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

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： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121305399

商品編碼：29533692040

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-01-01

基本信息

書名：GPS原理與接收機設計

定價：79.00元

作者：謝鋼

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2017-01-01

ISBN：9787121305399

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統、透徹地闡述瞭GPS及其接收機設計的各項相關內容，包括GPS信號結構、時空坐標係、測量值、定位原理、卡爾曼濾波、接收機的射頻前端、信號捕獲和信號跟蹤。此外，本書還介紹瞭差分精密定位、GPS與慣性導航的組閤和地圖匹配三方麵GPS應用技術，並對多路徑、電磁乾擾、互相關乾擾、高靈敏度GPS、輔助GPS等關鍵課題做瞭論述。本書理論分析清晰，實用性強，並且內容力求反映近些年來齣現的GPS*技術和成果。

目錄

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作者介紹

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謝鋼 清華大學電工程係學士，波士頓大學電子與計算機工程碩士，斯坦福大學電氣工程博士。摩托羅拉等多傢高科技公司高級工程師，主要從事GPS接收機的研究與開發工作。

文摘

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序言

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《星辰軌跡：探索導航的邊界》 序言 自古以來，人類便仰望星空，試圖理解宇宙的奧秘，更渴望藉星辰之力指引方嚮。從古代航海傢依靠星象辨彆方位，到近代地圖測繪的精密發展，導航的藝術與科學始終伴隨著人類文明的進步。而今，我們正站在一個前所未有的技術浪潮之巔，一種顛覆性的導航方式，以其無處不在的精度和便捷性，深刻地改變著我們的生活、工作乃至思考模式。它便是以空間定位係統為核心的現代導航技術。 《星辰軌跡：探索導航的邊界》一書，正是以此為主題，深入剖析現代導航技術的核心原理，追溯其發展曆程，展望其未來可能。我們並非將目光局限於某一特定技術的細節，而是試圖構建一個更為宏觀的視野，去理解支撐這一切的物理學基礎、數學模型以及工程實現。本書將帶領讀者穿越時空的限製，從宏觀的宇宙運行規律，到微觀的信號傳播機製，層層剝離，揭示導航的精髓。 第一章：宇宙的舞步——引力、軌道與時間 我們的故事，要從宇宙最宏偉的樂章——引力說起。萬有引力定律，牛頓簡潔而深刻的闡述，揭示瞭天體運動的根本原因。本書將深入探討引力如何塑造行星的運行軌跡，為何這些軌跡如此穩定而可預測。我們將審視開普勒三大定律，理解橢圓軌道、麵積速度恒定以及周期平方與半長軸立方之間的精確關係。這些看似純粹的宇宙規律，實則是所有空間定位係統的基石。 然而，精確的定位，不僅需要對空間位置的理解，更需要對時間精確的衡量。愛因斯坦的相對論，更是將時間和空間緊密聯係在一起，並揭示瞭引力場對時間流逝的影響。我們將探討狹義相對論中的時間膨脹效應，以及廣義相對論中的引力時間膨脹。這些效應，在日常生活中或許微不足道，但對於要求極高精度的現代導航係統而言，卻是不可忽視的關鍵因素。理解這些宇宙尺度的物理學原理，是掌握現代導航技術的第一步，它幫助我們認識到，我們所依賴的導航信號，穿越的不僅是空間，更是被引力扭麯的時間維度。 第二章：信號的低語——電磁波的傳播與解析 現代導航係統的另一位主角，是無處不在的電磁波。從無綫電波到微波，它們承載著關於我們位置和速度的信息，以光速穿越大氣層，抵達地球錶麵的接收設備。本書將詳細闡述電磁波的産生、傳播特性以及它們在真空和介質中的行為。我們將討論電磁波的頻率、波長、振幅和相位等基本概念，以及這些特性如何被用來編碼和傳輸導航信息。 信號的解析，是解開導航之謎的關鍵。我們將深入研究信號的調製與解調技術，理解信息是如何被“隱藏”在載波信號中，又如何被接收端“提取”齣來。信號在傳播過程中，會受到各種乾擾，如大氣延遲、多徑效應、噪聲等。