現代導航的演進--量子技術的興起/高新科技譯叢 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳德偉楊春燕... 編

圖書標籤:

• 導航技術
• 量子技術
• 現代導航
• 科技發展
• 高新科技
• 量子導航
• 導航係統
• 技術演進
• 未來技術
• 科技譯叢

店鋪： 土星圖書專營店

齣版社： 國防工業

ISBN：9787118115512

商品編碼：29708342016

開本：16

齣版時間：2018-02-01

基本信息

• 商品名稱：現代導航的演進--量子技術的興起/高新科技譯叢
• 作者：(美)F.G.梅傑|譯者:吳德偉//楊春燕//徐小傑//苗強//戚君宜
• 定價：128
• 齣版社：國防工業
• ISBN號：9787118115512

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-02-01
• 印刷時間：2018-02-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：259
• 字數：385韆字

內容提要

F.G.梅傑著的《現代導航的演進--量子技術的興 起》主要麵嚮大專水平、具備物理和工程方麵基礎的 求知非專業人員。它以直觀的方式，廣泛介紹瞭地麵 和空間導航演變的相關主題，且較少使用數學公式。
    前兩章介紹自然界中的導航和古代水手的導航，包括 腓尼基人、維京人、太平洋島上居民所用的導航。第 3、4章介紹恒星導航、星座及星坐標等要素。第5～7 章介紹精密機械計時器，海洋中經度的測定和精密可 控石英時鍾*近的發展。第8章總結介紹瞭量子概念 ，作為討論微波和光與原子之間相互作用的準備知識 。有關原子鍾的介紹相當詳細，包括氫微波激射器、 銫束、銣電池，以及*新發展的銫噴泉和單離子頻率 標準。隨後介紹陀螺羅盤的章節引齣瞭對薩格納剋激 光陀螺的討論。從**3章開始介紹有關基於時間的導 航：先是基於地麵網絡的“羅蘭C”和“奧米茄”， 隨後是基於衛星的係統，包括軌道理論、早期的衛星 導航係統SECOR、TRANSIT等；*後推齣瞭**導航衛 星係統——**定位係統（GPS），該係統是本時代 重大技術成就之一。對GPS分三大部分進行介紹：空 間、控製和用戶部分。研究人員試圖通過實現超常的 協調性和精度，使整個係統正常運作。GPS尤其是差 分GPS的應用廣泛，除瞭常見的空中導航、海洋導航 和導彈製導，GPS還應用於大地測量、重大工程建設 、礦業項目、農業、生態、緊急定位，*不用說高速 公路導航。**7章是太空導航的相關內容。**8章討 論瞭導航的未來，屆時原子乾涉儀可作為陀螺羅盤使 用，銫噴泉作為原子時間標準，量子計算機用來*新 衛星星曆。
    

目錄

第1章 自然界中的導航
1.1 動物導航
1.2 通過太陽確定方嚮
1.3 通過星星確定方嚮
1.4 磁場定嚮
1.5 風和氣流
1.6 電場定嚮
1.7 信鴿
1.8 帝王蝶
1.9 長距離遷徙的鳥類
1.1 0太平洋鮭魚
1.1 1人類的導航
參考文獻
第2章 早期的導航
2.1 沙漠遊牧民族
2.2 太平洋中的航海傢
2.3 星象羅盤
2.4 腓尼基人
2.5 維京人
2.6 古代的儀器
2.6.1 日晷和夜行儀
2.6.2 磁羅盤
2.6.3 沙漏
2.6.4 拖闆計程儀和拖曳式
計程儀
2.6.5 戴維斯象限儀
2.6.6 星盤
參考文獻
第3章 天文學的曆史背景
3.1 古代天文學
3.2 伊斯蘭天文學
3.3 歐洲天文學傢
3.4 艾薩剋·牛頓
參考文獻
第4章 現代天文學的要素
4.1 行星地球
4.2 月球和行星
4.3 內行星
4.4 外行星
4.5 恒星
4.6 星座
參考文獻
第5章 海洋導航
5.1 地理坐標
5.2 天文坐標係
5.3 時間係統
5.4 導航三角形
5.5 截距法[3］
5.6 導航三角形的錶格解[4］
5.7 月球距離法

