新一代GPS标准理论与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蒋向前 著

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• 误差分析
• 算法
• 现代控制
• 无线通信
• 空间技术

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040224894

商品编码：29667391826

包装：平装

出版时间：2007-09-01

基本信息

书名：新一代GPS标准理论与应用

定价：28.00元

作者：蒋向前

出版社：高等教育出版社

出版日期：2007-09-01

ISBN：9787040224894

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.381kg

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导语_点评_推荐词

内容提要

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GPS是“产品几何技术规范（geometrical product specifications）”的简称。新一代GPS是国际上近几年才提出的、世界制造业前进方向的、基础性的新型国际标准体系，是实现数字化制造和发展先进制造技术的关键。本书汇集了作者多年来的研究成果，主要分析了现行产品几何技术规范（GPS）标准体系存在的问题，介绍了新一代GPS标准体系的提出背景与形成过程，阐述了自主创新研究新一代GPS国际标准的重要意义，展望了新一代GPS国际标准的发展趋势，并分章重点论述了新一代GPS国际标准体系结构、理论体系、不确定理论、系列国际标准技术要求及应用、表面滤波技术以及智能知识库系统等内容。 本书为从旧GPS体系到新GPS体系概念和理论的转换搭建了一座桥梁，可作为设计、制造、计量、标准化等领域的大学生、研究生、科技工作者以及管理人员的参考用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《星辰导航：定位技术的前世今生与未来展望》 内容梗概： 本书《星辰导航：定位技术的前世今生与未来展望》是一部全面而深入地探讨全球定位系统（GPS）及其相关技术发展的著作。它不仅追溯了GPS从概念萌芽到成熟应用的辉煌历程，更以前瞻性的视角，审视了当前世界范围内多种定位系统的发展现状，并对未来可能出现的革新性技术进行了大胆的预测和分析。全书旨在为读者构建一个系统、完整、具有深度的定位技术知识体系，帮助理解这项看似寻常却深刻改变人类生活和生产方式的核心技术。 第一部分：黎明前的曙光——定位技术的萌芽与早期探索 本部分将带领读者穿越时空，回到定位技术尚未成为主流的年代。我们将首先回顾人类最早的导航方式，从星辰的指引、地标的辨识，到航海家们对磁罗盘和六分仪的依赖，揭示人类对精确位置认知的永恒追求。随后，我们将重点介绍早期无线电导航技术的发展，如Loran（远距离导航系统）、Decca（德卡系统）等。这些系统虽然存在精度和覆盖范围的限制，但它们是现代全球定位系统诞生的重要前驱，奠定了通过无线电信号进行定位的基本原理。我们将详细解析这些早期系统的技术特点、工作模式、优缺点，以及它们在当时的军事和民用领域所扮演的重要角色。同时，本部分还将简要介绍导致GPS诞生的历史背景，包括冷战时期的战略需求和科技竞赛，为后续章节的展开铺垫。 第二部分：星辰之链——GPS系统的设计、原理与核心技术 本部分将是本书的重头戏，将以前所未有的深度和广度，揭示GPS系统（全球定位系统）的奥秘。我们将从GPS的体系结构入手，详细介绍其三大组成部分：空间段（卫星星座）、地面控制段（主控站、监控站、注入站）和用户段（接收机）。 