现代导航的演进--量子技术的兴起/高新科技译丛 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴德伟杨春燕... 编

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店铺： 土星图书专营店

出版社： 国防工业

ISBN：9787118115512

商品编码：29708342016

开本：16

出版时间：2018-02-01

基本信息

• 商品名称：现代导航的演进--量子技术的兴起/高新科技译丛
• 作者：(美)F.G.梅杰|译者:吴德伟//杨春燕//徐小杰//苗强//戚君宜
• 定价：128
• 出版社：国防工业
• ISBN号：9787118115512

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-02-01
• 印刷时间：2018-02-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：259
• 字数：385千字

内容提要

F.G.梅杰著的《现代导航的演进--量子技术的兴 起》主要面向大专水平、具备物理和工程方面基础的 求知非专业人员。它以直观的方式，广泛介绍了地面 和空间导航演变的相关主题，且较少使用数学公式。
    前两章介绍自然界中的导航和古代水手的导航，包括 腓尼基人、维京人、太平洋岛上居民所用的导航。第 3、4章介绍恒星导航、星座及星坐标等要素。第5～7 章介绍精密机械计时器，海洋中经度的测定和精密可 控石英时钟*近的发展。第8章总结介绍了量子概念 ，作为讨论微波和光与原子之间相互作用的准备知识 。有关原子钟的介绍相当详细，包括氢微波激射器、 铯束、铷电池，以及*新发展的铯喷泉和单离子频率 标准。随后介绍陀螺罗盘的章节引出了对萨格纳克激 光陀螺的讨论。从**3章开始介绍有关基于时间的导 航：先是基于地面网络的“罗兰C”和“奥米茄”， 随后是基于卫星的系统，包括轨道理论、早期的卫星 导航系统SECOR、TRANSIT等；*后推出了**导航卫 星系统——**定位系统（GPS），该系统是本时代 重大技术成就之一。对GPS分三大部分进行介绍：空 间、控制和用户部分。研究人员试图通过实现超常的 协调性和精度，使整个系统正常运作。GPS尤其是差 分GPS的应用广泛，除了常见的空中导航、海洋导航 和导弹制导，GPS还应用于大地测量、重大工程建设 、矿业项目、农业、生态、紧急定位，*不用说高速 公路导航。**7章是太空导航的相关内容。**8章讨 论了导航的未来，届时原子干涉仪可作为陀螺罗盘使 用，铯喷泉作为原子时间标准，量子计算机用来*新 卫星星历。
    

目录

第1章 自然界中的导航
1.1 动物导航
1.2 通过太阳确定方向
1.3 通过星星确定方向
1.4 磁场定向
1.5 风和气流
1.6 电场定向
1.7 信鸽
1.8 帝王蝶
1.9 长距离迁徙的鸟类
1.1 0太平洋鲑鱼
1.1 1人类的导航
参考文献
第2章 早期的导航
2.1 沙漠游牧民族
2.2 太平洋中的航海家
2.3 星象罗盘
2.4 腓尼基人
2.5 维京人
2.6 古代的仪器
2.6.1 日晷和夜行仪
2.6.2 磁罗盘
2.6.3 沙漏
2.6.4 拖板计程仪和拖曳式
计程仪
2.6.5 戴维斯象限仪
2.6.6 星盘
参考文献
第3章 天文学的历史背景
3.1 古代天文学
3.2 伊斯兰天文学
3.3 欧洲天文学家
3.4 艾萨克·牛顿
参考文献
第4章 现代天文学的要素
4.1 行星地球
4.2 月球和行星
4.3 内行星
4.4 外行星
4.5 恒星
4.6 星座
参考文献
第5章 海洋导航
5.1 地理坐标
5.2 天文坐标系
5.3 时间系统
5.4 导航三角形
5.5 截距法[3］
5.6 导航三角形的表格解[4］
5.7 月球距离法

