新一代GPS标准理论与应用 蒋向前 9787040224894 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蒋向前 著

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• 现代导航
• 蒋向前

店铺： 书逸天下图书专营店

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040224894

商品编码：29582404405

包装：平装

出版时间：2007-09-01

基本信息

书名：新一代GPS标准理论与应用

定价：28.00元

作者：蒋向前

出版社：高等教育出版社

出版日期：2007-09-01

ISBN：9787040224894

字数：280000

页码：238

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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GPS是“产品几何技术规范(geometrical product specifications)” 的简称。新一代GPS是国际上近几年才提出的、正在研究与发展中的、世界制造业前进方向的、基础性的新型国际标准体系，是实现数字化制造和发展先进制造技术的关键。本书汇集了作者在该研究方向上多年来的成果和进展，主要分析了现行产品几何技术规范(GPS)标准体系存在的问题，介绍了新一代GPS标准体系的提出背景与形成过程，阐述了自主创新研究新一代 GPS国际标准的重要意义，展望了新一代GPS国际标准的发展趋势，并分章重点论述了新一代GPS国际标准体系结构、理论体系、不确定度理论、系列国际标准技术要求及应用、表面滤波技术以及智能知识库系统等内容。
　　本书为从旧GPS体系到新GPS体系概念和理论的转换搭建了一座桥梁，可作为设计、制造、计量、标准化等领域的大学生、研究生、科技工作者以及企业管理人员的参考用书。

目录

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作者介绍

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蒋向前　　长江学者，华中科技大学教授、博士生导师，教育部制造技术国际标准研究中心主任，全国高校互换性与测量技术研究会理事长，英国哈德斯菲尔德大学精密技术中心终身教授。 具有14年从事汽车工业几何测量的经验，并具有近20年从事表面与几何形状测量研究的经历。先后

