改变世界的中国科技力量--卫星导航

这本书比较清楚地介绍了人类定位和导航需求的起源与发展，不过对卫星导航技术原理的讲解相对简略。 早期人类主要依靠山川、河流、道路和聚落等地面参照物确定位置，并通过太阳、月亮和星辰判断方向。人们也积累了通过植被、生物活动和环境特征辅助辨别方向的经验，但这些方法容易受到地区、气候和环境条件影响，只能作为参考。 随着人们认识到磁石与地球磁场之间的关系，指南针和罗盘逐渐出现，并被应用于陆地测向和海上航行。指南针、航海星盘、象限仪和横杆仪等工具支持了早期远洋探索；18世纪出现的六分仪和高精度航海钟，又进一步提高了海上纬度和经度测量的精度。这些技术都是人类在实际需求驱动下，结合各个时代的科技条件解决定位和导航问题的成果。 进入近现代以后，无线电技术推动了地面无线电导航系统的发展，陀螺仪和加速度计的发展则促成了惯性导航系统。随着航天、原子钟、无线电测距和计算机技术成熟，人类进一步建立了卫星导航系统。卫星导航能够向大范围乃至全球用户提供全天候、全天时的定位、导航和授时服务。 卫星定位通常需要同时接收至少四颗卫星的信号。接收机需要求解经度、纬度、高度所对应的三维位置，以及接收机自身的时钟偏差，共四个未知量。卫星通过原子钟提供高稳定度的时间基准，并广播信号发射时间、轨道参数和时钟修正信息。接收机测量信号传播时间，估算自己到多颗卫星的伪距，再通过空间交会计算位置。地面控制系统则持续监测和修正卫星的轨道与时钟误差。 导航卫星并不都是固定在地球某个位置上空。GPS等全球导航系统的主体通常是不断绕地球运行的中圆地球轨道卫星。北斗则采用了由地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星组成的混合星座。 北斗系统按照“三步走”战略建设。北斗一号是试验性区域系统；北斗二号主要面向中国及亚太地区提供服务；北斗三号则完成了全球卫星导航系统建设。 北斗三号基本星座由3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和24颗中圆地球轨道卫星组成。地球静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星主要增强中国及亚太地区的覆盖和定位性能；24颗中轨卫星分布在3个具有一定轨道倾角的轨道面内，承担全球范围的主要导航覆盖任务。 北斗三号还采用星间链路，使卫星能够进行相互测距、时间同步和数据传输，提高全球星座的自主运行与管理能力。如今，北斗已经成为世界主要全球卫星导航系统之一，能够提供完整的全球定位、导航和授时服务，并具有混合星座、短报文通信和星间链路等特色。