子反射回空间，然后朝向地面接收器。
“即使整个卫星有点错位，你仍然可以用这个镜子来纠正它，”Cierny说。“但是这些MEMS镜子并没有给你关于他们指向的位置的反馈。说你的系统镜子是不对齐的，这可能发生在发射过程中的一些振动之后。我们如何纠正这一点，并确切知道我们在哪里指点？”
作为一种解决方案，Cierny开发了一种校准技术，可以确定激光器与地面站目标的偏差程度，并自动校正镜子的角度，以精确地将激光指向其接收器。
该技术将额外的激光颜色或波长结合到光学系统中。因此，不仅仅是数据光束通过，而是通过它发送不同颜色的第二校准光束。两束光从镜子反射，校准光束通过“二向色分束器”，这是一种光学元件，可转移特定波长的光 - 在这种情况下，附加颜色远离主光束。当其余的激光向地面站传播时，转向的光束被引导回车载摄像机。该摄像机还可以直接从地面站接收上行激光束或信标; 这用于使卫星指向正确的地面目标。
如果信标光束和校准光束落在车载摄像机探测器上的同一位置，系统就会对准，研究人员可以确定激光器是否正确定位以便下行到地面站。然而，如果光束落在摄像机探测器的不同部分上，Cierny开发的算法指示机载MEMS镜面倾斜或倾斜，以便校准激光束点与地面站的信标点重新对准。
“这就像两个点进入相机的猫和老鼠，你想要翻转镜子使一个点位于另一个点之上，”
为了测试该技术的准确性，研究人员设计了一个实验室工作台设置，其中包括激光指向平台和类似信标的激光信号。该设置旨在模拟一种情况，即卫星在地面站以上400公里的高度飞行，并在10分钟的立交桥中传输数据。
他们将所需的最低指向精度设置为0.65毫弧度 - 这一指标对应于其设计可接受的角度误差。在他们的实验中，他们改变了信标激光器的入射角度，并观察了镜子如何倾斜和倾斜以匹配信标。最后，校准技术实现了0.05毫弧度的精度 - 远远超过任务所需的精度。
Cahoy表示，结果意味着该技术可以轻松调整，因此它可以精确对准比原计划更窄的激光束，这反过来又可以使CubeSats传输大量数据，如植被，野火，海洋的图像和视频浮游植物和大气气体，数据速率高。
“这表明你可以安装一个低功率系统，可以在这个微小的平台上制作这些窄光束，比以前做过的任何东西都要小10到100倍，”Cahoy说。“唯一比实验室结果更令人兴奋的事情就是从轨道上看到这一点。这真的激发了这些系统的构建并将它们带到了那里。”
自1998年以来，已有近2000个鞋盒大小的卫星CubeSat被发射到太空。由于它们的小巧框架以及它们可以用现成的零件制成，因此CubeSats的制造和发射成本远远低于传统庞然大物。
CubeSats已经成为卫星技术的游戏规则改变者，因为它们可以成群发送，以便廉价地监视地球表面的大片区域。但随着越来越多的小型化仪器使CubeSat能够拍摄非常详细的图像，由于功率和尺寸的限制，微型航天器难以有效地将大量数据传输到地球。
用于CubeSat的新型激光指向平台（在光学工程期刊中有详细介绍）使CubeSat能够以比现有技术更高的速率使用更少的机载资源来下载数据。每次CubeSat经过地面站时，卫星应该能够下载数千个高分辨率图像，而不是每次只发送一些图像。
“为了从地球观测中获得有价值的见解，可以使用高光谱图像，这些图像可以拍摄多个波长的图像并创建数TB的数据，而且CubeSats很难下降，”航空航天副教授Kerri Cahoy说道。在麻省理工学院。“但是使用高速率的lasercom系统，你可以快速发送这些详细的图像。我认为这种能力将使整个CubeSat方法，使用轨道上的许多卫星，这样你就可以获得全球和实时报道，更多是现实。“
