新一代GPS標準理論與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔣嚮前 著

圖書標籤:

• GPS
• GNSS
• 定位
• 導航
• 測量
• 誤差分析
• 算法
• 現代控製
• 無綫通信
• 空間技術

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040224894

商品編碼：29667391826

包裝：平裝

齣版時間：2007-09-01

基本信息

書名：新一代GPS標準理論與應用

定價：28.00元

作者：蔣嚮前

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2007-09-01

ISBN：9787040224894

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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GPS是“産品幾何技術規範（geometrical product specifications）”的簡稱。新一代GPS是國際上近幾年纔提齣的、世界製造業前進方嚮的、基礎性的新型國際標準體係，是實現數字化製造和發展先進製造技術的關鍵。本書匯集瞭作者多年來的研究成果，主要分析瞭現行産品幾何技術規範（GPS）標準體係存在的問題，介紹瞭新一代GPS標準體係的提齣背景與形成過程，闡述瞭自主創新研究新一代GPS國際標準的重要意義，展望瞭新一代GPS國際標準的發展趨勢，並分章重點論述瞭新一代GPS國際標準體係結構、理論體係、不確定理論、係列國際標準技術要求及應用、錶麵濾波技術以及智能知識庫係統等內容。 本書為從舊GPS體係到新GPS體係概念和理論的轉換搭建瞭一座橋梁，可作為設計、製造、計量、標準化等領域的大學生、研究生、科技工作者以及管理人員的參考用書。

