GPS原理与接收机设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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谢钢著 著

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• 卫星导航
• GNSS
• 接收机设计
• 信号处理
• 定位技术
• 嵌入式系统
• 无线通信
• 导航系统
• 电子工程

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121305399

商品编码：11265517400

出版时间：2017-01-01

模特实拍展示

《星空轨迹：定位之道的探索与实现》 一、 引言 自人类仰望星空以来，对自身在宇宙中位置的认知便从未停止。从古代的星象导航到如今的全球定位系统（GPS），我们对于精准定位的需求，如同对自由探索的渴望一样，从未消减。这本书，《星空轨迹：定位之道的探索与实现》，并非旨在深入解析某一种具体的定位技术，而是希望引领读者穿越历史的长河，理解人类定位智慧的演进脉络，体悟不同技术流派的独特魅力，并对未来定位技术的发展趋势进行一番畅想。我们将一起追溯那些点亮我们前行之路的智慧火花，从最古老的自然参照物，到最尖端的科学理论，勾勒出一幅波澜壮阔的定位发展史画卷。 二、 历史的足迹：从“指北针”到“天眼” 人类最早的定位，依赖于对自然现象的细致观察。日月星辰的东升西落，海潮的涨落规律，甚至植被的生长方向，都曾是航海者和探险家们最可靠的向导。 天文学的启蒙： 古希腊人通过观测天体的仰角，结合对地球大小的估算，首次尝试量化地球上的位置。随着天文仪器的发展，如象限仪、星盘的出现，以及对恒星位置的精确测量，使得远洋航行中的导航成为可能。中国古代的浑天仪、简仪等，同样是古代天文学与定位技术紧密结合的典范。我们知道，不同的星辰在不同纬度上的仰角是不同的，这为确定南北位置提供了关键信息。而通过识别特定星座的升起和降起时间，并与已知天文历进行比对，则可以推断出大致的经度。当然，这种方法的精度很大程度上受到观测者技能、仪器精度以及当时对天体运动理解的限制。 磁场的奥秘： 约在十一世纪，中国人发明的指南针，彻底改变了航海的面貌。它利用地球自身磁场来指示方向，摆脱了对天气的依赖，使夜间和阴雨天的航行变得可行。指南针的出现，标志着人类开始利用地球自身的物理场来进行导航。然而，磁场并非完全稳定，它存在有磁偏角（真北与磁北的偏差）和磁倾角，这些因素的差异，在不同地区和不同时期，都会对导航精度造成影响。早期的航海家需要通过经验和图表来校正这些偏差。 声与光的信号： 在陆地和近海区域，信号灯塔、雾号等也扮演着重要的定位角色。它们通过可见光和声音信号，为船只和陆地交通提供导航指引。这种方式在能见度差的情况下尤为重要，但其覆盖范围有限，且易受天气条件影响。 三角测量与大地测量： 随着数学和测量技术的进步，三角测量法被广泛应用于陆地上的精准定位。通过测量已知点之间的角度和边长，可以推算出未知点的精确位置。这一技术在绘制地图、确定疆界、建设基础设施等方面发挥了至道。大地测量学的发展，则将测量范围从局部扩展到区域乃至全球，为后来的空间定位技术奠定了基础。 三、 科技的飞跃：电磁波与信号的时代 二十世纪，随着无线电技术的兴起，定位的手段发生了革命性的变化。信号的传播速度接近光速，且能够穿透障碍物，为全新的定位方式提供了可能。 无线电导航系统的雏形： 早期的无线电导航系统，如Loran（远程导航系统）和Omega（奥米伽导航系统），利用地面发射的无线电信号，通过测量信号到达接收机的时间差来实现定位。