海洋导航与定位技术 9787307194762 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵建虎，张红梅，吴永亭 著

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出版社： 武汉大学出版社

ISBN：9787307194762

商品编码：29800809053

包装：平装-胶订

出版时间：2017-10-01

图书基本信息
图书名称	海洋导航与定位技术	作者	赵建虎,张红梅,吴永亭,
定价	40.00元	出版社	武汉大学出版社
ISBN	9787307194762	出版日期	2017-10-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

本书首先简要地阐述海洋导航与定位的定义以及发展历史和现状；然后介绍地球形状及导航要素、导航坐标系及其相互转换、地图投影、地球上的时间和日期、运动载体的状态参数和导航常用的参数量纲等导航定位基础知识；再介绍导航定位的基本原理、导航定位技术及其特点、导航定位精度以及航迹规划；为实现导航状态参数的*估计，本书还介绍线性系统及各种估计和滤波方法。重点介绍了适用于海洋导航与定位的惯性导航、卫星导航与定位、水下声学导航与定位、水下重力/磁力/地形/地貌匹配导航与定位，以及几种比较经典的组合导航系统的组成、工作原理及数据处理理论和方法，对部分导航与定位技术还附加了应用实例。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《深海探秘：未知水域的航行指南》 内容简介 浩瀚无垠的蓝色星球，孕育着无数神秘与未知。自古以来，人类便对海洋充满了好奇与向往，渴望揭示其深邃的奥秘，拓展活动的疆界。然而，广袤而变幻莫测的海洋，也带来了无尽的挑战。在远离陆地、信号微弱的深海区域，如何准确地确定自身位置，如何安全可靠地航行，始终是人类探索海洋过程中最根本、也是最艰巨的任务之一。 《深海探秘：未知水域的航行指南》并非一本关于已知海域的标准航海手册，它并非详述传统的灯塔、浮标、海岸线参照等辅助导航方法，也不是对现有成熟导航系统的简单罗列。相反，它聚焦于那些挑战传统、突破极限的场景：当 GNSS（全球导航卫星系统）信号因极端天气、深海遮蔽或电子对抗而失效时；当我们需要深入人迹罕至的极地冰盖下，或是探索深邃的未知海沟时；当我们在进行高精度科学探测，需要厘米级的定位保障时；甚至当我们设想未来海上城市、海底基地，需要全新的定位解决方案时——《深海探秘》将带您进入一个关于创新、预测与生存的航海想象空间。 本书并非一次技术性的罗列，而是一次关于“在信息孤岛中导航”的深度思考。它旨在激发读者对“定位”这一核心航海命题的更深层次理解，跳脱出对现有技术的依赖，去构思和探索那些能够应对最严峻环境、最复杂挑战的导航理念和潜在技术。 第一章：迷失的信号——GNSS之外的困境 这一章将以一系列极具画面感的场景开篇，描绘 GNSS 信号失效可能带来的灾难性后果。我们并非讨论 GNSS 故障的概率，而是探讨在 GNSS 失效后，航海者将面临怎样的“信息真空”。例如，在一次极地科考中，突如其来的强磁暴使得所有卫星信号荡然无存，船只瞬间失去了与世界的联系，仅凭着模糊的航向和对洋流的粗略判断在冰海上漂泊。又或者，在一次秘密军事行动中，敌方施加了强大的电子干扰，使得舰艇在漆黑的夜空中如同无头苍蝇，无法辨别方向，更无法精确执行预定任务。 我们将深入分析 GNSS 依赖性的脆弱之处，探讨在没有任何外部已知参考点的情况下，航海者如何才能建立起基本的空间感知能力。这并非关于修复 GNSS，而是关于“如果 GNSS 不可用，我们该怎么办？”的哲学性追问。我们将简要回顾历史上海事灾难中，因迷失方向而导致的悲剧，以此强调在极端条件下，任何一点微弱的空间信息都可能成为生还的希望。 第二章：触碰未知——感官的极限与传感器的革新 在 GNSS 信号失效的极端环境下，传统的“眼睛”和“耳朵”将变得迟钝。这一章将聚焦于如何通过前所未有的传感器技术，赋予船只“感知”周围环境的能力，从而间接推断自身位置。 我们将探讨那些在传统导航中鲜为人知的传感器，并构思它们在未来深海导航中的潜在应用。例如： 惯性导航系统的精进与融合： 并非是现有惯性导航系统的介绍，而是畅想其在超长续航、更高精度、更强抗干扰能力方面的突破。如何克服其累积误差的问题？是否可以通过与其它独立信息源的融合，形成更可靠的“自主导航”能力？