全球导航卫星系统及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘基余 著

图书标签:

• 全球导航卫星系统
• GNSS
• 卫星导航
• 定位技术
• 应用
• 北斗
• GPS
• GLONASS
• Galileo
• Beidou
• 导航

出版社： 测绘出版社

ISBN：9787503035906

版次：1

商品编码：11790671

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：440

内容简介

　　本书共有5章：第1章GNSS全球导航卫星系统的现况与发展，主要论述了（；-PS、GLONASS、北斗、Galileo、WAAS、EGNOS、QZSS、IRNSS、DORIS、PRARE的现况与发展；第2章导航卫星及其特性，简要地论述了导航卫星的正常轨道和摄动轨道，较详细地论述了当代GNSS卫星工作星座，以及GNSS导航电文及其更新方法；第3章GNSS导航信号，对GNSS信号共用载波频率、所用伪随机噪声码特性、GNSS卫星所用的测距码多样性等分别予以了较深入的论述；第4章GNSS信号接收机，针对其应用广泛的特点，较深入地解读了接收机接收、跟踪、变换和测量GNSS信号的主要部件及其发展；第5章GNSS开创平民百姓出行的便捷之途，主要论述伪距和载波相位测量定位、定时、测速的工作原理，卫星导航定位主要误差，以及中等动态的载波相位测量定位的工程实用案例。

目录

第1章 GNSS全球导航卫星系统的现况与发展
1.1 第一代全球导航卫星系统的贡献与不足
1.2 GPS卫星全球定位系统及其新贡献
1.3 GLONASS全球导航卫星系统及其得失点
1.4 北斗卫星导航系统及其特性
1.5 Galileo全球导航卫星系统及其创新点
1.6 GPS引领区域卫星导航系统建设热

第2章 导航卫星及其特性
2.1 导航卫星的正常轨道及其描述
2.2 导航卫星的摄动轨道及其描述
2.3 GPS卫星工作星座
2.4 卫星导航电文是GNSS的导航灵魂
2.5 GPS卫星的导航电文
2.6 卫星导航电文的地面控制更新
2.7 卫星导航电文的在轨自主更新
2.8 卫星导航电文的编码纠错法

第3章 GNSS导航信号
3.1 BOC调制打通共用载频的坦途
3.2 伪噪声码承载卫星导航电文的潜行器
3.3 测距码是卫星导航的顶梁柱
3.4 GLONASS信号及其导航电文
3.5 北斗导航信号及其导航电文
3.6 卫星激光测距用于GNSS星历精化的现况与发展

第4章 GNSS信号接收机
4.1 GNSS信号接收机的基本结构
4.2 微带天线
4.3 GPS信号接收机的工作原理
4.4 GPS观测量及其测量
4.5 GNSS信号接收机的优异点
4.6 GPS信号接收机的新近发展及其启迪
4.7 GNSS信号接收机的软件化
4.8 GNSS信号接收机的基本性能检验

第5章 GNSS开创平民百姓出行的便捷之途
5.1 GNSS伪距单点定位
5.2 GNSS伪距差分定位
5.3 GPS伪距用于载体速度测量
5.4 GPS伪距测量在定时中的应用
5.5 GNSS载波相位测量
5.6 GNSS载波相位测量的单点定位问题
5.7 GNSS载波相位测量的DGNSS模型
5.8 GNSS动态载波相位测量的工程实施
5.9 GNSS大地坐标系的现况与应用问题
5.10 GNSS卫星导航定位的精度、误差与偏差
5.11 GNSS卫星导航定位的主要误差
5.12 GPS现代化及其影响
参考文献