Cahoy是麻省理工学院罗克韦尔国际职业发展副教授，他是该论文的共同作者，也是研究生Ondrej Cierny，他是第一作者。
超越无线电
卫星通常通过无线电波下行数据，无线电波用于将较高速率链路发送到大型地面天线。空间中的每个主要卫星都在高频无线电频段内通信，使它们能够快速传输大量数据。但是更大的卫星可以容纳支持高速下行链路所需的更大的天线盘或阵列。CubeSats太小，并且对可支持高速链路的频段的访问也很有限。
“小型卫星不能使用这些频段，因为它需要清除许多监管障碍，并且通常会分配给像大型地球静止卫星这样的大型播放器，”Cahoy说。
更重要的是，高速率数据下行链路所需的发射机可以使用比微型卫星更多的功率，同时仍然支持有效载荷。由于这些原因，研究人员将激光作为CubeSat的另一种通信形式，因为它们的尺寸更加紧凑，功率更高，在紧密聚焦的光束中包含更多的数据。
但激光通信也存在一个重大挑战：由于光束比无线电波束更窄，因此将光束指向地面上的接收器需要更加精确。
“想象一下，站在一条长长的走廊的尽头，指着一个像手电筒一样的胖梁，在另一端的靶心上，”Cahoy说道。“我可以稍稍摆动一下手臂，光束仍会撞到靶心。但如果我使用激光指示器，如果我移动一点点，光束就可以很容易地从靶心移开。挑战是保持激光即使卫星摆动，它仍然在靶心上。“
颜色，转移
NASA的光通信和传感器演示使用CubeSat激光通信系统，该系统基本上倾斜和倾斜整个卫星，使其激光束与地面站对齐。但是这种转向系统需要时间和资源，并且为了实现更高的数据速率，需要更强大的激光器 - 它可以使用卫星的大部分功率并在船上产生大量的热量。
Cahoy和她的团队希望开发出一种精确的激光指向系统，该系统可以最大限度地减少下行链路所需的能量和时间，并且可以使用功率更低，更窄的激光器，但仍能实现更高的数据传输速率。
该团队开发了一个激光指向平台，比Rubik的立方体略大，它包含一个小型的，现成的可操纵MEMS镜。镜子比计算机键盘上的一个键小，面向一个小的激光器，并且成角度，以便激光可以从镜子反射回空间，然后朝向地面接收器。
“即使整个卫星有点错位，你仍然可以用这个镜子来纠正它，”Cierny说。“但是这些MEMS镜子并没有给你关于他们指向的位置的反馈。说你的系统镜子是不对齐的，这可能发生在发射过程中的一些振动之后。我们如何纠正这一点，并确切知道我们在哪里指点？”
作为一种解决方案，Cierny开发了一种校准技术，可以确定激光器与地面站目标的偏差程度，并自动校正镜子的角度，以精确地将激光指向其接收器。
该技术将额外的激光颜色或波长结合到光学系统中。因此，不仅仅是数据光束通过，而是通过它发送不同颜色的第二校准光束。两束光从镜子反射，校准光束通过“二向色分束器”，这是一种光学元件，可转移特定波长的光 - 在这种情况下，附加颜色远离主光束。当其余的激光向地面站传播时，转向的光束被引导回车载摄像机。该摄像机还可以直接从地面站接收上行激光束或信标; 这用于使卫星指向正确的地面目标。
如果信标光束和校准光束落在车载摄像机探测器上的同一位置，系统就会对准，研究人员可以确定激光器是否正确定位以便下行到地面站。然而，如果光束落在摄像机探测器的不同部分上，Cierny开发的算法指示机载MEMS镜面倾斜或倾斜，以便校准激光束点与地面站的信标点重新对准。
