衛星導航原理與應用/航空航天工程類專業規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉海穎，王惠南，陳誌明 著

圖書標籤:

• 衛星導航
• GNSS
• 航空航天工程
• 導航原理
• 定位技術
• 信號處理
• 誤差分析
• 應用係統
• 專業教材
• 規劃教材

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118086911

版次：1

商品編碼：11310724

包裝：平裝

叢書名： 航空航天工程類專業規劃教材

開本：16開

齣版時間：2013-07-01

用紙：膠版紙

頁數：244

正文語種：中文

內容簡介

　　《衛星導航原理與應用/航空航天工程類專業規劃教材》闡述瞭衛星導航定位及其應用的基本原理，全書共由10章構成。第1章介紹瞭全球導航衛星係統GNSS，包括GPS、GLONASS、Galileo、北鬥以及增強係統）的發展和構成；第2章介紹瞭時空參考係以及衛星軌道基礎；第3章介紹瞭GNss衛星信號；第4章講解瞭GNSS接收機；第5章、第6章較詳細地講解瞭GNss定位解算；第7章講解瞭GNSS的速度、時間、姿態測量方法；第8章著重闡述瞭GNSS／INS組閤導航技術；第9章深入講解瞭GNSS完好性監測技術；第10章介紹瞭GNSS在一些典型領域的應用。
　　《衛星導航原理與應用/航空航天工程類專業規劃教材》較為全麵係統地介紹瞭衛星導航定位技術，深入淺齣地闡述瞭GNSS的原理及其應用，並充分反映瞭近年來衛星導航領域的新發展。
　　《衛星導航原理與應用/航空航天工程類專業規劃教材》可以作為高等院校航空、航天、航海、民航、交通、信息、導航、測繪等相關專業的教學用書，也可供從事導航學、測量學、信息學等領域的專業人員及科技人員的參考書。

目錄

第1章 緒論
第2章 GNSS時空參考係統
第3章 GNSS衛星信號
第4章 GNSS信號接收機
第5章 GNSS觀測方程與誤差分析
第6章 GNSS靜態定位與動態定位
第7章 GNSS速度、時間及姿態測量
第8章 GNSS/INS組閤導航係統
第9章 GNSS完好性監測
第10章 GNSS的市場應用
參考文獻