本書將剖析這些誤差的來源，並介紹一些基礎的信號處理技術，用以減弱這些乾擾的影響，提高信號的質量和可靠性。我們還將觸及信號的時域和頻域分析方法，理解如何從復雜的信號中提取齣有用的信息。 第三章：幾何的魔術——空間關係的數學錶達 導航的本質，是對我們自身在三維空間中位置的確定。這離不開精妙的幾何學和代數學。本書將深入探討三維空間坐標係及其變換。我們將從最基本的笛卡爾坐標係開始，逐步引入大地坐標係、地理坐標係等，理解它們之間的轉換關係。對於導航而言，理解球麵幾何尤為重要，因為我們所處的地球是一個近似的球體。我們將討論大地測量學中的基本概念，如橢球模型、麯率半徑等，以及它們在定位計算中的應用。 定位的核心，在於利用已知信息來推算未知信息。本書將重點介紹距離測量、角度測量等基本定位原理。我們將探討如何通過測量接收器與多個已知點（例如導航衛星）之間的距離，來確定自身的位置。這涉及到復雜的數學模型，如非綫性方程組的求解。我們將介紹一些常用的迭代算法，以及它們在定位計算中的應用。同時，我們也將討論誤差傳播的原理，理解測量誤差如何影響最終的位置解算。 第四章：係統的架構——現代導航平颱的演進與融閤 當物理學原理和數學模型準備就緒，便需要構建一個能夠實際運行的導航係統。本書將追溯現代導航係統的發展脈絡，從早期的無綫電導航係統，如Loran-C，到如今主導地位的全球導航衛星係統（GNSS）。我們將深入理解GNSS的基本工作模式，例如，由多顆衛星組成的星座，它們如何在太空中協同工作，廣播導航信號。 更重要的是，我們將探討不同導航技術之間的融閤。在實際應用中，單一的導航係統往往難以滿足所有場景的需求。因此，各種導航技術的優勢互補，已成為未來的發展趨勢。本書將介紹慣性導航係統（INS）如何與GNSS結閤，利用慣性傳感器的快速響應能力，彌補GNSS信號丟失時的空缺。我們還將探討視覺導航、激光雷達導航等新興技術，以及它們在智能交通、機器人等領域的應用潛力。理解這些係統的架構和融閤策略，有助於我們認識到，現代導航並非孤立的技術，而是多個先進技術領域協同閤作的産物。 第五章：數據的脈搏——時間同步與誤差修正 導航係統的精度，高度依賴於時間同步的精確性。衛星上的原子鍾，地麵控製站的精確時鍾，以及接收器內部的晶體振蕩器，它們之間必須保持極高的同步度。本書將詳細闡述時間同步的原理及其重要性，並介紹一些基礎的時間同步協議和技術。我們將探討如何利用導航信號本身攜帶的時間信息，來實現接收器與衛星時鍾的同步。 同時，誤差是導航係統中不可避免的挑戰。我們將係統地梳理各種誤差的來源，包括但不限於：衛星軌道誤差、衛星鍾誤差、電離層和對流層延遲誤差、多徑效應、接收機噪聲等。對於每一種誤差，我們都將進行深入的分析，並介紹相應的修正方法。例如，利用雙頻觀測技術來消除電離層延遲，或者通過引入大氣模型來修正對流層延遲。這些誤差修正技術，是保證導航係統高精度和高可靠性的關鍵。 第六章：應用的星海——導航的足跡與無限可能 一旦我們掌握瞭導航的原理和技術，我們便能看到它在各個領域的廣泛應用。本書將描繪導航技術如何滲透到我們生活的方方麵麵。在交通運輸領域，從航空、航海到陸地交通，精準導航為安全、高效的齣行提供瞭保障。在地理信息係統中，導航數據是構建數字地圖、進行空間分析和資源管理的基礎。 在科學研究領域，高精度的定位能力推動著地質勘探、環境監測、大地測量等學科的發展。在軍事領域，導航技術更是至關重要的戰略資源。此外，隨著移動互聯網和物聯網的發展，個人導航、室內導航、高精度授時等應用場景層齣不窮，展現齣導航技術巨大的發展潛力。我們將探討這些應用背後的技術需求，以及導航技術如何不斷演進以滿足這些需求。 第七章：未來的曙光——新一代導航技術與前瞻 技術的發展永無止境，導航領域同樣如此。本書的最後一章，將目光投嚮未來。我們將探討新一代導航係統的發展趨勢，例如：更高精度的衛星導航係統（如北鬥三號的增強功能），以及地麵增強係統（SBAS、GBAS）的進一步發展。我們還將關注低功耗、低成本的導航芯片設計，以及它們在物聯網設備中的普及。 此外，我們還將探討一些前沿性的研究方嚮，如量子導航、視覺慣性裏程計（VIO）的突破性進展，以及這些技術可能為我們帶來的全新導航體驗。本書將鼓勵讀者保持開放的思維，去理解導航技術不斷突破邊界的動力，並思考它在塑造未來社會中的作用。 結語 《星辰軌跡：探索導航的邊界》旨在為您提供一個全麵而深入的導航技術視野。我們相信，理解導航的原理，就是理解我們在宇宙中的位置，理解我們如何與世界互動。我們希望通過本書，點燃您對導航科學的好奇心，激發您對未來技術發展的思考，並最終幫助您更好地理解這個由信號、幾何和時間構成的、不斷拓展的導航邊界。

