卫星导航原理与应用/航空航天工程类专业规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘海颖，王惠南，陈志明 著

图书标签:

• 卫星导航
• GNSS
• 航空航天工程
• 导航原理
• 定位技术
• 信号处理
• 误差分析
• 应用系统
• 专业教材
• 规划教材

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118086911

版次：1

商品编码：11310724

包装：平装

丛书名： 航空航天工程类专业规划教材

开本：16开

出版时间：2013-07-01

用纸：胶版纸

页数：244

正文语种：中文

内容简介

　　《卫星导航原理与应用/航空航天工程类专业规划教材》阐述了卫星导航定位及其应用的基本原理，全书共由10章构成。第1章介绍了全球导航卫星系统GNSS，包括GPS、GLONASS、Galileo、北斗以及增强系统）的发展和构成；第2章介绍了时空参考系以及卫星轨道基础；第3章介绍了GNss卫星信号；第4章讲解了GNSS接收机；第5章、第6章较详细地讲解了GNss定位解算；第7章讲解了GNSS的速度、时间、姿态测量方法；第8章着重阐述了GNSS／INS组合导航技术；第9章深入讲解了GNSS完好性监测技术；第10章介绍了GNSS在一些典型领域的应用。
　　《卫星导航原理与应用/航空航天工程类专业规划教材》较为全面系统地介绍了卫星导航定位技术，深入浅出地阐述了GNSS的原理及其应用，并充分反映了近年来卫星导航领域的新发展。
　　《卫星导航原理与应用/航空航天工程类专业规划教材》可以作为高等院校航空、航天、航海、民航、交通、信息、导航、测绘等相关专业的教学用书，也可供从事导航学、测量学、信息学等领域的专业人员及科技人员的参考书。

目录

第1章 绪论
第2章 GNSS时空参考系统
第3章 GNSS卫星信号
第4章 GNSS信号接收机
第5章 GNSS观测方程与误差分析
第6章 GNSS静态定位与动态定位
第7章 GNSS速度、时间及姿态测量
第8章 GNSS/INS组合导航系统
第9章 GNSS完好性监测
第10章 GNSS的市场应用
参考文献