这类系统通过建立一系列同步发射的信号站网络，接收机只需接收其中几个站的信号，便能根据时间差计算出用户的位置。然而，这些系统通常依赖于大型地面基站，易受地形、大气干扰，且精度相对有限，并需要复杂的接收设备。 卫星导航的曙光： 卫星技术的发展，为实现真正意义上的全球性、全天候、高精度定位打开了大门。早期的一些科学实验和军事应用，例如苏联的“斯普特尼克”号卫星，为后来的GPS系统提供了重要的技术验证和理论支持。科学家们发现，如果能精确知道卫星在太空中的位置（星历），并测量卫星信号到达地面接收机的时间，就能通过测量距离（距离=速度×时间）来确定接收机的位置。但要实现这一点，需要解决的关键问题是如何精确知道卫星的位置，以及如何精确测量时间。 惯性导航系统（INS）的演进： 与依赖外部信号的系统不同，惯性导航系统依靠测量载体的加速度和角速度来推算其位置、速度和姿态。它不依赖于任何外部信号，因此具有良好的抗干扰能力，常用于需要自主导航的场景，如潜艇、飞机、导弹等。惯性导航系统的精度主要取决于陀螺仪和加速度计的性能，以及积分运算的累积误差。为了提高精度和续航能力，现代惯性导航系统通常会与其他定位系统（如GPS）进行融合，以实现“无缝”导航。 四、 智能的融合：多元定位技术的共生 现代定位技术早已不是单一技术的独奏，而是多技术融合的交响曲。各种技术取长补短，共同构建起一个强大而灵活的定位体系。 辅助全球导航卫星系统（A-GNSS）： A-GNSS通过利用蜂窝网络、Wi-Fi等辅助信息，加快GNSS（全球导航卫星系统，包括GPS、GLONASS、Galileo、北斗等）的首次定位时间（TTFF），并提高在城市峡谷等信号遮挡区域的定位可靠性。它就像给GNSS系统加上了一个“加速器”和“增强器”。 蜂窝网络定位（Cellular Triangulation/Fingerprinting）： 利用手机信号与基站之间的距离或信号强度进行定位。这种方法精度相对较低，但在室内或GNSS信号弱的区域仍有应用价值，尤其是在紧急呼叫定位方面。 Wi-Fi定位： 利用已知位置的Wi-Fi接入点（AP）的MAC地址和信号强度，构建Wi-Fi指纹数据库，通过比对接收到的Wi-Fi信号特征来定位。在室内环境，Wi-Fi定位的精度可以达到米级。 室内定位技术的多样性： 针对GNSS信号无法穿透的室内环境，发展出了多种定位技术，包括： 蓝牙信标（Bluetooth Beacons）： 基于低功耗蓝牙技术，部署信标节点，通过测量信号强度或到达时间差来实现定位，常用于商场、博物馆等室内导览。 超宽带（UWB）： 利用纳秒级的窄脉冲信号，通过测量信号的飞行时间（ToF）或到达时间差（TDoA）来实现厘米级的高精度室内定位，适用于工业自动化、资产追踪等场景。 视觉定位（Visual Odometry/SLAM）： 利用摄像头捕捉的图像序列，通过分析图像特征的运动来估计自身的位置和姿态，或者构建环境地图，常用于机器人导航、增强现实等领域。 地磁定位： 利用室内环境中固定物体产生的独特地磁场变化作为“指纹”，通过比对实时测量到的地磁信号来定位，具有无需额外部署基础设施的优势。 传感器融合的重要性： 将多种定位技术的数据进行融合，能够显著提升定位的精度、鲁棒性和可用性。例如，将GNSS、INS和轮速计的数据进行融合，可以实现车辆在隧道中也能保持连续、高精度的定位。传感器融合通常采用卡尔曼滤波、粒子滤波等算法来实现。 五、 展望未来：智能定位的新篇章 随着人工智能、物联网、5G/6G通信等技术的飞速发展，定位技术正迎来前所未有的机遇。 无处不在的精准感知： 未来的定位系统将更加智能化、个性化，能够根据用户需求和环境变化，动态地选择和融合最优的定位技术，实现“无处不在”的精准感知。