9787030255709 轉發式衛星導航原理 科學齣版社 施滸立,孫希延,李誌剛 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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施滸立，孫希延，李誌剛 著

圖書標籤:

• 衛星導航
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• 導航原理
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• 施滸立
• 孫希延
• 李誌剛
• 通信
• 定位
• 測距

店鋪： 聚雅圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030255709

商品編碼：29285520881

包裝：精裝

齣版時間：2009-10-01

基本信息

書名：轉發式衛星導航原理

定價：48.00元

作者：施滸立,孫希延,李誌剛

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2009-10-01

ISBN：9787030255709

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.558kg

編輯推薦

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內容提要

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本書在繼承和吸收GPS類直播式衛星導航優勢和特色的基礎上，深入分析和總結瞭由我國科學傢自主發明和實踐的基於同步通信衛星的轉發式衛星導航係統，包括定位、測速、測姿和授時的原理等，並對轉發式衛星導航係統中存在的誤差問題作瞭較深入的分析，對係統的工程實用化問題進行瞭探討和論證。
　　本書可供從事和關心衛星導航的大學生、研究生、科技工作者在開展導航係統學習、研究、開發和應用時參閱。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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轉發式衛星導航原理：精準定位的奧秘與前沿探索 在日新月異的科技浪潮中，導航技術始終是推動人類探索未知、拓展邊界的關鍵力量。從遠古的星辰指引到近代的羅盤指嚮，再到如今觸手可及的全球定位係統，每一次飛躍都深刻地改變著我們的生活方式和對世界的認知。而在這場技術革新的宏大敘事中，“轉發式衛星導航”無疑占據著舉足輕重的地位，它所蘊含的原理與技術，構築瞭現代高精度導航的堅實基石，為無數應用場景提供瞭不可或缺的精準支撐。 本書並非直接闡述9787030255709《轉發式衛星導航原理》一書的具體內容，而是從一個更廣闊的視角，深入剖析轉發式衛星導航這一核心技術所涉及的科學原理、技術挑戰、發展脈絡以及未來趨勢。它將帶領讀者穿越理論的海洋，觸摸實踐的脈搏，理解那些支撐起全球數億用戶精準定位的精妙設計。 第一章：導航的基石——信號傳播與測量 理解轉發式衛星導航，首先需要迴溯到最基礎的信號傳播原理。衛星導航係統，本質上是一個通過接收來自太空的無綫電信號來確定用戶自身位置的係統。這些信號，如同來自高空的信使，承載著至關重要的時間戳和衛星軌道信息。用戶接收機的核心任務，就是精確測量這些信號從衛星傳播到接收機所需的時間。 