卫星星座：我们将深入剖析GPS卫星的设计理念，包括其轨道参数（高度、倾角、周期）、星座配置（24+3颗工作卫星），以及为何采用多颗卫星协同工作的方式。我们将解析每颗卫星如何播发包含其精确轨道信息（星历）、时钟改正信息以及卫星健康状态的导航电文。 信号原理：本书将用通俗易懂的语言，结合必要的数学公式，详细解释GPS信号的工作原理。我们将阐述伪随机噪声（PRN）码的作用，以及它是如何实现卫星信号的识别和区分。我们将深入讲解“伪距”的概念，以及通过测量伪距与真实距离之间的差异（由接收机时钟误差引起）来求解用户位置的数学模型。 时间同步：时间是GPS系统的灵魂。本部分将详述原子钟在GPS系统中的关键作用，以及如何通过主控站对所有卫星的原子钟进行精密校准和时钟同步，以保证导航电文的时间精度。我们将讨论GPS时间与UTC（协调世界时）之间的关系和转换。 误差修正：没有任何一个系统是完美的。本部分将系统性地分析GPS系统固有的误差源，包括： 卫星轨道误差（星历误差）：分析地面控制段如何通过监测和轨道预报来减小此类误差。 卫星时钟误差：解释主控站如何对卫星时钟进行实时校准。 电离层和对流层延迟：详细阐述这些大气层对GPS信号传播的影响，以及GPS系统和接收机如何通过模型（单频或双频模型）和差分技术来减小其误差。 多路径效应：解释信号在反射表面（建筑物、地面）产生多径传播对定位精度的影响，以及接收机如何通过信号处理技术来抑制。 接收机噪声：讨论接收机内部电子元件产生的随机噪声。 定位解算：我们将详细阐述接收机如何接收来自至少四颗卫星的信号，并利用测量到的伪距信息，通过三维空间的距离交汇原理（或更精确地，伪距测量和时钟误差解算）来确定用户的三维坐标（经度、纬度、高程）以及接收机的时钟偏差。 增强技术：为了进一步提升GPS的性能，本书还将介绍多种增强技术，包括： 差分GPS（DGPS）：详细讲解地面差分基站如何通过测量已知位置的接收机与GPS卫星之间的伪距误差，并将其改正信息通过数据链传递给用户接收机，从而实现亚米级乃至厘米级的定位精度。 广域差分GPS（WAAS/EGNOS）：介绍这些区域性的增强系统如何通过地面参考站网络和地球同步轨道卫星，为广大用户提供导航信息和差分修正，显著提升GPS的可靠性和精度。 第三部分：百花齐放——其他全球导航卫星系统（GNSS）的崛起与发展 随着GPS的成功，全球范围内掀起了GNSS（全球导航卫星系统）建设的热潮。本部分将聚焦于GPS的竞争者和补充者，详细介绍当前世界主要的GNSS系统： GLONASS（格洛纳斯系统）：作为俄罗斯的GNSS系统，我们将介绍其发展历程、系统架构、技术特点，以及与GPS的异同。 Galileo（伽利略系统）：欧洲的独立GNSS系统，我们将深入探讨其设计目标、开放性和商业性服务、高精度服务（PRS）以及其在民用和商业领域的潜力。 北斗（BeiDou Navigation Satellite System, BDS）：中国的自主GNSS系统，我们将详细解析其独特的“三步走”发展战略，从区域导航到全球覆盖的演进过程，特别是其在全球系统之外的特色服务，如短报文通信功能，以及其在国际上的推广应用。 NavIC（Navigational Satellite System, IRNSS）：印度的区域导航系统，我们将介绍其设计目标、服务区域以及技术特点。 本部分还将对比分析不同GNSS系统的技术参数、信号特性、星座配置、服务模式以及各自的优势和劣势。更重要的是，我们将探讨多系统融合（多模接收机）的趋势，分析它如何通过同时接收来自不同GNSS系统的信号，显著提高定位的可靠性、精度和可用性，尤其是在城市峡谷、室内环境等信号受到遮挡和干扰的区域。 第四部分：超越星辰——新兴的定位技术与融合应用 定位技术并非GPS一家独大，在许多特定场景下，其他创新性的定位技术也在蓬勃发展。本部分将目光投向GPS之外，探索更广阔的定位技术图景： 惯性导航系统（INS）：我们将深入讲解INS的工作原理，包括陀螺仪和加速度计如何测量载体的角速度和线加速度，并通过积分运算来推算载体的位置、速度和姿态。