導航系統(tǒng)理論與應用精選(九篇)

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第1篇：導航系統(tǒng)理論與應用范文

《財經》記者 李虎軍

幾乎在一夜之間,衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)就從軍事領域,走進了普通人的生活。如今在市場上,不僅裝有車載GPS(全球定位系統(tǒng))的家用轎車比比皆是,可供登山等戶外運動愛好者使用的手持式設備也已風靡一時。

迄今為止,美國GPS仍然占據著中國衛(wèi)星導航市場的絕對份額。但由中國自主研發(fā)的北斗導航定位衛(wèi)星系統(tǒng),也正在迅速起飛:據新華社等媒體報道,“北斗二代”建設已進入攻堅階段,2009年將有多顆衛(wèi)星發(fā)射升空。

然而,在參與歐洲伽利略(GALILEO)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及繼續(xù)推進“北斗”之外,中國在衛(wèi)星導航領域還有著另外一個秘密武器――CAPS。

這個已經進行多年的“經濟型”衛(wèi)星導航項目,其進展在很長時間內一直難以被公眾所知曉。直到2008年12月,在《中國科學G輯》組織出版的一份?？?研究人員集中報告了該系統(tǒng)的研制進展之后,人們才有機會掀開其面紗的一角。

CAPS橫空出世

所謂CAPS,是“中國區(qū)域定位系統(tǒng)”的簡稱。這種全新衛(wèi)星導航系統(tǒng)的研制,始于六年多以前的一次“頭腦風暴”。

2002年11月初,位于現在的北京奧運村附近的中國科學院國家天文臺,時任臺長的中國科學院院士艾國祥找到同事施滸立和顏毅華,在一間普通的辦公室討論一個宏大的命題:如何開發(fā)“經濟型”衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

之所以有這樣的一個想法,是因為當時最為成功的衛(wèi)星定位系統(tǒng),即美國的GPS,從研制到最終投入使用,花費了20多年的時間和數以百億計的美元。而前蘇聯(lián)也投入巨資研制格洛納斯(GLONASS), 其導航星座至今仍不完整。

雖然中國已經決定加入“伽利略計劃”,同時也啟動了雄心勃勃的“北斗系統(tǒng)”,但研究人員還是希望嘗試一些新的想法,看能否有更經濟實惠的方式來實現區(qū)域導航定位。

這場思想的碰撞持續(xù)了好些天,中國科學院國家授時中心李志剛等科學家后來也被邀請加入。

中國科學院國家天文臺研究員施滸立告訴《財經》記者,上述這些衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),均可稱為直播式衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。也就是說,導航電文及測距碼在衛(wèi)星上直接產生,然后下行廣播給用戶定位。因此,都需要發(fā)射專門的導航衛(wèi)星來承擔這一任務。通常需要30顆左右的導航衛(wèi)星才能覆蓋全球。

在思維碰撞中,艾國祥及其同事提出了轉發(fā)式衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的理念,即導航電文及測距碼在地面產生,上行至衛(wèi)星,利用衛(wèi)星上的信號轉發(fā)器,再下行廣播給用戶定位。這樣,系統(tǒng)就可以少發(fā)射甚至不發(fā)射專門的導航衛(wèi)星,而利用商用的通信衛(wèi)星組成導航星座。

如果這一設想實現,顯然可以極大地降低導航系統(tǒng)的部署時間和成本。因為一般而言,空間設備研制周期長、投資大,星載設備尤其如此。以作為導航的時間和頻率基準的星載原子鐘為例,其價格昂貴、研制難度大,目前只有美國等極少數國家完全掌握這一技術;而且,即使研制成功,往往精度也要略微遜色。

轉發(fā)式衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),則可以將原子鐘安置在地面導航站。李志剛研究員在接受《財經》記者采訪時表示:“這樣就回避了星載原子鐘的技術瓶頸?！?/p>