例如，结合对地球重力场、地磁场微小变化的实时感知，以及对海水的密度、温度、盐度梯度进行高精度测量，构建出三维空间中的“指纹”信息，从而辅助惯性导航进行校准。 声学传感器的深度潜力： 聚焦于声学技术在未知水域的颠覆性应用。我们并非讨论传统的声纳测深，而是畅想利用复杂的海底地形声学特征进行“海底声纹匹配”。例如，构建覆盖全球海底地形的三维高精度声学地图，通过高频声波主动扫描海底，将实时获取的回波数据与已知数据库进行比对，从而实现厘米级的定位。甚至，我们可以设想利用海底自然发声源（如鲸鱼的叫声、海底火山活动产生的低频声波），将其作为一种天然的“声学信标”，通过分析其传播路径和衰减特征，反推出船只的位置。 光学与激光的边缘探索： 考虑在能见度极佳的浅海或通过特殊设备（如水下无人机携带的高功率激光扫描仪）实现光学参照。并非对现有水下测绘技术的重复，而是提出在完全黑暗或浑浊水域中，如何利用非可见光（如红外、紫外）或高穿透性激光，勾勒出水下世界的轮廓，并与数据库中的水下地貌进行匹配。 生物感知的启示： 借鉴海洋生物（如迁徙的鱼类、海鸟）如何利用地球磁场、洋流、甚至是特定的海洋气味进行导航的原理。我们将探讨如何模仿这些生物的导航机制，开发出新型的“生物传感器”，例如，通过模仿海洋生物对微弱电磁信号的敏感性，或者分析海水中的微量化学物质梯度，来感知海洋环境的变化，并以此辅助定位。 第三章：预测与推断——航海者的“心灵地图” 在信息极度匮乏的情况下，航海者的经验、知识以及对环境的理解变得尤为重要。这一章将探讨如何在缺乏直接测量数据的情况下，进行高效的航位推算与预测。 环境模型的精细化： 并非简单介绍现有的海洋环境模型，而是强调建立高度精细化的、可实时更新的环境模型的重要性。例如，结合历史观测数据、卫星遥感信息、以及船上实时收集的少量数据，构建出高精度、高时空分辨率的洋流、潮汐、海况模型。航海者可以通过模型预测在一段时间内船只可能漂移的轨迹，并以此来校正和推算自己的位置。 “概率航行”的艺术： 引入“概率航行”的概念。在无法确定精确位置时，航海者需要能够评估自身在地图上的“不确定性区域”，并基于这个区域，对未来的航行风险进行概率性分析。例如，如果已知船只可能在某个区域的三个地点之一，那么如何选择下一段航程，才能在最大限度上缩小不确定性，同时规避潜在危险？ “知识图谱”与“情景推演”： 探讨如何将航海者的经验、历史航线、以及对特定海域的地质、生物、气象特性的理解，整合成一个“知识图谱”。在面临未知情况时，系统能够快速检索与当前情景相似的历史案例，并进行“情景推演”，为航海者提供决策支持。这并非简单的专家系统，而是强调人与系统之间的协同智能。 “感知融合”的终极形态： 设想一个高度自主的“感知融合”系统，它能够整合来自各种非传统传感器的数据，并通过复杂的算法，在信息冗余不足的情况下，自主地推断出船只最可能的位置和姿态。这个系统将具备强大的“自学习”能力，能够随着航行时间的推移，不断优化其对环境的理解和预测能力。 第四章：超越已知——未来的航海想象 本章将跳脱出当前的科技局限，大胆畅想未来深海导航的终极形态。 量子导航的曙光： 探讨量子传感器在导航领域的潜在突破。例如，利用量子纠缠效应，实现对地球引力场、磁场的高度灵敏测量，从而摆脱对外部信号的依赖，实现绝对自主导航。 “海底网络”与“水下互联网”： 设想未来在海底建立由传感器节点、通信中继器组成的“海底网络”。通过这个网络，即使在最深的海洋，船只也能获得有限但关键的空间信息。甚至，我们可以构想一种“水下互联网”，通过声学、光信号的组合，实现水下设备的互联互通。 “生物导航”的终极模仿： 进一步探索模仿海洋生物的导航机制，例如，利用基因工程或仿生学技术，开发出能够感知并响应地球磁场、洋流、甚至生物信号的“仿生导航系统”。 “空间定位网格”的新构想： 抛开传统的以点（卫星）为参考的定位方式，构想一种全新的“空间定位网格”。例如，利用遍布全球的海洋观测站、水下传感器、甚至是巨型浮标，构建一个由已知参照点组成的、遍布海洋的三维网络。船只通过与这个网络的相对位置关系，来推算自身坐标。 《深海探秘：未知水域的航行指南》是一本面向所有对海洋充满敬畏、对未知充满好奇的探索者。它鼓励读者跳出思维的定势，去思考在极端环境下，人类导航能力的边界在哪里，以及如何通过创新和想象，拓展人类探索海洋的疆域。本书并非提供现成的答案，而是抛出问题，激发思考，引领读者踏上一段关于未来航海技术的奇幻旅程。在这趟旅程中，我们学习的不仅仅是技术，更是人类在面对未知时，不屈不挠的探索精神。