《现代导航的演进：量子技术的兴起》 一、 序章：时间与空间的锚定 自人类仰望星空，试图理解自身在宇宙中位置的那一刻起，导航的种子便已播下。从依靠星辰的古老航海家，到依靠磁罗盘辨别方向的探险家，再到如今驾驭卫星信号精准定位的现代人，导航技术的进步史，就是一部人类对时空认知不断深入和拓展的历史。每一项革新，都如同在茫茫宇宙中为我们点亮一盏新的灯，指引着前行的方向。 本书《现代导航的演进：量子技术的兴起》旨在深入剖析导航技术的历史脉络，聚焦于当前正以前所未有的速度重塑我们导航范式的量子技术的崛起，并展望其深远影响。我们并非仅仅讲述一个技术迭代的故事，更希望展现人类智慧如何跨越时代的鸿沟，不断挑战认知的极限，最终实现对自身位置和运动状态前所未有的精确把握。 二、 第一篇：从经验到精确——传统导航的辉煌与局限 1. 星辰的指引与罗盘的启示：早期导航的智慧 人类最初的导航，是与自然界的紧密联系。观察日月星辰的运行轨迹，识别地貌特征，便是先民们赖以生存和探索世界的手段。这些基于经验的导航方式，虽然充满智慧，但受限于观测条件、天气变化以及人类记忆的局限，精度较低，难以应对大规模的远距离航行和精确的地理测绘。 磁罗盘的发明，无疑是导航史上的一个里程碑。它将导航的依赖性从可见的天体转向了地球自身的磁场，使得在阴雨天或夜间也能进行方向判断。然而，地磁场本身存在着变动性和局部异常，使得罗盘导航也难以实现绝对的精确。 2. 机械的律动与惯性的力量：惯性导航的曙光 随着工业革命的深入，机械精密制造的进步为导航带来了新的可能。陀螺仪和加速度计的出现，使得惯性导航系统（INS）应运而生。惯性导航的基本原理是，通过测量物体的加速度并积分两次，就可以推算出其相对于初始位置的速度和位移。它不依赖外部信号，理论上可以实现自主导航，不受天气、电磁干扰等因素影响。 在早期，惯性导航系统主要应用于军事领域，如潜艇、导弹和飞机。其核心在于精密机械部件的制造和复杂的算法。尽管其精度随着技术的进步不断提高，但机械部件的磨损、地球自转（科氏力）的影响以及累积误差问题，仍然是其固有的挑战。 3. 时间的脉动与信号的广播：卫星导航的革命 真正将导航精度提升至前所未有高度的，是卫星导航系统的出现。以GPS（全球定位系统）为代表的卫星导航系统，通过部署在太空中的多颗卫星，向地面广播精确的时间信号和自身的位置信息。地面接收机接收到至少四颗卫星的信号后，通过测量信号传播时间差，即可计算出接收机的位置、速度和时间。 卫星导航的革命性在于其全球覆盖、全天候工作以及极高的定位精度。它深刻地改变了我们的出行方式、物流运输、地理测绘、农业生产乃至日常生活的方方面面。无论是驾车穿越陌生的城市，还是监测地壳运动，或是进行精准农业，卫星导航都已成为不可或缺的工具。 然而，卫星导航也并非完美无缺。它依赖于昂贵的卫星基础设施，容易受到信号遮挡（如在高楼林立的城市或室内）、信号干扰（军事或民用）、以及信号丢失（如在GPS“黑洞”区域）等问题的影响。此外，对外部信号的依赖性，也使得其在某些极端环境下显得脆弱。 4. 信号的博弈与误差的纠缠：传统导航面临的挑战 尽管卫星导航取得了巨大成功，但其固有的局限性也促使科学家和工程师们不断探索新的导航技术。信号遮挡、多径效应（信号经过多次反射后到达接收机）、大气层延迟、卫星钟差以及接收机自身误差等，都在不断侵蚀着导航的精度。 在一些高精度要求的应用场景，例如自动驾驶汽车在复杂城市环境中的行驶、无人机在地下管道或室内空间的作业、深海探测以及精确授时等，仅仅依靠卫星导航已经难以满足需求。这些挑战，正是在为下一代导航技术的诞生铺平道路。 三、 第二篇：量子跃迁——颠覆式创新与无限可能 1. 量子世界的奇妙规则：基础理论的支撑 量子力学，作为描述微观粒子行为的物理学理论，揭示了与宏观世界截然不同的奇妙规则。叠加态、纠缠态、量子隧穿等概念，为我们理解和操控物质提供了全新的视角。正是这些看似抽象的理论，孕育了量子技术，并最终渗透到导航领域，带来颠覆性的变革。 叠加态（Superposition）： 量子比特（qubit）可以同时处于0和1的叠加状态，而非经典比特只能是0或1。这种能力为量子计算的强大算力奠定了基础，也影响着量子传感器的灵敏度。 纠缠态（Entanglement）： 两个或多个量子比特之间存在一种特殊的关联，无论它们相距多远，一个比特的状态变化会瞬间影响到其他比特。