《現代導航的演進：量子技術的興起》 一、 序章：時間與空間的錨定 自人類仰望星空，試圖理解自身在宇宙中位置的那一刻起，導航的種子便已播下。從依靠星辰的古老航海傢，到依靠磁羅盤辨彆方嚮的探險傢，再到如今駕馭衛星信號精準定位的現代人，導航技術的進步史，就是一部人類對時空認知不斷深入和拓展的曆史。每一項革新，都如同在茫茫宇宙中為我們點亮一盞新的燈，指引著前行的方嚮。 本書《現代導航的演進：量子技術的興起》旨在深入剖析導航技術的曆史脈絡，聚焦於當前正以前所未有的速度重塑我們導航範式的量子技術的崛起，並展望其深遠影響。我們並非僅僅講述一個技術迭代的故事，更希望展現人類智慧如何跨越時代的鴻溝，不斷挑戰認知的極限，最終實現對自身位置和運動狀態前所未有的精確把握。 二、 第一篇：從經驗到精確——傳統導航的輝煌與局限 1. 星辰的指引與羅盤的啓示：早期導航的智慧 人類最初的導航，是與自然界的緊密聯係。觀察日月星辰的運行軌跡，識彆地貌特徵，便是先民們賴以生存和探索世界的手段。這些基於經驗的導航方式，雖然充滿智慧，但受限於觀測條件、天氣變化以及人類記憶的局限，精度較低，難以應對大規模的遠距離航行和精確的地理測繪。 磁羅盤的發明，無疑是導航史上的一個裏程碑。它將導航的依賴性從可見的天體轉嚮瞭地球自身的磁場，使得在陰雨天或夜間也能進行方嚮判斷。然而，地磁場本身存在著變動性和局部異常，使得羅盤導航也難以實現絕對的精確。 2. 機械的律動與慣性的力量：慣性導航的曙光 隨著工業革命的深入，機械精密製造的進步為導航帶來瞭新的可能。陀螺儀和加速度計的齣現，使得慣性導航係統（INS）應運而生。慣性導航的基本原理是，通過測量物體的加速度並積分兩次，就可以推算齣其相對於初始位置的速度和位移。它不依賴外部信號，理論上可以實現自主導航，不受天氣、電磁乾擾等因素影響。 在早期，慣性導航係統主要應用於軍事領域，如潛艇、導彈和飛機。其核心在於精密機械部件的製造和復雜的算法。盡管其精度隨著技術的進步不斷提高，但機械部件的磨損、地球自轉（科氏力）的影響以及纍積誤差問題，仍然是其固有的挑戰。 3. 時間的脈動與信號的廣播：衛星導航的革命 真正將導航精度提升至前所未有高度的，是衛星導航係統的齣現。以GPS（全球定位係統）為代錶的衛星導航係統，通過部署在太空中的多顆衛星，嚮地麵廣播精確的時間信號和自身的位置信息。地麵接收機接收到至少四顆衛星的信號後，通過測量信號傳播時間差，即可計算齣接收機的位置、速度和時間。 衛星導航的革命性在於其全球覆蓋、全天候工作以及極高的定位精度。它深刻地改變瞭我們的齣行方式、物流運輸、地理測繪、農業生産乃至日常生活的方方麵麵。無論是駕車穿越陌生的城市，還是監測地殼運動，或是進行精準農業，衛星導航都已成為不可或缺的工具。 然而，衛星導航也並非完美無缺。它依賴於昂貴的衛星基礎設施，容易受到信號遮擋（如在高樓林立的城市或室內）、信號乾擾（軍事或民用）、以及信號丟失（如在GPS“黑洞”區域）等問題的影響。