前言/序言

导航的眼睛，智慧的翅膀：解码时空精准定位的奥秘 我们生活在一个日新月异的时代，从繁忙的都市街头到辽阔的无垠沙漠，从繁忙的空中航线到深邃的海洋脉络，精准的定位能力已成为现代社会运转不可或缺的基石。它不仅关乎我们出行的便利，更支撑着国家经济的命脉，军事国防的脉搏，以及科学探索的脚步。然而，这看似寻常的“走到哪里都知道”的能力，背后却隐藏着一项深邃而精密的科学体系——卫星导航。 本书将带领您深入探寻卫星导航这一前沿技术的核心原理，揭示其如何通过精密的数学模型、先进的信号处理技术以及庞大的空间基础设施，为地球上的每一个角落提供实时、精确、可靠的定位、导航和授时（PNT）服务。我们将跨越理论的殿堂，步入应用的广阔天地，展现卫星导航如何成为航空航天工程领域不可或缺的“眼睛”和“翅膀”，驱动着人类社会向更智能、更高效、更安全的未来迈进。 第一章：定位的起源与现代演进 在追溯卫星导航的辉煌之前，我们不妨回望人类对自身位置的探索历程。从古老的星辰指引，到罗盘的出现，再到基于大地测量学的精细测绘，人类对精确导航的渴望从未停止。这些经典的导航方式，为我们理解现代卫星导航奠定了基础，也凸显了其划时代的意义。本章将梳理导航技术的历史脉络，重点介绍从地面导航系统到天基导航系统的演进过程，特别是第二次世界大战后，电子导航技术的萌芽与发展，为我们铺垫了理解卫星导航诞生的宏观背景。我们将讨论早期导航技术在海洋、航空等领域的应用局限性，以及对更全面、更可靠导航解决方案的迫切需求，从而引出卫星导航的必然出现。 第二章：卫星导航系统的基本构成 一颗颗在太空中运行的卫星，并非孤立存在，它们共同编织成一张无形的全球网络，为我们提供服务。理解卫星导航系统的核心，首先要掌握其构成要素。本章将详细解析一个典型的卫星导航系统（例如，我们常说的“北斗”、“GPS”等）的组成部分： 空间段（Space Segment）： 这部分是卫星导航系统的“心脏”。我们将深入介绍构成空间段的卫星星座，包括其轨道的类型（如中地球轨道 MEO、地球同步轨道 GEO、倾斜地球同步轨道 IGSO 等），卫星的数量、分布以及在轨姿态控制的重要性。我们将探讨卫星在设计上需要考虑的各种因素，如寿命、载荷（导航信号发射器、原子钟等）、供电系统、姿态测量与控制系统等。特别会强调维持星座稳定运行的挑战，以及对高精度原子钟在卫星上的关键作用。 地面控制段（Control Segment）： 卫星的精确运行离不开地面的精确监控与管理。本章将阐述地面控制段的功能，包括对卫星的监测、轨道修正、时钟同步、系统健康诊断以及导航电文的上传。我们将介绍地面站的选址原则、网络构成以及数据处理流程，理解地面人员如何通过精密的操作，确保卫星信号的准确性与可靠性。 用户段（User Segment）： 这是我们最熟悉的组成部分，即安装在各类终端上的卫星导航接收机。我们将介绍用户段接收机的基本工作原理，包括天线的信号接收、多普勒效应的测量、接收机内部的信号处理流程，以及如何通过计算卫星到接收机的距离来确定自身位置。我们将分析不同类型接收机的特点，如民用接收机、专业接收机以及集成化接收机在不同应用场景下的差异。 第三章：信号的秘密：导航信号的产生与传播 卫星导航的核心在于其发送的导航信号。这些信号承载着丰富的信息，是用户接收机进行定位计算的关键。本章将深入剖析导航信号的产生和传播过程： 信号编码与调制： 我们将详细介绍卫星导航信号的编码方式（如伪随机噪声码 P(Y) 码、C/A 码等）及其在抗干扰、区分不同卫星信号方面的作用。同时，会解析信号的调制技术，如二相码调制，以及这些技术如何确保信号在复杂环境中也能被有效接收。 导航电文： 导航电文中包含了决定性的位置信息，如卫星的精确轨道参数（星历）、卫星钟差、电离层延迟修正参数、闰秒信息等。本章将解析不同导航系统导航电文的结构与内容，以及用户接收机如何解析这些信息。 信号传播路径与误差源： 信号从卫星传播到地面接收机的过程中，会受到多种因素的影响，产生误差。我们将详细分析这些误差源，包括： 传播延迟误差： 如电离层和对流层延迟，这是最主要的误差来源之一。我们将介绍常用的模型和修正方法。 多径效应： 信号在地面建筑物等反射后到达接收机，导致测量误差。 接收机噪声： 接收机内部产生的随机误差。 卫星时钟误差： 尽管卫星配备了高精度原子钟，但仍存在微小误差。 卫星轨道误差： 轨道参数的测量与预报并非绝对精确。 地球物理效应： 如地球自转、板块运动等对测量值的影响。 我们将讨论这些误差对定位精度的影响，以及各种误差补偿和抑制技术。 第四章：定位的数学语言：测量原理与解算方法 有了接收到的信号，如何将其转化为精确的位置坐标？这需要一套严谨的数学模型和高效的解算算法。本章将聚焦于定位的核心计算过程： 伪距测量： 卫星导航最基本的测量量是伪距（Pseudorange），它是接收机到卫星的距离的近似值，包含了伪距误差。本章将阐述伪距的计算原理，即利用信号的传播时间乘以光速。 三维定位（三边测量）的原理： 通过至少四颗卫星的伪距测量，用户接收机可以在三维空间中解算出自己的三维坐标（X, Y, Z）以及接收机时钟误差。本章将详细推导三维定位方程组，并解释其解算过程。 多普勒测量与速度解算： 除了伪距，接收机还能测量卫星信号的多普勒频移，这与接收机和卫星的相对速度有关。本章将介绍多普勒测量的原理，以及如何利用多普勒信息解算出接收机的速度信息，实现实时动态定位。 差分技术（DGPS/RTK）： 为了进一步提高定位精度，差分技术应运而生。我们将详细介绍差分全球定位系统（DGPS）和实时动态差分（RTK）的原理，包括基准站的作用、差分改正数的生成与应用，以及它们如何显著提升定位精度，尤其在需要厘米级甚至毫米级精度的应用中。 抗干扰与欺骗对抗技术： 随着卫星导航的广泛应用，抗干扰和欺骗成为重要的研究方向。本章将介绍常见的干扰和欺骗手段，以及相应的抑制和对抗技术，如多频测量、自适应波束形成、信源鉴别等，保障导航系统的鲁棒性。 