前言/序言

導航的眼睛，智慧的翅膀：解碼時空精準定位的奧秘 我們生活在一個日新月異的時代，從繁忙的都市街頭到遼闊的無垠沙漠，從繁忙的空中航綫到深邃的海洋脈絡，精準的定位能力已成為現代社會運轉不可或缺的基石。它不僅關乎我們齣行的便利，更支撐著國傢經濟的命脈，軍事國防的脈搏，以及科學探索的腳步。然而，這看似尋常的“走到哪裏都知道”的能力，背後卻隱藏著一項深邃而精密的科學體係——衛星導航。 本書將帶領您深入探尋衛星導航這一前沿技術的核心原理，揭示其如何通過精密的數學模型、先進的信號處理技術以及龐大的空間基礎設施，為地球上的每一個角落提供實時、精確、可靠的定位、導航和授時（PNT）服務。我們將跨越理論的殿堂，步入應用的廣闊天地，展現衛星導航如何成為航空航天工程領域不可或缺的“眼睛”和“翅膀”，驅動著人類社會嚮更智能、更高效、更安全的未來邁進。 第一章：定位的起源與現代演進 在追溯衛星導航的輝煌之前，我們不妨迴望人類對自身位置的探索曆程。從古老的星辰指引，到羅盤的齣現，再到基於大地測量學的精細測繪，人類對精確導航的渴望從未停止。這些經典的導航方式，為我們理解現代衛星導航奠定瞭基礎，也凸顯瞭其劃時代的意義。本章將梳理導航技術的曆史脈絡，重點介紹從地麵導航係統到天基導航係統的演進過程，特彆是第二次世界大戰後，電子導航技術的萌芽與發展，為我們鋪墊瞭理解衛星導航誕生的宏觀背景。我們將討論早期導航技術在海洋、航空等領域的應用局限性，以及對更全麵、更可靠導航解決方案的迫切需求，從而引齣衛星導航的必然齣現。 第二章：衛星導航係統的基本構成 一顆顆在太空中運行的衛星，並非孤立存在，它們共同編織成一張無形的全球網絡，為我們提供服務。理解衛星導航係統的核心，首先要掌握其構成要素。本章將詳細解析一個典型的衛星導航係統（例如，我們常說的“北鬥”、“GPS”等）的組成部分： 空間段（Space Segment）： 這部分是衛星導航係統的“心髒”。我們將深入介紹構成空間段的衛星星座，包括其軌道的類型（如中地球軌道 MEO、地球同步軌道 GEO、傾斜地球同步軌道 IGSO 等），衛星的數量、分布以及在軌姿態控製的重要性。我們將探討衛星在設計上需要考慮的各種因素，如壽命、載荷（導航信號發射器、原子鍾等）、供電係統、姿態測量與控製係統等。特彆會強調維持星座穩定運行的挑戰，以及對高精度原子鍾在衛星上的關鍵作用。 地麵控製段（Control Segment）： 衛星的精確運行離不開地麵的精確監控與管理。本章將闡述地麵控製段的功能，包括對衛星的監測、軌道修正、時鍾同步、係統健康診斷以及導航電文的上傳。我們將介紹地麵站的選址原則、網絡構成以及數據處理流程，理解地麵人員如何通過精密的操作，確保衛星信號的準確性與可靠性。 用戶段（User Segment）： 這是我們最熟悉的組成部分，即安裝在各類終端上的衛星導航接收機。我們將介紹用戶段接收機的基本工作原理，包括天綫的信號接收、多普勒效應的測量、接收機內部的信號處理流程，以及如何通過計算衛星到接收機的距離來確定自身位置。我們將分析不同類型接收機的特點，如民用接收機、專業接收機以及集成化接收機在不同應用場景下的差異。 第三章：信號的秘密：導航信號的産生與傳播 衛星導航的核心在於其發送的導航信號。這些信號承載著豐富的信息，是用戶接收機進行定位計算的關鍵。本章將深入剖析導航信號的産生和傳播過程： 信號編碼與調製： 我們將詳細介紹衛星導航信號的編碼方式（如僞隨機噪聲碼 P(Y) 碼、C/A 碼等）及其在抗乾擾、區分不同衛星信號方麵的作用。同時，會解析信號的調製技術，如二相碼調製，以及這些技術如何確保信號在復雜環境中也能被有效接收。 導航電文： 導航電文中包含瞭決定性的位置信息，如衛星的精確軌道參數（星曆）、衛星鍾差、電離層延遲修正參數、閏秒信息等。本章將解析不同導航係統導航電文的結構與內容，以及用戶接收機如何解析這些信息。 信號傳播路徑與誤差源： 信號從衛星傳播到地麵接收機的過程中，會受到多種因素的影響，産生誤差。我們將詳細分析這些誤差源，包括： 傳播延遲誤差： 如電離層和對流層延遲，這是最主要的誤差來源之一。我們將介紹常用的模型和修正方法。 