文摘

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序言

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璀璨星辰的指引：从基础到前沿的导航科技探索 在人类文明的长河中，我们从未停止仰望星空，追寻指引方向的微光。从古代的星象观测到近代的罗盘，再到如今遍布全球的卫星定位系统，导航技术的发展深刻地改变了我们认识世界、连接彼此的方式。当“新一代GPS标准理论与应用”这一响亮的名字映入眼帘，它不仅仅是一个书名，更预示着一个由尖端科技驱动的全新时代已经到来。 本书将带领读者踏上一段深入探索导航科技的旅程，从最基础的理论原理，到日新月异的应用实践，层层剖析现代卫星导航系统的精髓。它并非简单罗列技术名词，而是旨在构建一个全面、系统、深入的知识体系，帮助读者理解导航技术的“为何”与“如何”，以及它所蕴含的巨大潜力和未来方向。 第一章：时空的脉络——导航的基石 导航的本质，在于精确地确定我们在地球上的位置。而实现这一目标，离不开对“时空”这两个基本概念的深刻理解。本章将从物理学的基本原理出发，详细阐述牛顿力学和相对论在导航系统中的应用。我们将探讨时间和空间如何被精确测量，以及它们之间的相互关联如何成为导航的基石。 万有引力与运动的轨迹： 卫星并非在简单的轨道上运行，而是受到地球强大的引力作用。理解万有引力定律，以及如何根据引力计算出卫星的精确运行轨迹，是构建导航系统的第一步。我们将深入分析轨道力学，包括轨道参数、摄动分析等，揭示卫星为何能够稳定地围绕地球运转，并为我们提供持续的位置信息。 相对论的微妙影响： 尽管我们日常生活中感受不到，但爱因斯坦的相对论对精确的卫星导航至关重要。本章将重点讲解狭义相对论和广义相对论如何影响卫星上的原子钟的运行速度，以及如果不考虑这些效应，导航误差将如何迅速累积，导致定位失效。读者将了解到，正是对相对论效应的精确修正，才使得GPS等系统能够达到厘米级的定位精度。 时间同步的艺术： 导航系统本质上是一个基于时间的测量过程。卫星和地面接收器之间的距离，是通过测量信号传输的时间来计算的。本章将详细介绍原子钟的原理、高精度时间同步技术，以及如何通过复杂的时间校准算法，确保所有参与导航系统的设备都保持精确的时间同步，从而实现可靠的测距。 第二章：星辰的语言——信号的奥秘 卫星导航系统，顾名思义，依赖于分布在太空中的卫星网络。这些卫星如同天上的灯塔，不断地向地面发送着承载位置信息的无线电信号。本章将深入剖析这些信号的产生、传输和接收过程。 编码与调制： 卫星发送的信号并非简单的“滴答”声，而是经过精心的编码和调制。我们将详细介绍伪随机噪声码（PRN）的作用，它如何允许用户区分来自不同卫星的信号，以及各种调制技术（如BPSK）如何将信息高效地加载到载波信号上。 信号的传播路径： 信号从卫星传输到地面接收器，需要穿越大气层。电离层和对流层对无线电信号的传播速度会产生影响，导致信号延迟。本章将深入探讨这些大气效应，以及如何通过建模和修正算法来减小这些误差，提高定位的准确性。 多路径效应与抗干扰： 在复杂的城市环境中，信号可能会从建筑物等物体反射，形成多条传播路径。这种多路径效应会干扰接收器的信号判断。本章将介绍多路径效应的产生机理，以及各种抑制和消除多路径效应的技术，例如先进的接收机算法和天线设计。同时，也将探讨常见的干扰源以及相应的抗干扰技术。 第三章：定位的艺术——测量与解算 有了精确的时间和可靠的信号，接下来就是如何利用这些信息来计算用户的精确位置。本章将揭示导航定位的核心计算方法。 三维空间定位原理： 经典的定位方法是基于“距离差”原理。本章将详细解释为何至少需要四颗卫星才能实现三维空间的精确定位，以及如何通过解算卫星与接收器之间的距离方程组来获得用户的经度、纬度、高度和时间偏差。 差分技术： 为了进一步提高定位精度，差分技术应运而生。本章将重点介绍差分GPS (DGPS) 的原理，包括基准站的作用，如何利用基准站的已知位置来计算和播发误差修正信息，从而使移动接收器能够获得更精确的定位结果。 组合导航与融合： 现代导航系统往往不是单一工作的，而是与其他导航技术（如惯性导航、视觉导航）相结合。本章将探讨惯性测量单元（IMU）的工作原理，以及如何将惯性导航的数据与卫星导航的数据进行融合，形成更鲁棒、更连续的导航输出，尤其是在卫星信号丢失或受到干扰的情况下。 第四章：新一代的辉煌——标准与创新 随着科技的飞速发展，传统的GPS系统已经难以满足日益增长的导航需求。本章将聚焦于“新一代GPS标准”的核心内容，以及由此催生的前沿创新。 新一代GPS信号结构： 新一代GPS（如GPS III）引入了全新的信号结构，旨在提高信号的抗干扰能力、定位精度和可用性。本章将深入解读这些新信号的特点，例如更强的民用信号（L1C, L5, L1Z）、军事信号（M码）的优化，以及它们为用户带来的实际好处。 多系统兼容与互操作： 如今，除了GPS，还有北斗（BeiDou）、格洛纳斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）等多个卫星导航系统。本章将重点探讨多系统兼容的重要性，以及如何实现不同导航系统之间的互操作，让接收器能够同时接收来自多个系统的信号，从而提高定位的可靠性和精度，特别是在信号受限的环境中。 高精度定位技术： 为了满足自动驾驶、精密农业、无人机等领域对厘米级甚至毫米级定位的需求，各种高精度定位技术应运而生。本章将深入介绍实时动态差分（RTK）、精密单点定位（PPP）等技术的工作原理和应用前景，并分析新一代GPS标准如何为此类技术提供更有力的支撑。 第五章：智慧的延伸——应用与未来 导航技术早已不再局限于传统的出行导航，而是渗透到我们生活的方方面面。本章将展示卫星导航在各个领域的广泛应用，并展望其未来的发展趋势。 交通运输的革命： 从智能交通管理、车联网到自动驾驶，卫星导航正在深刻地改变着交通运输的格局。本章将详细分析导航技术在提升交通效率、保障行车安全、实现智能化出行方面的关键作用。 精准农业与环境监测： 在农业领域，精准施肥、精准灌溉、农作物监测等都离不开高精度的定位。在环境监测方面，卫星导航则为地理信息采集、灾害预警、资源管理提供了强大的支持。 时空智能与位置服务： 随着物联网、大数据和人工智能的发展，基于位置的服务（LBS）迎来了爆发式增长。本章将探讨导航技术如何与这些前沿技术融合，催生出更智能、更个性化的位置服务，例如室内导航、AR导航、智能助理等。 未来发展趋势： 本章将对卫星导航技术的未来发展进行展望，包括更低的功耗、更高的精度、更强的抗干扰能力、与5G/6G通信的深度融合、以及在深空探测、量子导航等新兴领域的应用潜力。 本书的编写，旨在为读者构建一个清晰、完整、具有前瞻性的导航科技知识框架。无论是对卫星导航技术感兴趣的初学者，还是希望深入研究相关理论和应用的专业人士，都能从中获得深刻的启迪和宝贵的知识。它不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往未来智能生活的大门，邀请您一同探索导航科技的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我抱着“也许又是本老生常谈”的心态来阅读的，但很快就被它所展现出的前沿视野所折服。书中对新兴技术和未来发展趋势的展望部分，着墨虽不多，却掷地有声，精准地把握住了行业脉搏。它没有停留在对现有技术的重复介绍，而是大胆地探讨了下一代技术可能带来的革命性变化，这种前瞻性让人在学习基础的同时，也能保持对未来的好奇心和警惕性。阅读过程中，我发现作者在引用最新的研究成果方面做得非常出色，确保了内容的时效性和权威性。这种与时俱进的态度，使得这本书即使在快速迭代的技术领域，也能保持其长久的参考价值。对于希望站在行业最前沿的技术人员而言，这本书提供的不仅是“现在怎么做”，更是“未来该往哪里走”的路线图。那种对技术迭代速度的深刻洞察，让人读后倍感振奋。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计简直堪称教科书级的典范。我注意到，作者在章节间的过渡处理得非常自然，知识的递进关系清晰可见，仿佛是一部精心编排的交响乐。从宏观的系统架构到微观的硬件实现细节，层层递进，逻辑性极强。特别是当涉及到高精度的定位和授时技术时，作者并没有回避那些技术上的难点，而是选择用清晰的图表和直观的类比来辅助说明，这极大地提升了阅读体验。我个人对其中关于多星座融合以及相对定位技术的部分留下了深刻印象，那部分的论述不仅翔实，而且对不同技术路线的优缺点进行了公平且深入的比较，这对于我们进行技术选型时至关重要。这种全面而客观的评估，显示出作者深厚的专业功底和广阔的视野。它不仅仅是一本讲解原理的书，更像是一份高水平的行业技术白皮书，指导读者如何从纷繁复杂的技术选项中找到最优解。