我们将重点分析INS的优点（自主性、高更新率、不受外部信号干扰）和缺点（累积误差），以及它如何与GNSS进行紧密融合（INS/GNSS组合导航），从而实现高精度、高可靠性的实时定位。 视觉定位（Visual Odometry/SLAM）：我们将介绍基于摄像头图像的定位技术，包括视觉里程计（Visual Odometry）和同步定位与地图构建（SLAM）。我们将解释它们如何通过分析连续的图像序列来估计相机的运动轨迹，并构建环境地图。同时，我们将探讨其在室内导航、机器人、增强现实（AR）等领域的巨大应用潜力。 激光雷达定位（LiDAR SLAM）：我们将分析激光雷达传感器在定位中的独特优势，即能够直接获取环境的三维点云数据，以及它如何通过点云配准和匹配来构建高精度地图并进行精确定位，尤其适用于对精度要求极高的场景。 地磁导航：我们将探讨利用地球磁场变化的特性进行定位的方法，分析其在GNSS信号不可用的环境（如地下、水下）中的潜在应用。 Wi-Fi、蓝牙、UWB（超宽带）等室内定位技术：我们将详细介绍这些基于无线射频信号的室内定位技术，分析它们的工作原理、精度特点、部署成本以及在智慧零售、仓储管理、资产追踪等领域的实际应用。 传感器融合：本部分将强调多种定位技术的融合是未来定位技术发展的重要趋势。我们将通过具体的案例，展示如何将GNSS、INS、视觉、惯性传感器等多种信息源进行有效融合，以克服单一技术的局限性，实现更强大、更鲁棒的定位能力。 第五部分：星光万丈——定位技术的应用场景与未来展望 本部分将从宏观视角，展现定位技术如何在各个领域深刻地改变着我们的世界，并对未来发展趋势进行展望。 交通运输：从传统的车载导航，到高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶，定位技术是实现安全、高效交通的关键。我们将讨论高精度定位在车联网（V2X）、路径规划、交通流量管理等方面的作用。 航空航天：从飞机起降的精密引导，到卫星的轨道控制，再到深空探测任务的导航，GNSS及其融合技术扮演着不可或缺的角色。 地理信息系统（GIS）与测绘：高精度定位是GIS数据采集、地图制作、地理信息分析的基础，本书将探讨其在城市规划、资源管理、灾害监测等方面的应用。 移动通信与物联网（IoT）：定位能力正在成为智能手机和各种IoT设备的标配，本书将分析其在位置服务、精准营销、资产追踪、智能家居等领域的价值。 科学研究：从地质形变监测、气候变化研究，到考古发掘，精确的地理位置信息为众多科学研究提供了关键的数据支撑。 军事与国防：作为定位技术最原始的驱动力之一，本书将简要提及定位技术在军事侦察、精确打击、战场导航等方面的作用。 新兴应用：我们将展望新的应用领域，如智慧城市、虚拟现实/增强现实（VR/AR）的沉浸式体验、精准农业、运动追踪分析等。 未来展望： 本书的最后，我们将对定位技术的未来发展进行深入预测。我们将探讨以下几个关键方向： 多模GNSS融合的普及与演进：更高精度、更强鲁棒性的多系统融合将成为主流。 无处不在的室内定位：克服室内环境的挑战，实现与室外GNSS同等可靠的室内定位。 人工智能（AI）在定位中的作用：AI将赋能更智能的误差预测、传感器融合、异常检测和路径规划。 新一代导航定位技术：对基于量子技术的定位，或全新的空间定位范式进行前瞻性思考。 安全与隐私：随着定位技术的普及，数据安全与个人隐私保护将成为越来越重要的议题。 标准化与互操作性：全球范围内的技术标准化将促进不同系统和应用之间的无缝连接。 《星辰导航：定位技术的前世今生与未来展望》力求以严谨的科学态度、清晰的逻辑结构、丰富的案例分析，为读者呈现一场关于“我在哪里”的深刻探索。本书适合对导航定位技术感兴趣的工程师、科研人员、学生，以及所有希望了解这项改变世界的关键技术的读者。它不仅是一本技术指南，更是一次关于人类探索空间、认知世界的思想旅程。