精彩书摘

　　《全球导航卫星系统及其应用》：
　　卫星多普勒导航系统（TRANSIT和CICADA），是用户只需接收卫星信号而实现导航定位的一种“被动式”导航系统，它开创了被动式无线电导航的新时代。在做卫星多普勒导航定位测量时，卫星导航电文实时地告诉用户卫星的精确在轨点位（动态已知点），开创了卫星在轨位置参与导航解算的技术新途径。地球表面任何一个点位上的用户，只要在其视界“见到”了子午卫星，都可以进行卫星多普勒导航定位测量，开创了全球性无线电导航的新纪元。上述“被动式”、“全球性”和“动态已知点”的科学创立，为后续全球导航卫星系统的建立奠定了坚实的科技基础，提供了成功的实践范例，这就是卫星多普勒导航系统所创立的历史功勋。
　　子午卫星和CICADA卫星导航系统，虽将导航和定位技术推向了一个新的发展时代，但它们仍然存在着一些明显的不足。对于一个卫星导航系统而言，它用下述四项技术指标衡量其性能优劣：
　　卫星导航系统四项技术指标
　　可用性（availability）：用户使用该系统做导航定位的正常运行时间；
　　精度（accuracy）：该系统用于测得的运动载体在航位置与其真实位置的差异性；
　　完好性（integrity）：该系统不能用于导航定位的告警能力；
　　连续性（continuity）：该系统在一个导航周期内出现间断导航的概率。
　　依上述指标衡量，子午卫星和CICADA卫星导航系统主要具有下列不足：
　　（1）卫星少，不能实行连续导航定位。子午卫星导航系统一般采用6颗工作卫星，并且都通过地球的南北极而运行，以致地面上任一点位所见到的子午卫星通过间隔时间较长，而且随着纬度的不同而变更。例如，按5颗子午卫星估算，在低纬度地区，每天共通过15次左右（仅对仰角在15°以上而言）；而在高纬度地区，每天共有30次左右的卫星通过。两次子午卫星通过的间隔时间为0.8～1.6 h。对于同一颗子午卫星，每天通过次数最多为13次，间隔时间便更长一些。由于采用多普勒定位原理，一台卫星多普勒接收机一般需要观测15次合格的卫星通过，才能达到10 m的单点定位精度。当各个测站观测了公共的17次合格的卫星通过，联测定位的精度才能达到0.5 m。子午卫星导航系统不仅因精度较低而限制了它的应用领域，而且因间隔时间和观测时间都较长，而不能为用户提供实时定位和导航服务。
　　……