評分☆☆☆☆☆

我對《GPS原理與接收機設計》這本書的評價，可以用“紮實”和“實用”兩個詞來概括。它不像某些書籍那樣，將理論講得天花亂墜，卻脫離實際；也不像一些手冊那樣，隻羅列參數和指標，卻缺乏原理性的指導。這本書做到瞭兩者的完美結閤。在原理部分，作者並沒有迴避那些必要的理論知識，比如誤差分析、導航電文的結構等，但他的講解方式非常注重邏輯性和條理性，讓讀者能夠循序漸進地理解。而在接收機設計部分，則充滿瞭實際操作的指導意義。從早期的信號捕獲到後期的位置解算，書中對每一個關鍵步驟的設計要點和可能遇到的問題都進行瞭細緻的分析。例如，關於接收機靈敏度的討論，作者不僅解釋瞭靈敏度的重要性，還探討瞭如何通過優化前端設計和數字信號處理算法來提高靈敏度。這種既有理論深度，又不失實踐指導的書籍，對於希望將GPS技術應用於實際項目的人來說，無疑是寶貴的財富。它為我提供瞭一個清晰的設計框架和一套實用的工具箱，讓我能夠更有信心地去應對未來的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對通信係統有一定基礎的工程師，我一直對GPS的信號體製很感興趣，想知道它究竟是用瞭怎樣一種巧妙的方式，在充滿乾擾的無綫電環境中，實現如此可靠的定位。而《GPS原理與接收機設計》這本書，恰恰深入淺齣地解答瞭我的疑問。書中對GPS信號的編碼方式、擴頻技術以及碼型的選擇進行瞭詳細的講解，讓我理解瞭為什麼GPS信號能夠在如此低的信噪比下依然能夠被識彆和解調。尤其是關於僞碼的生成和捕獲過程的描述，雖然沒有涉及復雜的數學推導，但其邏輯流程的梳理，讓我清晰地看到瞭接收機是如何在茫茫信號海洋中“找到”並“鎖定”目標衛星信號的。在接收機設計部分，作者對數字信號處理在GPS接收機中的應用進行瞭闡述，包括載波跟蹤、僞碼跟蹤等關鍵環節，這讓我明白瞭軟件在現代GPS接收機中扮演著越來越重要的角色。這本書的價值在於，它將復雜的通信原理與實際的硬件設計緊密結閤，為理解GPS係統的整體性能提供瞭重要的理論支撐，也讓我對未來高性能GPS接收機的設計方嚮有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本《GPS原理與接收機設計》，我最大的感受是它如同一把精密的鑰匙，打開瞭我對衛星導航世界的好奇心之門。我一直對GPS技術充滿瞭興趣，想象著頭頂上那些默默工作的衛星，如何將信號傳遞到我們手中的小小設備，然後精準地告訴我們身在何處。這本書恰恰滿足瞭我這種求知欲。它並沒有深究那些復雜的數學模型和算法推導，而是從一個非常直觀的角度，層層剝離GPS係統的運作機製。從最基礎的衛星星座組成、軌道運行，到信號的發射與接收，再到定位信息的解算，作者用清晰的語言和豐富的圖示，將一個龐大而精密的係統呈現在讀者麵前。尤其是關於信號的傳播路徑、多徑效應的解釋，讓我對日常生活中遇到的定位偏差有瞭更深刻的理解。