這種新的導航系統(tǒng)理念,一經提出,很快得到了中國科學院、科學技術部、國家自然科學基金委員會,以及總裝備部的支持。

2005年6月,中國科學院國家天文臺、國家授時中心、上海微小衛(wèi)星中心、微電子所和自動化所等研究機構,與衛(wèi)通集團等其他國內機構,合作研制出轉發(fā)式中國區(qū)域定位系統(tǒng)(CAPS)的驗證系統(tǒng),并通過國家有關部門的驗收。其粗碼信號的定位精度達到20米左右,精碼則達到10米左右,已經與GPS民用碼的精度相當。

據了解,這個驗證系統(tǒng)的研制僅用了不到兩年的時間,經費則不到美國研制GPS的千分之一。當然,這一成功,很大程度上也有賴于中國天文系統(tǒng)在長期基礎研究中所積累的信號被動接收、微弱信號檢測、衛(wèi)星測軌定軌等技術的應用。

退役衛(wèi)星“第二春”

在CAPS驗證系統(tǒng)的研制過程中,研究人員首先租用了在軌的商用同步通信衛(wèi)星上的信號轉發(fā)器,組成驗證系統(tǒng)的星座。不過,由于租用的衛(wèi)星都處于地球同步軌道上,難以實現三維定位。

研究人員最初的設想是,發(fā)射傾斜軌道的通信衛(wèi)星組成導航星座,來解決三維定位的問題。后來,他們卻在不經意間找到了一種更省錢的辦法,那就是開發(fā)退役衛(wèi)星的“第二春”。

中國衛(wèi)通集團退休專家陳吉斌參與了CAPS系統(tǒng)的研制。這位原亞太衛(wèi)星公司副總裁告訴《財經》記者,退役衛(wèi)星上的設備并未損壞,只是燃料快消耗完了。

不過,為了保證業(yè)務不間斷,衛(wèi)星公司必須在衛(wèi)星壽命結束前的一段時間里,發(fā)射新的同步通信衛(wèi)星完成更替。也就是說,衛(wèi)星退役前還有一定的剩余燃料。

研究人員通過多次討論,提出了一個巧妙的思路:利用退役衛(wèi)星上的剩余燃料和轉發(fā)器資源, 將其納入導航星座。

因為當地球同步通信衛(wèi)星正常運行時,需要在經度和緯度方向同時保持姿態(tài);而如果將其作為導航衛(wèi)星使用,只需要對經度方向進行保持和調整,緯度方向則任其自由漂移,這樣反而可以改善導航星座的空間布局。

陳吉斌對《財經》記者表示,與同時調控衛(wèi)星的經緯度方向相比,該調整模式所消耗的燃料僅為原來的十分之一;這樣,那些剩余的燃料,就足以支持衛(wèi)星的長時間使用。

于是,2005年,CAPS項目組從亞太衛(wèi)星公司購買了退役衛(wèi)星亞太1號。這顆衛(wèi)星的燃料原本只剩下幾個月,但被“征用”至今已有四年多,仍然運轉良好。2008年,項目組又購買了另一顆退役衛(wèi)星:亞太1A號。這顆衛(wèi)星的剩余燃料更多,預計可供CAPS使用約十年。

代表項目組去洽談退役衛(wèi)星購買事宜的,是國家天文臺高級工程師蔡賢德。他對《財經》記者直言,這樣的生意很好談,“像我們這樣的買家太少了”。因為對于衛(wèi)星公司來說,不僅多了一筆預算外的收入,還省去了處理退役衛(wèi)星這種“太空垃圾”的麻煩。

項目組在《中國科學G輯》發(fā)表的論文中表示,今后幾年內, 中國還陸續(xù)會有鑫諾1號、鑫諾3號、中衛(wèi)1號、亞洲2號等衛(wèi)星退役,這些退役衛(wèi)星的剩余價值均可得到利用。隨著這些通信衛(wèi)星陸續(xù)加入導航星座,整個系統(tǒng)的精度也將得到進一步提高。

