全球导航卫星系统

第1章 全球导航卫星系统概述

1.1 绪论

1.2 美国GPS概况

1.2.1 GPS的发展

1.2.2 GPS的组成结构

1.2.3 GPS的现代化

1.3 俄罗斯GLONASS概况

1.3.1 GLONASS发展历程

1.3.2 GLONASS系统组成

1.3.3 CLONASS现代化

1.4 中国北斗卫星导航系统概况

1.4.1 北斗导航试验系统

1.4.2 北斗导航试验系统原理与特点

1.4.3 北斗卫星导航系统的发展

1.5 欧洲伽利略系统概况

1.5.1 伽利略计划的背景情况

1.5.2 伽利略系统的整体架构

1.5.3 伽利略系统的特色

1.6 其他重要的区域导航卫星系统

1.6.1 日本准天项卫星系统

1.6.2 中国区域定位系统

1.6.3 印度区域导航卫星系统

1.7 本章小结

思考题

参考文献

第2章 GNSS坐标及运动基础知识

2.1 卫星运行的时间坐标系统

2.1.1 平太阳时、世界时、恒星时

2.1.2 原子时（AT）

2.1.3 协调世界时（UTC）

2.1.4 四大全球导航卫星系统的时间体系

2.1.5 地球动力学时（TDT）

2.2 卫星运行的空间坐标系统

2.2.1 基本概念

2.2.2 协议天球坐标系

2.2.3 协议地球坐标系

2.2.4 大地坐标系介绍

2.2.5 坐标系的转化算法

2.3 卫星运动的物理理论基础

2.3.1 开普勒定律

2.3.2 牛顿三大运动定律

2.3.3 多普勒效应

2.3.4 爱因斯坦相对论

2.4 卫星的无摄运动

2.4.1 导航卫星的运动方程求解

2.4.2 卫星运动的轨道参数

2.4.3 卫星的瞬时位置

2.4.4 卫星的运行速度

2.5 卫星的受摄运动

2.5.1 地球引力场摄动力对卫星轨道的影响

2.5.2 太阳、月亮引力对卫星轨道的影响

2.5.3 太阳光压对卫星轨道的影响

2.5.4 相对论效应影响

2.6 卫星轨道与星座知识

2.6.1 卫星的工作区域

2.6.2 卫星轨道划分及其特点

2.6.3 卫星星座基本构型及其约束

2.6.4 常见星座构型模型

2.7 本章小结

思考题

参考文献

第3章 导航信号编码、调制与接收

3.1 信息编码基本原理

3.1.1 信息编码及其特点

3.1.2 GPS的导航电文格式

3.1.3 GPS信号中的伪随机码及其特点

3.2 GPS的信号编码及调制

3.2.1 卫星信号的BPSK调制方式

3.2.2 卫星信号的BOC调制方式

3.2.3 调制后的GPS信号汇总

3.3 GPS信号接收机对卫星信号的处理

3.3.1 接收机信号的处理流程

3.3.2 接收机对GPS信号的捕获

3.3.3 接收机对GPS信号的跟踪

3.3.4 GPS卫星星历的用户算法

3.4 北斗系统的信号规范和导航电文

3.4.1 北斗系统发布的信号规范

3.4.2 北斗系统的导航电文

3.4.3 北斗卫星系统的服务性能及其他说明

3.5 其他GNSS信号以及导航电文

3.5.1 GLONASS信号以及导航电文

3.5.2 GAULEO系统的信号特征

3.6 GNSS信号处理技术的相关发展

3.6.1 GNSS信号接收机的软件化

3.6.2 接收机射频干扰应对技术

3.6.3 GNSS的通信定位一体化趋势

3.7 本章小结

思考题

参考文献

第4章 接收机的观测量及其性质

4.1 GNSS的时间概念

4.2 测码伪距观测量

4.2.1 测码伪距观测量

4.2.2 测码伪距观测方程

4.2.3 测码伪距观测方程的线性化

4.3 测相伪距观测量

4.3.1 载波相位观测量与测相伪距观测方程

4.3.2 测相伪距观测方程的线性化

4.3.3 整周模糊度及周跳

4.4 多普勒积分观测量

4.5 对GNSS观测量的物理影响

4.5.1 与卫星有关的误差

4.5.2 与卫星信号传播有关的误差

4.5.3 多路径效应影响

4.5.4 与接收设备有关的误差

4.5.5 其他误差来源

4.6 观测量的数据组合

4.6.1 数据组合的基本模式

4.6.2 各种不同的数据组合方式

4.6.3 组合模式在TCAR整周模糊度求解中的应用

4.6.4 组合算法与未组合算法的等价性说明

4.7 本章小结

思考题

参考文献

第5章 GNSS功能实现原理

5.1 GPS授时功能原理

5.1.1 单站测时法

5.1.2 共视测时法

5.1.3 各种测时方法精度对比

5.2 GNSS定位基本概念和原理

5.2.1 GNSS测码伪距定位

5.2.2 GNSS测相伪距定位

5.2.3 导航卫星几何分布及其对定位精度影响

5.3 GNSS载体速度测量原理

5.3.1 平均速度法

5.3.2 多普勒频移法