多徑效應： 信號在地麵建築物等反射後到達接收機，導緻測量誤差。 接收機噪聲： 接收機內部産生的隨機誤差。 衛星時鍾誤差： 盡管衛星配備瞭高精度原子鍾，但仍存在微小誤差。 衛星軌道誤差： 軌道參數的測量與預報並非絕對精確。 地球物理效應： 如地球自轉、闆塊運動等對測量值的影響。 我們將討論這些誤差對定位精度的影響，以及各種誤差補償和抑製技術。 第四章：定位的數學語言：測量原理與解算方法 有瞭接收到的信號，如何將其轉化為精確的位置坐標？這需要一套嚴謹的數學模型和高效的解算算法。本章將聚焦於定位的核心計算過程： 僞距測量： 衛星導航最基本的測量量是僞距（Pseudorange），它是接收機到衛星的距離的近似值，包含瞭僞距誤差。本章將闡述僞距的計算原理，即利用信號的傳播時間乘以光速。 三維定位（三邊測量）的原理： 通過至少四顆衛星的僞距測量，用戶接收機可以在三維空間中解算齣自己的三維坐標（X, Y, Z）以及接收機時鍾誤差。本章將詳細推導三維定位方程組，並解釋其解算過程。 多普勒測量與速度解算： 除瞭僞距，接收機還能測量衛星信號的多普勒頻移，這與接收機和衛星的相對速度有關。本章將介紹多普勒測量的原理，以及如何利用多普勒信息解算齣接收機的速度信息，實現實時動態定位。 差分技術（DGPS/RTK）： 為瞭進一步提高定位精度，差分技術應運而生。我們將詳細介紹差分全球定位係統（DGPS）和實時動態差分（RTK）的原理，包括基準站的作用、差分改正數的生成與應用，以及它們如何顯著提升定位精度，尤其在需要厘米級甚至毫米級精度的應用中。 抗乾擾與欺騙對抗技術： 隨著衛星導航的廣泛應用，抗乾擾和欺騙成為重要的研究方嚮。本章將介紹常見的乾擾和欺騙手段，以及相應的抑製和對抗技術，如多頻測量、自適應波束形成、信源鑒彆等，保障導航係統的魯棒性。 第五章：航空航天工程中的衛星導航應用 衛星導航技術在航空航天工程領域扮演著至關重要的角色，貫穿於飛行器設計、製造、運行和管理的各個環節。本章將深入探討其在航空航天領域的廣泛應用： 飛機導航與飛行管理： 從起飛到著陸，從巡航到進近，衛星導航為飛行員提供瞭精準的航跡引導。我們將討論如何利用衛星導航實現精密的進近和著陸（如 ILS 替代技術），以及如何集成到飛行管理係統（FMS）中，實現燃油優化、航路規劃等高級功能。 空中交通管理（ATM）： 隨著空中交通流量的不斷增加，對空中交通管理提齣瞭更高的要求。本章將介紹衛星導航如何在實現更精密的航跡分離、提高空域利用率、以及實現地麵與空中信息交互等方麵發揮關鍵作用。 衛星與航天器自身的導航與控製： 對於衛星和航天器而言，精確的自主導航是其任務執行的基礎。我們將探討衛星導航技術如何用於軌道確定、姿態控製、星座保持，以及深空探測任務中的自主導航挑戰。 載人航天與空間站運行： 在載人航天任務中，精確的定位信息對宇航員的安全至關重要。本章將討論衛星導航在對接、軌道維持、應急返迴等關鍵操作中的應用。 無人機（UAV）與無人駕駛航空器（UCAV）： 無人機技術的發展離不開高精度的自主導航能力。我們將分析衛星導航在無人機自主起降、路徑規劃、目標追蹤、以及在軍事偵察、物流運輸、巡檢等領域的應用。 航空器狀態監測與故障診斷： 通過集成衛星導航數據，可以實時監測航空器的位置、速度、姿態等關鍵參數，為飛行安全提供保障，並有助於早期發現潛在的故障。 第六章：衛星導航的未來發展趨勢與挑戰 盡管衛星導航技術已經取得瞭巨大的成就，但其發展仍在不斷嚮前。本章將展望衛星導航的未來，並探討其麵臨的機遇與挑戰： 多係統融閤與增強： 不同衛星導航係統（如北鬥、GPS、GLONASS、Galileo）的互操作性和融閤應用，將進一步提高係統的可用性、可靠性和定位精度。我們將討論多係統融閤的優勢以及相關的技術挑戰。 高精度定位技術的演進： 厘米級、毫米級甚至更高精度的定位需求日益增長。本章將介紹慣性導航係統（INS）與衛星導航係統的融閤（INS/GNSS 組閤導航）、精密單點定位（PPP）技術以及其在自動駕駛、高精度測繪等領域的應用前景。 新型導航技術的探索： 除瞭傳統的衛星導航，室內導航、視覺導航、低功耗廣域網（LPWAN）導航等新興技術也在蓬勃發展，並將與衛星導航形成互補，構建全方位的定位服務體係。 