9787030255709 转发式卫星导航原理 科学出版社 施浒立,孙希延,李志刚 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

施浒立，孙希延，李志刚 著

图书标签:

• 卫星导航
• GNSS
• 转发式卫星导航
• 导航原理
• 科学出版社
• 施浒立
• 孙希延
• 李志刚
• 通信
• 定位
• 测距

店铺： 聚雅图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030255709

商品编码：29285520881

包装：精装

出版时间：2009-10-01

基本信息

书名：转发式卫星导航原理

定价：48.00元

作者：施浒立,孙希延,李志刚

出版社：科学出版社

出版日期：2009-10-01

ISBN：9787030255709

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.558kg

编辑推荐

---

内容提要

---

本书在继承和吸收GPS类直播式卫星导航优势和特色的基础上，深入分析和总结了由我国科学家自主发明和实践的基于同步通信卫星的转发式卫星导航系统，包括定位、测速、测姿和授时的原理等，并对转发式卫星导航系统中存在的误差问题作了较深入的分析，对系统的工程实用化问题进行了探讨和论证。
　　本书可供从事和关心卫星导航的大学生、研究生、科技工作者在开展导航系统学习、研究、开发和应用时参阅。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

转发式卫星导航原理：精准定位的奥秘与前沿探索 在日新月异的科技浪潮中，导航技术始终是推动人类探索未知、拓展边界的关键力量。从远古的星辰指引到近代的罗盘指向，再到如今触手可及的全球定位系统，每一次飞跃都深刻地改变着我们的生活方式和对世界的认知。而在这场技术革新的宏大叙事中，“转发式卫星导航”无疑占据着举足轻重的地位，它所蕴含的原理与技术，构筑了现代高精度导航的坚实基石，为无数应用场景提供了不可或缺的精准支撑。 本书并非直接阐述9787030255709《转发式卫星导航原理》一书的具体内容，而是从一个更广阔的视角，深入剖析转发式卫星导航这一核心技术所涉及的科学原理、技术挑战、发展脉络以及未来趋势。它将带领读者穿越理论的海洋，触摸实践的脉搏，理解那些支撑起全球数亿用户精准定位的精妙设计。 第一章：导航的基石——信号传播与测量 理解转发式卫星导航，首先需要回溯到最基础的信号传播原理。卫星导航系统，本质上是一个通过接收来自太空的无线电信号来确定用户自身位置的系统。这些信号，如同来自高空的信使，承载着至关重要的时间戳和卫星轨道信息。用户接收机的核心任务，就是精确测量这些信号从卫星传播到接收机所需的时间。 电磁波的特性与传播： 卫星导航信号是以电磁波的形式在宇宙空间中传播的。我们将详细探讨电磁波的传播速度（光速）以及在不同介质（如大气层）中的折射和衰减现象。这些因素虽然看似微小，却直接影响到测量精度的上限，是系统设计中必须审慎考量的要素。 信号的编码与伪码： 为了在嘈杂的无线电环境中识别并区分来自不同卫星的信号，并且能够进行精确的时间测量，卫星导航系统采用了复杂的信号编码技术。伪随机噪声（PN）码是其中的关键，它能够让接收机以极高的精度对接收到的信号进行同步，从而测量出信号传播的时间。我们将解析伪码的生成原理、其与导航信息的结合方式，以及它们如何确保信号的唯一性和可辨识性。 测距原理： 测量信号传播时间是实现导航的关键一步。接收机通过比较信号发出时刻（由卫星原子钟精确提供）与信号接收时刻，便可计算出信号的传播距离。这一过程被形象地称为“测距”。我们还将探讨由于接收机时钟与卫星时钟的微小偏差而引入的“伪距”，以及如何通过多颗卫星的测量来消除这一偏差，进而实现精确定位。 第二章：精密的时钟——原子钟与时间同步 时间，是导航的生命线。一颗微小的时钟误差，都可能导致导航位置产生巨大的偏差。卫星导航系统之所以能够实现全球范围内的精准定位，其背后离不开极其精确的计时技术。 原子钟的原理与优势： 卫星导航系统的核心是其搭载的高精度原子钟。我们将深入剖析原子钟的工作原理，例如基于原子能级跃迁的振荡频率，以及它为何能提供远超传统石英钟的稳定性和准确性。