“这就像两个点进入相机的猫和老鼠，你想要翻转镜子使一个点位于另一个点之上，”
为了测试该技术的准确性，研究人员设计了一个实验室工作台设置，其中包括激光指向平台和类似信标的激光信号。该设置旨在模拟一种情况，即卫星在地面站以上400公里的高度飞行，并在10分钟的立交桥中传输数据。
他们将所需的最低指向精度设置为0.65毫弧度 - 这一指标对应于其设计可接受的角度误差。在他们的实验中，他们改变了信标激光器的入射角度，并观察了镜子如何倾斜和倾斜以匹配信标。最后，校准技术实现了0.05毫弧度的精度 - 远远超过任务所需的精度。
Cahoy表示，结果意味着该技术可以轻松调整，因此它可以精确对准比原计划更窄的激光束，这反过来又可以使CubeSats传输大量数据，如植被，野火，海洋的图像和视频浮游植物和大气气体，数据速率高。
“这表明你可以安装一个低功率系统，可以在这个微小的平台上制作这些窄光束，比以前做过的任何东西都要小10到100倍，”Cahoy说。“唯一比实验室结果更令人兴奋的事情就是从轨道上看到这一点。这真的激发了这些系统的构建并将它们带到了那里。”
厨房灶台摆放位置的十大禁忌
1、灶台忌正对卧室门。火气冲煞，对家人的健康有损。
2、灶台朝向，要根据主人的命理喜用神为主，如果是忌神的话，对主人的身体健康不利。
3、灶台忌背后无靠。灶台要靠墙而放，主人做饭时背后有靠山，代表家人稳定，健康有益。
4、灶台不能正对厨房门。火灶对厨房门，家人不和，脾气暴躁，钱财有损。
5、灶台忌设在厨房的中央。设在厨房中央，四面无靠，家人不稳定，对家人精神有压抑和预示有破财之灾。
6、灶台忌与水相近。有自来水的，与水龙头相近，水火常相互影响，有危险。也不可与冰箱相近，灶台带火气，与冰箱相近，冷热相碰，能量消耗，农村用水缸的，不可设灶台在水缸旁边或正对水缸，水火相克，对运程不利。
7、灶台忌直冲神位。火灶冲神位，是对神灵不敬，易生事非，引起宅运不幸。
8、灶台高低有讲究。太高不好做饭，太低则操作困难，以85—95厘米为好。
9、灶位忌背靠厕所，另水火冲击，另外厕所容易招虫蚁，又有秽气细菌。
10、灶台忌设在窗口下。窗外沙土灰尘袭击，不卫生不说，还有风，会吹来火苗，带来灾害。
厨房炉灶位置怎么摆放
1、炉灶不能安放在水龙头、洗碗池旁边，也不能相对，炉灶尽量避免悬空 。
2、由于使用空间不足，常有人将炉灶成悬空状置于外飘窗台或防盗网上，依传统说法，最好是能使炉灶“落地”，古人认为这样善得地气，有利财运；从现代安全角度来说，可以避免许多安全隐患。
3、中国传统的风水观念中，认为厨灶是一家煮食养命之处，故不宜被门路所带引近来的气直冲。
4、炉灶不能背靠窗户，也不能放在阳台上。如果炉灶后空旷，就会有风，影响火势，对家里财运不利。
5、忌“西晒”炉灶不宜安放在西方，传统风水学认为，西方的“金”气受炉“火”把克，不吉。日落西方、暮气沉沉，煮食正餐时，炉灶吸纳了这些“暮气”便不吉。炉灶煮食的食物，受西斜的阳光照射，容易变化，人食后易生病。
6、灶口的进气口要对着东南方、南方或者属于自己的吉利方位，还要考虑光照问题，人影不能进入锅里，人影进入锅里有被煎熬的意思。
从风水的角度看来，厨房对于一套住宅来说，是最能够反映出居住者运势的地方。是富贵、财运的象征。