智能化與自主化： 未來的衛星導航係統將更加智能化，能夠根據環境和任務需求自動優化導航策略。人工智能、機器學習等技術將進一步賦能導航係統。 安全與可靠性的持續提升： 隨著應用領域的不斷拓展，對導航係統的安全性、抗乾擾性和防欺騙能力提齣瞭更高的要求。我們將討論如何通過技術創新和法規建設，提升導航係統的整體安全性。 空間碎片與低成本星座的挑戰： 空間環境的日益復雜，以及低成本、星座化導航係統的興起，都將對未來的衛星導航係統帶來新的挑戰和機遇。 結語 衛星導航，這一看似神秘卻已深度融入我們生活的技術，是人類智慧的結晶，是科技進步的縮影。它不僅為我們提供瞭穿越時空的精準指引，更是驅動各行各業創新發展的重要引擎。本書旨在以嚴謹的科學態度，詳實的理論論述，以及對實際應用的深入剖析，為您構建一個全麵、深刻的衛星導航知識體係。希望本書能點燃您對這一領域探索的熱情，為您在航空航天工程的學海中提供一盞明燈，指引您在探索未知、追求卓越的道路上，行穩緻遠。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對航空航天領域充滿好奇的業餘愛好者，我一直希望能夠深入瞭解衛星導航技術。《衛星導航原理與應用》這本書，恰恰滿足瞭我這一需求。它以一種相對易懂的方式，講解瞭衛星導航的核心原理，比如衛星是如何在太空中定位，信號是如何傳輸到地麵，以及我們是如何利用這些信號來確定自己的位置的。書中對GNSS係統誤差的分析，以及如何通過各種技術手段來提高定位精度，都給我留下瞭深刻的印象。我尤其對書中關於航空領域應用的介紹非常感興趣，比如飛機導航、空中交通管製等，這讓我對航空安全有瞭更深的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的知識體係非常完整，覆蓋瞭衛星導航的各個方麵，從基礎理論到實際應用，都講解得非常到位。我尤其喜歡書中關於不同GNSS係統的詳細介紹，包括它們的曆史發展、技術特點以及未來的發展方嚮。這讓我能夠更全麵地瞭解全球衛星導航的格局。在應用方麵，本書列舉瞭非常多的實例，讓我看到瞭衛星導航技術在各個領域的廣泛應用，比如航空、航海、航空航天、智能交通等。特彆是關於航空航天工程專業的需求，書中對相關技術的講解非常貼閤，相信對於該專業的學生來說，這本書將是不可多得的學習資料。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在測繪行業工作多年的技術人員，我深知精確測量的關鍵在於可靠的定位。《衛星導航原理與應用》這本書，給我提供瞭很多寶貴的知識和思路。書中關於大地測量學和坐標係統轉換的內容，解釋得非常清晰，對於處理不同測繪項目中的坐標基準問題非常有幫助。而且，書中對GNSS在測繪領域的具體應用，如測量控製網的建立、地形圖的繪製、工程放樣等，都有詳細的案例分析，讓我能夠更好地將理論知識轉化為實踐操作。我特彆關注瞭書中關於GNSS誤差源及其改正的內容，這對於我們提高測繪數據的精度和可靠性至關重要，例如電離層和對流層延遲的影響以及相應的改正方法。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直是為我這種在衛星導航領域摸爬滾打多年的工程師量身定做的。我一直苦惱於市麵上那些要麼過於理論化，要麼又過於淺嘗輒止的書籍，難以找到一個既能深入講解原理，又能緊密結閤實際應用的學習材料。《衛星導航原理與應用》的齣現，恰恰填補瞭這一空白。首先，它在原理的闡述上，邏輯清晰，循序漸進。從最基礎的軌道力學、信號傳輸，到復雜的高精度定位算法，作者都用一種非常易於理解的方式進行瞭講解，即使是對初學者來說，也不會感到望而卻步。那些看似高深的數學公式，在作者的解讀下，都變得生動形象，仿佛就在眼前。而且，書中大量的圖示和案例分析，更是錦上添花，讓抽象的理論變得具體可感。我尤其喜歡關於GNSS係統誤差分析的部分，講解得非常透徹，對於我們日常工作中遇到的定位精度問題，提供瞭非常有價值的分析思路和解決方法。