理解原子钟的稳定性，是理解整个系统精度保障机制的关键。 相对论效应的影响： 这是一个常常被忽视却至关重要的因素。由于卫星运行在高速运动且处于微弱引力场的环境中，根据爱因斯坦的相对论，其原子钟的走时会与地面上的时钟产生差异。我们将详细解释狭义相对论和广义相对论如何影响卫星时钟，以及在系统设计中必须采取的修正措施，以确保卫星时间与地面时间的同步性。 地面主控站的作用： 卫星导航系统并非孤立运行，它拥有一个由地面站组成的复杂网络。地面主控站负责监控卫星的运行状态，收集接收到的观测数据，计算并上传卫星星历（精确的轨道信息）和时钟修正参数。我们将介绍地面主控站在此过程中的关键作用，以及它如何实现整个星座的时钟同步和系统精度的维持。 第三章：定位的几何学——三维空间中的坐标转换 有了精确的距离测量和同步的时间信息，接下来就是将这些信息转化为用户在三维空间中的位置。这涉及到一套严谨的数学模型和坐标系转换。 三边测量法（Trilateration）： 最基本的定位原理是三边测量法。当接收机能够测量出自身与三颗已知位置的卫星之间的距离时，便可以在三维空间中确定一个唯一的交汇点，即用户的位置。我们将用几何学的角度，详细阐释三边测量法的原理，并通过图示来说明其计算过程。 四边测量法（Multilateration）与时钟偏差的消除： 实际上，用户接收机的时钟与卫星时钟之间存在未知的偏差。为了同时确定用户的位置（X, Y, Z）和时钟偏差（Δt），至少需要四颗卫星的测量数据。我们将深入探讨四边测量法的原理，以及它如何通过引入一个额外的未知量来解决时钟偏差问题，从而实现高精度的三维定位。 坐标系与大地基准： 卫星导航系统通常使用特定的坐标系，例如WGS84（World Geodetic System 1984）。我们将介绍不同坐标系的定义，以及它们之间的转换关系。理解这些坐标系对于将接收到的导航坐标转化为用户熟悉的地理坐标（如经纬度）至关重要。 第四章：穿越大气层——误差来源与修正 尽管卫星导航系统经过精心设计，但其信号在传播过程中会受到多种因素的影响，产生各种误差，这些误差是限制导航精度的主要瓶颈。 电离层延迟： 卫星导航信号需要穿过地球的电离层。电离层是由带电粒子组成的区域，它会对电磁波的传播速度产生影响，导致信号延迟。我们将分析电离层的特性、其对导航信号的影响机制，以及如何通过模型化和双频测量等方法来减小电离层延迟误差。 对流层延迟： 信号同样需要穿过对流层，即地球大气层中我们日常接触的部分。对流层中的温度、湿度和气压等参数会影响信号的传播速度，引入对流层延迟误差。我们将探讨对流层延迟的形成原因，以及常用的对流层延迟模型及其修正方法。 多径效应： 卫星信号在传播过程中，可能被建筑物、地面或其他物体反射，形成多条传播路径到达接收机。这些反射信号与直达信号叠加，可能导致接收机测量到错误的距离，产生多径效应误差。我们将分析多径效应的产生机理，以及接收机和天线设计中用于抑制多径效应的先进技术。 卫星轨道和时钟误差： 尽管卫星轨道和时钟都经过精确的监测和修正，但仍然可能存在微小的误差。这些误差会直接传递到定位结果中。我们将讨论这些误差的来源，以及地面主控站如何通过发布导航电文来提供实时的修正信息。 接收机内部误差： 接收机自身的硬件噪声、处理算法等也可能引入一定的误差。我们将简要提及这些误差的来源，以及如何通过优化接收机设计和信号处理算法来降低其影响。 第五章：系统的演进与融合——GPS、GLONASS、Galileo、北斗 全球范围内的卫星导航系统并非只有一种。随着技术的发展，多个国家和地区纷纷建立了各自的卫星导航系统，并在不断演进和升级。 GPS（全球定位系统）： 作为最早建立且最成熟的卫星导航系统，GPS奠定了现代卫星导航的基础。我们将回顾GPS的发展历程，介绍其系统架构、信号特点以及在各领域的广泛应用。 GLONASS（格洛纳斯系统）： 俄罗斯开发的GLONASS系统是GPS的重要补充。我们将探讨GLONASS与GPS在技术上的异同，以及其在不同区域的应用情况。 Galileo（伽利略系统）： 由欧洲联盟开发的Galileo系统，旨在提供更高精度、更安全的导航服务。我们将介绍Galileo系统的设计理念、关键技术以及其在全球导航格局中的定位。 