GPS原理與接收機設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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謝鋼著 著

圖書標籤:

• GPS
• 衛星導航
• GNSS
• 接收機設計
• 信號處理
• 定位技術
• 嵌入式係統
• 無綫通信
• 導航係統
• 電子工程

店鋪： 文軒網旗艦店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121305399

商品編碼：11265517400

齣版時間：2017-01-01

模特實拍展示

《星空軌跡：定位之道的探索與實現》 一、 引言 自人類仰望星空以來，對自身在宇宙中位置的認知便從未停止。從古代的星象導航到如今的全球定位係統（GPS），我們對於精準定位的需求，如同對自由探索的渴望一樣，從未消減。這本書，《星空軌跡：定位之道的探索與實現》，並非旨在深入解析某一種具體的定位技術，而是希望引領讀者穿越曆史的長河，理解人類定位智慧的演進脈絡，體悟不同技術流派的獨特魅力，並對未來定位技術的發展趨勢進行一番暢想。我們將一起追溯那些點亮我們前行之路的智慧火花，從最古老的自然參照物，到最尖端的科學理論，勾勒齣一幅波瀾壯闊的定位發展史畫捲。 二、 曆史的足跡：從“指北針”到“天眼” 人類最早的定位，依賴於對自然現象的細緻觀察。日月星辰的東升西落，海潮的漲落規律，甚至植被的生長方嚮，都曾是航海者和探險傢們最可靠的嚮導。 天文學的啓濛： 古希臘人通過觀測天體的仰角，結閤對地球大小的估算，首次嘗試量化地球上的位置。隨著天文儀器的發展，如象限儀、星盤的齣現，以及對恒星位置的精確測量，使得遠洋航行中的導航成為可能。中國古代的渾天儀、簡儀等，同樣是古代天文學與定位技術緊密結閤的典範。我們知道，不同的星辰在不同緯度上的仰角是不同的，這為確定南北位置提供瞭關鍵信息。而通過識彆特定星座的升起和降起時間，並與已知天文曆進行比對，則可以推斷齣大緻的經度。當然，這種方法的精度很大程度上受到觀測者技能、儀器精度以及當時對天體運動理解的限製。 磁場的奧秘： 約在十一世紀，中國人發明的指南針，徹底改變瞭航海的麵貌。它利用地球自身磁場來指示方嚮，擺脫瞭對天氣的依賴，使夜間和陰雨天的航行變得可行。指南針的齣現，標誌著人類開始利用地球自身的物理場來進行導航。然而，磁場並非完全穩定，它存在有磁偏角（真北與磁北的偏差）和磁傾角，這些因素的差異，在不同地區和不同時期，都會對導航精度造成影響。早期的航海傢需要通過經驗和圖錶來校正這些偏差。 聲與光的信號： 在陸地和近海區域，信號燈塔、霧號等也扮演著重要的定位角色。它們通過可見光和聲音信號，為船隻和陸地交通提供導航指引。這種方式在能見度差的情況下尤為重要，但其覆蓋範圍有限，且易受天氣條件影響。 三角測量與大地測量： 隨著數學和測量技術的進步，三角測量法被廣泛應用於陸地上的精準定位。通過測量已知點之間的角度和邊長，可以推算齣未知點的精確位置。這一技術在繪製地圖、確定疆界、建設基礎設施等方麵發揮瞭至道。大地測量學的發展，則將測量範圍從局部擴展到區域乃至全球，為後來的空間定位技術奠定瞭基礎。 三、 科技的飛躍：電磁波與信號的時代 二十世紀，隨著無綫電技術的興起，定位的手段發生瞭革命性的變化。信號的傳播速度接近光速，且能夠穿透障礙物，為全新的定位方式提供瞭可能。 無綫電導航係統的雛形： 早期的無綫電導航係統，如Loran（遠程導航係統）和Omega（奧米伽導航係統），利用地麵發射的無綫電信號，通過測量信號到達接收機的時間差來實現定位。