评分☆☆☆☆☆

我是一名热爱大自然的旅行者，尤其对那些能够深入探索未知领域的科学技术充满好奇。海洋，占地球表面的绝大部分，却又是如此的神秘而难以抵达。因此，我一直对能够帮助我们探索和认识海洋的科学技术非常感兴趣。我希望这本书能够聚焦于海洋导航与定位技术在实际应用中的各种场景，让我看到这些技术是如何服务于人类探索和利用海洋的。我很好奇，在深海探测领域，那些潜水器和无人遥控潜水器（ROUV）是如何实现精准定位的？又或者，在海洋科学研究中，科学家们是如何利用这些技术来监测洋流、追踪海洋生物，甚至是对海底地形进行详细测绘的？我同样想了解，在海洋资源勘探方面，比如石油、天然气的开采，精准的定位技术又是如何发挥作用的，它又是如何确保作业的精确和安全的？甚至是在海上救援行动中，导航和定位技术又是如何帮助搜救人员快速找到遇险船只和人员的？我期待这本书能够通过丰富的案例和生动的描述，让我深刻理解，海洋导航与定位技术不仅仅是关于“在哪里”，更是关于“如何到达”以及“如何安全高效地完成任务”。它应该是一部展现科技如何赋能人类探索和利用海洋的实践指南。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对信息技术和数据科学充满好奇的读者，我一直认为，任何一项能够大规模应用并解决实际问题的技术，背后都离不开强大的数据处理和算法支持。海洋导航与定位技术，在我看来，就是一个典型的例子。我希望这本书能够深入探讨这些技术背后所涉及到的数据采集、处理以及算法模型。我好奇，各种传感器，比如陀螺仪、加速度计、磁力计，它们是如何捕捉到船只的运动状态和姿态信息的？又比如，雷达、声纳等探测设备，它们是如何“看”到周围的环境，并为导航系统提供数据的？更让我着迷的是，这些原始数据是如何被转化为精确的位置和方向信息的。我希望这本书能够详细介绍，诸如卡尔曼滤波、粒子滤波等先进的状态估计算法，是如何被应用于融合来自不同传感器的数据，从而提高定位的鲁棒性和精度。我也想了解，一些机器学习和人工智能技术，是否已经被应用于海洋导航领域，比如用于预测船只的航行轨迹，或者识别潜在的危险目标？我期待这本书能为我揭示，数据是如何在导航系统中扮演着至关重要的角色，以及算法的创新是如何不断推动着导航技术的进步。我希望这本书不仅仅是技术原理的介绍，更能让我感受到，数据与算法的结合，如何让船只在茫茫大海中拥有了“智慧”和“感知能力”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的船舶爱好者，我对于船舶的每一个组成部分都充满了浓厚的兴趣，而导航系统无疑是其中最为核心也最吸引我的一部分。每一次看到船舶在广阔的海面上航行，我都会想象背后那套精密运转的导航设备。我一直想深入了解，究竟是什么样的技术，才能让一艘巨大的船只在浩瀚无垠的海洋中，如同拥有“眼睛”一般，准确地感知自身的位置、方向以及前方的航道。我希望这本书能详细阐述各种导航原理，比如，什么是“天文导航”，它是如何利用天体的运行轨迹来确定方位的？又或者，在现代社会，我们早已熟悉的GPS是如何在海洋环境中工作的，它的信号是如何传输和接收的，又有哪些潜在的误差需要被考虑和纠正？我迫切地想知道，除了GPS之外，还有哪些先进的定位技术，例如惯性导航系统，它是如何通过测量加速度和角速度来推算船只位置的，它又与GPS系统如何配合使用，以提供更可靠的导航保障？更让我着迷的是，在一些特殊的海域，例如极地地区，GPS信号可能会受到干扰，那么在这种情况下，船舶又会采用何种备用的导航技术来确保航行安全？我期待这本书能够深入浅出地讲解这些复杂的技术概念，用清晰的图表和易于理解的语言，让我这个非专业人士也能领略到其中蕴含的科学智慧。我希望这本书不仅能让我了解“是什么”，更能让我明白“为什么”以及“如何”。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够改变人类出行方式的伟大发明充满敬意。而导航技术，在我看来，绝对是其中之一。试想一下，在没有导航技术之前，人类的出行将是多么的艰难和充满不确定性。我希望这本书能够从一个更具历史纵深感的角度，来讲述海洋导航与定位技术的发展演变。