此外,在蔡賢德看來,退役通信衛(wèi)星的變廢為寶,也有助于維護中國的“空間”。

因為就像土地一樣,空間的軌(道)位(置),同樣是非常寶貴的資源,退役衛(wèi)星如再利用,就可以繼續(xù)占據原有的軌位甚至新的軌位。

市場能否“芝麻開門”

與直播式衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)相比,CAPS還有一個優(yōu)勢,那就是導航通信一體化。

據陳吉斌介紹,通信衛(wèi)星上的轉發(fā)器很多,借助這些豐富的轉發(fā)器資源,研制出可雙向通信的接收機,就可以使系統(tǒng)實現導航通信一體化。

早在2006年,CAPS的導航通信一體化試驗,就在車輛行進中和船舶海上航行中試驗取得成功。此后,相關的試驗及應用也一直在開展。

相比之下,現有的GPS只有導航定位功能,無法在系統(tǒng)內解決回傳通信問題。因此,當車輛在野外行駛時,用戶中心無法知道其下屬車輛的情況;在戰(zhàn)場上,上級指揮機關無法知道戰(zhàn)場的態(tài)勢;導彈發(fā)射以后,也無法評估打擊效果。

在導航星座布置上,CAPS也比較靈活,可以根據情況選擇地球同步軌道衛(wèi)星、傾斜軌道衛(wèi)星、中高度軌道衛(wèi)星等。即可以不搞全球星座均衡布局,而是從區(qū)域應用實際需求出發(fā)考慮最優(yōu)星座布局。

此外,轉發(fā)式衛(wèi)星導航系統(tǒng)采用的是C波段,可租用的衛(wèi)星資源豐富。

“GPS等系統(tǒng)使用的是L波段,頻段資源少,幾乎沒有伸腳的地方了?！辈藤t德對《財經》記者解釋說。

李志剛還告訴《財經》記者,從理論上講,CAPS的定位精度今后有可能高于GPS。因為影響定位精度的因素,主要包括原子鐘和衛(wèi)星軌道測量;而地面原子鐘在精度上可以比星載原子鐘高出一兩個數量級,且易于維護和更新。

他和同事利用新的時間比對技術,已經獲得了優(yōu)于兩米的衛(wèi)星軌道測量精度;這一精度,已經與GPS可以提供的衛(wèi)星軌道測量精度相當。

武漢大學測繪學院教授劉基余告訴《財經》記者,中國科學家能夠在條件有限的情況下,自主開發(fā)這樣一個具有重要科學意義和工程實用價值的導航系統(tǒng),實屬難能可貴。

不過,他也提醒說,CAPS要想在精度乃至綜合性能上與其他導航系統(tǒng)競爭,還有很多工作要做。

CAPS項目組成員在接受《財經》記者采訪時也承認,CAPS需要修正誤差的環(huán)節(jié),就比GPS多一些。

此外,盡管整個CAPS系統(tǒng)的建設費用低出一大截,但對于用戶來說,其接收終端的價格與GPS不會相差太多。這或許會影響其在市場上的吸引力。

但項目組認為,CAPS這種的系統(tǒng)仍然有著廣闊前景。畢竟,像美國GPS這樣龐大的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),不是所有國家都有財力承擔的。而且GPS系統(tǒng)是30年前的技術方案,在伊拉克戰(zhàn)爭中已經暴露出抗干擾差等缺陷。

對于希望開發(fā)國內衛(wèi)星導航產業(yè)的國家而言,尤其是中小國家,CAPS無疑是個不錯的“候選者”。在項目組看來,CAPS的投入成本低、建設周期短,大約只需要30億元人民幣和兩三年時間,就能迅速建設一個覆蓋三分之一地球、且包括中國國土在內的系統(tǒng)。

“建設(CAPS)這樣的系統(tǒng),將來不一定非要成為國家行為。有魄力的大公司,說不定也可以投資?！笔G立說。

第2篇：導航系統(tǒng)理論與應用范文

關鍵詞：信息化；交通運輸；計算機網絡

中圖分類號：TP274文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2012) 07-0000-01