第五章：航空航天工程中的卫星导航应用 卫星导航技术在航空航天工程领域扮演着至关重要的角色，贯穿于飞行器设计、制造、运行和管理的各个环节。本章将深入探讨其在航空航天领域的广泛应用： 飞机导航与飞行管理： 从起飞到着陆，从巡航到进近，卫星导航为飞行员提供了精准的航迹引导。我们将讨论如何利用卫星导航实现精密的进近和着陆（如 ILS 替代技术），以及如何集成到飞行管理系统（FMS）中，实现燃油优化、航路规划等高级功能。 空中交通管理（ATM）： 随着空中交通流量的不断增加，对空中交通管理提出了更高的要求。本章将介绍卫星导航如何在实现更精密的航迹分离、提高空域利用率、以及实现地面与空中信息交互等方面发挥关键作用。 卫星与航天器自身的导航与控制： 对于卫星和航天器而言，精确的自主导航是其任务执行的基础。我们将探讨卫星导航技术如何用于轨道确定、姿态控制、星座保持，以及深空探测任务中的自主导航挑战。 载人航天与空间站运行： 在载人航天任务中，精确的定位信息对宇航员的安全至关重要。本章将讨论卫星导航在对接、轨道维持、应急返回等关键操作中的应用。 无人机（UAV）与无人驾驶航空器（UCAV）： 无人机技术的发展离不开高精度的自主导航能力。我们将分析卫星导航在无人机自主起降、路径规划、目标追踪、以及在军事侦察、物流运输、巡检等领域的应用。 航空器状态监测与故障诊断： 通过集成卫星导航数据，可以实时监测航空器的位置、速度、姿态等关键参数，为飞行安全提供保障，并有助于早期发现潜在的故障。 第六章：卫星导航的未来发展趋势与挑战 尽管卫星导航技术已经取得了巨大的成就，但其发展仍在不断向前。本章将展望卫星导航的未来，并探讨其面临的机遇与挑战： 多系统融合与增强： 不同卫星导航系统（如北斗、GPS、GLONASS、Galileo）的互操作性和融合应用，将进一步提高系统的可用性、可靠性和定位精度。我们将讨论多系统融合的优势以及相关的技术挑战。 高精度定位技术的演进： 厘米级、毫米级甚至更高精度的定位需求日益增长。本章将介绍惯性导航系统（INS）与卫星导航系统的融合（INS/GNSS 组合导航）、精密单点定位（PPP）技术以及其在自动驾驶、高精度测绘等领域的应用前景。 新型导航技术的探索： 除了传统的卫星导航，室内导航、视觉导航、低功耗广域网（LPWAN）导航等新兴技术也在蓬勃发展，并将与卫星导航形成互补，构建全方位的定位服务体系。 智能化与自主化： 未来的卫星导航系统将更加智能化，能够根据环境和任务需求自动优化导航策略。人工智能、机器学习等技术将进一步赋能导航系统。 安全与可靠性的持续提升： 随着应用领域的不断拓展，对导航系统的安全性、抗干扰性和防欺骗能力提出了更高的要求。我们将讨论如何通过技术创新和法规建设，提升导航系统的整体安全性。 空间碎片与低成本星座的挑战： 空间环境的日益复杂，以及低成本、星座化导航系统的兴起，都将对未来的卫星导航系统带来新的挑战和机遇。 结语 卫星导航，这一看似神秘却已深度融入我们生活的技术，是人类智慧的结晶，是科技进步的缩影。它不仅为我们提供了穿越时空的精准指引，更是驱动各行各业创新发展的重要引擎。本书旨在以严谨的科学态度，详实的理论论述，以及对实际应用的深入剖析，为您构建一个全面、深刻的卫星导航知识体系。希望本书能点燃您对这一领域探索的热情，为您在航空航天工程的学海中提供一盏明灯，指引您在探索未知、追求卓越的道路上，行稳致远。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在无人机研发一线工作的工程师，每天都在与各种定位技术打交道。《卫星导航原理与应用》这本书，对我来说，就像是一本“武功秘籍”，里面蕴含了解决我们工作中不少难题的“招式”。特别是在多系统融合定位这块，书中对RTK、PPP等高精度定位技术的原理和实现方式进行了深入的探讨，这对于我们提升无人机在复杂环境下的定位精度至关重要。我曾经为了解决室内外无缝切换的定位难题而头疼不已，而这本书中关于GNSS与INS、视觉里程计等传感器的融合算法，给了我很多启发。作者在讲解这些算法时，不仅给出了详细的数学模型，还结合了实际的应用场景，分析了不同算法的优劣势和适用范围，这让我能够更有针对性地选择和优化算法，从而有效提升无人机的导航性能。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对我来说，无疑是一场及时雨。我之前在学习卫星导航相关知识时，常常感到力不从心，因为很多资料要么过于学术化，要么就太过零散，难以形成完整的知识体系。《卫星导航原理与应用》这本书，以其清晰的结构和深入浅出的讲解，很好地解决了这一问题。它从最基本的概念讲起，逐步深入到复杂的算法和应用。我特别欣赏书中关于GNSS信号处理和误差分析的部分，作者用了很多图表和实例来解释这些复杂的概念，让我更容易理解。而且，书中对高精度定位技术，如RTK和PPP的介绍，也为我提供了很多实际操作的指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直是为我这种在卫星导航领域摸爬滚打多年的工程师量身定做的。我一直苦恼于市面上那些要么过于理论化，要么又过于浅尝辄止的书籍，难以找到一个既能深入讲解原理，又能紧密结合实际应用的学习材料。《卫星导航原理与应用》的出现，恰恰填补了这一空白。首先，它在原理的阐述上，逻辑清晰，循序渐进。从最基础的轨道力学、信号传输，到复杂的高精度定位算法，作者都用一种非常易于理解的方式进行了讲解，即使是对初学者来说，也不会感到望而却步。那些看似高深的数学公式，在作者的解读下，都变得生动形象，仿佛就在眼前。而且，书中大量的图示和案例分析，更是锦上添花，让抽象的理论变得具体可感。我尤其喜欢关于GNSS系统误差分析的部分，讲解得非常透彻，对于我们日常工作中遇到的定位精度问题，提供了非常有价值的分析思路和解决方法。