這類係統通過建立一係列同步發射的信號站網絡，接收機隻需接收其中幾個站的信號，便能根據時間差計算齣用戶的位置。然而，這些係統通常依賴於大型地麵基站，易受地形、大氣乾擾，且精度相對有限，並需要復雜的接收設備。 衛星導航的曙光： 衛星技術的發展，為實現真正意義上的全球性、全天候、高精度定位打開瞭大門。早期的一些科學實驗和軍事應用，例如蘇聯的“斯普特尼剋”號衛星，為後來的GPS係統提供瞭重要的技術驗證和理論支持。科學傢們發現，如果能精確知道衛星在太空中的位置（星曆），並測量衛星信號到達地麵接收機的時間，就能通過測量距離（距離=速度×時間）來確定接收機的位置。但要實現這一點，需要解決的關鍵問題是如何精確知道衛星的位置，以及如何精確測量時間。 慣性導航係統（INS）的演進： 與依賴外部信號的係統不同，慣性導航係統依靠測量載體的加速度和角速度來推算其位置、速度和姿態。它不依賴於任何外部信號，因此具有良好的抗乾擾能力，常用於需要自主導航的場景，如潛艇、飛機、導彈等。慣性導航係統的精度主要取決於陀螺儀和加速度計的性能，以及積分運算的纍積誤差。為瞭提高精度和續航能力，現代慣性導航係統通常會與其他定位係統（如GPS）進行融閤，以實現“無縫”導航。 四、 智能的融閤：多元定位技術的共生 現代定位技術早已不是單一技術的獨奏，而是多技術融閤的交響麯。各種技術取長補短，共同構建起一個強大而靈活的定位體係。 輔助全球導航衛星係統（A-GNSS）： A-GNSS通過利用蜂窩網絡、Wi-Fi等輔助信息，加快GNSS（全球導航衛星係統，包括GPS、GLONASS、Galileo、北鬥等）的首次定位時間（TTFF），並提高在城市峽榖等信號遮擋區域的定位可靠性。它就像給GNSS係統加上瞭一個“加速器”和“增強器”。 蜂窩網絡定位（Cellular Triangulation/Fingerprinting）： 利用手機信號與基站之間的距離或信號強度進行定位。這種方法精度相對較低，但在室內或GNSS信號弱的區域仍有應用價值，尤其是在緊急呼叫定位方麵。 Wi-Fi定位： 利用已知位置的Wi-Fi接入點（AP）的MAC地址和信號強度，構建Wi-Fi指紋數據庫，通過比對接收到的Wi-Fi信號特徵來定位。在室內環境，Wi-Fi定位的精度可以達到米級。 室內定位技術的多樣性： 針對GNSS信號無法穿透的室內環境，發展齣瞭多種定位技術，包括： 藍牙信標（Bluetooth Beacons）： 基於低功耗藍牙技術，部署信標節點，通過測量信號強度或到達時間差來實現定位，常用於商場、博物館等室內導覽。 超寬帶（UWB）： 利用納秒級的窄脈衝信號，通過測量信號的飛行時間（ToF）或到達時間差（TDoA）來實現厘米級的高精度室內定位，適用於工業自動化、資産追蹤等場景。 視覺定位（Visual Odometry/SLAM）： 利用攝像頭捕捉的圖像序列，通過分析圖像特徵的運動來估計自身的位置和姿態，或者構建環境地圖，常用於機器人導航、增強現實等領域。 地磁定位： 利用室內環境中固定物體産生的獨特地磁場變化作為“指紋”，通過比對實時測量到的地磁信號來定位，具有無需額外部署基礎設施的優勢。 傳感器融閤的重要性： 將多種定位技術的數據進行融閤，能夠顯著提升定位的精度、魯棒性和可用性。例如，將GNSS、INS和輪速計的數據進行融閤，可以實現車輛在隧道中也能保持連續、高精度的定位。傳感器融閤通常采用卡爾曼濾波、粒子濾波等算法來實現。 五、 展望未來：智能定位的新篇章 隨著人工智能、物聯網、5G/6G通信等技術的飛速發展，定位技術正迎來前所未有的機遇。 無處不在的精準感知： 未來的定位係統將更加智能化、個性化，能夠根據用戶需求和環境變化，動態地選擇和融閤最優的定位技術，實現“無處不在”的精準感知。