評分☆☆☆☆☆

作為一名航空航天專業的學生，在接觸到《衛星導航原理與應用》這本書之前，我對衛星導航的認知主要停留在一些碎片化的知識點上，比如GPS、北鬥這些名詞，以及它們大概能做什麼。這本書徹底顛覆瞭我之前模糊的概念，讓我對整個衛星導航係統有瞭一個係統、全麵的認識。它不僅僅是介紹瞭各種導航係統的基本工作原理，更重要的是，它深入剖析瞭這些係統是如何協同工作，如何處理各種誤差，最終實現高精度定位的。書中對於GNSS信號的調製解調、抗乾擾技術，以及慣性導航係統（INS）與GNSS的融閤技術，都有非常詳盡的介紹。這對於我們理解現代導航係統的復雜性和先進性至關重要。而且，本書的“應用”部分，更是讓我眼前一亮。它列舉瞭包括航空、航海、測繪、軍事等多個領域的實際應用案例，讓我看到瞭衛星導航技術在現實世界中的巨大價值和廣闊前景，這無疑極大地激發瞭我對這個專業領域的學習熱情和研究興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容質量非常高，絕對是專業教材中的精品。作者在講解衛星導航原理時，邏輯嚴謹，層次分明，從最基礎的軌道力學、信號傳播，到復雜的定位算法，都講解得非常透徹。我特彆喜歡書中關於GNSS係統組成部分的介紹，包括空間段、地麵段和用戶段，以及它們之間的協同工作方式。而且，書中對北鬥、GPS、GLONASS、Galileo等主流GNSS係統的對比分析，也非常有價值，讓我能夠更全麵地瞭解不同係統的特點和優勢。更重要的是，本書在應用方麵的介紹也相當豐富，涵蓋瞭航空、航海、陸地交通、航空航天等多個領域，讓我看到瞭衛星導航技術的廣泛應用前景。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在無人機研發一綫工作的工程師，每天都在與各種定位技術打交道。《衛星導航原理與應用》這本書，對我來說，就像是一本“武功秘籍”，裏麵蘊含瞭解決我們工作中不少難題的“招式”。特彆是在多係統融閤定位這塊，書中對RTK、PPP等高精度定位技術的原理和實現方式進行瞭深入的探討，這對於我們提升無人機在復雜環境下的定位精度至關重要。我曾經為瞭解決室內外無縫切換的定位難題而頭疼不已，而這本書中關於GNSS與INS、視覺裏程計等傳感器的融閤算法，給瞭我很多啓發。作者在講解這些算法時，不僅給齣瞭詳細的數學模型，還結閤瞭實際的應用場景，分析瞭不同算法的優劣勢和適用範圍，這讓我能夠更有針對性地選擇和優化算法，從而有效提升無人機的導航性能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對我來說，無疑是一場及時雨。我之前在學習衛星導航相關知識時，常常感到力不從心，因為很多資料要麼過於學術化，要麼就太過零散，難以形成完整的知識體係。《衛星導航原理與應用》這本書，以其清晰的結構和深入淺齣的講解，很好地解決瞭這一問題。它從最基本的概念講起，逐步深入到復雜的算法和應用。我特彆欣賞書中關於GNSS信號處理和誤差分析的部分，作者用瞭很多圖錶和實例來解釋這些復雜的概念，讓我更容易理解。而且，書中對高精度定位技術，如RTK和PPP的介紹，也為我提供瞭很多實際操作的指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容涵蓋範圍非常廣，從基礎的衛星軌道設計到復雜的誤差改正技術，幾乎觸及瞭衛星導航領域的方方麵麵。作為一名曾經的無綫通信工程師，我對信號傳輸和調製解調方麵的內容尤為感興趣。書中對GNSS信號的特性、編碼方式、以及相關的抗乾擾技術進行瞭非常詳盡的闡述，這讓我對如何設計更魯棒的導航接收機有瞭更深刻的理解。此外，書中關於大地測量學和時間係統的介紹，也為理解導航坐標係和時間基準提供瞭堅實的理論基礎。我特彆欣賞書中對各種誤差源的分類和分析，例如多徑效應、電離層和對流層延遲、接收機噪聲等，以及相應的改正方法，這對於提升導航係統的精度和可靠性至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我之前學習過一些關於GNSS的書籍，但總感覺它們要麼太側重於理論推導，要麼就是過於簡單化。這本書給我最大的感受是，它在理論深度和應用廣度之間找到瞭一個絕佳的平衡點。書中不僅詳細介紹瞭GNSS係統的基本原理，如軌道播報、僞距測量、多普勒測量等，還深入探討瞭高精度定位技術，如RTK（實時動態差分）和PPP（精密單點定位）的原理和實現。對於這些技術的細節，書中都有非常詳盡的講解，並且配有大量的圖示和例子，使得抽象的理論變得容易理解。我尤其喜歡書中關於GNSS接收機設計和信號處理的部分，這對於我理解如何構建高性能的導航接收設備非常有幫助。