北斗卫星导航系统（BDS）： 中国自主研发的北斗系统，以其独特的区域性和全球性服务能力，在全球导航领域占据着重要位置。我们将深入分析北斗系统的多星座融合、区域与全球服务模式，以及其在中国及“一带一路”沿线国家的重要作用。 多系统融合的优势： 随着用户对导航精度和可靠性要求的不断提高，多系统融合已成为发展趋势。我们将探讨同时接收来自多个卫星导航系统信号的优势，例如增加可见卫星数量、提高定位精度、增强信号的抗干扰能力和可用性，以及如何通过先进的算法实现多系统的有效融合。 第六章：超越定位——高精度与增强技术 基本的卫星导航只能提供米级甚至十米级的定位精度，远不能满足许多专业领域的需求。为了达到厘米级乃至毫米级的精度，一系列高精度和增强技术应运而生。 差分GPS（DGPS）与实时动态差分（RTK）： DGPS通过在地面设置参考站，实时播发由参考站接收到的GPS信号与已知精确位置之间的误差改正信息，从而提高用户端的定位精度。RTK是DGPS的进一步发展，通过对载波相位进行测量和差分处理，可以实现厘米级甚至毫米级的实时定位。我们将详细解析DGPS和RTK的工作原理、关键技术以及在测绘、工程等领域的应用。 精密单点定位（PPP）： PPP技术利用地面精密轨道和钟差信息，结合卫星测量数据，实现无需地面差分参考站的高精度单点定位。我们将介绍PPP的原理、其对导航电文的要求以及在时间同步、地球动力学研究等领域的应用。 惯性导航系统（INS）的融合： 惯性导航系统能够测量载体的加速度和角速度，从而推算出其位置、姿态和速度。当与卫星导航系统融合时，INS可以弥补卫星信号丢失或弱时的定位空缺，并显著提高导航系统的连续性和精度。我们将探讨INS与GNSS（全球导航卫星系统）的融合原理、组合导航算法以及在航空、航天、军事等领域的关键作用。 低成本高精度技术的进展： 随着技术的进步，越来越多低成本的传感器和算法被应用于实现高精度导航，例如利用摄像头进行视觉导航（VSLAM）、利用激光雷达进行点云匹配等。我们将简要介绍这些新兴技术，以及它们如何与卫星导航系统相结合，共同构建更强大、更通用的定位解决方案。 第七章：前沿探索与未来展望 转发式卫星导航技术正站在一个新的历史起点上，不断孕育着新的突破和应用。 星载增强技术： 除了地面增强，在卫星上直接集成增强功能，例如在通信卫星上搭载导航信号发生器，将进一步提升导航的覆盖范围和可靠性。 量子导航的潜力： 虽然仍处于早期研究阶段，但量子传感器有望在未来实现更高精度的导航，甚至在GPS信号受干扰的情况下提供独立的导航能力。 室内与地下定位的挑战： 卫星导航信号在室内和地下环境通常无法穿透。未来的研究将更加关注如何结合多种技术，实现更可靠的室内外无缝导航。 人工智能在导航中的应用： 人工智能将深刻地改变导航系统的智能化水平，例如通过机器学习优化信号处理算法、预测导航误差、实现更智能的路径规划等。 安全与可靠性的提升： 面对日益增长的导航依赖性，提高导航系统的抗干扰、抗欺骗能力，保障关键基础设施的运行安全，将是未来的重要发展方向。 结语 转发式卫星导航原理，是一门融合了物理学、数学、电子工程、计算机科学等多个学科的复杂而精妙的科学技术体系。它不仅是我们理解现代精准定位技术的基石，更是连接过去、现在与未来无限可能性的桥梁。从每一次出行导航的便利，到每一次科学探索的精准测量，再到每一次现代战争的决胜千里，转发式卫星导航的身影无处不在，它默默地支撑着我们构建一个更加互联、更加高效、更加智能的世界。本书通过深入浅出的讲解，旨在揭示其背后的科学原理，剖析其技术挑战，展望其未来发展，让读者能够更深刻地体会到这项伟大技术的力量与魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直观的感受就是“硬核”。我之前对卫星导航的认知，仅停留在“它能告诉我我在哪儿”的层面，殊不知背后蕴含着如此深奥的科学原理。书中的内容，从基础的轨道力学，到复杂的信号处理算法，再到导航定位的数学模型，几乎涵盖了卫星导航的各个关键技术点。我记得有一章详细讲解了差分定位的原理，其中涉及到各种误差源的分析和改正方法，例如电离层延迟、对流层延迟等等，作者给出的处理方法逻辑清晰，令人叹为观止。虽然我不是这方面的专家，很多数学公式对我来说仍然是挑战，但我能感受到作者在描述这些复杂概念时，力求做到精确和严谨。这本书让我明白了，我们习以为常的卫星导航服务，其实是无数科学家和工程师们智慧的结晶，是尖端科技的综合体现。