评分☆☆☆☆☆

我之前学习过一些关于GNSS的书籍，但总感觉它们要么太侧重于理论推导，要么就是过于简单化。这本书给我最大的感受是，它在理论深度和应用广度之间找到了一个绝佳的平衡点。书中不仅详细介绍了GNSS系统的基本原理，如轨道播报、伪距测量、多普勒测量等，还深入探讨了高精度定位技术，如RTK（实时动态差分）和PPP（精密单点定位）的原理和实现。对于这些技术的细节，书中都有非常详尽的讲解，并且配有大量的图示和例子，使得抽象的理论变得容易理解。我尤其喜欢书中关于GNSS接收机设计和信号处理的部分，这对于我理解如何构建高性能的导航接收设备非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容质量非常高，绝对是专业教材中的精品。作者在讲解卫星导航原理时，逻辑严谨，层次分明，从最基础的轨道力学、信号传播，到复杂的定位算法，都讲解得非常透彻。我特别喜欢书中关于GNSS系统组成部分的介绍，包括空间段、地面段和用户段，以及它们之间的协同工作方式。而且，书中对北斗、GPS、GLONASS、Galileo等主流GNSS系统的对比分析，也非常有价值，让我能够更全面地了解不同系统的特点和优势。更重要的是，本书在应用方面的介绍也相当丰富，涵盖了航空、航海、陆地交通、航空航天等多个领域，让我看到了卫星导航技术的广泛应用前景。