评分☆☆☆☆☆

从一个实践工作者的角度来看，这本书的实用性是无可挑剔的。它不仅仅停留在理论层面，而是非常务实地探讨了如何将这些理论转化为可操作的工程方案。书中对于实际部署中可能遇到的各种环境干扰和系统约束条件的讨论，显得非常贴近实际操作。我特别喜欢其中关于“鲁棒性设计”的那部分内容，它没有给我们描绘一个理想化的测试环境，而是深入分析了在真实世界中，如何通过合理的系统设计来抵抗噪声和故障。这对于我们日常调试和系统优化提供了极为宝贵的经验总结。读完之后，我感觉自己对我们正在使用的设备有了更深一层的“内功心法”，不再是简单地调用API，而是真正理解了其背后的运行逻辑和潜在的性能瓶颈。这本书确实是工具箱里最值得常备的一本“内参”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量也值得称赞。在阅读专业性极强的技术书籍时，视觉体验常常被忽略，但这本书显然注意到了这一点。图表设计清晰明了，许多复杂的数学模型和系统框图都经过了艺术性的优化，使得原本可能让人头疼的公式和流程变得易于理解和记忆。例如，在解释时间同步的延迟误差时，配的那张示意图，寥寥数笔就将复杂的物理过程清晰地呈现在眼前，这种视觉辅助的效力远胜于冗长的文字描述。此外，书中的术语定义非常规范和一致，作者显然在这方面下了不少功夫，避免了不同章节之间术语理解上的偏差。这种对细节的极致追求，体现了作者对读者的尊重，也保证了阅读过程中的心流体验，让人能够心无旁骛地沉浸在知识的海洋中。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，首先被它那种严谨又不失亲和力的文字风格所吸引。作者似乎有着把复杂概念剥茧抽丝的能力，即便是初次接触这个领域的人，也能在流畅的叙述中找到清晰的脉络。书中对基础理论的阐述，绝非那种枯燥的公式堆砌，而是融入了大量的实际案例和历史背景，让人明白这些理论是如何一步步发展和完善起来的。我尤其欣赏它在介绍核心算法时的那种细致入微，仿佛手把手带着读者去构建一个完整的认知体系。读到关于信号处理和误差分析的那几个章节时，我感觉自己好像正在进行一场小型的学术研讨，各种参数、模型之间的相互影响被剖析得淋漓尽致，让人对“精确”二字有了更深层次的理解。这种深入浅出的讲解方式，极大地降低了学习曲线，让原本望而生畏的专业知识变得触手可及。对于我们这些需要在实际工程中应用这些技术的人来说，这种理论与实践紧密结合的叙述方式，无疑是最宝贵的财富，它提供的不仅是知识，更是一种解决问题的思维框架。