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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《星辰導航：定位技術的前世今生與未來展望》 內容梗概： 本書《星辰導航：定位技術的前世今生與未來展望》是一部全麵而深入地探討全球定位係統（GPS）及其相關技術發展的著作。它不僅追溯瞭GPS從概念萌芽到成熟應用的輝煌曆程，更以前瞻性的視角，審視瞭當前世界範圍內多種定位係統的發展現狀，並對未來可能齣現的革新性技術進行瞭大膽的預測和分析。全書旨在為讀者構建一個係統、完整、具有深度的定位技術知識體係，幫助理解這項看似尋常卻深刻改變人類生活和生産方式的核心技術。 第一部分：黎明前的曙光——定位技術的萌芽與早期探索 本部分將帶領讀者穿越時空，迴到定位技術尚未成為主流的年代。我們將首先迴顧人類最早的導航方式，從星辰的指引、地標的辨識，到航海傢們對磁羅盤和六分儀的依賴，揭示人類對精確位置認知的永恒追求。隨後，我們將重點介紹早期無綫電導航技術的發展，如Loran（遠距離導航係統）、Decca（德卡係統）等。這些係統雖然存在精度和覆蓋範圍的限製，但它們是現代全球定位係統誕生的重要前驅，奠定瞭通過無綫電信號進行定位的基本原理。我們將詳細解析這些早期係統的技術特點、工作模式、優缺點，以及它們在當時的軍事和民用領域所扮演的重要角色。同時，本部分還將簡要介紹導緻GPS誕生的曆史背景，包括冷戰時期的戰略需求和科技競賽，為後續章節的展開鋪墊。 第二部分：星辰之鏈——GPS係統的設計、原理與核心技術 本部分將是本書的重頭戲，將以前所未有的深度和廣度，揭示GPS係統（全球定位係統）的奧秘。我們將從GPS的體係結構入手，詳細介紹其三大組成部分：空間段（衛星星座）、地麵控製段（主控站、監控站、注入站）和用戶段（接收機）。 衛星星座：我們將深入剖析GPS衛星的設計理念，包括其軌道參數（高度、傾角、周期）、星座配置（24+3顆工作衛星），以及為何采用多顆衛星協同工作的方式。我們將解析每顆衛星如何播發包含其精確軌道信息（星曆）、時鍾改正信息以及衛星健康狀態的導航電文。 信號原理：本書將用通俗易懂的語言，結閤必要的數學公式，詳細解釋GPS信號的工作原理。我們將闡述僞隨機噪聲（PRN）碼的作用，以及它是如何實現衛星信號的識彆和區分。我們將深入講解“僞距”的概念，以及通過測量僞距與真實距離之間的差異（由接收機時鍾誤差引起）來求解用戶位置的數學模型。 時間同步：時間是GPS係統的靈魂。本部分將詳述原子鍾在GPS係統中的關鍵作用，以及如何通過主控站對所有衛星的原子鍾進行精密校準和時鍾同步，以保證導航電文的時間精度。我們將討論GPS時間與UTC（協調世界時）之間的關係和轉換。 誤差修正：沒有任何一個係統是完美的。本部分將係統性地分析GPS係統固有的誤差源，包括： 衛星軌道誤差（星曆誤差）：分析地麵控製段如何通過監測和軌道預報來減小此類誤差。 衛星時鍾誤差：解釋主控站如何對衛星時鍾進行實時校準。 電離層和對流層延遲：詳細闡述這些大氣層對GPS信號傳播的影響，以及GPS係統和接收機如何通過模型（單頻或雙頻模型）和差分技術來減小其誤差。 多路徑效應：解釋信號在反射錶麵（建築物、地麵）産生多徑傳播對定位精度的影響，以及接收機如何通過信號處理技術來抑製。 接收機噪聲：討論接收機內部電子元件産生的隨機噪聲。 定位解算：我們將詳細闡述接收機如何接收來自至少四顆衛星的信號，並利用測量到的僞距信息，通過三維空間的距離交匯原理（或更精確地，僞距測量和時鍾誤差解算）來確定用戶的三維坐標（經度、緯度、高程）以及接收機的時鍾偏差。 增強技術：為瞭進一步提升GPS的性能，本書還將介紹多種增強技術，包括： 差分GPS（DGPS）：詳細講解地麵差分基站如何通過測量已知位置的接收機與GPS衛星之間的僞距誤差，並將其改正信息通過數據鏈傳遞給用戶接收機，從而實現亞米級乃至厘米級的定位精度。 廣域差分GPS（WAAS/EGNOS）：介紹這些區域性的增強係統如何通過地麵參考站網絡和地球同步軌道衛星，為廣大用戶提供導航信息和差分修正，顯著提升GPS的可靠性和精度。 第三部分：百花齊放——其他全球導航衛星係統（GNSS）的崛起與發展 隨著GPS的成功，全球範圍內掀起瞭GNSS（全球導航衛星係統）建設的熱潮。本部分將聚焦於GPS的競爭者和補充者，詳細介紹當前世界主要的GNSS係統： GLONASS（格洛納斯係統）：作為俄羅斯的GNSS係統，我們將介紹其發展曆程、係統架構、技術特點，以及與GPS的異同。 Galileo（伽利略係統）：歐洲的獨立GNSS係統，我們將深入探討其設計目標、開放性和商業性服務、高精度服務（PRS）以及其在民用和商業領域的潛力。 北鬥（BeiDou Navigation Satellite System, BDS）：中國的自主GNSS係統，我們將詳細解析其獨特的“三步走”發展戰略，從區域導航到全球覆蓋的演進過程，特彆是其在全球係統之外的特色服務，如短報文通信功能，以及其在國際上的推廣應用。 NavIC（Navigational Satellite System, IRNSS）：印度的區域導航係統，我們將介紹其設計目標、服務區域以及技術特點。 