这种“超距作用”为实现远距离的精密测量和信息传递提供了可能。 量子测量（Quantum Measurement）： 量子测量可以达到经典测量无法企及的精度，因为它可以探测到极微弱的物理量变化，且在某些情况下，其测量过程本身对被测量的影响极小。 2. 量子传感器：超越极限的感知能力 量子传感器是量子技术在导航领域最直接的应用之一。它们利用量子现象来测量物理量，如加速度、角速度、磁场、重力场等，其灵敏度和精度远超经典传感器。 原子钟与量子时钟： 原子钟以原子能级的跃迁频率作为时间基准，其精度极高，是现代导航和通信系统的关键。而量子钟则利用量子效应，如超冷原子或离子，进一步提升了时间的测量精度，可以达到远超当前原子钟的水平。高精度的时间测量是实现精确距离测量和定位的基础，尤其是在缺乏外部信号的场景下。 量子陀螺仪： 传统的机械陀螺仪会产生误差，而基于量子原理的陀螺仪，如原子干涉仪陀螺仪，能够测量角速度。它们利用冷原子在不同路径上的干涉效应来测量旋转，对旋转的感知极其灵敏，且不受温度、震动等环境因素的影响，能够实现高精度的自主导航，尤其适用于长时间、无外部信号的导航任务。 量子加速度计： 同样基于原子干涉原理，量子加速度计能够精确测量加速度。它们能够实现比现有MEMS（微机电系统）加速度计高出几个数量级的精度，从而大大降低惯性导航系统的累积误差，甚至可能实现“无漂移”的惯性导航。 量子磁力仪与重力仪： 利用量子效应（如原子自旋进动），量子磁力仪和重力仪能够以前所未有的精度探测地磁场和重力场的微小变化。这些信息可以用来辅助导航，例如在卫星信号丢失时，通过探测地表的重力场异常来识别地理位置，或者通过精确测量地磁场信息来修正导航路径。 3. 量子导航系统：自主、隐蔽、抗干扰 将上述量子传感器与先进的算法结合，便构成了量子导航系统（QNS）。与依赖外部信号的卫星导航系统不同，量子导航系统本质上是一种自主导航技术，理论上可以在任何环境下工作，包括： 深海与地下： 卫星信号无法穿透深海和地下，但量子导航系统可以提供可靠的定位信息。 室内与城市峡谷： 在高楼林立的城市或室内环境中，卫星信号容易被遮挡，量子导航可以提供连续、精确的定位。 太空与高轨道： 在远离地球的太空中，卫星导航信号的强度会大幅减弱，量子导航系统则不受影响。 军事与安全场景： 量子导航的自主性和抗干扰能力，使其在军事领域具有重要意义，可以实现隐蔽、精确的导航，免受电磁干扰和欺骗的影响。 4. 量子通信与时间同步：赋能协同导航 除了传感器，量子技术在通信和时间同步方面也为导航带来了新的可能性： 量子密钥分发（QKD）： QKD能够实现理论上绝对安全的密钥分发，为导航系统的通信提供强大的安全保障。在分布式导航网络中，安全可靠的通信至关重要。 量子纠缠时间同步： 利用量子纠缠的特性，可以实现远距离、高精度的量子时钟同步。这对于构建分布式传感器网络、实现协同定位以及确保全球时间的一致性具有重要意义。 四、 第三篇：未来展望——融合与无限可能 1. 混合导航：量子的力量与经典的智慧 量子导航并非要完全取代现有的卫星导航系统，而是与它们形成优势互补，构建更加强大和可靠的混合导航系统。在有卫星信号的区域，可以利用卫星导航进行粗定位，然后由高精度的量子传感器进行修正和补充。在卫星信号丢失时，则可以完全切换到自主的量子导航模式。 2. 导航的边界拓展：从地球到星辰 随着量子技术的成熟，导航的边界将不再局限于地球。深空探测、星际旅行将不再需要依赖地球发出的信号，而可以依靠船载的量子导航系统自主完成。对其他行星、小行星的精确定位和着陆，将成为可能。 3. 安全与伦理的考量：技术发展的双刃剑 量子技术的飞速发展，也伴随着潜在的安全和伦理挑战。导航的绝对精确性意味着更强的监控能力，如何平衡安全需求与个人隐私，将是社会需要认真思考的问题。同时，量子技术的军事应用也可能引发新的军备竞赛。 4. 结语：迈向未知，锚定未来 《现代导航的演进：量子技术的兴起》一书，正是希望带领读者穿越传统导航的智慧长河，探索量子技术如何以前所未有的方式重塑我们对空间和时间的感知。从星辰的指引到原子钟的律动，从卫星的广播到纠缠的奥秘，导航的每一次飞跃，都象征着人类对未知世界探索的决心和智慧。量子技术的兴起，是这场漫长演进中的一次激动人心的“量子跃迁”，它将把我们的导航能力推向新的高度，开启一个更加精准、自主、安全的未来。

