考研卫星导航专业考什么全解析

卫星导航技术作为现代科技领域的关键一环，正深刻改变着人们的生活与社会的发展，对于有志于投身该领域深入研究的学子而言，考研是进一步提升专业素养与竞争力的重要途径，面对考研，许多同学对卫星导航专业具体考什么感到迷茫，本文将全面深入地剖析考研卫星导航专业的考试内容,为备考的同学们提供清晰的指引🧭

专业基础课程考试内容

（一）信号与系统

信号的基本概念
- 信号的分类是基础考点之一，需要掌握确定性信号与随机信号的区别，例如正弦信号属于确定性信号，而噪声信号属于随机信号，周期信号与非周期信号的判定方法，像正弦信号是周期信号，其周期可以通过公式(T = \frac{2\pi}{\omega})计算得出，\omega)是角频率。
- 信号的描述方法包括时域描述和频域描述，时域描述就是直接观察信号随时间的变化，如常见的矩形脉冲信号在时域上的宽度、幅度等特征，频域描述则是通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，例如矩形脉冲信号的频谱是一个抽样函数,其频谱宽度与脉冲宽度成反比。
系统的基本特性

线性系统的判定是重点，线性系统需满足齐次性和叠加性，齐次性指若输入信号为(x(t))，系统输出为(y(t))，则当输入为(ax(t))时，输出为(ay(t))；叠加性指若输入为(x_1(t))和(x_2(t))，输出分别为(y_1(t))和(y_2(t))，则当输入为(x_1(t)+x_2(t))时，输出为(y_1(t)+y_2(t))。
时不变系统要求系统的特性不随时间变化，一个电路系统，如果其元件参数不随时间改变，那么它就是时不变系统，对于时不变系统，当输入信号延迟(t_0)时，输出信号也延迟(t_0)。

信号的运算与变换

信号的基本运算有加、减、乘、除运算，比如两个信号相加，就是对应时刻信号值相加，信号的卷积运算是难点也是重点，卷积的定义为((f*g)(t)=\int_{-\infty}^{\infty}f(\tau)g(t - \tau)d\tau)，一个矩形脉冲信号与一个单位冲激响应为(h(t))的线性时不变系统的输入输出关系就可以通过卷积来计算。
傅里叶变换是信号与系统中极为重要的变换，要掌握常见信号的傅里叶变换，如矩形脉冲信号的傅里叶变换是抽样函数，正弦信号的傅里叶变换是一对冲激函数，傅里叶变换的性质，如线性性质、时移性质、频移性质等也常考，线性性质指(F[a_1f_1(t)+a_2f_2(t)] = a_1F[f_1(t)]+a_2F[f_2(t)])，时移性质指(F[f(t - t_0)] = e^{-j\omega t_0}F[f(t)])。

（二）通信原理

通信系统模型
- 一个完整的通信系统模型包括信源、发送设备、信道、接收设备和信宿，信源是产生消息的源头，如语音信号、图像信号等，发送设备的作用是将信源发出的消息进行变换和处理，使其适合在信道中传输，例如对语音信号进行编码、调制等，信道是信号传输的媒介，像无线信道、有线信道等，接收设备则是对信道传输过来的信号进行解调、译码等处理，恢复出原始消息,信宿是接收消息的对象。
- 要理解各个部分的功能以及它们之间的相互关系，发送设备中的调制技术是为了提高信号的传输效率和抗干扰能力,不同的调制方式适用于不同的信道特性和应用场景。
模拟调制与解调

幅度调制是模拟调制的重要方式之一，常见的幅度调制有调幅（AM）、双边带调制（D++）、单边带调制（S++）等，调幅信号的表达式为(s_{AM}(t)=A_c[1 + k_a m(t)]\cos(\omega_c t))，A_c)是载波幅度，(k_a)是比例系数，(m(t))是基带信号，(\omega_c)是载波角频率，需要掌握调幅信号的频谱特性,其频谱包含载波分量和上下边带分量。
解调是调制的逆过程，常用的调幅信号解调方法有包络检波法和同步检波法，包络检波法适用于普通调幅信号的解调，同步检波法适用于双边带调制和单边带调制信号的解调，对于调频信号，其表达式为(s_{FM}(t)=A_c\cos[\omega_c t + kf\int{0}^{t}m(\tau)d\tau])，k_f)是调频灵敏度,调频信号的解调方法有鉴频法等。

数字通信基础

数字信号的特点是取值离散，数字通信系统的性能指标包括传输速率、差错率等，传输速率常用的有码元速率和信息速率，码元速率(R_B)的单位是波特（Baud），信息速率(R_b)的单位是比特每秒（bit/s），它们之间的关系为(R_b = R_B\log_2M)，M)是码元的进制数。
数字调制技术如移幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、移相键控（PSK）等是重点，ASK信号的表达式为(s{ASK}(t)=\sum{n = 0}^{N - 1}a_n g(t - nT_s)\cos(\omega_c t))，a_n)是第(n)个码元的取值，(g(t))是码元波形，(T_s)是码元宽度，FSK信号是通过改变载波频率来传输数字信息，PSK信号是通过改变载波相位来传输数字信息，要掌握这些调制信号的产生、解调原理以及它们的频谱特性。