隨著社會經濟的快速發(fā)展，計算機網絡已經在各個領域得到了迅速的發(fā)展，同時也逐步在交通運輸中得到了應用，并且創(chuàng)造了一個非常有利的前景。

一、計算機網絡的概念、發(fā)展及功能

計算機網絡是將分散在不同地點且具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)，利用通信設備和線路相互連接起來，在網絡協(xié)議和軟件的支持下進行數據通信，實現資源共享的計算機系統(tǒng)的集合。

計算機網絡的發(fā)展過程是計算機與通信的整合過程。計算機網絡的形成和發(fā)展大體可以分為四個階段：

（一）面向終端分布的計算機系統(tǒng)

最初的計算機網絡出現在20世紀60年代，其主要形式是一臺主機通過電話線連接著若干個運程的終端。

（二）以共享資源為目的的多計算機系統(tǒng)

20世紀70年代初，美國建成了以ARPANET為代表的第二代計算機網絡，它以“通信子網”為中心，許多主機和終端設備在通信子網的構成一個“用戶資源子網”。

（三）OSE/RM的提出與第三代計算機網絡

計算機網絡是非常復雜的系統(tǒng)，相互通信的計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調工作才行。為了設計這樣復雜的系統(tǒng)，20世紀70年代，包括IBM在內的一些計算機公司紛紛提出了本公司的網絡體系結構，如SNA.DNA等，但由于各個不同廠家的產品不同，因此不能互聯(lián)，所以在20世紀80年代中期計算機網絡領域最引人注目的Internet的誕生了并且得到了飛速發(fā)展。

（四）高速和智能的計算機網絡

進入90年代后，計算機網絡的發(fā)展更加迅速，正在向寬帶綜合業(yè)務數字網的方向演變，美國的“信息高速路”計劃就是建設一個覆蓋全美國的寬帶綜合業(yè)務數字網。智能是在通信網多種新業(yè)務不斷發(fā)展的情況下，要求運用計算機技術對通信網進行智能化自動管理的形勢下而產生的。

計算機網絡的技術有數據通信、資源共享、提高系統(tǒng)處理能力和綜合信息服務等功能，它已經廣泛的就用于政治、經濟、軍事、生產及科學技術的各個領域。

二、計算機網絡在交通運輸中的應用

（一）高速公路信息化收費方式

由于收費道路的分散性、信息采集的實時性、數據的準確性和系統(tǒng)的安全性這些特點，使得計算機網絡在收費系統(tǒng)中顯得非常重要。從而降低了環(huán)境的污染、節(jié)約了汽油能源和車輛的堵塞。提高了通行能力和服務水平。

計算機網絡主要采用通信信道把擁有的信息、硬件資源的計算機相互連接起來，共享網上的各種資源。根據計算機網絡按照地理覆蓋范圍分類可分為局域網（LAN)、城域網（MAN）、廣域網（WAN）和因特網（Interner)四種。收費站主要是采取收費站點局域網、各個管理處局域網和（全省、幾個省或全國）廣域網的聯(lián)接，通過電子收費系統(tǒng)采用一定的信息技術如（紅外信息技術）進行操控。實行全自動化的收費方式。

（二）道路實行數據模擬

計算機網絡通過對道路交通進行模擬可以有效的減少交通事故。交通事故發(fā)生的因素有人、車、路和環(huán)境。利用計算機網絡，對交通事故進行數據模擬，并分析其原因。

將道路空間結構數據和交通事故數據有效的結合起來，建立與交通事故發(fā)生數之間的數學模型，把交通事故的空間和因素結合在一起，研究、挖掘交通事故發(fā)生的各種原因。進行不同角度的交通事故統(tǒng)計分析，為制定具體的交通事故和預防提供方便、快捷的道路。

（三）電子導航儀

電子導航儀一般用于車載GPS導航系統(tǒng)，其內置的GPS天線會接收到來自環(huán)繞地球的24顆GPS衛(wèi)星中的至少3顆所傳遞的數據信息，結合儲存在車載導航儀內的電子地圖，通過GPS衛(wèi)星信號確定的位置坐標與此相匹配，進行確定汽車在計算機網絡地圖中的準確位置，這就是平常所說的定位功能?，F在民用的定位精度可達10米內。