从风水的角度看来，厨房又具有能够压制厄运、抵挡不幸的、去煞气的功能。所以，若是能够合理的布置、选材，便可以排除不利的因素，还能制造出有利于家族好运势的厨房风水,厨房对于一套住宅来说，是最能够反映出居住者运势的地方，是富贵、财运的象征。
厨房风水正确位置布局
厨房的设计要点
厨房是给一家人提供美味佳肴的地方，它的空间环境不仅关系到我们的健康、心情，还带来很多快乐和幸福。新型的厨房设计是家庭装饰设计的一台重头戏，也是现代住宅工程中不可忽视的重要内容。传统风水学中关于厨房风水的论述极为繁杂，涉及厨房位置，炉灶方位吉凶，主人命相，门的朝向等等诸多方面，归纳起来，风水学中关于厨房吉凶的说法可供我们今日研究参考的，主要有忌风、忌水、炉灶坐凶向吉、不宜紧贴睡房、清洁明亮等内容。
不宜靠近卧室
在风水学的观念里，厨房应该远离卧室，主要是因为厨房火燥，油烟甚多，吸入太多便易对身体健康造成损害。避免炉灶忌与房门相对；炉灶不宜靠近卧床。
保持清洁明亮
一般来说，人们十分注意饮食，但却不注重厨房的环境卫生，往往把很多不必要的杂物都堆放在厨房中，以致厨房变得狭窄，布局昏暗，阴湿等等。这样的环境最易滋生蚊虫鼠蚁，成为疾病酝酿的温床，对全家人健康均有甚大威胁。
厨房的卫生环境若不理想，是会影响炒菜煮饭的情绪的，在肮脏混乱的环境中煮食，心情不好，煮出来的食物，无论是色、香、味大打折扣，因此而影响全家人的食欲。即使是一间风水甚佳的房屋，倘若厨房的卫生环境甚差，那么运程亦会大受影响。要保持厨房的清洁明亮，请注意以下几点：
厨房宜铺设瓷砖，或采用铝塑板、不锈钢板等易于清洁的材料；厨房宜铺设防滑地砖或花岗岩；厨房宜抽油烟机和换气扇轮换使用，清除油烟及气味；厨房宜用橱柜；在装置厨房灯具时，安置部分要尽可能地远离炉灶，不要让煤气、水蒸气直接熏染，厨房灯具没必要选择豪华型的，灯具的亮度一定要够，光线太昏暗的厨房会影响人的心情。宜安装有外罩的日光灯或筒灯。要使厨房保持清洁，应该注意：把厨房内不必要的杂物尽量清扫，千万不要把厨房当作杂物室。抽油烟机的高度以使用者身高为准，因为太高影响抽油烟能力，太矮又妨碍视线，抽烟机与灶台的距离不宜超过0.6米。
1、灶台忌正对卧室门。火气冲煞，对家人的健康有损。
2、灶台朝向，要根据主人的命理喜用神为主，如果是忌神的话，对主人的身体健康不利。
3、灶台忌背后无靠。灶台要靠墙而放，主人做饭时背后有靠山，代表家人稳定，健康有益。
4、灶台不能正对厨房门。火灶对厨房门，家人不和，脾气暴躁，钱财有损。
5、灶台忌设在厨房的中央。设在厨房中央，四面无靠，家人不稳定，对家人精神有压抑和预示有破财之灾。
6、灶台忌与水相近。有自来水的，与水龙头相近，水火常相互影响，有危险。也不可与冰箱相近，灶台带火气，与冰箱相近，冷热相碰，能量消耗，农村用水缸的，不可设灶台在水缸旁边或正对水缸，水火相克，对运程不利。
7、灶台忌直冲神位。火灶冲神位，是对神灵不敬，易生事非，引起宅运不幸。
8、灶台高低有讲究。太高不好做饭，太低则操作困难，以85—95厘米为好。
9、灶位忌背靠厕所，另水火冲击，另外厕所容易招虫蚁，又有秽气细菌。
10、灶台忌设在窗口下。窗外沙土灰尘袭击，不卫生不说，还有风，会吹来火苗，带来灾害。
厨房炉灶位置怎么摆放
1、炉灶不能安放在水龙头、洗碗池旁边，也不能相对，炉灶尽量避免悬空 。
2、由于使用空间不足，常有人将炉灶成悬空状置于外飘窗台或防盗网上，依传统说法，最好是能使炉灶“落地”，古人认为这样善得地气，有利财运；从现代安全角度来说，可以避免许多安全隐患。