评分☆☆☆☆☆

这本书的知识体系非常完整，覆盖了卫星导航的各个方面，从基础理论到实际应用，都讲解得非常到位。我尤其喜欢书中关于不同GNSS系统的详细介绍，包括它们的历史发展、技术特点以及未来的发展方向。这让我能够更全面地了解全球卫星导航的格局。在应用方面，本书列举了非常多的实例，让我看到了卫星导航技术在各个领域的广泛应用，比如航空、航海、航空航天、智能交通等。特别是关于航空航天工程专业的需求，书中对相关技术的讲解非常贴合，相信对于该专业的学生来说，这本书将是不可多得的学习资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容涵盖范围非常广，从基础的卫星轨道设计到复杂的误差改正技术，几乎触及了卫星导航领域的方方面面。作为一名曾经的无线通信工程师，我对信号传输和调制解调方面的内容尤为感兴趣。书中对GNSS信号的特性、编码方式、以及相关的抗干扰技术进行了非常详尽的阐述，这让我对如何设计更鲁棒的导航接收机有了更深刻的理解。此外，书中关于大地测量学和时间系统的介绍，也为理解导航坐标系和时间基准提供了坚实的理论基础。我特别欣赏书中对各种误差源的分类和分析，例如多径效应、电离层和对流层延迟、接收机噪声等，以及相应的改正方法，这对于提升导航系统的精度和可靠性至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一名航空航天专业的学生，在接触到《卫星导航原理与应用》这本书之前，我对卫星导航的认知主要停留在一些碎片化的知识点上，比如GPS、北斗这些名词，以及它们大概能做什么。这本书彻底颠覆了我之前模糊的概念，让我对整个卫星导航系统有了一个系统、全面的认识。它不仅仅是介绍了各种导航系统的基本工作原理，更重要的是，它深入剖析了这些系统是如何协同工作，如何处理各种误差，最终实现高精度定位的。书中对于GNSS信号的调制解调、抗干扰技术，以及惯性导航系统（INS）与GNSS的融合技术，都有非常详尽的介绍。这对于我们理解现代导航系统的复杂性和先进性至关重要。而且，本书的“应用”部分，更是让我眼前一亮。它列举了包括航空、航海、测绘、军事等多个领域的实际应用案例，让我看到了卫星导航技术在现实世界中的巨大价值和广阔前景，这无疑极大地激发了我对这个专业领域的学习热情和研究兴趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航空航天领域充满好奇的业余爱好者，我一直希望能够深入了解卫星导航技术。《卫星导航原理与应用》这本书，恰恰满足了我这一需求。它以一种相对易懂的方式，讲解了卫星导航的核心原理，比如卫星是如何在太空中定位，信号是如何传输到地面，以及我们是如何利用这些信号来确定自己的位置的。书中对GNSS系统误差的分析，以及如何通过各种技术手段来提高定位精度，都给我留下了深刻的印象。我尤其对书中关于航空领域应用的介绍非常感兴趣，比如飞机导航、空中交通管制等，这让我对航空安全有了更深的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在测绘行业工作多年的技术人员，我深知精确测量的关键在于可靠的定位。《卫星导航原理与应用》这本书，给我提供了很多宝贵的知识和思路。书中关于大地测量学和坐标系统转换的内容，解释得非常清晰，对于处理不同测绘项目中的坐标基准问题非常有帮助。而且，书中对GNSS在测绘领域的具体应用，如测量控制网的建立、地形图的绘制、工程放样等，都有详细的案例分析，让我能够更好地将理论知识转化为实践操作。我特别关注了书中关于GNSS误差源及其改正的内容，这对于我们提高测绘数据的精度和可靠性至关重要，例如电离层和对流层延迟的影响以及相应的改正方法。