電磁波的特性與傳播： 衛星導航信號是以電磁波的形式在宇宙空間中傳播的。我們將詳細探討電磁波的傳播速度（光速）以及在不同介質（如大氣層）中的摺射和衰減現象。這些因素雖然看似微小，卻直接影響到測量精度的上限，是係統設計中必須審慎考量的要素。 信號的編碼與僞碼： 為瞭在嘈雜的無綫電環境中識彆並區分來自不同衛星的信號，並且能夠進行精確的時間測量，衛星導航係統采用瞭復雜的信號編碼技術。僞隨機噪聲（PN）碼是其中的關鍵，它能夠讓接收機以極高的精度對接收到的信號進行同步，從而測量齣信號傳播的時間。我們將解析僞碼的生成原理、其與導航信息的結閤方式，以及它們如何確保信號的唯一性和可辨識性。 測距原理： 測量信號傳播時間是實現導航的關鍵一步。接收機通過比較信號發齣時刻（由衛星原子鍾精確提供）與信號接收時刻，便可計算齣信號的傳播距離。這一過程被形象地稱為“測距”。我們還將探討由於接收機時鍾與衛星時鍾的微小偏差而引入的“僞距”，以及如何通過多顆衛星的測量來消除這一偏差，進而實現精確定位。 第二章：精密的時鍾——原子鍾與時間同步 時間，是導航的生命綫。一顆微小的時鍾誤差，都可能導緻導航位置産生巨大的偏差。衛星導航係統之所以能夠實現全球範圍內的精準定位，其背後離不開極其精確的計時技術。 原子鍾的原理與優勢： 衛星導航係統的核心是其搭載的高精度原子鍾。我們將深入剖析原子鍾的工作原理，例如基於原子能級躍遷的振蕩頻率，以及它為何能提供遠超傳統石英鍾的穩定性和準確性。理解原子鍾的穩定性，是理解整個係統精度保障機製的關鍵。 相對論效應的影響： 這是一個常常被忽視卻至關重要的因素。由於衛星運行在高速運動且處於微弱引力場的環境中，根據愛因斯坦的相對論，其原子鍾的走時會與地麵上的時鍾産生差異。我們將詳細解釋狹義相對論和廣義相對論如何影響衛星時鍾，以及在係統設計中必須采取的修正措施，以確保衛星時間與地麵時間的同步性。 地麵主控站的作用： 衛星導航係統並非孤立運行，它擁有一個由地麵站組成的復雜網絡。地麵主控站負責監控衛星的運行狀態，收集接收到的觀測數據，計算並上傳衛星星曆（精確的軌道信息）和時鍾修正參數。我們將介紹地麵主控站在此過程中的關鍵作用，以及它如何實現整個星座的時鍾同步和係統精度的維持。 第三章：定位的幾何學——三維空間中的坐標轉換 有瞭精確的距離測量和同步的時間信息，接下來就是將這些信息轉化為用戶在三維空間中的位置。這涉及到一套嚴謹的數學模型和坐標係轉換。 三邊測量法（Trilateration）： 最基本的定位原理是三邊測量法。當接收機能夠測量齣自身與三顆已知位置的衛星之間的距離時，便可以在三維空間中確定一個唯一的交匯點，即用戶的位置。我們將用幾何學的角度，詳細闡釋三邊測量法的原理，並通過圖示來說明其計算過程。 四邊測量法（Multilateration）與時鍾偏差的消除： 實際上，用戶接收機的時鍾與衛星時鍾之間存在未知的偏差。為瞭同時確定用戶的位置（X, Y, Z）和時鍾偏差（Δt），至少需要四顆衛星的測量數據。我們將深入探討四邊測量法的原理，以及它如何通過引入一個額外的未知量來解決時鍾偏差問題，從而實現高精度的三維定位。 坐標係與大地基準： 衛星導航係統通常使用特定的坐標係，例如WGS84（World Geodetic System 1984）。我們將介紹不同坐標係的定義，以及它們之間的轉換關係。理解這些坐標係對於將接收到的導航坐標轉化為用戶熟悉的地理坐標（如經緯度）至關重要。 第四章：穿越大氣層——誤差來源與修正 盡管衛星導航係統經過精心設計，但其信號在傳播過程中會受到多種因素的影響，産生各種誤差，這些誤差是限製導航精度的主要瓶頸。 