在定位的基礎上，可以通過多功能顯視器，提供最佳行車路線，前方路況以及最近的加油站、飯店、旅館等信息。假如不幸GPS信號中斷，你因此而迷了路，也不用擔心，GPS已記錄了你的行車路線，你還可以按原路返回。當然，這些功能都離不開已經事先編制好的使用地區(qū)的地圖軟件。車載GPS還有一個很大的功能就是防盜，分為靜態(tài)防盜和動態(tài)追蹤兩種。前者是指車主離開汽車，停泊的車輛遭遇偷盜、毀壞、移動時，車輛通過自身的監(jiān)控系統(tǒng)向GPS監(jiān)控中心發(fā)出警報，并自動與車主手機聯(lián)系、電話報警等。后者則可對行使中的被盜車輛進行定位跟蹤、車況監(jiān)聽、車跡記錄，甚至控制車輛斷電、斷油等。

隨著全國高速公路路網的形成，以及高速公路建設的不斷發(fā)展，在交通運輸中計算機網絡技術應用的系統(tǒng)也越來越多，所以發(fā)展以計算機網絡技術為基礎的信息化系統(tǒng)勢力在必行。西方綜合論述了計算機網絡技術在交通運輸中收費系統(tǒng)的應有及道路數據模擬。在未來的科技發(fā)展中相信會越來越廣泛。

參考文獻：

[1]周羽民.城市軌道交通的發(fā)展趨勢及其動因分析[J].城市軌道交通研究,2001,2

[2]劉燦齊.現化交通規(guī)劃學[J].北京:人民交通出版社,2001:158-162

第3篇：導航系統(tǒng)理論與應用范文

Abstract: The economy and the water system of eastern region in our country are advanced and complex respectively. With the needs of development, it is gradually increasing to develop a variety of waters. In order to ensure the safety, it is very important to investigate active fault of waters and provide basic information for site seismic safety evaluation. Adopting Chirp Ⅲ acoustic profile system and Boomer roar control single-channel seismic system to investigate active fault. The research shows the set of detection system has good effect, which is worth popularizing.

關鍵詞：淺剖儀；活斷層調查

Key words: shallow profile instrument；investigation of active fault

中圖分類號：P315.2文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）24-0315-02

0引言

隨著經濟的飛速發(fā)展，各種水域環(huán)境的開發(fā)日趨增多，而往往水系發(fā)達的地區(qū)也是地震頻發(fā)的地方，開發(fā)的安全性是成功開發(fā)的前提，如果地層有斷層跡象（地層錯動、變形），就容易導致跨斷層修建或建于附近的工程設施遭到破壞。因此，就進行水域活斷層探測，提供更詳實的地震安全性資料。水域活斷層是指10～12萬年以來曾經活動過，將來仍有活動可能的斷裂，屬于最新形成地層和地殼巖石內不連續(xù)的界面，進行水域活斷層探測，是以測線地層剖面記錄為基礎，對地層進行分析判斷有沒有斷層跡象。

進行水域活斷層探測的主要方法是淺地層剖面技術，其中勘察的深度和分辨率探測實踐中是最關心的兩個問題。理論上來說，高頻波有利于細分地層，低頻波能夠提高探測深度。而實踐結論和理論有很大的出入，正好表現為高頻波和低頻波的缺點：低頻波不利于分辨地層，高頻波傳播深度淺。Chirp壓縮波被開發(fā)出來，并應用到水域淺層勘探中正好可以解決這一矛盾，既保證了地層的分辨率，也提高了勘察深度。