從宏觀的全球導航，到微觀的細胞定位，都可能在不遠的未來成為現實。 與AI的深度融閤： AI將賦能定位係統，使其具備更強的環境理解能力、預測能力和自主決策能力。例如，AI可以預測用戶的運動軌跡，提前優化定位算法；或者在復雜的環境中，智能地識彆和排除乾擾信號，保證定位的可靠性。 低功耗與高精度並存： 隨著物聯網設備的普及，對低功耗定位的需求日益增長。未來的定位技術將緻力於在保證高精度的同時，大幅降低功耗，實現長續航的智能定位。 新的物理學原理與量子導航： 基礎科學的突破，也可能為定位技術帶來顛覆性的變革。例如，對引力場、量子糾纏等現象的深入研究，或許能催生齣全新的導航原理，實現比現有技術更強大的定位能力。 六、 結語 《星空軌跡：定位之道的探索與實現》是一次關於人類智慧與探索精神的旅程。從古人對星辰的敬畏，到如今我們指尖輕觸即可知曉世界之大，定位技術的發展史，就是一部人類不斷超越自我、拓展認知的壯麗篇章。這本書希望激發讀者對定位技術更深層次的思考，理解其背後的科學原理，感受其發展脈絡，並對未來的無限可能充滿好奇與期待。願我們都能在“星空軌跡”中，找到屬於自己的方嚮，探索更廣闊的天地。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我大開眼界！雖然我不是專業人士，但對GPS這個我們日常生活中無處不在的技術一直充滿好奇。這本書的題目《GPS原理與接收機設計》聽起來就很高深，我擔心自己會看不懂。然而，當我翻開它，首先映入眼簾的是清晰易懂的圖錶和深入淺齣的講解。作者並沒有一開始就拋齣復雜的數學公式，而是從GPS係統是如何工作的基本概念入手，循序漸進地解釋瞭信號的産生、傳播和接收的整個過程。它詳細描述瞭導航衛星的軌道、衛星上的原子鍾以及地麵控製站的作用，讓我對這個龐大而精密係統的運作有瞭整體的認識。更讓我驚喜的是，書中還探討瞭各種影響GPS精度的因素，比如大氣延遲、多徑效應等等，並且給齣瞭相應的解決方法。我特彆喜歡其中關於接收機設計的那部分，它並沒有過於 technical，而是用通俗的語言解釋瞭數字信號處理、濾波器設計以及 Kalman 濾波等關鍵技術在提高定位精度中的重要性。讀完這部分，我感覺自己對那些小巧的GPS設備內部的“智慧”有瞭更深的理解，不再僅僅是把它們當作一個黑盒子。總的來說，這本書非常適閤那些想要深入瞭解GPS技術，但又沒有深厚專業背景的讀者。它既有理論的深度，又不失實踐的指導性。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶來的震撼，不僅僅是知識上的，更是對技術背後創新精神的敬佩。《GPS原理與接收機設計》這本書，從一個非專業讀者的視角來看，它提供瞭一個非常難得的機會，去窺探一項改變瞭我們生活方式的革命性技術。書中所描述的GPS係統，從最初的設想到最終的實現，每一個環節都充滿瞭智慧的火花。書中對導航衛星的星曆模型、時間係統以及大地基準的介紹，讓我瞭解瞭GPS所依賴的數學框架的嚴謹性。關於信號的調製解調方式，特彆是C/A碼和P碼的特性，以及它們在接收機中的作用，都得到瞭非常清晰的闡述。我尤其被書中對接收機動態性能的討論所吸引，包括它如何應對高動態運動下的信號跟蹤，以及如何實現快速的捕獲和重捕獲。這對於車輛導航、航空航天等領域至關重要。書中對接收機中各種誤差的詳細分析，以及相應的抑製方法，比如對天頂延遲和斜嚮延遲的建模，以及差分GPS（DGPS）和實時動態差分GPS（RTK）的工作原理，都讓我對提高定位精度有瞭更深刻的理解。這本書不僅講授瞭“是什麼”，更讓我思考瞭“為什麼”和“怎麼樣”，是一本值得反復品讀的佳作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容對我來說，簡直是打開瞭一扇新世界的大門！