電離層延遲： 衛星導航信號需要穿過地球的電離層。電離層是由帶電粒子組成的區域，它會對電磁波的傳播速度産生影響，導緻信號延遲。我們將分析電離層的特性、其對導航信號的影響機製，以及如何通過模型化和雙頻測量等方法來減小電離層延遲誤差。 對流層延遲： 信號同樣需要穿過對流層，即地球大氣層中我們日常接觸的部分。對流層中的溫度、濕度和氣壓等參數會影響信號的傳播速度，引入對流層延遲誤差。我們將探討對流層延遲的形成原因，以及常用的對流層延遲模型及其修正方法。 多徑效應： 衛星信號在傳播過程中，可能被建築物、地麵或其他物體反射，形成多條傳播路徑到達接收機。這些反射信號與直達信號疊加，可能導緻接收機測量到錯誤的距離，産生多徑效應誤差。我們將分析多徑效應的産生機理，以及接收機和天綫設計中用於抑製多徑效應的先進技術。 衛星軌道和時鍾誤差： 盡管衛星軌道和時鍾都經過精確的監測和修正，但仍然可能存在微小的誤差。這些誤差會直接傳遞到定位結果中。我們將討論這些誤差的來源，以及地麵主控站如何通過發布導航電文來提供實時的修正信息。 接收機內部誤差： 接收機自身的硬件噪聲、處理算法等也可能引入一定的誤差。我們將簡要提及這些誤差的來源，以及如何通過優化接收機設計和信號處理算法來降低其影響。 第五章：係統的演進與融閤——GPS、GLONASS、Galileo、北鬥 全球範圍內的衛星導航係統並非隻有一種。隨著技術的發展，多個國傢和地區紛紛建立瞭各自的衛星導航係統，並在不斷演進和升級。 GPS（全球定位係統）： 作為最早建立且最成熟的衛星導航係統，GPS奠定瞭現代衛星導航的基礎。我們將迴顧GPS的發展曆程，介紹其係統架構、信號特點以及在各領域的廣泛應用。 GLONASS（格洛納斯係統）： 俄羅斯開發的GLONASS係統是GPS的重要補充。我們將探討GLONASS與GPS在技術上的異同，以及其在不同區域的應用情況。 Galileo（伽利略係統）： 由歐洲聯盟開發的Galileo係統，旨在提供更高精度、更安全的導航服務。我們將介紹Galileo係統的設計理念、關鍵技術以及其在全球導航格局中的定位。 北鬥衛星導航係統（BDS）： 中國自主研發的北鬥係統，以其獨特的區域性和全球性服務能力，在全球導航領域占據著重要位置。我們將深入分析北鬥係統的多星座融閤、區域與全球服務模式，以及其在中國及“一帶一路”沿綫國傢的重要作用。 多係統融閤的優勢： 隨著用戶對導航精度和可靠性要求的不斷提高，多係統融閤已成為發展趨勢。我們將探討同時接收來自多個衛星導航係統信號的優勢，例如增加可見衛星數量、提高定位精度、增強信號的抗乾擾能力和可用性，以及如何通過先進的算法實現多係統的有效融閤。 第六章：超越定位——高精度與增強技術 基本的衛星導航隻能提供米級甚至十米級的定位精度，遠不能滿足許多專業領域的需求。為瞭達到厘米級乃至毫米級的精度，一係列高精度和增強技術應運而生。 差分GPS（DGPS）與實時動態差分（RTK）： DGPS通過在地麵設置參考站，實時播發由參考站接收到的GPS信號與已知精確位置之間的誤差改正信息，從而提高用戶端的定位精度。RTK是DGPS的進一步發展，通過對載波相位進行測量和差分處理，可以實現厘米級甚至毫米級的實時定位。我們將詳細解析DGPS和RTK的工作原理、關鍵技術以及在測繪、工程等領域的應用。 精密單點定位（PPP）： PPP技術利用地麵精密軌道和鍾差信息，結閤衛星測量數據，實現無需地麵差分參考站的高精度單點定位。我們將介紹PPP的原理、其對導航電文的要求以及在時間同步、地球動力學研究等領域的應用。 慣性導航係統（INS）的融閤： 慣性導航係統能夠測量載體的加速度和角速度，從而推算齣其位置、姿態和速度。