本部分還將對比分析不同GNSS係統的技術參數、信號特性、星座配置、服務模式以及各自的優勢和劣勢。更重要的是，我們將探討多係統融閤（多模接收機）的趨勢，分析它如何通過同時接收來自不同GNSS係統的信號，顯著提高定位的可靠性、精度和可用性，尤其是在城市峽榖、室內環境等信號受到遮擋和乾擾的區域。 第四部分：超越星辰——新興的定位技術與融閤應用 定位技術並非GPS一傢獨大，在許多特定場景下，其他創新性的定位技術也在蓬勃發展。本部分將目光投嚮GPS之外，探索更廣闊的定位技術圖景： 慣性導航係統（INS）：我們將深入講解INS的工作原理，包括陀螺儀和加速度計如何測量載體的角速度和綫加速度，並通過積分運算來推算載體的位置、速度和姿態。我們將重點分析INS的優點（自主性、高更新率、不受外部信號乾擾）和缺點（纍積誤差），以及它如何與GNSS進行緊密融閤（INS/GNSS組閤導航），從而實現高精度、高可靠性的實時定位。 視覺定位（Visual Odometry/SLAM）：我們將介紹基於攝像頭圖像的定位技術，包括視覺裏程計（Visual Odometry）和同步定位與地圖構建（SLAM）。我們將解釋它們如何通過分析連續的圖像序列來估計相機的運動軌跡，並構建環境地圖。同時，我們將探討其在室內導航、機器人、增強現實（AR）等領域的巨大應用潛力。 激光雷達定位（LiDAR SLAM）：我們將分析激光雷達傳感器在定位中的獨特優勢，即能夠直接獲取環境的三維點雲數據，以及它如何通過點雲配準和匹配來構建高精度地圖並進行精確定位，尤其適用於對精度要求極高的場景。 地磁導航：我們將探討利用地球磁場變化的特性進行定位的方法，分析其在GNSS信號不可用的環境（如地下、水下）中的潛在應用。 Wi-Fi、藍牙、UWB（超寬帶）等室內定位技術：我們將詳細介紹這些基於無綫射頻信號的室內定位技術，分析它們的工作原理、精度特點、部署成本以及在智慧零售、倉儲管理、資産追蹤等領域的實際應用。 傳感器融閤：本部分將強調多種定位技術的融閤是未來定位技術發展的重要趨勢。我們將通過具體的案例，展示如何將GNSS、INS、視覺、慣性傳感器等多種信息源進行有效融閤，以剋服單一技術的局限性，實現更強大、更魯棒的定位能力。 第五部分：星光萬丈——定位技術的應用場景與未來展望 本部分將從宏觀視角，展現定位技術如何在各個領域深刻地改變著我們的世界，並對未來發展趨勢進行展望。 交通運輸：從傳統的車載導航，到高級駕駛輔助係統（ADAS）和自動駕駛，定位技術是實現安全、高效交通的關鍵。我們將討論高精度定位在車聯網（V2X）、路徑規劃、交通流量管理等方麵的作用。 航空航天：從飛機起降的精密引導，到衛星的軌道控製，再到深空探測任務的導航，GNSS及其融閤技術扮演著不可或缺的角色。 地理信息係統（GIS）與測繪：高精度定位是GIS數據采集、地圖製作、地理信息分析的基礎，本書將探討其在城市規劃、資源管理、災害監測等方麵的應用。 移動通信與物聯網（IoT）：定位能力正在成為智能手機和各種IoT設備的標配，本書將分析其在位置服務、精準營銷、資産追蹤、智能傢居等領域的價值。 科學研究：從地質形變監測、氣候變化研究，到考古發掘，精確的地理位置信息為眾多科學研究提供瞭關鍵的數據支撐。 軍事與國防：作為定位技術最原始的驅動力之一，本書將簡要提及定位技術在軍事偵察、精確打擊、戰場導航等方麵的作用。 新興應用：我們將展望新的應用領域，如智慧城市、虛擬現實/增強現實（VR/AR）的沉浸式體驗、精準農業、運動追蹤分析等。 未來展望： 本書的最後，我們將對定位技術的未來發展進行深入預測。我們將探討以下幾個關鍵方嚮： 多模GNSS融閤的普及與演進：更高精度、更強魯棒性的多係統融閤將成為主流。 無處不在的室內定位：剋服室內環境的挑戰，實現與室外GNSS同等可靠的室內定位。 人工智能（AI）在定位中的作用：AI將賦能更智能的誤差預測、傳感器融閤、異常檢測和路徑規劃。 新一代導航定位技術：對基於量子技術的定位，或全新的空間定位範式進行前瞻性思考。 安全與隱私：隨著定位技術的普及，數據安全與個人隱私保護將成為越來越重要的議題。 標準化與互操作性：全球範圍內的技術標準化將促進不同係統和應用之間的無縫連接。 《星辰導航：定位技術的前世今生與未來展望》力求以嚴謹的科學態度、清晰的邏輯結構、豐富的案例分析，為讀者呈現一場關於“我在哪裏”的深刻探索。本書適閤對導航定位技術感興趣的工程師、科研人員、學生，以及所有希望瞭解這項改變世界的關鍵技術的讀者。它不僅是一本技術指南，更是一次關於人類探索空間、認知世界的思想旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格非常獨特，它不像教科書那樣闆著麵孔，更像是一位經驗豐富的老教授在與你進行一場深入的咖啡館對話。全書的結構布局充滿瞭巧妙的引導性，前麵對基礎概念的梳理並不冗長，而是迅速將讀者引入到那些充滿爭議和待解決的難題中。我特彆喜歡作者在關鍵轉摺點上設置的“反思與展望”小節，它們通常會提齣幾個尖銳的問題，讓你停下來重新審視自己固有的認知框架。比如，它對未來量子傳感技術與現有導航體製融閤的探討，雖然略顯超前，卻極大地激發瞭我的好奇心和研究興趣。讀完之後，我感覺自己不僅吸收瞭知識，更重要的是，我的“問題意識”得到瞭極大的提升，不再滿足於錶麵的技術實現，開始探究更深層的原理與邊界。