1試驗設備分析

1.1 設備組成本文分析的淺剖儀是Chirp Ⅲ聲學剖面系統(tǒng)以及Boomer轟鳴器單道地震系統(tǒng)，兩套試驗系統(tǒng)中有共用的信號控制系統(tǒng)和導航系統(tǒng)兩套設備，獨立的發(fā)射和接收信號系統(tǒng)。具體的檢測過程首先將控制信號轉換成不同頻率的脈沖聲波，然后向水底發(fā)射轉換好的聲波，當聲波在傳播過程中遇到聲阻抗界面會被反射，接收返回的反射波并轉換為數字或模擬信號可以被記錄下來，最后對記錄下來的信號進行處理再輸出為能反映地層聲學特征的剖面。

1.2 設備檢測流程在進行水域調查時兩套系統(tǒng)涉及的儀器可以被分為試驗準備、現場試驗和信號分析三個部分。在實驗準備階段到達勘測現場進行儀器連接、試測之前必須或可以完成的準備工作，包括背景電子地圖的導入、大地測量參數的設定屬于編制計劃測線等。在勘測現場進行試驗主要分為：連接儀器設備、設置測量參數以及測量記錄等。如圖1所示，為整套設備連接示意圖，用連線代替連接線，線上的箭頭表示信號在各儀器間傳送的方向，圖中的文字注明了所傳送信號的內容。部分測量參數設置是在儀器連接的同時完成的，完成了連接和參數的設置，如果試測量結果合理，接著就可以進行測量記錄并以Seg－y格式將數據存儲。信號的分析是直接對Seg－y文件進行讀取、處理來實現，涉及到數據信號選擇、測量深度選擇、波速修正、信號增益修正、色譜控制、底部跟蹤、濾波處理、圖像輸出等幾個部分。

2活斷層調查實例分析

工程實例：利用本文的淺剖儀對某河道水域活斷層調查得到如圖2所示的淺地層探測剖面，設置標記點號（標號間距為50m）為橫坐標，相對水面的深度值設置為縱坐標。

從圖2中可以看出，根據介質的不同，其波阻抗差異比較明顯，可以看到在各地層分界處會形成比較清晰的反射界面，借助這些反射界面在淺剖圖中進行斷層的判別以及地層的劃分等分析。在解釋分析剖面圖中的多次波時，需要根據其間距和形態(tài)等實施排除，不需要考慮。通過圖形分析可以得到該測線南側主航道附近水深大概為35m，逐步向北變淺至15m；72號測點往南和往北基巖埋深分別約46m和56m，基巖埋深南北兩側落差達10m；在71～73測點間表現為緩坡特征。根據附近地質鉆孔資料分析得，下伏基巖系白堊系浦口組砂巖。以72號點為界，根據淺地層探測剖面，72號點南側剖面顯示同相軸發(fā)育清晰，可是72號點北側能量非常弱或基本缺失，再結合鉆孔資料，可以推測在72號測點附近有1組斷裂，斷距約10m，傾向北，正斷層性質。此處基巖面經風化剝蝕加之水的沖刷，使這一臺階成緩坡狀，其上覆軟土為Q4的砂層，未見有斷錯之顯示。

通過實踐發(fā)現，通過對相關鉆孔資料的對比，對于有基巖相對落差的正、逆斷層，借助淺剖儀所獲剖面進行斷層判別，并可以取得較好的效果，可是對于平移斷層則很難判別。

3結語

根據經濟發(fā)展的需要，沿江、環(huán)湖以及沿海經濟的開發(fā)力度再逐步加大，開展水域環(huán)境活動斷層調查十分必要，利用引進的Chirp Ⅲ聲學剖面系統(tǒng)以及Boomer轟鳴器單道地震系統(tǒng)兩套淺剖儀探測系統(tǒng)對不同的水域環(huán)境中進行了活斷層探測試驗為工程提供更詳細的地震安全性資料。大量的工程實踐的試驗結果說明利用該淺剖儀系統(tǒng)進行水域活斷層探測是可行的，在實踐中發(fā)現該淺剖儀Chirp系統(tǒng)理論上探測深度最大值位于50到60m左右，有十幾厘米左右縱向地層分辨率，Boomer系統(tǒng)的探測深度視地層以及水質等具體條件而定條件最大能達到百米左右；探測效果與地層土層性質以及水深有較大的關系，在土層以粘土、粉土居多的地層條件下且水深達到4m以上實施探測效果很好。

