2、信号与系统基础概念解析

信号与系统基础概念解析

1. 全球定位系统（GPS）

全球定位系统（GPS）是信号与系统的典型示例。它是基于卫星的导航系统，由美国国防部发射到轨道的 24 颗卫星网络组成。最初为军事用途设计，20 世纪 80 年代起向民用开放。

这 24 颗卫星在距地球约 12000 英里的轨道上运行，速度约为每小时 7000 英里。它们发射两种低功率无线电信号，信号沿直线传播，能穿过云层、玻璃和塑料，但无法穿过大多数固体物体，如建筑物和山脉。

GPS 信号包含三种不同信息：
- 伪随机码：用于识别正在传输信息的卫星，可在 GPS 设备的卫星页面查看。
- 星历数据：包含卫星状态、当前日期和时间等重要信息，对确定位置至关重要。
- 历书数据：告知 GPS 接收器每颗卫星在一天中任何时刻的位置，每颗卫星都会传输自身及系统中其他卫星的轨道信息。

GPS 接收器通过精确计时 GPS 卫星发送的信号来计算自身位置。它利用接收到的消息确定每条消息的传输时间，并计算到每颗卫星的距离，再结合卫星位置计算自身位置。

2. 信号与系统的概念引入

2.1 信号与系统的广泛应用

信号与系统的概念在科学、工程、经济、政治和医学等不同领域都有体现。科学家、数学家、金融分析师、心脏病专家和工程师等都使用这些概念，因为它们是日常生活中许多事物的基础。常见的系统示例包括无线电和电视、电话网络、雷达系统、计算机网络、无线通信、军事监视系统和卫星通信系统等。信号与系统理论为控制系统、通信系统、电力系统和网络等提供了坚实基础。

2.2 信号与系统的基本定义

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