第1章 卫星导航系统概述 1
1.1 卫星导航系统的基本原理及仿真需求 2
1.1.1 卫星导航系统的基本概念 2
1.1.2 卫星导航系统的基本组成 3
1.1.3 卫星导航定位的基本原理 6
1.2 GPS全球卫星导航系统 9
1.2.1 GPS系统的建立 9
1.2.2 GPS系统的组成 10
1.2.3 GPS系统的特点 15
1.3 GLONASS卫星导航系统 17
1.3.1 GLONASS系统的组成 17
1.3.2 GLONASS系统的特点 23
1.4 伽利略卫星导航系统 24
1.4.1 伽利略系统的组成 26
1.4.2 伽利略系统的特点 30
1.4.3 伽利略飞行试验星 32
1.5 北斗卫星导航系统 34
1.5.1 北斗1代系统简介 35
1.5.2 北斗1代系统的工作原理及过程 39
1.5.3 北斗1代系统的定位原理 40
1.5.4 北斗1代系统的特点 42
1.5.5 北斗2代系统计划 44
参考文献 46
第2章 卫星导航系统的时间和坐标系统 49
2.1 时间系统 49
2.1.1 时间系统的定义 49
2.1.2 时间系统之间的转换关系 54
2.2 坐标系统 61
2.2.1 坐标系统的定义 61
2.2.2 坐标系之间的转换关系 69
参考文献 76
第3章 卫星导航系统星座与性能分析 77
3.1 导航星座性能指标 78
3.2 导航卫星受力分析 81
3.2.1 地球引力 82
3.2.2 第三体引力摄动 86
3.2.3 相对论摄动 87
3.2.4 太阳辐射压力 88
3.2.5 地球反照和红外辐射压力 91
3.2.6 大气阻力摄动 93
3.2.7 其他摄动力 95
3.3 卫星加速度偏导数 95
3.3.1 地球引力加速偏导数 95
3.3.2 第三体引力摄动偏导数 100
3.3.3 相对论摄动偏导数 101
3.3.4 太阳辐射压力偏导数 101
3.3.5 地球反照和红外辐射压力偏导数 103
3.4 卫星轨道计算及摄动力对卫星轨道计算的影响 103
3.4.1 卫星轨道计算 104
3.4.2 摄动力模型对GEO卫星位置计算的影响 105
3.4.3 摄动力模型对IGSO卫星位置计算的影响 107
3.4.4 摄动力模型对MEO卫星位置计算的影响 110
3.5 摄动力量级的估计及摄动力的取舍 113
3.5.1 GEO卫星和IGSO卫星摄动力取舍 113
3.5.2 MEO卫星摄动力取舍 114
3.6 导航电文的结构与发播 115
3.6.1 GPS导航电文结构 115
3.6.2 GLONASS导航电文结构 120
参考文献 127
第4章 监测站数据处理与性能分析 129
4.1 监测站的布设研究 129
4.1.1 测站可见性分析 129
4.1.2 测站几何和定轨精度 133
4.1.3 测站位置对法矩阵的影响 144
4.1.4 导航卫星监测站布设研究 145
4.1.5 测控网结点选址条件 151
4.2 地球固体潮模型和板块运动模型 151
4.2.1 固体潮对监测站坐标的影响 152
4.2.2 海洋负荷造成的监测站位移 153
4.2.3 潮汐造成的监测站坐标修正 154
4.2.4 板块运动的影响 154
4.3 地面气象参数模型 156
4.3.1 全球参考大气模式 156
4.3.2 我国的局部大气模式 158
4.4 观测数据的模型 159
4.5 观测数据的预处理 161
4.5.1 对流层传播延迟模型 162
4.5.2 相对论效应 166
4.5.3 多路径效应 170
4.5.4 天线相位中心改正 174
4.5.5 地球旋转效应 176
4.6 监测站数据处理 177
4.6.1 基本观测模型 177
4.6.2 相位平滑伪距和电离层延迟计算 178
4.6.3 利用电离层延迟率检测和修复相位周跳 180
4.6.4 利用双频P码／载波组合确定模糊度 182
4.7 站间时间同步 185
4.7.1 卫星双向时间频率传递 185
4.7.2 卫星共视法 187
4.7.3 卫星双向共视法 188
4.8 星地时钟比对 190
4.8.1 星地无线电双向测距法 190
4.8.2 无线电单向测距法 192
4.8.3 倒定位时间比对法 192
参考文献 194
第5章 主控站数据处理与性能分析 197