此外，對外部信號的依賴性，也使得其在某些極端環境下顯得脆弱。 4. 信號的博弈與誤差的糾纏：傳統導航麵臨的挑戰 盡管衛星導航取得瞭巨大成功，但其固有的局限性也促使科學傢和工程師們不斷探索新的導航技術。信號遮擋、多徑效應（信號經過多次反射後到達接收機）、大氣層延遲、衛星鍾差以及接收機自身誤差等，都在不斷侵蝕著導航的精度。 在一些高精度要求的應用場景，例如自動駕駛汽車在復雜城市環境中的行駛、無人機在地下管道或室內空間的作業、深海探測以及精確授時等，僅僅依靠衛星導航已經難以滿足需求。這些挑戰，正是在為下一代導航技術的誕生鋪平道路。 三、 第二篇：量子躍遷——顛覆式創新與無限可能 1. 量子世界的奇妙規則：基礎理論的支撐 量子力學，作為描述微觀粒子行為的物理學理論，揭示瞭與宏觀世界截然不同的奇妙規則。疊加態、糾纏態、量子隧穿等概念，為我們理解和操控物質提供瞭全新的視角。正是這些看似抽象的理論，孕育瞭量子技術，並最終滲透到導航領域，帶來顛覆性的變革。 疊加態（Superposition）： 量子比特（qubit）可以同時處於0和1的疊加狀態，而非經典比特隻能是0或1。這種能力為量子計算的強大算力奠定瞭基礎，也影響著量子傳感器的靈敏度。 糾纏態（Entanglement）： 兩個或多個量子比特之間存在一種特殊的關聯，無論它們相距多遠，一個比特的狀態變化會瞬間影響到其他比特。這種“超距作用”為實現遠距離的精密測量和信息傳遞提供瞭可能。 量子測量（Quantum Measurement）： 量子測量可以達到經典測量無法企及的精度，因為它可以探測到極微弱的物理量變化，且在某些情況下，其測量過程本身對被測量的影響極小。 2. 量子傳感器：超越極限的感知能力 量子傳感器是量子技術在導航領域最直接的應用之一。它們利用量子現象來測量物理量，如加速度、角速度、磁場、重力場等，其靈敏度和精度遠超經典傳感器。 原子鍾與量子時鍾： 原子鍾以原子能級的躍遷頻率作為時間基準，其精度極高，是現代導航和通信係統的關鍵。而量子鍾則利用量子效應，如超冷原子或離子，進一步提升瞭時間的測量精度，可以達到遠超當前原子鍾的水平。高精度的時間測量是實現精確距離測量和定位的基礎，尤其是在缺乏外部信號的場景下。 量子陀螺儀： 傳統的機械陀螺儀會産生誤差，而基於量子原理的陀螺儀，如原子乾涉儀陀螺儀，能夠測量角速度。它們利用冷原子在不同路徑上的乾涉效應來測量鏇轉，對鏇轉的感知極其靈敏，且不受溫度、震動等環境因素的影響，能夠實現高精度的自主導航，尤其適用於長時間、無外部信號的導航任務。 量子加速度計： 同樣基於原子乾涉原理，量子加速度計能夠精確測量加速度。它們能夠實現比現有MEMS（微機電係統）加速度計高齣幾個數量級的精度，從而大大降低慣性導航係統的纍積誤差，甚至可能實現“無漂移”的慣性導航。 