面向地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫思考

肖汶斌　藍(lán)強(qiáng)　王得志　王勇獻(xiàn)

摘要：《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》是一門重要的應(yīng)用性學(xué)科，已廣泛應(yīng)用于民用和軍事等諸多領(lǐng)域。依據(jù)新時(shí)代軍事地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程建設(shè)的任務(wù)需求，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上梳理形成了《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫的主要思路，圍繞注重課程學(xué)習(xí)連貫性、構(gòu)建合適的學(xué)習(xí)知識(shí)板塊、緊貼軍事應(yīng)用特點(diǎn)、增設(shè)前沿性和趣味性內(nèi)容等方面，提出了面向地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫的相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星導(dǎo)航定位;3S技術(shù)課程群;地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）13-0144-02

衛(wèi)星導(dǎo)航定位是利用衛(wèi)星播發(fā)的無(wú)線電信號(hào)為運(yùn)載體航行提供連續(xù)、安全和可靠導(dǎo)航定位服務(wù)的專業(yè)性技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于軍事活動(dòng)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)、人民生活等諸多領(lǐng)域[1]。隨著各種新技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)海上方向的軍事作戰(zhàn)與保障將更多地融合衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息，因此在《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程建設(shè)階段應(yīng)瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星導(dǎo)航定位的最新技術(shù)成果，并聚焦海上作戰(zhàn)的軍事應(yīng)用領(lǐng)域，扎實(shí)推進(jìn)新時(shí)代地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的軍校大學(xué)生學(xué)懂弄通衛(wèi)星導(dǎo)航定位專業(yè)技術(shù)。面向地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，建設(shè)《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程是新時(shí)代新型軍事力量重塑背景下富有挑戰(zhàn)性的重要研究課題之一。

一、《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫的任務(wù)需求

《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》是新時(shí)代軍事地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，是從事部隊(duì)相關(guān)實(shí)際工作的必要知識(shí)儲(chǔ)備。依據(jù)最新的地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)大綱，該專業(yè)設(shè)置了3S技術(shù)課程群，而《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》是3S技術(shù)課程群的主干課程。

目前，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校講授衛(wèi)星導(dǎo)航定位課程及相近課程主要以《衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理》（武漢大學(xué)出版社，2015）[2]、《全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)及其應(yīng)用》（測(cè)繪出版社，2015）[3]、《GPS原理與接收機(jī)設(shè)計(jì)》（電子工業(yè)出版社，2012）[4]等教材為主，但上述教材具有一定的統(tǒng)編性，與軍隊(duì)院校學(xué)員實(shí)踐能力、職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)尚存在一定差距，與軍隊(duì)地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的結(jié)合程度偏低，無(wú)法充分滿足軍校指揮類本科學(xué)員衛(wèi)星導(dǎo)航定位知識(shí)結(jié)構(gòu)體系的培養(yǎng)要求。為適應(yīng)新時(shí)代軍隊(duì)院校學(xué)科體系建設(shè)的要求，夯實(shí)地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)員的衛(wèi)星導(dǎo)航定位知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升學(xué)員在專業(yè)領(lǐng)域里的邏輯思維、創(chuàng)新思維、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等能力，擬對(duì)新建本科專業(yè)課程《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》開展講義論證與編寫。

二、《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫的主要思路

《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫以地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)大綱、《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程教學(xué)計(jì)劃為牽引，堅(jiān)持以衛(wèi)星導(dǎo)航定位基本理論為主、相關(guān)實(shí)際應(yīng)用為輔的基本策略，側(cè)重衛(wèi)星導(dǎo)航定位理論和海上軍事應(yīng)用相結(jié)合，注重講義的應(yīng)用性、實(shí)用性和發(fā)展性;既適合軍隊(duì)院校指揮類本科教學(xué)需要，體現(xiàn)地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特色，又要兼顧海軍軍事應(yīng)用實(shí)踐特點(diǎn);始終圍繞衛(wèi)星導(dǎo)航定位基本原理的教學(xué)主題，著力拓展本科學(xué)員在衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用知識(shí)能力、閱讀總結(jié)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力等三方面能力，統(tǒng)籌規(guī)劃、精準(zhǔn)實(shí)施、穩(wěn)步推進(jìn)《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫。

《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫的主要思路如下：使地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)員通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，了解并掌握衛(wèi)星導(dǎo)航定位的基本概念、技術(shù)特點(diǎn)以及在軍事和民用領(lǐng)域的典型應(yīng)用，掌握衛(wèi)星定位的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)，理解衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)理論和衛(wèi)星星歷知識(shí)，熟悉衛(wèi)星導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星信號(hào)體制，學(xué)會(huì)基于衛(wèi)星定位基本原理開展衛(wèi)星定位誤差分析，建立運(yùn)用衛(wèi)星導(dǎo)航定位知識(shí)解決基本實(shí)際問(wèn)題的觀念，具備一定的實(shí)際應(yīng)用能力，奠定進(jìn)一步學(xué)習(xí)地球信息科學(xué)與技術(shù)相關(guān)課程以及從事部隊(duì)相關(guān)實(shí)際工作的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本課程講義編寫形成了長(zhǎng)期從事海洋科學(xué)、衛(wèi)星導(dǎo)航、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等領(lǐng)域教學(xué)與科研教師組成的論證組，與上海交通大學(xué)、武漢大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等領(lǐng)域知名專家建立了咨詢指導(dǎo)機(jī)制，有序推進(jìn)該課程教學(xué)日歷和教案編寫，啟動(dòng)課程實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)建設(shè)，為課程講義編寫奠定相關(guān)實(shí)踐基礎(chǔ)。