从古代依靠日月星辰和地标进行导航的时代，到蒸汽船、内燃机驱动的船舶出现，再到如今的全球卫星导航系统，每一步都标志着人类在征服海洋的过程中迈出了坚实的一步。我希望这本书能详细介绍，那些伟大的航海家和科学家是如何在他们的时代，凭借着有限的工具和非凡的智慧，开辟出新的航线的。我同样好奇，那些标志性的导航仪器的发明，比如六分仪、罗盘、天文钟，它们是如何影响了航海的进程，又有哪些技术难点在当时是难以克服的？我更想了解，当雷达、声纳、无线电导航等技术出现后，它们又是如何彻底改变了海洋导航的模式，让航行变得更加安全和高效？我期待这本书能让我感受到，技术的进步不仅仅是设备的更新换代，更是人类对海洋认知能力的不断提升，以及对自身探索能力的无限拓展。这本书，在我看来，应该是一部关于人类探索海洋、依靠科技不断突破边界的壮丽史诗。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够改变人们生活，并推动社会进步的工程技术充满敬意。海洋导航与定位技术，在我看来，正是这样一项意义深远的成就。我希望这本书能够从更广阔的视野，去探讨这些技术对全球经济、贸易以及国防安全所产生的巨大影响。我很好奇，现代海运贸易是如何高度依赖于精准的导航和定位技术来保证货物运输的及时性和安全性？又或者，在国防领域， submarines, warships, and other naval assets 如何利用先进的导航和定位系统来执行任务，维护国家海洋权益？我同样想了解，这些技术是如何促进了海洋资源的开发和利用，比如海上石油平台的定位和精准作业，又或者渔业资源的监测和管理？我期待这本书能够不仅仅是技术层面的介绍，更能让我理解，这些看似专业的科学技术，是如何与我们的日常生活息息相关，并为社会的稳定和发展提供重要的支撑。它应该是一部能够让我认识到，科技的力量是如何渗透到社会的各个角落，并深刻影响着人类文明进程的著作。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对数字世界和现实世界如何交织产生奇妙连接的领域充满好奇的人。海洋导航与定位技术，在我看来，就是这种连接的绝佳体现。我希望这本书能够深入探讨，各种现实世界的物理信号，比如无线电波、卫星信号，是如何被转化为数字信息，并最终被用于精确描述和控制船只在三维空间中的位置的。我好奇，GPS等卫星导航系统是如何克服了地球大气层、电离层等环境因素的干扰，将微弱的信号准确传输到地面？又或者，在水下环境中，声纳信号是如何被用于探测障碍物和测量距离的，它又有哪些局限性？我同样想了解，数据融合技术是如何将来自不同传感器、不同原理的测量数据，进行有效的整合，以获得比任何单一传感器更精确、更可靠的定位结果？我期待这本书能够为我揭示，数字信号处理、信息融合以及先进的滤波算法，是如何在这个过程中扮演着至关重要的角色。它应该是一本能够让我感受到，科学计算和信息技术是如何让冰冷的数字，在浩瀚的海洋中，转化为船只精准的“航向”。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对航海运动充满热情的人，我一直认为，精准的导航和定位是海上活动安全和成功的基石。我希望这本书能够深入浅出地讲解，各种导航和定位技术是如何应用于不同类型的海上活动中的。我很好奇，在大型远洋船舶的航行中，会采用哪些核心的导航系统？它们是如何协同工作的，以确保船舶能够安全高效地抵达目的地？我又想了解，在小型帆船的比赛中，帆手们是如何利用GPS、电子海图等设备来规划航线、规避障碍，以及在激烈的竞争中保持领先的？更让我着迷的是，在一些极限航海挑战中，比如环球航行，导航员们是如何依靠先进的技术和丰富的经验，来应对各种复杂多变的海况和气候条件的？我希望这本书能够提供一些关于导航设备的选择、使用以及维护的实用建议，让我也能从中受益。我同样期待，书中能够分享一些成功航海的案例，讲述那些在海上运用先进导航技术，克服困难，最终实现目标的励志故事。这本书，在我看来，应该是一本能够激发我对海上探险的热情，并为我提供实用指导的宝典。