評分☆☆☆☆☆

從一個資深地圖測繪師的角度來看，這本書在“高精度地圖數據采集與實時更新”方麵展現瞭驚人的前瞻性。傳統的測繪流程中，數據質量往往受限於采集設備本身的精度和外業作業的環境乾擾。這本書提齣的時間同步與空間約束優化算法，提供瞭一種近乎完美的解決方案。它深入探討瞭如何利用高階差分校正技術，將地麵控製點的精度有效地“平攤”到每一幀采集的數據點上，同時，它對多星座係統時間偏差的實時建模，極大地提升瞭跨區域數據拼接的平順性。這感覺就像是突然有瞭一把手術刀，可以精細地雕刻那些過去隻能模糊處理的地理信息邊界。對於依賴厘米級精度的自動駕駛和精細農業領域，這本書無疑是提供瞭一套全新的、更可靠的基準。

評分☆☆☆☆☆

我最近花瞭不少時間研讀瞭這本書的實踐應用章節，說實話，它的實操性遠超我最初的預期。很多看似高深的理論，在這裏都被巧妙地轉化成瞭可執行的工程方案。特彆是關於多源數據融閤那一塊，作者沒有滿足於簡單的權重平均，而是引入瞭一種基於貝葉斯網絡的概率推理機製，將慣性導航、視覺裏程計以及原始衛星觀測值進行動態、自適應的權重分配。我嘗試著按照書中給齣的流程搭建瞭一個小型測試平颱，結果令人振奮：在GPS信號短暫丟失的幾秒鍾內，融閤係統的漂移率比我之前用的EIF框架降低瞭近40%。這本書的價值就在於，它不僅告訴你“是什麼”，更詳細地解釋瞭“如何做”以及“為什麼這樣做效果更好”，那種對細節的極緻把控，體現瞭作者深厚的工程實踐積纍。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於理解全球導航係統（GNSS）在現代社會基礎設施中的核心作用，起到瞭醍醐灌頂的作用。它不僅僅是關於定位芯片或衛星信號的討論，更是宏觀地剖析瞭支撐現代金融交易、智能電網調度乃至太空探索的底層時間基準是如何被維護和傳遞的。書中對時間同步與頻率基準的論述極為詳盡，它清楚地描繪瞭從原子鍾到用戶終端的誤差鏈條，並指齣瞭當前最脆弱的環節所在。這種全局性的視野，讓我深刻認識到，任何對定位技術微小的改進，都可能對全球經濟産生指數級的正麵影響。對於政策製定者和係統架構師而言，這本書提供瞭一個必要的、技術層麵的參考，幫助他們在規劃下一代信息基礎設施時，能夠做齣更加全麵和具有前瞻性的決策。

評分☆☆☆☆☆

這部新作無疑是航位推算領域的一座裏程碑，它以一種極其嚴謹和深入的方式，剖析瞭現有GNSS理論體係的內在邏輯和潛在瓶頸。作者並未停留在對既有算法的簡單羅列和復述上，而是著重於從信息論和隨機過程的角度，對信號模型、誤差源的統計特性進行瞭革命性的重構。尤其值得稱贊的是，書中對動態定位中的非高斯噪聲處理提齣瞭全新的濾波框架，這使得我們在麵對城市峽榖、電離層劇烈擾動等復雜環境時，能夠獲得比傳統卡爾曼濾波族群高齣數個量級的定位精度和魯棒性。那種抽絲剝繭般的數學推導，雖然初讀需要較大的心智投入，但一旦領悟其精髓，便會發現這是通往下一代高精度定位係統的鑰匙。它強迫你跳齣“接收機思維”，轉而從物理層和信息交換的本質上去理解衛星導航的未來。對於那些希望在理論前沿做齣突破的科研人員來說，這本書提供的工具箱是無可替代的。