前言/序言

《宇宙之眼：星辰指引的古今漫游》 一、 缘起：人类对“彼岸”的永恒渴求 自古以来，浩瀚的星空便以其神秘莫测的魅力，牵引着人类好奇的目光。当夜幕降临，繁星点点，它们不仅是诗人灵感的源泉，更是早期文明赖以生存和探索的天然罗盘。从仰望星空，辨认星座，到利用日月交替计算节令，人类对天体运行规律的探索，从未止息。这种对“彼岸”的渴求，不仅仅是对未知的好奇，更是源于生存的本能——寻找方向，理解世界，并最终超越局限。 在远古时代，航海者依靠月亮的盈亏，北极星的恒定，以及太阳在天空中的轨迹，在茫茫大海上辨别方向。商旅们穿越沙漠，则将星辰的变化作为指引前路的灯塔。这些原始的导航方式，虽然粗糙，却凝聚了先民们无数个日夜的观察与实践，是人类智慧的闪光。然而，天气变化、视野遮挡，以及长途跋涉带来的疲惫，常常让这些“星辰指引”的可靠性大打折扣。人们渴望一种更加精准、稳定、不受外界干扰的导航方式，能够将“彼岸”的指引，清晰地呈现在眼前。 二、 梦想的种子：从天文测量到理论猜想 随着科学的进步，人类对宇宙的认识逐渐深化。天文学家们对星体运动的精确测量，为理解宇宙的尺度和规律奠定了基础。三角测量法、视差法等精密测距技术的出现，让人类能够测量遥远天体的距离，进一步认识宇宙的浩瀚。然而，这些方法更多的是对宇宙的“远眺”，而非“近观”与“导航”。 与此同时，物理学的发展，尤其是万有引力定律的提出，揭示了天体运行的根本动力。牛顿之后，天体力学的发展愈发成熟，科学家们能够精确预测行星、卫星的轨道。这种对轨道力的理解，为后来的导航系统埋下了理论的伏笔。如果能够精确计算出卫星的轨道，并且能够知道自身在地球上的位置，那么，通过卫星传递的信号，或许就能实现前所未有的精准定位。 在20世纪，随着原子钟的问世，人类终于掌握了测量时间到纳秒级别的能力。时间的精确测量，对于导航至关重要。三角测量定位的基本原理是，通过测量到已知点的距离来确定自身位置。而如果能够利用极高精度的时钟，测量信号从已知点（如卫星）传播到接收端的时间，再结合信号的传播速度（光速），就可以推算出距离。多个距离的测量，就能实现对位置的精准锁定。 三、 黎明前的曙光：早期导航技术的探索与实践 在人们梦想着用科技实现全天候、高精度的导航之前，多种探索与实践就已经悄然展开。 1. 无线电导航的先驱： 20世纪初，无线电技术的兴起，为导航带来了新的可能。利用地面基站发射无线电信号，通过接收信号的方向和强度来判断位置，是早期无线电导航的雏形。例如，LORAN（Long Range Navigation）系统，通过多个同步发射台发射信号，接收机测量到达不同发射台信号的时间差，从而确定位置。这种系统在二战期间及之后得到了广泛应用，尤其是在航空和航海领域，极大地提高了导航的精度和可靠性，但其覆盖范围和精度仍受限于地面基站的部署和信号传播的特性。 2. 声纳与雷达的崛起： 在水下和近距离探测领域，声纳和雷达技术也扮演了重要角色。声纳利用声波在水中的传播来探测障碍物和测量距离，是潜艇和水下作业的重要装备。雷达则利用无线电波探测目标，在军事和气象领域有着广泛的应用。这些技术虽然不是全球性的导航系统，但它们展示了利用电磁波或声波进行探测和定位的可能性，为后来的发展积累了宝贵的经验。 3. 惯性导航的萌芽： 惯性导航系统（INS）利用陀螺仪和加速度计来测量载体的速度和方向变化，从而推算其位置。它不需要外部信号，具有自主性和保密性强的优点。虽然在早期，其累积误差较大，限制了长距离使用的精度，但其核心原理——利用惯性原理进行自主定位，为后来的发展提供了重要的思路。 这些早期的导航技术，虽然各有利弊，但都指向了一个共同的目标：摆脱对自然条件的依赖，实现更可靠、更精确的导航。它们如同破晓前的微光，预示着一个全新的导航时代的到来。 四、 时代的召唤：战争催生了革命性的构想 20世纪中叶，冷战的阴影笼罩全球。军事竞赛的白热化，对战略武器的精确部署和机动提出了前所未有的要求。如何让导弹精确打击目标？如何让舰船和飞机在复杂环境下准确导航？如何追踪敌方目标？这些军事需求，成为了驱动导航技术革命的强大引擎。 