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

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赵建虎，张红梅，吴永亭，王爱学 著

图书标签:

• 海洋导航
• 定位技术
• 船舶导航
• 海图
• GPS
• 北斗
• 惯性导航
• AIS
• 电子海图
• 海洋工程

出版社： 武汉大学出版社

ISBN：9787307194762

版次：1

商品编码：12207853

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：289

字数：442000

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；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

赵建虎，1970，武汉大学教授，博导。主要从事海洋测绘方面教学和研究工作，近年来先后承担国家重大专项、国家863、国家支撑计划、国家自然科学基金、海洋127项目多项；发表EI/SCI论文近百篇，出版专著3部。

前言/序言

《星际测绘与深空导航：超越地平线的坐标》 内容简介 本书深入探讨了在地球引力场范围之外，广阔无垠的宇宙空间中实现精确测绘、姿态确定与轨道机动的理论基础、关键技术与工程实践。随着人类探索的触角不断延伸至月球、火星乃至更遥远的太阳系边缘，对“航位推算”和“定位精度”的要求已远远超出了传统海洋导航的范畴。本书旨在为深空任务规划者、卫星系统工程师以及对天体动力学和空间信息科学感兴趣的研究人员，提供一个全面且深入的知识体系。 第一部分：宇宙坐标系与时间基准的建立 在深空导航中，首要的挑战是如何统一描述和跟踪数亿公里之外的航天器位置。本书详尽阐述了天文参考系（ICRF）的构建原理，重点解析了国际天体测量学联合体（IAU）如何通过射电干涉测量（VLBI）技术，将地球坐标系锚定于遥远类星体，从而实现对空间目标位置的绝对参考。 接着，我们详细剖析了太阳系质心坐标系（SSCB）与太阳系内历表（SPICE）的生成过程。这包括对太阳系主要天体（行星、大型卫星、小行星）的精细轨道模型（如JPL的DE系列历表）的建模方法，以及如何利用牛顿-拉格朗日微扰理论，修正开普勒轨道，以满足高精度探测任务的需求。 时间同步是深空测量的核心。本书区分并详细比较了世界协调时（UTC）、原子时（TAI）、地球动力学时（TDB）和捷星时（TCB）之间的转换机制与相对误差。特别强调了在跨越光速延迟的通信中，如何利用广义相对论效应校正时间差，确保地面测控站与航天器之间的时间同步精度达到皮秒级别。 第二部分：远距离空间测距与定位技术 本书的核心章节聚焦于远距离测距技术。传统的甚长基线干涉测量（VLBI）在深空探测中的应用被提升到极致。我们详细介绍了双向（Two-way）和单向（One-way）测距原理，以及如何在高信噪比环境下，从接收到的信号中提取出精确的载波相位和时延信息。 针对深空探测器的独特需求，本书对激光测距（SLR）在特定任务（如月球轨道器或近地小行星探测）中的应用进行了深入探讨。这包括激光脉冲的产生、大气折射修正、以及如何通过激光回波的脉冲形状分析来提高距离测定的精度。 此外，我们引入了先进的多普勒测速技术。分析了如何通过精确测量航天器下行信号的频率漂移，推导出其相对于地面的径向速度。书中结合了具体的任务案例，展示了如何利用多普勒残差数据，结合轨道动力学模型，对航天器的轨道参数进行迭代优化，以实现轨道机动的后效评估。 第三部分：深空姿态确定与相对导航 在没有大气阻力和传统导航浮标的太空中，航天器的姿态确定依赖于对外部参考源的观测。本书详尽阐述了星敏感器（Star Trackers）的工作原理，从图像采集、星点识别与匹配，到如何利用星图数据库解算航天器自身的姿态四元数。 对于近距离或编队飞行任务，相对导航成为关键。我们详细介绍了基于光学导航（OpNav）的方法，即利用机载相机对已知位置的行星、卫星或目标飞行器进行成像，并通过解析图像中的特征点，实时解算自身相对于目标的位置和速度。这部分内容包含了对相机畸变模型、目标特征提取算法以及卡尔曼滤波在状态估计中的应用的深入分析。 第四部分：轨道控制与机动优化 有效的轨道机动规划是确保任务成功的基石。本书系统性地回顾了牛顿法和伴随法（Adjoint Method）在优化轨道转移轨道设计中的应用。针对霍曼转移、引力助推（Gravity Assist）等经典机动，本书提供了详细的数值求解步骤和工程实现考量。 特别地，本书关注了低推力长时间机动（Low-Thrust Trajectory Optimization）。讨论了如何使用最优控制理论（如庞特里亚金最大值原理）来设计高效率的电推力器工作方案，以在有限的燃料预算内达到目标轨道。书中还纳入了行星际弹道学的最新进展，包括如何利用太阳帆的微小推力进行长期轨道维持。 第五部分：数据处理与未来展望 本书最后一部分讨论了深空导航数据流的处理流程，包括地面站网络的协同工作、数据去噪技术，以及导航信息与飞行控制系统的集成。我们探讨了如何利用自主导航（Autonomous Navigation）系统，减少对地面测控的依赖，使得探测器能在信息延迟极高的情况下，自主完成关键的着陆或对接操作。 总结而言，《星际测绘与深空导航：超越地平线的坐标》提供了一套完整的、跨学科的导航理论框架，旨在推动读者从地球表面的限制性思维中解放出来，理解和掌握在浩瀚宇宙中实现精准“定位”的复杂科学与工程艺术。