量子磁力儀與重力儀： 利用量子效應（如原子自鏇進動），量子磁力儀和重力儀能夠以前所未有的精度探測地磁場和重力場的微小變化。這些信息可以用來輔助導航，例如在衛星信號丟失時，通過探測地錶的重力場異常來識彆地理位置，或者通過精確測量地磁場信息來修正導航路徑。 3. 量子導航係統：自主、隱蔽、抗乾擾 將上述量子傳感器與先進的算法結閤，便構成瞭量子導航係統（QNS）。與依賴外部信號的衛星導航係統不同，量子導航係統本質上是一種自主導航技術，理論上可以在任何環境下工作，包括： 深海與地下： 衛星信號無法穿透深海和地下，但量子導航係統可以提供可靠的定位信息。 室內與城市峽榖： 在高樓林立的城市或室內環境中，衛星信號容易被遮擋，量子導航可以提供連續、精確的定位。 太空與高軌道： 在遠離地球的太空中，衛星導航信號的強度會大幅減弱，量子導航係統則不受影響。 軍事與安全場景： 量子導航的自主性和抗乾擾能力，使其在軍事領域具有重要意義，可以實現隱蔽、精確的導航，免受電磁乾擾和欺騙的影響。 4. 量子通信與時間同步：賦能協同導航 除瞭傳感器，量子技術在通信和時間同步方麵也為導航帶來瞭新的可能性： 量子密鑰分發（QKD）： QKD能夠實現理論上絕對安全的密鑰分發，為導航係統的通信提供強大的安全保障。在分布式導航網絡中，安全可靠的通信至關重要。 量子糾纏時間同步： 利用量子糾纏的特性，可以實現遠距離、高精度的量子時鍾同步。這對於構建分布式傳感器網絡、實現協同定位以及確保全球時間的一緻性具有重要意義。 四、 第三篇：未來展望——融閤與無限可能 1. 混閤導航：量子的力量與經典的智慧 量子導航並非要完全取代現有的衛星導航係統，而是與它們形成優勢互補，構建更加強大和可靠的混閤導航係統。在有衛星信號的區域，可以利用衛星導航進行粗定位，然後由高精度的量子傳感器進行修正和補充。在衛星信號丟失時，則可以完全切換到自主的量子導航模式。 2. 導航的邊界拓展：從地球到星辰 隨著量子技術的成熟，導航的邊界將不再局限於地球。深空探測、星際旅行將不再需要依賴地球發齣的信號，而可以依靠船載的量子導航係統自主完成。對其他行星、小行星的精確定位和著陸，將成為可能。 3. 安全與倫理的考量：技術發展的雙刃劍 量子技術的飛速發展，也伴隨著潛在的安全和倫理挑戰。導航的絕對精確性意味著更強的監控能力，如何平衡安全需求與個人隱私，將是社會需要認真思考的問題。同時，量子技術的軍事應用也可能引發新的軍備競賽。 4. 結語：邁嚮未知，錨定未來 《現代導航的演進：量子技術的興起》一書，正是希望帶領讀者穿越傳統導航的智慧長河，探索量子技術如何以前所未有的方式重塑我們對空間和時間的感知。從星辰的指引到原子鍾的律動，從衛星的廣播到糾纏的奧秘，導航的每一次飛躍，都象徵著人類對未知世界探索的決心和智慧。量子技術的興起，是這場漫長演進中的一次激動人心的“量子躍遷”，它將把我們的導航能力推嚮新的高度，開啓一個更加精準、自主、安全的未來。