尤其是在导弹技术方面，传统的地面导航和天文导航方式，在高速、远程的导弹飞行过程中显得力不从心。导弹需要具备高度自主的导航能力，能够在飞行过程中不断校正自身的位置和方向。这就迫切需要一种能够为导弹提供实时、高精度位置信息的系统。 与此同时，随着空间技术的飞速发展，将传感器和计算单元部署到太空，似乎成为了一种可能。一旦有了在太空中运行的、精确计时的卫星，并且能够知道这些卫星在轨道上的精确位置，那么，理论上，地球上的任何一个接收器，只要能接收到来自这些卫星的信号，就可以通过三角测量法，精确地确定自身的位置。 这种基于太空的导航设想，最初可能只是出于军事目的的考量，但其潜在的民用价值，也开始逐渐显现。一旦这项技术成熟，它将彻底改变人们的出行方式，提升物流效率，促进科学研究，甚至改变日常生活。 五、 文明的飞跃：从设想到现实的艰辛历程 从最初的构想到真正投入使用，一个成熟的全球导航卫星系统，需要克服无数的技术难题，耗费巨大的资源，并经历了漫长而艰辛的研发过程。 1. 技术瓶颈的突破： 原子钟的精确化： 实现毫秒级的定位，需要纳秒级甚至皮秒级的时间测量精度。对原子钟的研发和小型化，是实现这一目标的关键。 轨道力学的精准计算： 卫星在太空中的轨道会受到地球引力、太阳引力、月球引力、以及大气阻力等多种因素的影响。精确计算和预测卫星的轨道，需要强大的计算能力和精细的力学模型。 信号的抗干扰能力： 卫星信号需要穿越大气层，并可能受到各种无线电干扰。开发能够抵抗干扰、保持信号稳定性的技术至关重要。 接收机的微型化与普及： 为了让这项技术真正惠及大众，需要开发体积小、功耗低、价格适中的接收设备。 2. 巨大的投入与协同： 巨额的研发经费： 卫星的研制、发射、地面站的建设，都需要天文数字的投入。 国际间的协作与竞争： 尽管最初可能带有军事色彩，但最终，全球导航卫星系统的发展，离不开各国在航天、通信、电子等领域的科技进步和人才储备。不同的国家和地区，在这一领域展开了激烈的竞争，也促进了技术的快速迭代。 3. 历史的见证： 早期探索的遗产： 尽管《全球导航卫星系统及其应用》这本书未能涵盖，但在此之前，早期的无线电导航、惯性导航等技术，为后来的卫星导航奠定了基础。人们对精确导航的永恒追求，从未停止。 里程碑式的进步： 每一项技术的突破，每一次卫星的成功发射，都像是点亮通往未来导航之路的火炬。这些历史的足迹，虽然不在此书中详述，却构成了我们理解现代导航技术不可或缺的背景。 六、 想象的边界：现代导航技术的无限可能 虽然这本书的篇幅有限，无法深入探讨《全球导航卫星系统及其应用》所涵盖的丰富内容，但我们可以从其书名中窥见其核心——导航卫星系统作为一种前沿科技，其背后蕴含的深刻意义和广阔的应用前景。 我们可以设想，这项技术不仅仅关乎“在哪里”的问题，它更关乎“如何更好地连接世界”。 智能交通的基石： 自动驾驶汽车、智能公交系统、无人机配送，都离不开高精度的实时定位。交通流量的优化，事故的预防，救援的及时响应，都将因此而改变。 精准农业的革新： 农田的精细化管理，根据土壤湿度、养分情况，进行区域化播种、施肥、灌溉，实现资源的最大化利用，减少浪费。 应急救援的生命线： 在地震、洪水等灾害发生时，能够快速定位被困人员，规划最优救援路线，为生命争取宝贵时间。 科学探索的眼睛： 地质勘探、海洋测绘、气象监测、环境监测，都将受益于高精度的空间信息。对地球的理解，将更加深入和全面。 个人生活的便捷： 从简单的地图导航，到个性化的出行推荐，再到与智能设备的联动，导航技术已经悄然融入我们的日常生活，让生活更加便捷高效。 《宇宙之眼：星辰指引的古今漫游》，旨在带领读者回顾人类对方向的古老追寻，理解那些默默孕育革命性构想的土壤，感受从理论猜想到技术突破的艰辛历程。它不是对某一种具体技术的详尽解读，而是对人类智慧、探索精神以及科技发展脉络的诗意描绘。通过回顾历史，我们更能体会到，今天我们所享受的便捷，是无数先辈智慧与汗水的结晶，是人类对未知世界永不满足的探索精神的最好证明。这本书，是一次关于“指引”的哲学思考，一次关于人类如何利用智慧“看见”宇宙，并最终“链接”世界的旅程。