评分☆☆☆☆☆

作为一个海洋爱好者，我一直对海洋的广阔与神秘充满好奇。从孩提时代就梦想着扬帆远航，探索那片蔚蓝的未知。然而，我深知，真正能够驾驭海洋，在浩瀚的洋流与复杂的地形中精准航行，并非易事。这其中蕴含着无数的科学与技术，是人类智慧与探索精神的结晶。我一直渴望深入了解这一切，那些让船只在茫茫大海中不迷失方向、能够准确抵达目的地的秘密。我希望找到一本能够解答我心中疑惑的书，一本能够让我窥探到海洋导航与定位技术背后精妙之处的书。我期待着，这本书能将那些抽象的科学原理，转化成我能够理解和欣赏的知识。比如，我很好奇，在没有任何参照物的情况下，船只如何确定自己的位置？是依靠遥远的星辰，还是某种看不见的信号？又或者，在极端的天气条件下，当所有可见的标记都消失不见时，导航员又是如何依靠他们的经验和仪器，依然保持着对方向的把握？我想要了解那些历史悠久的导航方法，比如古人如何依靠太阳和星象来辨别方向，又有哪些现代科技，如卫星导航系统，是如何改变了这一切，让航行变得更加精确和高效。我希望这本书能讲述这些技术的发展历程，从最初的简单工具到如今高度智能化的系统，每一步都充满了创新与突破。而且，我希望这本书不仅仅是枯燥的技术讲解，更能融入一些故事和案例，讲述那些在海上运用这些技术，克服重重困难，最终抵达目的地的传奇。我想要感受那种科学的魅力，以及人类在征服海洋过程中所展现出的智慧和勇气。这本书，在我眼中，不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往海洋未知世界的大门。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，理解一项技术的精髓，不仅在于了解它的原理，更在于体会它在解决实际问题时所展现出的智慧和创新。海洋导航与定位技术，在我看来，就是一个充满了挑战与智慧的领域。我希望这本书能够着重于介绍，在各种复杂和严苛的海洋环境下，导航与定位技术是如何被设计和优化，以应对各种潜在的困难和风险。我好奇，在强烈的太阳辐射、电磁干扰，或者恶劣的海况条件下，有哪些特殊的测量技术和补偿算法被用来保证定位的精度？又或者，在海图更新不及时，或者缺乏详细海底地形数据的区域，导航员们是如何依靠他们的经验和辅助导航手段来规避风险的？我同样想了解，那些在技术发展过程中出现的“瓶颈”是如何被一一突破的，比如，早期的天文导航精度有限，是如何通过引入天文钟和更精确的测量仪器来逐步提高的？我期待这本书能够展现出，人类在面对海洋的未知和挑战时，所展现出的不懈探索精神和非凡的创新能力。它应该是一部能够让我感受到，科学技术的进步，不仅仅是知识的积累，更是对现实世界难题的智慧解答。

评分☆☆☆☆☆

我对工程学的某些领域一直有着浓厚的兴趣，特别是那些与精密测量和控制相关的技术。海洋导航与定位，恰恰就是这样一个集合了多学科知识的领域。我一直认为，能够精准地确定一个物体在地球上的位置，并引导它前往指定目的地，是一项极其了不起的成就。我希望这本书能够从更宏观的视角，去探讨导航与定位技术在整个海洋工程和 maritime 行业中的地位和作用。它不仅仅是关于船只本身，更关乎整个海洋交通体系的运行效率和安全性。我想了解，这些技术是如何与海图、航线规划、船舶自动化控制等系统相结合，共同构建起一套完整的海洋作业体系的。例如，现代化的航线规划系统是如何根据实时的海况、天气预报以及船舶的性能参数，来优化航线的？又或者，自动驾驶技术在船舶上的应用，又是如何依赖于高精度的定位信息来实现的？我希望这本书能够阐述这些技术在实际应用中的挑战，比如海洋环境的复杂性，诸如波浪、洋流、气候变化等因素对定位精度的影响，以及如何通过先进的算法和传感器技术来克服这些挑战。我尤其感兴趣的是，这些技术在极端环境下的应用，比如深海探测、极地航行，甚至是在一些没有传统导航设施的区域，我们又是如何实现精准定位的？这本书，在我看来，应该是一部关于人类如何通过科学技术，去认知和掌控海洋的史诗。