从宏观的全球导航，到微观的细胞定位，都可能在不远的未来成为现实。 与AI的深度融合： AI将赋能定位系统，使其具备更强的环境理解能力、预测能力和自主决策能力。例如，AI可以预测用户的运动轨迹，提前优化定位算法；或者在复杂的环境中，智能地识别和排除干扰信号，保证定位的可靠性。 低功耗与高精度并存： 随着物联网设备的普及，对低功耗定位的需求日益增长。未来的定位技术将致力于在保证高精度的同时，大幅降低功耗，实现长续航的智能定位。 新的物理学原理与量子导航： 基础科学的突破，也可能为定位技术带来颠覆性的变革。例如，对引力场、量子纠缠等现象的深入研究，或许能催生出全新的导航原理，实现比现有技术更强大的定位能力。 六、 结语 《星空轨迹：定位之道的探索与实现》是一次关于人类智慧与探索精神的旅程。从古人对星辰的敬畏，到如今我们指尖轻触即可知晓世界之大，定位技术的发展史，就是一部人类不断超越自我、拓展认知的壮丽篇章。这本书希望激发读者对定位技术更深层次的思考，理解其背后的科学原理，感受其发展脉络，并对未来的无限可能充满好奇与期待。愿我们都能在“星空轨迹”中，找到属于自己的方向，探索更广阔的天地。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，一开始我买这本书是因为我对“接收机设计”这个词很感兴趣，我以为它会侧重于硬件电路的搭建和元器件的选择。然而，《GPS原理与接收机设计》这本书的内容远远超出了我的预期。《GPS原理与接收机设计》这本书，从我的阅读体验来看，它更像是对整个GPS生态系统的一次深度剖析。书中关于导航电文（NAV-NAV）的解读，让我明白了每一颗卫星是如何传递自身的精密轨道信息、时钟改正以及电离层参数等关键数据的。这对于理解定位解算过程的核心至关重要。而关于伪距和载波相位测量的理论推导，虽然需要一些基础的数学知识，但作者的讲解非常到位，使得理解起来并不困难。我特别喜欢书中关于接收机如何进行多普勒频率测量以及如何利用这些信息来辅助跟踪和定位的章节，这让我看到了信号处理技术的巧妙应用。另外，书中还对几种经典的定位解算算法进行了介绍，比如三维三边测量法，并详细分析了不同算法的优缺点和适用场景。对于接收机设计的部分，它并非仅仅停留在电路图的层面，而是更侧重于算法层面的实现和优化，比如如何通过软件来补偿硬件的不足。这本书让我意识到，现代GPS接收机是一个高度集成化的系统，软件和硬件的协同工作才是关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书带来的震撼，不仅仅是知识上的，更是对技术背后创新精神的敬佩。《GPS原理与接收机设计》这本书，从一个非专业读者的视角来看，它提供了一个非常难得的机会，去窥探一项改变了我们生活方式的革命性技术。书中所描述的GPS系统，从最初的设想到最终的实现，每一个环节都充满了智慧的火花。书中对导航卫星的星历模型、时间系统以及大地基准的介绍，让我了解了GPS所依赖的数学框架的严谨性。关于信号的调制解调方式，特别是C/A码和P码的特性，以及它们在接收机中的作用，都得到了非常清晰的阐述。我尤其被书中对接收机动态性能的讨论所吸引，包括它如何应对高动态运动下的信号跟踪，以及如何实现快速的捕获和重捕获。这对于车辆导航、航空航天等领域至关重要。书中对接收机中各种误差的详细分析，以及相应的抑制方法，比如对天顶延迟和斜向延迟的建模，以及差分GPS（DGPS）和实时动态差分GPS（RTK）的工作原理，都让我对提高定位精度有了更深刻的理解。这本书不仅讲授了“是什么”，更让我思考了“为什么”和“怎么样”，是一本值得反复品读的佳作。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界！