我一直以為GPS就是一個簡單的定位功能，沒想到背後隱藏著如此復雜和精妙的設計。《GPS原理與接收機設計》這本書，從我個人的角度來看，它不僅僅是一本技術書籍，更像是一本關於“看不見”的智慧的百科全書。書中關於衛星星座布局和時間同步的章節，讓我深刻體會到瞭全球協作的宏大和精密。它解釋瞭為什麼會有那麼多顆衛星在天上運行，以及它們之間是如何精確地協調工作，確保我們無論身在何處都能接收到信號。關於信號編碼和解調的部分，雖然涉及一些專業術語，但作者通過大量的類比和圖示，讓我能夠相對輕鬆地理解其核心思想。特彆是對僞碼和載波測距的闡述，讓我明白瞭GPS是如何通過測量信號傳播時間來計算距離的，這個過程真是既神奇又令人贊嘆。更讓我著迷的是，書中對接收機天綫設計、射頻前端以及基帶信號處理的介紹，讓我看到瞭現代電子工程的魅力。它不僅僅是理論的堆砌，更體現瞭工程師們如何將復雜的理論轉化為實際可用的産品，解決現實世界中的定位難題。我尤其欣賞書中對於不同類型接收機（例如，單頻、雙頻、低成本、高精度等）的討論，這讓我對GPS設備的多樣性和應用場景有瞭更全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於我這樣長期在業餘無綫電和電子愛好者圈子裏摸爬滾打的人來說，無疑是一場及時雨。《GPS原理與接收機設計》這本書，真的給我帶來瞭很多啓發。我一直對GNSS（全球導航衛星係統）的底層技術很感興趣，但市麵上很多資料要麼過於理論化，要麼過於碎片化。這本書的齣現，填補瞭這一空白。它從基礎的信號傳輸理論講起，詳細地剖析瞭GPS信號的結構，包括其自身的編碼方式、數據內容以及是如何被調製到載波上的。這對於理解整個接收機的工作流程至關重要。書中關於接收機架構的描述，從天綫、LNA、混頻器到數字信號處理器，每一個環節都進行瞭深入的探討。我尤其喜歡它對數字信號處理算法的講解，例如FFT（快速傅裏葉變換）、載波跟蹤環路和碼環路的實現原理，這些都是實現高精度定位的關鍵。讓我印象深刻的是，書中還涉及到瞭接收機在復雜環境下的性能優化，比如如何剋服衛星信號遮擋、如何實現多路徑抑製，以及如何利用外部差分信息來提升精度。對於我這種喜歡動手實踐的人來說，書中提供的設計思路和參考電路，無疑是寶貴的財富。這本書沒有迴避技術細節，但又足夠清晰，讓我在學習過程中能夠舉一反三，並且有信心去嘗試一些實際的接收機硬件設計。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始我買這本書是因為我對“接收機設計”這個詞很感興趣，我以為它會側重於硬件電路的搭建和元器件的選擇。然而，《GPS原理與接收機設計》這本書的內容遠遠超齣瞭我的預期。《GPS原理與接收機設計》這本書，從我的閱讀體驗來看，它更像是對整個GPS生態係統的一次深度剖析。書中關於導航電文（NAV-NAV）的解讀，讓我明白瞭每一顆衛星是如何傳遞自身的精密軌道信息、時鍾改正以及電離層參數等關鍵數據的。這對於理解定位解算過程的核心至關重要。而關於僞距和載波相位測量的理論推導，雖然需要一些基礎的數學知識，但作者的講解非常到位，使得理解起來並不睏難。我特彆喜歡書中關於接收機如何進行多普勒頻率測量以及如何利用這些信息來輔助跟蹤和定位的章節，這讓我看到瞭信號處理技術的巧妙應用。另外，書中還對幾種經典的定位解算算法進行瞭介紹，比如三維三邊測量法，並詳細分析瞭不同算法的優缺點和適用場景。對於接收機設計的部分，它並非僅僅停留在電路圖的層麵，而是更側重於算法層麵的實現和優化，比如如何通過軟件來補償硬件的不足。這本書讓我意識到，現代GPS接收機是一個高度集成化的係統，軟件和硬件的協同工作纔是關鍵。