當與衛星導航係統融閤時，INS可以彌補衛星信號丟失或弱時的定位空缺，並顯著提高導航係統的連續性和精度。我們將探討INS與GNSS（全球導航衛星係統）的融閤原理、組閤導航算法以及在航空、航天、軍事等領域的關鍵作用。 低成本高精度技術的進展： 隨著技術的進步，越來越多低成本的傳感器和算法被應用於實現高精度導航，例如利用攝像頭進行視覺導航（VSLAM）、利用激光雷達進行點雲匹配等。我們將簡要介紹這些新興技術，以及它們如何與衛星導航係統相結閤，共同構建更強大、更通用的定位解決方案。 第七章：前沿探索與未來展望 轉發式衛星導航技術正站在一個新的曆史起點上，不斷孕育著新的突破和應用。 星載增強技術： 除瞭地麵增強，在衛星上直接集成增強功能，例如在通信衛星上搭載導航信號發生器，將進一步提升導航的覆蓋範圍和可靠性。 量子導航的潛力： 雖然仍處於早期研究階段，但量子傳感器有望在未來實現更高精度的導航，甚至在GPS信號受乾擾的情況下提供獨立的導航能力。 室內與地下定位的挑戰： 衛星導航信號在室內和地下環境通常無法穿透。未來的研究將更加關注如何結閤多種技術，實現更可靠的室內外無縫導航。 人工智能在導航中的應用： 人工智能將深刻地改變導航係統的智能化水平，例如通過機器學習優化信號處理算法、預測導航誤差、實現更智能的路徑規劃等。 安全與可靠性的提升： 麵對日益增長的導航依賴性，提高導航係統的抗乾擾、抗欺騙能力，保障關鍵基礎設施的運行安全，將是未來的重要發展方嚮。 結語 轉發式衛星導航原理，是一門融閤瞭物理學、數學、電子工程、計算機科學等多個學科的復雜而精妙的科學技術體係。它不僅是我們理解現代精準定位技術的基石，更是連接過去、現在與未來無限可能性的橋梁。從每一次齣行導航的便利，到每一次科學探索的精準測量，再到每一次現代戰爭的決勝韆裏，轉發式衛星導航的身影無處不在，它默默地支撐著我們構建一個更加互聯、更加高效、更加智能的世界。本書通過深入淺齣的講解，旨在揭示其背後的科學原理，剖析其技術挑戰，展望其未來發展，讓讀者能夠更深刻地體會到這項偉大技術的力量與魅力。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我不是這方麵的專業人士，抱著好奇心買下瞭這本《轉發式衛星導航原理》。坦白說，這本書的內容對我來說，更像是一扇通往未知領域的大門，但門後的景象卻是我需要花費大量時間和精力去探索的。它不像市麵上很多科普讀物那樣，用通俗易懂的語言來解釋復雜的概念，而是更偏嚮於學術性的論述，充斥著各種專業術語和公式。我經常需要停下來，查閱大量的背景資料，纔能勉強跟上作者的思路。特彆是關於導航信號的調製解調、誤差估計與補償等章節，對我來說簡直就是挑戰極限。但是我依然覺得這本書很有價值，因為它提供瞭一個非常係統的知識體係，讓我在學習過程中，能夠逐漸建立起對衛星導航整個産業鏈的理解。從最初的信號産生，到信號在空間中的傳播，再到接收終端如何解碼和定位，每一個步驟都環環相扣，精妙絕倫。即使很多數學推導我看不懂，但作者邏輯的嚴謹性和分析的深度，仍然讓我摺服。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，與其說是在學習，不如說是在進行一次智力探險。我被書中描繪的整個衛星導航係統的運行邏輯深深吸引。它就像一個精密運作的巨大齒輪組，每一個部件都發揮著不可替代的作用。我特彆喜歡書中關於導航電文的解析部分，讓我瞭解到，原來每一顆衛星都在不斷地嚮地麵廣播著關於自身位置、時鍾狀態以及大氣模型等信息，這些信息對於接收機進行精確計算至關重要。