三、《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義編寫的原則

（一）注重課程學(xué)習(xí)的連貫性

地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的學(xué)習(xí)課程涵蓋面較為廣泛，涉及大氣學(xué)、海洋學(xué)、地球物理學(xué)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)。在通識(shí)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，該專業(yè)的本科生已具備較為扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理、英語(yǔ)應(yīng)用基礎(chǔ)，可為專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)。

新編《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》講義論證過(guò)程中，必須兼顧本專業(yè)前續(xù)課程內(nèi)容（《高等數(shù)學(xué)》《信號(hào)與系統(tǒng)》）的連續(xù)性和后續(xù)課程內(nèi)容的延續(xù)性，以免知識(shí)內(nèi)容重復(fù)，從而節(jié)省課堂時(shí)數(shù)，爭(zhēng)取在有限的學(xué)時(shí)中講述更多的衛(wèi)星導(dǎo)航定位領(lǐng)域知識(shí)內(nèi)容，有利于滿足培養(yǎng)出基礎(chǔ)理論扎實(shí)、知識(shí)面寬、動(dòng)手能力強(qiáng)的軍校本科學(xué)員的需要，進(jìn)而體現(xiàn)地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。

（二）構(gòu)建合適的學(xué)習(xí)知識(shí)板塊

在充分借鑒國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校衛(wèi)星導(dǎo)航定位教材優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，面向地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義需構(gòu)建合適的學(xué)習(xí)知識(shí)板塊。

在課程建設(shè)小組充分論證的基礎(chǔ)上，該課程講義知識(shí)目標(biāo)主要包括以下主要的知識(shí)單元：衛(wèi)星導(dǎo)航定位緒論、坐標(biāo)與時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星信號(hào)結(jié)構(gòu)、衛(wèi)星定位原理、衛(wèi)星定位誤差分析，并融合衛(wèi)星導(dǎo)航的海軍軍事應(yīng)用特色?！缎l(wèi)星導(dǎo)航定位》課程以緒論、坐標(biāo)和時(shí)間系統(tǒng)為知識(shí)體系的重要基礎(chǔ)，介紹衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)、無(wú)攝運(yùn)動(dòng)、受攝運(yùn)動(dòng)和星歷坐標(biāo)計(jì)算，使學(xué)員熟悉碼分多址、頻分多址等衛(wèi)星信號(hào)體制的主要特點(diǎn)，了解單點(diǎn)定位和差分定位的觀測(cè)方程形式與特點(diǎn)，針對(duì)衛(wèi)星定位主要誤差類型選取典型項(xiàng)目進(jìn)行分析。

（三）緊貼衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的軍事應(yīng)用

衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展與其軍事應(yīng)用背景密切相關(guān)。目前，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已為各國(guó)軍事活動(dòng)提供關(guān)鍵的位置、速度和時(shí)間信息的作戰(zhàn)倍增器。在可預(yù)見的未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，各國(guó)針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)展開的導(dǎo)航戰(zhàn)將十分激烈，并且將貫穿到整個(gè)作戰(zhàn)行動(dòng)的全過(guò)程和全維度。

從近代幾次局部戰(zhàn)爭(zhēng)的分析可知，以美國(guó)為首的西方發(fā)達(dá)國(guó)家注重將衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際作戰(zhàn)。在20世紀(jì)90年代的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)使用GPS制導(dǎo)彈藥的比例不足10%，而在2011年的利比亞戰(zhàn)爭(zhēng)中精確制導(dǎo)彈藥的使用率基本達(dá)到100%。在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)可為實(shí)現(xiàn)精確打擊、減少平民傷亡、推動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程、掌握戰(zhàn)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán)等方面發(fā)揮決定性的作用。

（四）增設(shè)前沿性和趣味性內(nèi)容

在《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程講義論證與編寫過(guò)程中注重內(nèi)容的趣味性，在講義相應(yīng)部分設(shè)置鼓勵(lì)學(xué)員應(yīng)用所學(xué)習(xí)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位知識(shí)解釋生活中具體問(wèn)題的相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)員通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搜集有關(guān)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的最新動(dòng)態(tài)資料，如我國(guó)北斗三號(hào)組網(wǎng)最新進(jìn)展、美國(guó)第三代GPS衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)、周邊國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)水平發(fā)展等。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)扎實(shí)推進(jìn)《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程的講義/教材論證與編寫工作[5]，可構(gòu)建更加完善的氣象-海洋學(xué)科群本科課程教材體系，更加緊貼軍隊(duì)地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)需求，進(jìn)一步滿足軍事指揮類本科學(xué)員衛(wèi)星導(dǎo)航定位知識(shí)結(jié)構(gòu)體系的培養(yǎng)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁洪，徐穎，陳夏蘭.衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ)原理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.

[2]黃丁發(fā)，張勤，張小紅，周樂(lè)韜.衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2015.

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[4]謝鋼.GPS原理與接收機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[5]肖汶斌，藍(lán)強(qiáng)，王勇獻(xiàn).衛(wèi)星導(dǎo)航定位講義初稿[M].內(nèi)部講義，2019.

Reflections on the Compilation of "Satellite Navigation and Positioning"Lecture-Notes for Earth Information Science and Technology

XIAO Wen-bin，LAN Qiang，WANG De-zhi，WANG Yong-xian

（College of Meteorology and Oceanology，National University of Defense Technology，

Changsha，Hunan 410073，China）

Abstract：As an important applied subject，Satellite Navigation and Positioning has been widely used in civil and military fields.According to the demand of specialty construction for Earth information science and technology，present work focuses on some thinking about the lecture-notes compilation.It is necessary to ditch and form the ideas of lecture-notes compilation on the basis of extensive investigation.The main contents are as follows：the coherence of curriculum learning，construction of appropriate knowledge blocks，closely linking military application and addition of leading and interesting contents.

Key words：Satellite Navigation and Positioning;3S course group;Earth information science and technology