書中對於接收機硬件設計部分的介紹，雖然沒有深入到電路圖的每一個細節，但那種對關鍵組件功能、選擇原則以及設計考量的講解，讓我能大緻勾勒齣一部GPS接收機是如何誕生的。它沒有讓我感到被專業術語淹沒，反而在輕鬆的閱讀中，逐步建立起對GPS係統全貌的認知。總的來說，這是一本非常適閤初學者入門的書籍，它在保證知識準確性的前提下，極大地降低瞭閱讀門檻，讓我對GPS技術有瞭係統而紮實的初步認識，激起瞭我進一步深入學習的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書，對於我這樣一個對硬件工程有一定瞭解但對導航定位領域涉足不深的人來說，簡直是意外的驚喜。我一直覺得GPS接收機是那種“黑箱”般的存在，知道它能工作，但具體怎麼工作的，始終是個謎。而《GPS原理與接收機設計》這本書，就像一位耐心的老師，一步一步地揭示瞭這個“黑箱”的內部構造。作者在講解原理部分，非常巧妙地融閤瞭物理學和通信學的知識，讓我看到瞭電磁波如何攜帶信息，以及這些信息如何在空間中傳播並最終被接收。對於接收機硬件部分，書中並沒有止步於對理論的闡述，而是深入到瞭實際設計中可能遇到的各種權衡和挑戰。例如，在對天綫選擇的討論中，作者詳細分析瞭不同類型天綫的增益、方嚮性以及對環境的敏感度，這讓我意識到，看似簡單的GPS天綫背後，其實蘊含著豐富的工程智慧。同時，關於射頻前端的設計，包括低噪聲放大器、混頻器等關鍵模塊的選型和作用，也得到瞭清晰的說明，讓我對信號的初步處理有瞭更深刻的認識。這本書的價值在於，它不僅教會瞭我“是什麼”，更引導我思考“為什麼”以及“如何做”，為我未來在相關領域的學習和實踐奠定瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直對“時空”這個概念非常著迷，而GPS技術正是將我們對時間和空間的測量能力推嚮瞭一個全新的高度。當我翻開《GPS原理與接收機設計》這本書時，我期待的是那種能夠讓我眼前一亮的理論闡述，關於時間同步、相對論效應如何影響定位精度等高屋建瓴的思考。這本書確實沒有讓我失望。它用一種非常嚴謹但又易於理解的方式，闡述瞭GPS係統是如何通過極其精確的時間測量來實現精準定位的。書中對原子鍾原理的介紹，以及時間尺度之間的轉換，讓我對“時間”這個概念有瞭新的認識，也明白瞭為什麼GPS係統對時間同步有著如此極緻的要求。而對於相對論效應的討論，更是讓我大開眼界，原來我們在日常生活中看似微不足道的相對論效應，在GPS這樣的高精度應用中，竟然是必須考慮的關鍵因素。書中關於接收機設計中如何補償這些效應的論述，雖然篇幅不多，但其核心思想的闡釋，足以讓人感受到理論與實踐的深度融閤。這本書不僅僅是關於GPS技術本身，它更是關於人類如何運用精密科學來感知和測量我們所處的宇宙，這種宏大的視角讓我感到震撼。