參考文獻：

第4篇：導航系統(tǒng)理論與應用范文

關鍵詞：笛卡爾；解析幾何；反思

勒奈?笛卡爾是偉大的哲學家、物理學家、數學家、生理學家，解析幾何的創(chuàng)始人，被黑格爾稱為“現代哲學之父”。他的哲學與數學思想對歷史的影響深遠，其理性思想為近代哲學的發(fā)展奠定了基礎。

笛卡爾最大的貢獻之一是創(chuàng)立了以建立坐標系為核心的解析幾何，整合了代數和幾何。他引進坐標用代數方程表示曲線，通過對方程的討論來給出曲線的性質，首次確切地陳述了用方程表示一般圖形的方法程序，巧妙地把過去對立著的兩個數學研究對象“數”與“形”統(tǒng)一起來，并且引入了變量思想，使運動進入了數學，解決了幾何中的點與代數中有次序的實數對之間一一對應的問題，是17世紀數學的最大成就。在現代社會中有非常重要的應用，例如衛(wèi)星導航系統(tǒng)的原理；計算機屏幕中每個像素就是以其在平行與垂直坐標位置中的一對數字來表示；圖表、地圖、數字圖片，還有工程設計、太空航行及原油勘測，也都是應用卡氏坐標系統(tǒng)；在日常生活中許多含有變量的資料，可以用卡氏坐標系統(tǒng)進行分析；解決數學物理上的許多問題，建立坐標是一個更加簡便的方式等等。

結合笛卡爾創(chuàng)立解析幾何的經歷，本文提出了以下幾點反思。

一、興趣是最好的老師

笛卡爾從小就對數學有著極大的興趣，他不斷積極探索，不僅認真研究了古希臘的幾何代數的發(fā)展及難題，而且周游各地，專心尋求“世界這本大書”中的智慧，了解最新學術進展。對于數學的興趣，是他研究解析幾何的不竭動力。

在教學中，教師也應注重激發(fā)學生的學習興趣，激發(fā)學生的內在驅動力，學會自主學習，讓學習變成學生自己感興趣的事。例如課前一般先用情景導入或視頻、圖片導入等方法，科學課中講述科學家們的故事等，激發(fā)學生興趣，集中注意力于當前的課堂；帶領學生做一些有趣的科學實踐，注重培養(yǎng)學生的情感態(tài)度價值觀，比如參觀科學博物館、觀察大自然、鼓勵閱讀科學書籍等等。

二、注重立思考

笛卡爾從小出生在戰(zhàn)亂年代的富裕家庭，身體虛弱，因此11歲之后才入學，同時得到了不用進行晨堂課程的特權。這個特別的安排讓笛卡爾養(yǎng)成了一個終身的習慣：一覺醒來后可以躺在床上想想事情、做做功課，之后才開始一天的生活。這讓他可以任意遨游在自己的想法中，不用受到緩慢課程進度的影響。他學到了如何自我學習，特別是在數學研究上非常有用。他這種獨立思考的智慧，讓他可以在思想上快速發(fā)展，并在之后的人生中不受到傳統(tǒng)理論的影響，創(chuàng)造出嶄新的數學與科學知識。

在如今的信息化時代，我們更應加強自己的獨立思考能力。當面對媒體帶來的各種新聞和信息的沖擊時，我們不能盲目地跟風，而要運用自己的經驗知識進行深入的思考，形成自己的見解。獨立思考也要求我們對事要有一個懷疑態(tài)度，也就是學習笛卡爾的“懷疑主義”。我們永遠無法得到真理，只是在不斷靠近真理的途中。

三、對方法的學習比知識更重要

隨著學習的深入，笛卡爾越發(fā)覺得其他一切學科帶來的疑惑越來越多，他認為教科書中哪些微妙的論證，不過是模棱兩可甚至前后矛盾的理論，而唯有數學能帶來確鑿的知識，給予他安慰，因此，他一直在尋找著一套方法，來解釋和認識事物。他寫的著作《方法論》開頭就強調了方法的重要性而不是知識的重要性，而他的解析幾何也是屬于一種結合幾何與代數的解決問題的方法。