而關於導航誤差的分析，更是讓我大開眼界，原來影響定位精度的因素如此之多，從衛星自身的時鍾誤差，到信號在傳播過程中的大氣延遲，再到接收機內部的噪聲，每一個環節都需要被精確地評估和補償。雖然書中涉及大量復雜的數學公式和物理模型，有時會讓我感到力不從心，但我依然能夠從作者的描述中，感受到他們對整個導航係統運行機製的深刻理解。這本書讓我對衛星導航的認識，從一個簡單的應用，上升到瞭對一個復雜工程係統的敬畏。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最直觀的感受就是“硬核”。我之前對衛星導航的認知，僅停留在“它能告訴我我在哪兒”的層麵，殊不知背後蘊含著如此深奧的科學原理。書中的內容，從基礎的軌道力學，到復雜的信號處理算法，再到導航定位的數學模型，幾乎涵蓋瞭衛星導航的各個關鍵技術點。我記得有一章詳細講解瞭差分定位的原理，其中涉及到各種誤差源的分析和改正方法，例如電離層延遲、對流層延遲等等，作者給齣的處理方法邏輯清晰，令人嘆為觀止。雖然我不是這方麵的專傢，很多數學公式對我來說仍然是挑戰，但我能感受到作者在描述這些復雜概念時，力求做到精確和嚴謹。這本書讓我明白瞭，我們習以為常的衛星導航服務，其實是無數科學傢和工程師們智慧的結晶，是尖端科技的綜閤體現。每一次精準的定位，背後都凝聚著無數的計算和優化。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計挺樸素的，深藍色背景配上金色字體，顯得相當專業，但第一眼看過去，確實有點勸退。我買這本書的初衷，其實是想瞭解一下我們日常使用的GPS、北鬥之類的究竟是怎麼工作的，畢竟現在齣行、支付都離不開它們。然而，當我真正開始閱讀時，纔發現事情遠沒有我想象的那麼簡單。這本書像是打開瞭一個全新的世界，裏麵涉及到瞭太多我之前從未接觸過的理論知識。它不僅僅是講原理，更是深入剖析瞭每一個環節的技術細節，從衛星的設計、發射，到信號的生成、傳輸，再到接收機的處理，可以說是一個全方位的介紹。我尤其對書中關於信號傳播過程中遇到的各種乾擾和誤差的處理方法印象深刻。比如，大氣層對信號的影響，或者多路徑效應，作者都給齣瞭詳細的數學模型和解決方案，讓我感覺作者團隊對這個領域的研究是多麼深入和嚴謹。雖然很多內容我無法完全理解，但它提供瞭一個非常全麵的框架，讓我能夠窺見衛星導航技術背後那龐大而復雜的體係。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字是《轉發式衛星導航原理》，作者是施滸立、孫希延、李誌剛，由科學齣版社齣版。 終於把這本書放下瞭，讀完之後腦子裏塞滿瞭各種衛星、信號、軌道和時間。一開始翻開，以為會像看小說一樣輕鬆，結果進去就卡住瞭，各種公式和符號像天書一樣，什麼多普勒效應、時間延遲、幾何削弱，看得我眼冒金星。尤其是第一章，感覺作者直接把我扔進瞭衛星導航的黑洞，什麼都不懂就得硬著頭皮往下看。我一度想放棄，但是又咽不下這口氣，感覺這麼一本厚重的書，總不能白看吧？所以我就一點一點啃，遇到不懂的地方就反復讀，有時候甚至要去找些相關的科普視頻來輔助理解。比如說，講到星載原子鍾和地麵監測站的時候，我腦子裏就不斷想象著那個精密的同步過程，真的有點不可思議。還有關於星座布局和覆蓋區域的部分，讓我對整個衛星導航係統的設計有瞭更直觀的認識，原來衛星不是隨意丟到太空裏的，而是有嚴密的規劃和計算。雖然過程很艱辛，但不得不說，當一些復雜的概念漸漸清晰起來時，那種豁然開朗的感覺真的非常棒。這本書對細節的考究程度讓我感到震撼，也讓我對衛星導航這項技術有瞭更深入的敬畏。