5.4 GNSS测姿原理

5.4.1 单天线测姿原理与算法

5.4.2 多天线测姿原理与算法

5.5 GNSS演示试验

5.5.1 GNSS软件接收机定位演示试验

5.5.2 GNSS应用软件演示试验

5.5.3 北斗／GPS双星座接收机演示试验

5.6 本章小结

思考题

参考文献

第6章 各类GNSS增强技术

6.1 差分GPS定位原理

6.1.1 伪距差分定位

6.1.2 载波相位差分定位

6.1.3 差分与非差分方法的等价性说明

6.1.4 GPS RTK工作原理

6.2 伪卫星增强技术

6.2.1 伪卫星技术背景及分类

6.2.2 伪卫星信号结构及其发射强度分析

6.2.3 伪卫星增强技术相关技术问题

6.3 星基差分增强系统

6.3.1 美国广域差分增强系统（WAAS）

6.3.2 欧洲静地导航重叠系统（EGNOS）

6.3.3 俄罗斯卫星差分校正和监测系统（SDCM）

6.3.4 日本多功能卫星的星基增强系统（MSAS）

6.3.5 美国NavCom公司的StarFire系统

6.4 基于卫星导航系统的CORS系统

6.4.1 世界主要CORS的发展现状

6.4.2 CORS的构成和定位中的误差源

6.4.3 世界主要CORS应用领域和特点

6.5 GNSS兼容互操作技术

6.5.1 GNSS系统的时间互操作

6.5.2 GNSS兼容互操作的难点和解决途径

6.5.3 GNSS信号及其兼容接收机

6.6 GNSS完好性及其组合导航技术

6.6.1 接收机自主完好性检测（RAIM）

6.6.2 外部检测站完好性检测

6.6.3 多星座GNSS组合导航性能分析

6.6.4 GNSS与其他系统的组合应用

6.7 本章小结

思考题

参考文献

第7章 GNSS的各类应用探讨

7.1 卫星授时在电力系统中的应用

7.1.1 授时技术在电力系统中的应用

7.1.2 卫星时间同步装置原理

7.1.3 高精度GNSS时间同步装置设计应注意的问题

7.2 GNSS在大地测量方面的应用

7.2.1 不同层次的GPS网应用实例

7.2.2 RTK技术的控制测量与测图应用研究

7.2.3 基于GNSS的航空摄影测量

7.3 GNSS在车辆交通系统中的应用

7.3.1 自动车辆定位导航系统

7.3.2 基于GPS-GPRS的车载导航定位系统的应用

7.3.3 GNSS增强系统在智能交通应用发展

7.4 GNSS在航海中的应用

7.4.1 GNSS导航仪在航海中的航迹导航

7.4.2 北斗系统的通信功能在航海方面重要应用

7.4.3 DGPS在打捞残骸过程中的定位应用

7.5 GNSS在航空航天方面的应用

7.5.1 GNSS在航空航天中应用概述

7.5.2 GNSS主要军事的应用领域

7.5.3 GNSS在精确打击武器上的应用

7.6 GNSS在其他领域的应用

7.6.1 GNSS信号在大气、海洋、陆面遥感探测方面的应用

7.6.2 GNSS在精密农业中的应用

7.6.3 GNSS在林业管理方面的应用

7.7 本章小结

思考题

参考文献

《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》比较全面地阐述了全球导航卫星系统（GNSS）各方面的基本理论与应用。全书共分7章，前6章着重介绍GNSS的概述、理论及技术，最后1章介绍GNSS的应用。
　　《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》在吸纳团队及他人成果的基础上，加强了对GNSS知识体系、理论及应用的优化。书中深入浅出地介绍了GNSS的起源、发展及各个系统的特色情况；比较全面地阐述了GNSS时空系统、卫星运动理论及星座等基础知识；对GPS、北斗、GLONASS和伽利略系统的导航卫星信号编码、接收等信号处理技术进行了讨论；给出了GNSS接收机常用观测量及其影响因素，并说明了观测量数据的组合等价性；阐述了GNSS授时、定位、测速、测姿等基本功能的实现原理；较为详细地介绍了各种GNSS差分增强技术；最后1章阐述了GNSS在海、陆、空、天及其它领域的应用情况。每章末尾均配有相关的思考题和参考文献，可供读者在学习中灵活应用。
　　《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》是“自动控制系列课程国家教学团队”规划教材和航空航天工程类专业规划教材，凝聚了GNSS系列课程的国际化教学、双语教学和中文教学的多年经验积累。
　　《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》可作为卫星导航定位及相关领域的大学本科高年级学生或者研究生教材和参考书，也可以作为相关专业科研人员的自学和业务参考书。