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施浒立，孙希延，李志刚 著

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• 导航定位
• 信号处理
• 通信
• 测绘
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• 精密定位

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030255709

商品编码：29692315129

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

售价：32.6元,便宜15.4元,折扣67

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

飞越时空：全球定位系统的奥秘与应用 本书籍，暂定名为《飞越时空：全球定位系统的奥秘与应用》，旨在深入浅出地剖析我们日常生活中不可或缺的技术——全球定位系统（GPS）的背后原理、发展历程、核心技术以及其在各个领域的广泛应用。它将带领读者穿越技术迷雾，洞察卫星导航的精确奥妙，理解我们如何能够精确定位自身在地球上的位置，并探索这项技术如何重塑现代社会的面貌。 第一篇：溯源与基础——解码“你在哪儿？”的起源 在现代科技的洪流中，我们早已习惯了在手机地图上滑动指尖，就能获得精准的路线指引。然而，这项看似简单的功能，其背后却凝聚了无数科学家和工程师的智慧结晶。本篇将带领读者回溯全球定位系统的起源。我们将追溯其前身，了解早期导航技术的局限性，以及是什么样的契机促使了卫星导航概念的萌芽。 早期导航的挑战： 在卫星技术出现之前，人类的导航依赖于星辰、地标、罗盘，以及复杂的三角测量法。这些方法在精度、效率和全天候作业能力上都存在显著的不足，尤其在海洋、沙漠、极地等复杂环境下，导航的难度更是倍增。 空间时代的曙光： 随着人造卫星技术的飞速发展，将导航功能置于太空的设想逐渐成为现实。我们将探讨早期卫星发射的里程碑事件，以及这些事件如何为后续的导航卫星系统奠定基础。 关键概念的引入： 在深入理解GPS的工作原理之前，掌握一些基础的科学概念至关重要。本篇将详细介绍： 大地测量学： 地球的形状、大小以及各种大地基准面（如WGS84）的概念，这是进行精确地理定位的基石。 时间与测量： 精确的时间测量在卫星导航中扮演着核心角色。我们将探讨原子钟的原理及其在卫星和地面接收器中的应用，以及时间差与距离的转换关系。 电磁波传播： 卫星向地面发送信号，这些信号以电磁波的形式传播。我们将解释电磁波的特性，以及它们在穿越大气层时可能遇到的衰减和延迟。 第二篇：核心技术——揭秘卫星导航的“天眼”与“心跳” 本篇将是本书的核心，深入剖析全球定位系统的具体工作原理。我们将以通俗易懂的语言，拆解GPS系统的关键组成部分，并详细阐述它们如何协同工作，实现精准定位。 卫星星座的布局： 轨道设计： 为什么需要数量众多的卫星？它们是如何分布在轨道上的？我们将详细介绍GPS星座的轨道设计原则，包括卫星的数量、高度、倾角以及星座的周期性覆盖，确保地球表面的任何一点在任何时间都能接收到至少四颗卫星的信号。 导航信号的生成： 卫星如何生成并广播导航信号？我们将介绍信号的构成，包括伪随机噪声码（PRN码）、导航电文（包含卫星轨道参数、时钟修正、大气模型等信息）以及测量伪距所必需的载波相位信息。 地面接收器的角色： 信号接收与处理： 你的手机或车载导航仪里的GPS接收器是如何工作的？我们将解释接收器如何捕获卫星信号，进行低噪声放大，并从中提取出关键数据。 三边测量（三维测距）的原理： 这是GPS实现定位的核心算法。我们将详细解释如何通过测量至少四颗卫星到接收器的距离（伪距），并结合卫星的轨道信息，计算出接收器在三维空间中的精确位置（经度、纬度、高度）以及接收器时钟的偏差。我们将重点讲解“伪距”的概念，以及为什么需要第四颗卫星来消除时钟误差。 差分技术（DGPS）与高精度应用： 标准GPS精度已能满足大部分需求，但某些领域需要更高的精度。本篇将介绍差分GPS（DGPS）的原理，即通过一个已知精确位置的地面基准站，计算并播报GPS信号的误差信息，供附近的接收器进行修正，从而大幅提高定位精度。我们将触及RTK（实时动态差分）等更先进的高精度技术。 误差来源与修正： 没有任何测量是绝对精确的。我们将系统性地分析GPS定位过程中可能出现的各种误差源，并介绍相应的修正技术： 卫星时钟误差： 尽管卫星配备了原子钟，但仍存在微小误差，需要地面站进行监测和校准。 轨道误差： 卫星的实际轨道可能与预测轨道存在偏差，导航电文中提供了轨道参数，但仍需考虑。 电离层延迟： 卫星信号穿过电离层时会发生延迟，这是影响精度的主要因素之一。我们将介绍模型修正、双频接收以及利用地面观测站进行差分修正的方法。 对流层延迟： 信号穿过对流层也会产生延迟，其影响程度与天气条件有关。 多径效应： 信号经过建筑物或地面反射后到达接收器，会产生误差。 接收器自身误差： 接收器的硬件和软件也可能引入误差。 第三篇：技术演进与多元生态——不止有GPS GPS是全球最知名的卫星导航系统，但并非唯一。随着技术的发展，越来越多的卫星导航系统应运而生，它们相互补充，共同构成了全球性的导航网络。本篇将带您了解GPS的进化，以及其他重要卫星导航系统的特点。 GPS的更新与升级： GPS II系列与GPS III： 从早期版本到现代化的GPS III，卫星的性能、信号的多样性和抗干扰能力都得到了显著提升。