评分☆☆☆☆☆

《海洋导航与定位技术》这本书的深度和广度，远超我的预期。作为一个对海洋科技略有了解的读者，我本以为能从中看到一些熟悉的知识，但这本书的内容实在太丰富了，很多章节都触及到了我从未涉猎过的领域。例如，关于声纳和声学定位的原理，书中用图文并茂的方式详细讲解了声波在水中的传播特性，以及如何利用这些特性进行水下目标的探测和定位，这让我对潜艇、水下机器人等装备的“眼睛”有了全新的认识。另外，关于电子海图显示与信息系统（ECDIS）的介绍，更是让我看到了未来航海的智能化趋势，船员不再需要费力地解读纸质海图，而是能在屏幕上实时获取丰富的航行信息，大大提高了航行效率和安全性。书中对于各种导航误差源的分析也十分到位，从大气折射到设备本身的精度限制，都做了细致的论述，这让我明白，看似简单的“定位”背后，隐藏着多少科学的研究和技术的挑战。这本书绝对是海洋科技爱好者和从业者不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

《海洋导航与定位技术》这本书带给我的，是一种全新的视角来审视海洋。我一直以为海洋就是一片广阔的水域，但这本书让我明白，它是一个充满复杂系统和精妙技术的世界。书中关于海洋测绘和水深探测的章节，让我惊叹于人类如何能够精确地绘制出海底的地形，而这些信息对于航海安全至关重要。我特别被书中关于动态定位系统的描述所吸引，它能够让船舶在海上精确地保持位置，而无需锚泊，这对于海上油田作业、海上风电安装等工程具有革命性的意义。作者对这些技术的原理、应用场景以及未来发展趋势都做了深入的剖析，让我对海洋科技的未来充满了期待。这本书不仅是一部技术手册，更是一扇窗户，让我得以窥见那个常常被忽略，却又与我们息息相关的海洋科技领域，让我对海洋的理解从“一片水”升华到了“一个由技术构建的智慧空间”。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的文字中，我仿佛能感受到海风的咸湿和海浪的拍打声。这本书虽然名为《海洋导航与定位技术》，但它所讲述的远不止于技术本身，更是一种承载着历史、文化和人类勇气的叙事。我被其中关于海洋探险家们如何依靠简陋的工具探索未知海域的故事深深吸引，那些充满传奇色彩的航程，那些在极端环境下对方向的执着追求，都让我动容。而随着时代的发展，书中展现的现代导航技术，如惯性导航系统、视觉导航等，又是如此的精密和高效，它们如同智慧的眼睛，赋予了船舶在复杂海洋环境中安全航行的能力。我尤其欣赏书中对于各种技术优劣势的客观分析，以及它们在不同场景下的应用考量。阅读这本书，就像是在穿越时空，从古老的航海时代一步步走向充满科技感的未来，让我对人类与海洋的关系有了更深刻的理解，也体会到了海洋科技发展背后所蕴含的人类智慧和不懈探索的精神。

评分☆☆☆☆☆

这本《海洋导航与定位技术》简直是打开了我对海洋世界认识的新维度！我一直对深邃的蓝色海洋充满好奇，但总觉得它遥不可及，充满了未知。这本书就像一位经验丰富的领航员，用详实而生动的笔触，为我描绘了一幅幅壮丽的海上画卷。从最基础的航海原理，到如今先进的卫星导航系统，作者娓娓道来，将复杂的科技术语转化成我能理解的语言。我特别喜欢关于传统天文导航的部分，想象着古人在浩瀚星空中寻找方向，那种智慧和毅力令人赞叹。而当我读到GPS、北斗等现代定位技术如何精确地指引船只穿越茫茫大海时，又深深感受到科技的力量。书中穿插的许多真实案例，比如某次重大搜救行动中定位技术发挥的关键作用，让我觉得这些技术不再是枯燥的理论，而是与生命、与人类探索紧密相连。这本书不仅仅是关于技术，更是一种关于探索、关于连接、关于安全的故事，让我对海洋的敬畏之情油然而生，也激发了我对海洋科学的浓厚兴趣。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书《海洋导航与定位技术》的专业性很强，起初我有点担心自己会看不懂。但作者的写作风格非常独特，他能够将一些非常晦涩的技术概念，通过巧妙的比喻和生动的案例，转化为易于理解的语言。我记得其中关于误差补偿的章节，作者用了一个非常形象的比喻来解释“校准”的重要性，让我一下子就抓住了核心。而且，书中对于不同定位技术的历史演变也进行了梳理，从早期的罗盘、六分仪，到磁罗盘、陀螺罗盘，再到卫星导航，整个过程清晰明了，让我看到了技术进步的脉络。书中还探讨了海洋环境中一些特殊的定位挑战，比如在极地地区的导航难题，以及水下导航的独特性，这些都极大地扩展了我的视野。我不得不说，这本书的知识密度很高，但信息组织非常有条理，读起来并不觉得枯燥，反而充满了探索的乐趣，让我受益匪浅。