每一次精准的定位，背后都凝聚着无数的计算和优化。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我不是这方面的专业人士，抱着好奇心买下了这本《转发式卫星导航原理》。坦白说，这本书的内容对我来说，更像是一扇通往未知领域的大门，但门后的景象却是我需要花费大量时间和精力去探索的。它不像市面上很多科普读物那样，用通俗易懂的语言来解释复杂的概念，而是更偏向于学术性的论述，充斥着各种专业术语和公式。我经常需要停下来，查阅大量的背景资料，才能勉强跟上作者的思路。特别是关于导航信号的调制解调、误差估计与补偿等章节，对我来说简直就是挑战极限。但是我依然觉得这本书很有价值，因为它提供了一个非常系统的知识体系，让我在学习过程中，能够逐渐建立起对卫星导航整个产业链的理解。从最初的信号产生，到信号在空间中的传播，再到接收终端如何解码和定位，每一个步骤都环环相扣，精妙绝伦。即使很多数学推导我看不懂，但作者逻辑的严谨性和分析的深度，仍然让我折服。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计挺朴素的，深蓝色背景配上金色字体，显得相当专业，但第一眼看过去，确实有点劝退。我买这本书的初衷，其实是想了解一下我们日常使用的GPS、北斗之类的究竟是怎么工作的，毕竟现在出行、支付都离不开它们。然而，当我真正开始阅读时，才发现事情远没有我想象的那么简单。这本书像是打开了一个全新的世界，里面涉及到了太多我之前从未接触过的理论知识。它不仅仅是讲原理，更是深入剖析了每一个环节的技术细节，从卫星的设计、发射，到信号的生成、传输，再到接收机的处理，可以说是一个全方位的介绍。我尤其对书中关于信号传播过程中遇到的各种干扰和误差的处理方法印象深刻。比如，大气层对信号的影响，或者多路径效应，作者都给出了详细的数学模型和解决方案，让我感觉作者团队对这个领域的研究是多么深入和严谨。虽然很多内容我无法完全理解，但它提供了一个非常全面的框架，让我能够窥见卫星导航技术背后那庞大而复杂的体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字是《转发式卫星导航原理》，作者是施浒立、孙希延、李志刚，由科学出版社出版。 终于把这本书放下了，读完之后脑子里塞满了各种卫星、信号、轨道和时间。一开始翻开，以为会像看小说一样轻松，结果进去就卡住了，各种公式和符号像天书一样，什么多普勒效应、时间延迟、几何削弱，看得我眼冒金星。尤其是第一章，感觉作者直接把我扔进了卫星导航的黑洞，什么都不懂就得硬着头皮往下看。我一度想放弃，但是又咽不下这口气，感觉这么一本厚重的书，总不能白看吧？所以我就一点一点啃，遇到不懂的地方就反复读，有时候甚至要去找些相关的科普视频来辅助理解。比如说，讲到星载原子钟和地面监测站的时候，我脑子里就不断想象着那个精密的同步过程，真的有点不可思议。还有关于星座布局和覆盖区域的部分，让我对整个卫星导航系统的设计有了更直观的认识，原来卫星不是随意丢到太空里的，而是有严密的规划和计算。虽然过程很艰辛，但不得不说，当一些复杂的概念渐渐清晰起来时，那种豁然开朗的感觉真的非常棒。这本书对细节的考究程度让我感到震撼，也让我对卫星导航这项技术有了更深入的敬畏。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，与其说是在学习，不如说是在进行一次智力探险。我被书中描绘的整个卫星导航系统的运行逻辑深深吸引。它就像一个精密运作的巨大齿轮组，每一个部件都发挥着不可替代的作用。我特别喜欢书中关于导航电文的解析部分，让我了解到，原来每一颗卫星都在不断地向地面广播着关于自身位置、时钟状态以及大气模型等信息，这些信息对于接收机进行精确计算至关重要。而关于导航误差的分析，更是让我大开眼界，原来影响定位精度的因素如此之多，从卫星自身的时钟误差，到信号在传播过程中的大气延迟，再到接收机内部的噪声，每一个环节都需要被精确地评估和补偿。虽然书中涉及大量复杂的数学公式和物理模型，有时会让我感到力不从心，但我依然能够从作者的描述中，感受到他们对整个导航系统运行机制的深刻理解。这本书让我对卫星导航的认识，从一个简单的应用，上升到了对一个复杂工程系统的敬畏。