我们将介绍这些关键的升级，例如增加民用信号（L2C, L5）和军事信号（M码），以及更精确的原子钟。 增强系统（SBAS）： EGNOS（欧洲）、WAAS（北美）、GAGAN（印度）等卫星基增强系统（SBAS），通过在地球同步轨道上部署卫星，提供对GPS信号的增强和差分校正，显著提升了用户在区域内的定位精度和可靠性。 全球其他导航卫星系统（GNSS）： GLONASS（俄罗斯）： 作为GPS的早期竞争者，GLONASS拥有其独特的系统架构和轨道设计。我们将介绍其发展历程、技术特点以及与GPS的互操作性。 Galileo（欧洲）： 欧盟主导的Galileo系统，旨在提供高精度、高可靠性的民用导航服务，并强调独立性和安全性。我们将探讨其技术优势，如更高的精度、更强的信号和更丰富的服务。 北斗（中国）： 北斗卫星导航系统是自主研发的全球导航系统，已发展出覆盖区域导航和全球导航的两个阶段。我们将详细介绍其在中国及全球的部署情况，以及其在提供全球定位、短报文通信等方面的独特功能。 多模接收与融合： 现代的GNSS接收器通常支持接收来自多个卫星系统的信号。我们将讨论多模接收的优势，如提高可用性、精度和可靠性。此外，还将探讨GNSS与其他传感器的融合（如惯性测量单元IMU、视觉传感器），以应对GNSS信号受阻或丢失的场景。 第四篇：广泛应用——导航之外的无限可能 全球定位系统的影响力早已超越了简单的“你在哪儿”。它的精准性、实时性和全球覆盖性，使其成为现代社会各个领域的关键支撑技术。本篇将以大量实际案例，展示卫星导航技术在各行各业的深刻变革。 交通运输的动脉： 汽车导航： 从车载导航到手机APP，GPS彻底改变了人们的出行方式。 航空与航海： 飞机和船舶依靠GPS实现精确的航线规划、飞行和航行，极大提高了安全性和效率。 铁路与轨道交通： GPS在列车运行控制、调度管理以及乘客信息系统中发挥着重要作用。 智能交通系统（ITS）： 车辆定位、交通流量监测、信号灯优化，GPS是构建智慧交通网络的基础。 地理信息与测绘的基石： 地图绘制与更新： GPS技术使得地图的绘制和更新更加高效和精确。 土地管理与不动产测绘： 精确的地籍测量对于土地确权、开发和管理至关重要。 城市规划与基础设施建设： GPS在工程测量、施工放样、管线定位等方面不可或缺。 新兴领域的驱动力： 精确农业： 农机自动驾驶、变量施肥、精准灌溉，GPS帮助农民提高效率，减少浪费。 应急响应与搜救： 在灾难发生时，GPS能迅速为救援队伍提供精确的目标位置，争分夺秒。 公共安全与监控： 警务、消防、紧急服务系统都依赖GPS进行调度和定位。 运动与健身： 跑步、骑行、登山等户外运动爱好者，通过GPS记录运动轨迹、距离和速度。 时间同步： 金融交易、电力系统、通信网络等对时间同步要求极高的领域，都依赖GNSS提供的精确时间信号。 科学研究： 地球科学、气象学、地震学等领域，利用GPS监测地壳运动、大气变化等。 未来的展望： 低功耗、高精度集成： 随着技术进步，GNSS接收器将更加小型化、低功耗，并集成到更多设备中。 与5G/6G融合： GNSS与下一代通信技术的结合，将催生更多创新应用。 室内定位与混合定位： 解决GNSS在室内和城市峡谷的信号盲区，将是未来的重要发展方向。 抗干扰与欺骗技术： 应对日益复杂的信号干扰和欺骗威胁，将是GNSS系统持续发展的挑战。 《飞越时空：全球定位系统的奥秘与应用》 不仅是一本技术科普书籍，更是一次穿越科技史的探索之旅。它将以严谨但不失趣味的方式，揭示卫星导航系统从无到有，从理论走向现实的非凡历程。通过对核心原理的深入解析，以及对多元化应用场景的广泛描绘，本书旨在帮助读者深刻理解这项“看不见”却无处不在的技术，是如何深刻地影响和改变着我们的生活，并为未来的无限可能提供启示。无论是对科技爱好者、学生、还是相关行业从业者，本书都将是一本不可多得的参考读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验有一种奇特的“陪伴感”。作者的写作语气非常亲切，像是邀请一位资深的同行者在咖啡馆里进行一次深入的技术交流。他擅长在严肃的学术讨论中插入一些简短的、富有洞察力的“旁白”，这些插入的内容往往能瞬间缓解阅读疲劳，同时又能巧妙地提醒读者注意某些容易被忽略的细节陷阱。我尤其喜欢那种“过来人”的经验分享，比如某个早期实验中遇到的奇异错误，以及最终是如何巧妙绕开的。这种人性化的叙述，极大地拉近了读者与文本的距离，让人感觉这不是一本冰冷的工具书，而是一本充满智慧和经验的导师的笔记。读完某个章节后，我总有一种茅塞顿开的满足感，仿佛自己也刚刚成功解决了一个棘手的工程难题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是下了一番功夫，封面采用了一种略带磨砂质感的深蓝色调，配上银白色的书名字体，显得既专业又不失稳重。初次翻阅时，我立刻被其清晰的排版和适中的字号吸引了。内页纸张的质量也相当不错，即便是长时间阅读也不会感到刺眼。作者在章节划分上展现出了高超的逻辑能力，从基础概念的铺陈到复杂理论的深入探讨，过渡得非常自然流畅，让人能够一步一个脚印地跟上知识的进阶。尤其是那些复杂的数学公式和原理图，被处理得极其精细，关键点都有醒目的标记或注释，这对于理解抽象的物理和工程概念是莫大的帮助。我记得有好几处地方，原本晦涩难懂的定义，在作者用更形象的语言或类比进行解释后，瞬间就清晰明了了，这表明作者在教学方法上有着独到的见解，绝非简单地堆砌术语。整本书的结构设计，似乎是经过了大量的教学实践检验，真正做到了以读者的学习体验为中心。