评分☆☆☆☆☆

这本书在探讨 GNSS 的未来发展趋势方面，展现了作者前瞻性的视野。它不仅仅停留在现有的应用层面，而是深入展望了 GNSS 在人工智能、物联网、甚至太空探索等新兴领域的潜力和可能性。我印象最深刻的是关于“亚米级、厘米级甚至毫米级高精度定位”的讨论，以及它将如何赋能自动驾驶、无人机配送等颠覆性技术。书中还提及了 GNSS 与其他技术的融合，例如与惯性导航系统的结合，以应对信号丢失的挑战，这让我看到了科技发展的无限可能。它像是在为我描绘一幅关于未来城市、未来生活的美丽蓝图，让我对科技发展带来的变革充满了好奇与期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书是一次令人愉悦的学习体验，它成功地将枯燥的技术知识转化为引人入胜的故事。作者的文笔流畅自然，条理清晰，即使对于没有相关背景的读者，也能轻松跟随其思路。我特别欣赏书中对 GNSS 在“日常出行”方面的影响，例如如何帮助我们更精准地规划路线、避免拥堵，以及如何在紧急情况下提供救援支持。这些贴近生活的细节，让我深刻体会到 GNSS 已经成为我们生活中不可或缺的一部分，默默地为我们提供着便利与安全。书中的一些小故事和趣闻轶事，也为阅读增添了不少乐趣，让我在轻松的氛围中，收获了宝贵的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述方式非常独特，它将 GNSS 的发展历程，比作一场波澜壮阔的史诗。从早期的“星星导航”，到如今的多系统并存，作者用饱含情感的笔触，勾勒出科学家们在探索和突破中遇到的挑战与喜悦。书中对不同卫星导航系统的演进，如GPS、GLONASS、Galileo等的对比分析，并非枯燥的技术堆砌，而是融入了历史的厚重感和人文的关怀。我尤其喜欢其中关于“冷战背景下卫星导航技术的萌芽”这一章节，它让我了解到一项伟大的科技成就，往往是时代浪潮下的产物，是无数人智慧和汗水的结晶。这种叙事方式，使得原本可能显得晦涩的技术知识，变得鲜活而有温度，仿佛能听到那些曾经为之奋斗的先驱们在耳边低语，讲述着他们的梦想与坚持。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我眼前一亮的科普读物。作者并非简单地罗列GNSS的各种技术细节，而是以一种引人入胜的方式，将这个看似遥不可及的科技概念，巧妙地融入到我们日常生活的方方面面。书中大量的案例分析，生动地展现了GNSS在精准农业、智慧交通、应急救援等领域的实际应用，让我不禁感叹科技的进步是如此悄无声息，却又如此深刻地改变着我们的世界。例如，书中关于无人机在灾后搜救中如何利用GNSS进行高精度定位，以及其在环境监测方面扮演的角色，都给我留下了深刻的印象。它不仅仅是技术手册，更像是打开一扇了解未来科技发展趋势的窗口，让我对未来充满期待。读完这本书，我仿佛拥有了一双能够“看见”地球运行脉络的眼睛，对这个星球的精细运作有了更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样的普通读者来说，这本书最大的价值在于它清晰明了地解释了 GNSS 的基本原理。作者没有回避专业术语，但通过大量的类比和通俗易懂的图示，将复杂的技术概念分解成易于理解的部分。我曾经对“卫星误差”、“多路径效应”等概念感到困惑，但在阅读了相关章节后，我终于豁然开朗。书中对这些技术细节的阐述，恰到好处地把握了深度与广度的平衡，既满足了好奇心，又不会让人感到 overwhelmed。举例来说，作者将卫星信号比作“远方朋友传递的消息”，解释误差时则形象地描述了“信息传递过程中的各种干扰”，这些生动的比喻，让抽象的技术原理变得触手可及，极大地提升了阅读的趣味性和理解的效率。