3、中国传统的风水观念中，认为厨灶是一家煮食养命之处，故不宜被门路所带引近来的气直冲。
4、炉灶不能背靠窗户，也不能放在阳台上。如果炉灶后空旷，就会有风，影响火势，对家里财运不利。
5、忌“西晒”炉灶不宜安放在西方，传统风水学认为，西方的“金”气受炉“火”把克，不吉。日落西方、暮气沉沉，煮食正餐时，炉灶吸纳了这些“暮气”便不吉。炉灶煮食的食物，受西斜的阳光照射，容易变化，人食后易生病。
6、灶口的进气口要对着东南方、南方或者属于自己的吉利方位，还要考虑光照问题，人影不能进入锅里，人影进入锅里有被煎熬的意思。
从风水的角度看来，厨房对于一套住宅来说，是最能够反映出居住者运势的地方。是富贵、财运的象征。
从风水的角度看来，厨房又具有能够压制厄运、抵挡不幸的、去煞气的功能。所以，若是能够合理的布置、选材，便可以排除不利的因素，还能制造出有利于家族好运势的厨房风水,厨房对于一套住宅来说，是最能够反映出居住者运势的地方，是富贵、财运的象征。
厨房风水正确位置布局
厨房的设计要点
厨房是给一家人提供美味佳肴的地方，它的空间环境不仅关系到我们的健康、心情，还带来很多快乐和幸福。新型的厨房设计是家庭装饰设计的一台重头戏，也是现代住宅工程中不可忽视的重要内容。传统风水学中关于厨房风水的论述极为繁杂，涉及厨房位置，炉灶方位吉凶，主人命相，门的朝向等等诸多方面，归纳起来，风水学中关于厨房吉凶的说法可供我们今日研究参考的，主要有忌风、忌水、炉灶坐凶向吉、不宜紧贴睡房、清洁明亮等内容。
不宜靠近卧室
在风水学的观念里，厨房应该远离卧室，主要是因为厨房火燥，油烟甚多，吸入太多便易对身体健康造成损害。避免炉灶忌与房门相对；炉灶不宜靠近卧床。
保持清洁明亮
一般来说，人们十分注意饮食，但却不注重厨房的环境卫生，往往把很多不必要的杂物都堆放在厨房中，以致厨房变得狭窄，布局昏暗，阴湿等等。这样的环境最易滋生蚊虫鼠蚁，成为疾病酝酿的温床，对全家人健康均有甚大威胁。
厨房的卫生环境若不理想，是会影响炒菜煮饭的情绪的，在肮脏混乱的环境中煮食，心情不好，煮出来的食物，无论是色、香、味大打折扣，因此而影响全家人的食欲。即使是一间风水甚佳的房屋，倘若厨房的卫生环境甚差，那么运程亦会大受影响。要保持厨房的清洁明亮，请注意以下几点：
厨房宜铺设瓷砖，或采用铝塑板、不锈钢板等易于清洁的材料；厨房宜铺设防滑地砖或花岗岩；厨房宜抽油烟机和换气扇轮换使用，清除油烟及气味；厨房宜用橱柜；在装置厨房灯具时，安置部分要尽可能地远离炉灶，不要让煤气、水蒸气直接熏染，厨房灯具没必要选择豪华型的，灯具的亮度一定要够，光线太昏暗的厨房会影响人的心情。宜安装有外罩的日光灯或筒灯。要使厨房保持清洁，应该注意：把厨房内不必要的杂物尽量清扫，千万不要把厨房当作杂物室。抽油烟机的高度以使用者身高为准，因为太高影响抽油烟能力，太矮又妨碍视线，抽烟机与灶台的距离不宜超过0.6米。
“你是我的眼，带我领略四季的变化”，当萧煌奇唱出这首歌时给了多少盲人希望与光明。而当AI真正开始变成了他们的眼，又会创造出什么样的奇迹。
IBM 推出了无障碍环境的一项发明——专为盲人设计的新型导航 APP NavCog。NavCog 可通过耳机与智障人士“耳语”，帮助人实时识别位置、朝向，还能辨认迎面走来的熟人。
IBM 推出了无障碍环境的一项发明——专为盲人设计的新型导航 APP NavCog。NavCog 可通过耳机与智障人士“耳语”，帮助人实时识别位置、朝向，还能辨认迎面走来的熟人。
✋热门推荐