专业核心课程考试内容

（一）卫星导航原理

卫星导航系统概述
- 全球定位系统（GPS）是最为人们熟知的卫星导航系统之一，要了解其发展历程、系统组成和工作原理，GPS由空间部分（卫星星座）、地面控制部分（主控站、监测站和注入站）和用户设备部分（GPS接收机）组成，卫星星座均匀分布在近地轨道上,不断发射导航信号。
- 北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，要掌握北斗系统的特点和优势，如北斗系统具有短报文通信功能，这是其他一些卫星导航系统所不具备的独特优势，还需了解其他卫星导航系统，如俄罗斯的格洛纳斯系统和欧洲的伽利略系统，对比它们与GPS、北斗系统在系统架构、性能指标等方面的异同。
卫星导航定位基本原理

伪距测量是卫星导航定位的基本方法之一，接收机通过测量接收卫星信号与本地++信号之间的时间延迟，从而计算出接收机到卫星的伪距，伪距的计算公式为(\rho = c\Delta t)，c)是光速，(\Delta t)是时间延迟，由于存在各种误差，如卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟、对流层延迟等,实际测量的伪距需要进行误差修正才能得到准确的距离。
载波相位测量也是重要的定位方法，载波相位测量比伪距测量精度更高，但测量结果存在整周模糊度问题，通过对载波相位的观测和处理，可以更精确地确定接收机的位置，利用载波相位差分技术可以有效提高定位精度,实现厘米级甚至毫米级的定位。

卫星导航增强系统

地基增强系统是卫星导航增强的重要方式，地基增强系统通过在地面建立基站，对卫星导航信号进行监测、处理和转发，从而提高定位精度，实时动态定位（RTK）技术就是利用地基增强系统，通过在基准站和流动站之间进行数据传输和处理,实现厘米级的高精度定位。
星基增强系统则是利用地球静止轨道卫星等对卫星导航信号进行增强，星基增强系统可以提供更广泛的覆盖范围和更高的定位精度，美国的广域增强系统（WAAS）就是一种星基增强系统,它可以为用户提供米级甚至亚米级的定位精度。

（二）卫星通信

卫星通信系统组成与工作原理
- 卫星通信系统由空间段（通信卫星）、地面段（地球站）和用户段组成，通信卫星在太空中作为中继站，接收来自地球站的信号，经过处理后再转发到其他地球站或用户终端，地球站是地面上的通信设施，用于与卫星进行通信，用户段则是最终接收和使用通信服务的设备，如手机、电视接收机等。
- 要理解卫星通信系统的工作频段、链路预算等概念，卫星通信常用的频段有C频段、Ku频段、Ka频段等，链路预算是对卫星通信链路中信号传输损耗、增益等进行计算和分析，以确保信号能够在发射端和接收端之间可靠传输，在进行链路预算时，需要考虑自由空间传播损耗、雨衰等因素对信号强度的影响。
卫星通信链路分析

上行链路分析主要关注地球站发射信号到卫星的传输情况，需要考虑发射功率、天线增益、自由空间传播损耗、上行链路噪声温度等因素，发射功率决定了信号的初始强度，天线增益影响信号的辐射方向和强度，自由空间传播损耗与信号频率、传输距离等有关，随着距离的增加和频率的升高，传播损耗增大，上行链路噪声温度反映了接收端噪声的大小,会影响信号的接收质量。
下行链路分析则是研究卫星发射信号到地球站的过程，同样要考虑卫星发射功率、天线增益、下行链路传播损耗、下行链路噪声温度等，通过对上下行链路的分析，可以优化卫星通信系统的性能，提高通信质量,合理调整发射功率和天线增益可以改善信号覆盖范围和强度。

多址接入技术

频分多址（FDMA）是最早应用的多址接入技术之一，它是将卫星通信频段划分为若干个互不重叠的频道，不同的地球站占用不同的频道进行通信，在一个C频段的卫星通信系统中，可以划分出多个频率信道,每个地球站被分配到一个特定的信道进行信号传输。
时分多址（TDMA）是按照时间顺序分配信道，不同的地球站在不同的时隙内发送信号，通过精确的时间同步来实现多址接入，卫星通信系统可以将一个帧划分为多个时隙，每个地球站在分配给自己的时隙内发送数据，这样可以提高信道利用率，码分多址（CDMA）则是利用不同的编码序列来区分不同的地球站信号，每个地球站使用特定的编码序列对信号进行调制，在接收端通过相关解扩来恢复出自己的信号,同时可以有效抑制多址干扰。

考研卫星导航专业的考试内容涵盖了专业基础课程和专业核心课程等多个方面，信号与系统和通信原理作为基础课程，为深入学习卫星导航专业知识奠定了坚实的理论基础，卫星导航原理和卫星通信则是专业核心课程，直接涉及卫星导航系统的关键技术和应用，同学们在备考过程中，要系统地学习这些课程内容，注重理解概念、掌握原理和方法，多做练习题和真题，不断提高自己的解题能力和对知识的综合运用能力，相信通过扎实的备考，同学们一定能够在考研中取得优异的成绩，为未来在卫星导航领域的发展开启成功之门🚀