评分☆☆☆☆☆

评价一 这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳中又不失现代感的封面处理，让人在书店里一眼就被吸引住了。我本来是抱着随便翻翻的心态去看的，结果一上手就被那种对纸张质感的用心所打动。内页的排版也极为考究，字号和行距的搭配恰到好处，阅读起来非常舒适，长时间盯着也不会感到眼睛疲劳。更难得的是，虽然内容似乎涉及了比较专业的技术领域，但排版上却丝毫没有那种枯燥的学术论文感，反而透露出一种清晰的逻辑层次。我可以想象，这背后一定凝聚了编辑团队不少的心血。从拿到书的那一刻起，我就觉得这不是一本快餐式的读物，而更像是一件值得收藏的艺术品。这种对细节的精益求精，往往预示着内容本身也是经过精心打磨的，让人对阅读体验充满了期待。书脊的挺括度也很好，即便是经常翻阅，也不容易出现松垮的现象，这对于经常需要查阅资料的读者来说，无疑是个加分项。

评分☆☆☆☆☆

评价三 作为一个关注科技发展趋势的业余爱好者，我总是在寻找那些能够预示未来走向的信号。很多关于前沿科技的书籍往往陷入两种极端：要么过于晦涩难懂，充斥着只有专业人士才能理解的术语；要么就是过于空泛，把未来的图景描绘得天花乱坠，却缺乏坚实的基础支撑。我希望能找到一个平衡点，这本书的标题似乎暗示了这种平衡的可能性，即在保持技术深度的同时，兼顾到更广泛读者的理解需求。我关注的重点在于，作者是如何处理时间维度上的过渡和演进的？是从远古的理论基础开始铺陈，一步步导向现代的突破，还是直接切入最新的热点进行剖析？一个成功的叙事结构，应该能够让读者感受到知识的“生长”过程，理解为何某些技术的出现是必然的，而不是凭空产生的。如果这本书能清晰地勾勒出一条清晰的时间轴和逻辑链条，那将是一次非常愉快的阅读旅程。

评分☆☆☆☆☆

评价五 最近我对知识体系的“新旧交替”话题非常感兴趣。很多经典的理论体系在面对全新的技术范式时，往往显得力不从心，需要进行痛苦的重构或彻底的颠覆。我希望这本书能提供一个分析框架，用以评估当前技术浪潮对既有知识体系产生的冲击程度。例如，那些过去被认为是不可逾越的物理或工程学上的限制，是否正在被新的思路所打破？这种“演进”的过程，通常伴随着巨大的范式转变和理论上的不适感，如何平稳地度过这个阶段，是所有研究者和爱好者共同面临的挑战。我期待这本书能够深入探讨这种“接力棒”的传递过程，揭示出那些看似微小的技术突破是如何累积，最终引发颠覆性变革的。如果它能提供一些历史上的对照案例，来佐证当前趋势的不可逆性，那就更好了，这样能帮助我更好地定位自己所处的位置。

评分☆☆☆☆☆

评价四 我对书籍的“可读性”有着近乎偏执的要求，这不仅仅关乎文字是否流畅，更在于作者的“声音”是否鲜明。好的技术书籍不应该像冰冷的操作手册，而应该像一位经验丰富的导师在耳边娓娓道来。我非常好奇这本书的作者是如何驾驭这种宏大主题的。是采用了宏观的哲学思辨，将技术发展视为人类文明进程的一部分进行解读？还是侧重于技术细节的精准描述，通过对具体案例的深入剖析来展现其重要性？我希望看到的，是一种既有理论高度，又不失人情味的叙述风格。那种充满洞察力的评论，能够一语道破当前研究领域中的核心矛盾和瓶颈，是真正能让人醍醐灌顶的地方。如果作者能够将那些看似孤立的技术节点串联起来，展现出一种整体的、动态的视角，那么这本书的价值就远远超出了教科书的范畴，成为了启发思考的工具。

评分☆☆☆☆☆

评价二 我最近在寻找一些能够拓展思维边界的读物，希望能接触到一些跨学科的、前沿的知识脉络。这本书的篇幅和内容密度，从初翻的印象来看，似乎是偏向于体系构建和宏观梳理的类型。我特别欣赏那些能够将复杂概念用相对直观的语言勾勒出来的作品，如果这本书能做到这一点，那么它对于我这样一个并非科班出身的读者来说，价值就非常巨大了。我期待它能够提供一个扎实的知识框架，而不是仅仅停留在对技术名词的简单罗列上。一个好的科普或导论性质的著作，应该像一位优秀的向导，既能指引方向，又能解释沿途的风景，让学习的过程充满乐趣而非挫败感。如果它能用生动的比喻或者恰当的历史回顾来辅助说明那些晦涩的理论，那简直是太棒了。我希望它能激发我更深层次的探究欲，而不是在读完后只留下一些模糊的印象。