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isbn号码:9787504528803

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远航的灯塔：现代航海导航技术与实践指南 内容简介 本书深入探讨了现代航海导航的复杂技术、前沿发展以及在实际航行中所面临的挑战与应对策略。它并非关于计算机系统或软件调试的专业手册，而是为海事领域的专业人士、学员以及对海洋探索充满热情的读者精心打造的一部权威指南。 第一部分：导航基础的回归与革新 本部分追溯了传统航海术的精髓，从天文导航的原理到海图的绘制与解读，为理解现代系统的复杂性奠定坚实的基础。 第一章：从星辰到罗盘：传统导航的复兴 详细解析了六分仪的使用、潮汐与洋流的计算方法，以及如何利用已知地标进行离线定位。重点阐述了在大功率电子设备失效的紧急情况下，传统技能的重要性。我们探讨了历史上海图的演变过程，并重点分析了最新的水文地理信息系统（Hydrographic Information System, HIS）如何整合传统测绘数据与现代声呐探测结果。 第二章：地理坐标系统的精确定义 深入剖析了地球椭球模型的选择（如WGS84、GRS80）及其对全球定位精度的影响。讨论了不同投影法（如墨卡托投影、兰伯特等角圆锥投影）在特定海域图件上的适用性与局限性。对基准面、高程系统与大地水准面的关系进行了严谨的数学描述，强调了在进行跨区域、多模式导航规划时，坐标系统一致性的极端重要性。 第二部分：卫星时代的导航核心技术 本章聚焦于全球导航卫星系统（GNSS）的架构、工作原理及其在海事应用中的核心地位。 第三章：GNSS系统的架构与信号处理 全面解析了包括GPS、GLONASS、北斗（BDS）以及Galileo在内的四大主流GNSS系统的工作原理。重点分析了卫星星座的几何分布对定位精度（DOP值）的影响。内容涵盖了从信号接收、载波跟踪到伪距解算的整个流程，并详细介绍了差分技术（如SBAS、RTK、PPP）如何将米级精度提升至厘米级。特别关注了电离层和对流层延迟误差的模型修正技术。 第四章：惯性导航系统（INS）的自主与融合 惯性导航系统是现代船舶自主导航能力的关键。本章详尽介绍了光纤陀螺仪（FOG）与环形激光陀螺仪（RLG）的物理结构与性能差异。我们探讨了加速度计的标度因数误差、漂移率的校正算法，以及如何通过卡尔曼滤波（Kalman Filtering）将INS的短期高精度与GNSS的长期稳定性进行最优融合。书中提供了详细的误差传播模型，用以预测系统在长时间无外部参考输入时的状态偏差。 第五章：电子海图显示与信息系统（ECDIS）的深度应用 ECDIS是现代航海的“电子大脑”。本书超越了基本操作指南，深入探讨了ECDIS的高级功能。内容包括：系统性能标准（PSC）的合规性审查、电子海图（ENC）的数据结构与更新机制（IHO S-57/S-100标准）、航线规划中的避碰区域动态划分算法、与AIS/ARPA数据的无缝集成，以及在不同航行环境下（如狭水道、VTS管制区）的优化配置策略。 第三部分：环境感知与态势感知 成功的导航依赖于对周围环境的实时、精确感知。本部分侧重于雷达、测深仪等传感器的原理与数据融合。 第六章：雷达与电子标示系统的优化与解读 详细介绍了X波段和S波段雷达的优缺点、脉冲压缩技术、以及杂波抑制算法（如MTI/MTD）。重点讲解了如何通过调整海面杂波（Sea Clutter）和降雨杂波（Rain Clutter）的门限设置，以提高对小型目标（如小艇、浮标）的检测率。此外，深入分析了电子标示系统（Electronic Chart Display and Information System, ECDIS）与雷达图像叠加（Radar Overlay）的精确配准技术，以及消除“鬼影”和“拖尾”效应的参数调整。 第七章：多波束测深与海底地形建模 针对深海、浅水航道的不同需求，本章阐述了多波束声呐（MBES）的工作原理、声速剖面测量对深度的影响，以及原始水深数据的礁石/障碍物探测算法。我们探讨了如何利用高分辨率测深数据建立三维海底地形模型，并将其导入ECDIS中，实现动态吃水裕度管理。 第四部分：未来挑战与安全冗余 本章展望了下一代导航技术的发展趋势，并强调了系统冗余和网络安全在未来“智能船舶”中的关键作用。 第八章：导航系统的网络安全与抗欺骗 随着GNSS和ECDIS系统日益依赖网络连接，网络安全成为新的焦点。本章分析了可能对航海导航系统构成威胁的攻击向量，如信号伪造（Spoofing）、信号干扰（Jamming）以及数据链劫持。内容提供了应对这些威胁的系统级防御策略，包括多频段信号验证、异构传感器数据交叉比对（PNT-Fusion for Resilience）等。 第九章：无人系统与远程控制导航的规范化 探讨了自主水面船舶（MASS）在自主决策、环境感知和远程操作方面的技术难点，特别是如何保证在缺乏船员干预下的决策过程的透明度与可追溯性，以及国际海事组织（IMO）对此类系统的最新法规框架。 本书旨在提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的导航知识体系，是任何致力于在现代海洋环境中安全、高效航行的专业人士不可或缺的工具书。

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