評分☆☆☆☆☆

評價二 我最近在尋找一些能夠拓展思維邊界的讀物，希望能接觸到一些跨學科的、前沿的知識脈絡。這本書的篇幅和內容密度，從初翻的印象來看，似乎是偏嚮於體係構建和宏觀梳理的類型。我特彆欣賞那些能夠將復雜概念用相對直觀的語言勾勒齣來的作品，如果這本書能做到這一點，那麼它對於我這樣一個並非科班齣身的讀者來說，價值就非常巨大瞭。我期待它能夠提供一個紮實的知識框架，而不是僅僅停留在對技術名詞的簡單羅列上。一個好的科普或導論性質的著作，應該像一位優秀的嚮導，既能指引方嚮，又能解釋沿途的風景，讓學習的過程充滿樂趣而非挫敗感。如果它能用生動的比喻或者恰當的曆史迴顧來輔助說明那些晦澀的理論，那簡直是太棒瞭。我希望它能激發我更深層次的探究欲，而不是在讀完後隻留下一些模糊的印象。

評分☆☆☆☆☆

評價一 這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，那種沉穩中又不失現代感的封麵處理，讓人在書店裏一眼就被吸引住瞭。我本來是抱著隨便翻翻的心態去看的，結果一上手就被那種對紙張質感的用心所打動。內頁的排版也極為考究，字號和行距的搭配恰到好處，閱讀起來非常舒適，長時間盯著也不會感到眼睛疲勞。更難得的是，雖然內容似乎涉及瞭比較專業的技術領域，但排版上卻絲毫沒有那種枯燥的學術論文感，反而透露齣一種清晰的邏輯層次。我可以想象，這背後一定凝聚瞭編輯團隊不少的心血。從拿到書的那一刻起，我就覺得這不是一本快餐式的讀物，而更像是一件值得收藏的藝術品。這種對細節的精益求精，往往預示著內容本身也是經過精心打磨的，讓人對閱讀體驗充滿瞭期待。書脊的挺括度也很好，即便是經常翻閱，也不容易齣現鬆垮的現象，這對於經常需要查閱資料的讀者來說，無疑是個加分項。

評分☆☆☆☆☆

評價五 最近我對知識體係的“新舊交替”話題非常感興趣。很多經典的理論體係在麵對全新的技術範式時，往往顯得力不從心，需要進行痛苦的重構或徹底的顛覆。我希望這本書能提供一個分析框架，用以評估當前技術浪潮對既有知識體係産生的衝擊程度。例如，那些過去被認為是不可逾越的物理或工程學上的限製，是否正在被新的思路所打破？這種“演進”的過程，通常伴隨著巨大的範式轉變和理論上的不適感，如何平穩地度過這個階段，是所有研究者和愛好者共同麵臨的挑戰。我期待這本書能夠深入探討這種“接力棒”的傳遞過程，揭示齣那些看似微小的技術突破是如何纍積，最終引發顛覆性變革的。如果它能提供一些曆史上的對照案例，來佐證當前趨勢的不可逆性，那就更好瞭，這樣能幫助我更好地定位自己所處的位置。

評分☆☆☆☆☆

評價三 作為一個關注科技發展趨勢的業餘愛好者，我總是在尋找那些能夠預示未來走嚮的信號。很多關於前沿科技的書籍往往陷入兩種極端：要麼過於晦澀難懂，充斥著隻有專業人士纔能理解的術語；要麼就是過於空泛，把未來的圖景描繪得天花亂墜，卻缺乏堅實的基礎支撐。我希望能找到一個平衡點，這本書的標題似乎暗示瞭這種平衡的可能性，即在保持技術深度的同時，兼顧到更廣泛讀者的理解需求。我關注的重點在於，作者是如何處理時間維度上的過渡和演進的？是從遠古的理論基礎開始鋪陳，一步步導嚮現代的突破，還是直接切入最新的熱點進行剖析？一個成功的敘事結構，應該能夠讓讀者感受到知識的“生長”過程，理解為何某些技術的齣現是必然的，而不是憑空産生的。如果這本書能清晰地勾勒齣一條清晰的時間軸和邏輯鏈條，那將是一次非常愉快的閱讀旅程。

評分☆☆☆☆☆

評價四 我對書籍的“可讀性”有著近乎偏執的要求，這不僅僅關乎文字是否流暢，更在於作者的“聲音”是否鮮明。好的技術書籍不應該像冰冷的操作手冊，而應該像一位經驗豐富的導師在耳邊娓娓道來。我非常好奇這本書的作者是如何駕馭這種宏大主題的。是采用瞭宏觀的哲學思辨，將技術發展視為人類文明進程的一部分進行解讀？還是側重於技術細節的精準描述，通過對具體案例的深入剖析來展現其重要性？我希望看到的，是一種既有理論高度，又不失人情味的敘述風格。那種充滿洞察力的評論，能夠一語道破當前研究領域中的核心矛盾和瓶頸，是真正能讓人醍醐灌頂的地方。如果作者能夠將那些看似孤立的技術節點串聯起來，展現齣一種整體的、動態的視角，那麼這本書的價值就遠遠超齣瞭教科書的範疇，成為瞭啓發思考的工具。