虽然我不是专业人士，但对GPS这个我们日常生活中无处不在的技术一直充满好奇。这本书的题目《GPS原理与接收机设计》听起来就很高深，我担心自己会看不懂。然而，当我翻开它，首先映入眼帘的是清晰易懂的图表和深入浅出的讲解。作者并没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从GPS系统是如何工作的基本概念入手，循序渐进地解释了信号的产生、传播和接收的整个过程。它详细描述了导航卫星的轨道、卫星上的原子钟以及地面控制站的作用，让我对这个庞大而精密系统的运作有了整体的认识。更让我惊喜的是，书中还探讨了各种影响GPS精度的因素，比如大气延迟、多径效应等等，并且给出了相应的解决方法。我特别喜欢其中关于接收机设计的那部分，它并没有过于 technical，而是用通俗的语言解释了数字信号处理、滤波器设计以及 Kalman 滤波等关键技术在提高定位精度中的重要性。读完这部分，我感觉自己对那些小巧的GPS设备内部的“智慧”有了更深的理解，不再仅仅是把它们当作一个黑盒子。总的来说，这本书非常适合那些想要深入了解GPS技术，但又没有深厚专业背景的读者。它既有理论的深度，又不失实践的指导性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容对我来说，简直是打开了一扇新世界的大门！我一直以为GPS就是一个简单的定位功能，没想到背后隐藏着如此复杂和精妙的设计。《GPS原理与接收机设计》这本书，从我个人的角度来看，它不仅仅是一本技术书籍，更像是一本关于“看不见”的智慧的百科全书。书中关于卫星星座布局和时间同步的章节，让我深刻体会到了全球协作的宏大和精密。它解释了为什么会有那么多颗卫星在天上运行，以及它们之间是如何精确地协调工作，确保我们无论身在何处都能接收到信号。关于信号编码和解调的部分，虽然涉及一些专业术语，但作者通过大量的类比和图示，让我能够相对轻松地理解其核心思想。特别是对伪码和载波测距的阐述，让我明白了GPS是如何通过测量信号传播时间来计算距离的，这个过程真是既神奇又令人赞叹。更让我着迷的是，书中对接收机天线设计、射频前端以及基带信号处理的介绍，让我看到了现代电子工程的魅力。它不仅仅是理论的堆砌，更体现了工程师们如何将复杂的理论转化为实际可用的产品，解决现实世界中的定位难题。我尤其欣赏书中对于不同类型接收机（例如，单频、双频、低成本、高精度等）的讨论，这让我对GPS设备的多样性和应用场景有了更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于我这样长期在业余无线电和电子爱好者圈子里摸爬滚打的人来说，无疑是一场及时雨。《GPS原理与接收机设计》这本书，真的给我带来了很多启发。我一直对GNSS（全球导航卫星系统）的底层技术很感兴趣，但市面上很多资料要么过于理论化，要么过于碎片化。这本书的出现，填补了这一空白。它从基础的信号传输理论讲起，详细地剖析了GPS信号的结构，包括其自身的编码方式、数据内容以及是如何被调制到载波上的。这对于理解整个接收机的工作流程至关重要。书中关于接收机架构的描述，从天线、LNA、混频器到数字信号处理器，每一个环节都进行了深入的探讨。我尤其喜欢它对数字信号处理算法的讲解，例如FFT（快速傅里叶变换）、载波跟踪环路和码环路的实现原理，这些都是实现高精度定位的关键。让我印象深刻的是，书中还涉及到了接收机在复杂环境下的性能优化，比如如何克服卫星信号遮挡、如何实现多路径抑制，以及如何利用外部差分信息来提升精度。对于我这种喜欢动手实践的人来说，书中提供的设计思路和参考电路，无疑是宝贵的财富。这本书没有回避技术细节，但又足够清晰，让我在学习过程中能够举一反三，并且有信心去尝试一些实际的接收机硬件设计。