评分☆☆☆☆☆

这本书在论述技术细节时的深度和广度，完全超出了我的预期。它没有停留在对基本原理的泛泛介绍，而是深入剖析了多个前沿技术的实现路径和面临的挑战。我特别欣赏作者在讨论系统架构时的那种全局观，他总能将各个子模块的功能和相互间的制约关系描绘得井井有条。例如，在某个关键算法的推导过程中，作者不仅给出了严格的数学证明，还配有详细的工程化考量，这对于我们这些希望将理论应用于实际系统的工程师来说，简直是宝贵的财富。书中引用的案例和数据都非常具有时效性，显示出作者对该领域最新进展的密切关注。阅读过程中，我时常会停下来，思考作者提出的那些开放性问题，这些思考的火花，远比死记硬背公式来得有价值。它更像是一本高级研讨会的手册，而非枯燥的教科书，激励人不断地去质疑、去探索。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

从整体的理论体系构建来看，这本书展现出了一种罕见的宏大叙事能力。它将一个看似分散的技术领域，通过一个统一的、核心的哲学观巧妙地串联了起来。作者似乎在试图建立一套全新的理论框架，来指导未来十到二十年的技术发展方向。书中不仅详细阐述了“是什么”和“怎么做”，更深入地探讨了“为什么会是这样”以及“未来可能如何演进”。这种对底层逻辑的深度挖掘，使得读者能够从根本上理解技术的本质，而不是仅仅停留在表面的操作层面。我注意到，作者在对比不同技术流派时，表现出了极高的客观性和中立性，他只是提供证据，让读者自己去权衡利弊，这种学术的严谨态度令人肃然起敬。