知識是螺旋前進和不斷更新的，學到的知識可能只適用與當前或只適用于某一狀態(tài)下，比如牛頓的經典力學和愛因斯坦的相對論，因此掌握學習的方法比掌握知識本身更重要。方法的學習能夠讓我們更好地進行探索和學習更多更新的知識，并應用于生活。同樣地，在教學過程中，教科書上的也不一定是正確的，一方面是科學本身是一直在發(fā)展和進步的，科學知識在不斷地更新；另一方面是為了適應學生當前的認知水平，也就是前概念，教材會將一個事物的解釋簡單化，從而有益于學生的理解，比如光合作用的進行是否需要光。因此，教師在教學過程中應該強調獨立思考的重要性。

四、注重體驗和自省

笛卡爾非常注重體驗與自省。1618年，他加入了荷蘭王室的一個軍隊，想要學習戰(zhàn)爭的藝術，借由軍隊導出游歷和冒險。因為他是自愿從軍，也不支薪，因此他有更多的自由和實踐進行數學和科學上的研究，并嘗試去發(fā)現隱藏在數學和科學背后的各種含義。在他成長和游歷的期間，他總是能趕上世界上發(fā)生的一些大事，例如參加了國王的心臟安葬儀式等；同時，他在游歷各國時期，也了解了許多工程建設，對物理、數學在實際中的應用都有了更深的了解，他還曾運用自己的數學天賦幫助過船長處理海上的風浪。

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。只有實踐，才能檢驗真理。在教學過程中，教師也應鼓勵學生通過實驗來驗證理論，鼓勵學生將所學應用于生活。

五、專注的態(tài)度

在巴黎生活期間，笛卡爾下定決心專注于研究之后，與許多朋友保持距離，甚至悄悄搬家不告訴任何朋友新地址，以減少社交。他搬到了平和安靜而又帶有田園風的地方，做一個單純的觀察者，心無旁騖地進行自己的研究工作。然而，做事專注并不代表與世隔絕，把自己孤立起來。盡管笛卡爾減少了與當地朋友的社交，但他非常注重國際上學術的發(fā)展，并通過好友書信來了解最新動態(tài)。1618年11月，笛卡爾偶然結識了其在數學和物理學方面的導師貝爾曼，之后雖然與貝爾曼之間的友誼出現了裂縫，但他因為一些學術上的信息共享仍保持著聯(lián)系。同時，他在荷蘭躲避社會人士期間，通過數學家梅森神父與歐洲主要學者保持密切聯(lián)系。

人的精力都是有限的，我們很難同時將很多事做好，因此，想要將事情做到極致，往往需要十分的專注與靜心。

六、有機結合的思想

笛卡爾創(chuàng)立的解析幾何，充分體現了有機結合的思想。在1618年，笛卡爾萌發(fā)了用兩條正交直線表明坐標來解決自由落體問題的興趣，將數學和物理學有機地結合起來；1619年，他利用數形結合原理解決了一個關于比例中項插入問題，第二年2用此原理證明了用拋物線和圓的交點可求出四次方程的根，并具體標出了圓的中心系那個對于拋物線的軸和頂點切線的距離，從而體現了坐標方法，將幾何與代數有機地結合了起來。

其實很多時候，我們的前人已經做出了許多從無到有的創(chuàng)舉，發(fā)現了許多新事物或者找到了自然界更接近真理的規(guī)律，亦或是創(chuàng)造出促進人類生產生活的新工具和方法。想要創(chuàng)造出完全全新的事物是很難的，尤其是在這各方面的發(fā)明都已經許多、科技快速發(fā)展的時代，但我們可以將不同的事物相結合，從而使之碰撞出絢麗的火花，就如同笛卡爾將代數與幾何結合起來，創(chuàng)造出劃時代意義的解析幾何。

參考文獻：