评分☆☆☆☆☆

这部新作无疑是航位推算领域的一座里程碑，它以一种极其严谨和深入的方式，剖析了现有GNSS理论体系的内在逻辑和潜在瓶颈。作者并未停留在对既有算法的简单罗列和复述上，而是着重于从信息论和随机过程的角度，对信号模型、误差源的统计特性进行了革命性的重构。尤其值得称赞的是，书中对动态定位中的非高斯噪声处理提出了全新的滤波框架，这使得我们在面对城市峡谷、电离层剧烈扰动等复杂环境时，能够获得比传统卡尔曼滤波族群高出数个量级的定位精度和鲁棒性。那种抽丝剥茧般的数学推导，虽然初读需要较大的心智投入，但一旦领悟其精髓，便会发现这是通往下一代高精度定位系统的钥匙。它强迫你跳出“接收机思维”，转而从物理层和信息交换的本质上去理解卫星导航的未来。对于那些希望在理论前沿做出突破的科研人员来说，这本书提供的工具箱是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

我最近花了不少时间研读了这本书的实践应用章节，说实话，它的实操性远超我最初的预期。很多看似高深的理论，在这里都被巧妙地转化成了可执行的工程方案。特别是关于多源数据融合那一块，作者没有满足于简单的权重平均，而是引入了一种基于贝叶斯网络的概率推理机制，将惯性导航、视觉里程计以及原始卫星观测值进行动态、自适应的权重分配。我尝试着按照书中给出的流程搭建了一个小型测试平台，结果令人振奋：在GPS信号短暂丢失的几秒钟内，融合系统的漂移率比我之前用的EIF框架降低了近40%。这本书的价值就在于，它不仅告诉你“是什么”，更详细地解释了“如何做”以及“为什么这样做效果更好”，那种对细节的极致把控，体现了作者深厚的工程实践积累。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于理解全球导航系统（GNSS）在现代社会基础设施中的核心作用，起到了醍醐灌顶的作用。它不仅仅是关于定位芯片或卫星信号的讨论，更是宏观地剖析了支撑现代金融交易、智能电网调度乃至太空探索的底层时间基准是如何被维护和传递的。书中对时间同步与频率基准的论述极为详尽，它清楚地描绘了从原子钟到用户终端的误差链条，并指出了当前最脆弱的环节所在。这种全局性的视野，让我深刻认识到，任何对定位技术微小的改进，都可能对全球经济产生指数级的正面影响。对于政策制定者和系统架构师而言，这本书提供了一个必要的、技术层面的参考，帮助他们在规划下一代信息基础设施时，能够做出更加全面和具有前瞻性的决策。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深地图测绘师的角度来看，这本书在“高精度地图数据采集与实时更新”方面展现了惊人的前瞻性。传统的测绘流程中，数据质量往往受限于采集设备本身的精度和外业作业的环境干扰。这本书提出的时间同步与空间约束优化算法，提供了一种近乎完美的解决方案。它深入探讨了如何利用高阶差分校正技术，将地面控制点的精度有效地“平摊”到每一帧采集的数据点上，同时，它对多星座系统时间偏差的实时建模，极大地提升了跨区域数据拼接的平顺性。这感觉就像是突然有了一把手术刀，可以精细地雕刻那些过去只能模糊处理的地理信息边界。对于依赖厘米级精度的自动驾驶和精细农业领域，这本书无疑是提供了一套全新的、更可靠的基准。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格非常独特，它不像教科书那样板着面孔，更像是一位经验丰富的老教授在与你进行一场深入的咖啡馆对话。全书的结构布局充满了巧妙的引导性，前面对基础概念的梳理并不冗长，而是迅速将读者引入到那些充满争议和待解决的难题中。我特别喜欢作者在关键转折点上设置的“反思与展望”小节，它们通常会提出几个尖锐的问题，让你停下来重新审视自己固有的认知框架。比如，它对未来量子传感技术与现有导航体制融合的探讨，虽然略显超前，却极大地激发了我的好奇心和研究兴趣。读完之后，我感觉自己不仅吸收了知识，更重要的是，我的“问题意识”得到了极大的提升，不再满足于表面的技术实现，开始探究更深层的原理与边界。