5.1 确定导航卫星轨道 197
5.1.1 卫星运动方程 197
5.1.2 最小二乘法批处理确定卫星轨道 202
5.1.3 抗差批处理确定卫星轨道 203
5.1.4 卡尔曼滤波定轨 206
5.1.5 M—LS抗差滤波定轨 210
5.1.6 卫星激光测距（SLT）观测模型 212
5.1.7 伪距和载波相位观测模型 216
5.2 卫星钟差拟合 223
5.2.1 监测站钟差参数计算 223
5.2.2 卫星钟差参数计算 224
5.3 电离层延迟模型参数拟合 225
5.3.1 穿透点坐标及垂直电离层延迟计算 228
5.3.2 改进的Klobucbar模型及其参数拟合 230
5.3.3 电离层网格垂直延迟模型 234
5.3.4 由球谐函数拟合电离层的电子含量 235
5.3.5 双频测量组合消除电离层影响 239
5.4 导航卫星广播星历拟合与分析 240
5.4.1 GPS广播星历 240
5.4.2 GLONASS广播星历 244
5.4.3 全球卫星导航系统广播星历拟合 248
5.4.4 切比雪夫多项式拟合卫星星历 254
5.4.5 广播星历拟合精度 256
5.5 卫星等效钟差计算 265
5.6 完好性分析 268
5.6.1 RURA算法及分析 268
5.6.2 UDRE算法及分析 271
5.6.3 GIVE处理及DIVE内插计算分析 273
参考文献 277
第6章 用户定位、导航方法与精度分析 282
6.1 伪距测量定位 282
6.2 伪距测量定位的主要误差 283
6.3 静态用户导航定位和精度评估 286
6.3.1 伪距单点绝对定位解算 286
6.3.2 伪距静态定位解算 288
6.3.3 伪距相对定位解算 289
6.3.4 伪距定位精度估算 293
6.4 动态用户导航定位 294
6.5 应用抗差卡尔曼滤波进行动态定位 297
6.6 载波相位定位 300
6.6.1 载波相位测量定位原理 301
6.6.2 载波相位测量绝对定位技术 305
6.6.3 载波相位测量相对定位技术 306
6.7 差分定位 307
6.7.1 位置差分 307
6.7.2 伪距差分 308
6.7.3 广域差分 309
6.7.4 载波相位差分 310
6.8 卫星导航系统在航天器自主导航中的应用 312
6.8.1 几何法定轨 313
6.8.2 动力法定轨 314
6.8.3 计算与分析 315
参考文献 319
第7章 分布式仿真及其在卫星导航系统上的应用概述 321
7.1 分布式仿真 321
7.1.1 分布式系统 322
7.1.2 并行仿真与分布式仿真 323
7.1.3 仿真分布式的方法及应用 324
7.2 先进分布式仿真技术 326
7.2.1 先进分布式仿真技术的产生及发展 327
7.2.2 先进分布式仿真的核心技术 337
7.2.3 先进分布式仿真技术应用 339
7.3 卫星导航系统分布式仿真 340
7.3.1 卫星导航系统的仿真需求 341
7.3.2 卫星导航系统特征 343
7.3.3 卫星导航系统分布式仿真平台的技术难点 345
7.3.4 卫星导航系统仿真技术的现状与发展趋势 348
参考文献 351
第8章 基于高层体系结构的仿真技术分析 353
8.1 HLA的基本内容 353
8.1.1 框架和规则 354
8.1.2 成员接口规范 355
8.1.3 对象模型模板 361
8.2 基于HLA的仿真设计开发 364
8.2.1 系统开发需考虑的几个问题 364
8.2.2 系统开发原则 365
8.2.3 系统功能要求 367
8.2.4 面向对象建模过程 368
8.3 HLA与分布式对象体系结构的对比分析 369
参考文献 374
第9章 卫星导航系统仿真平台设计 375
9.1 平台总体设计 376
9.2 平台仿真应用功能设计 382
9.2.1 空间卫星星座仿真分系统 382
9.2.2 监测注入站仿真分系统 384
9.2.3 主控站仿真分系统 387
9.2.4 用户仿真分系统 388
9.3 平台仿真支撑环境功能设计 392
9.3.1 仿真支撑环境分系统 392
9.3.2 仿真性能评估分系统 396
9.3.3 仿真数据可视化分系统 399
9.3.4 仿真数据管理分系统 402
参考文献 409
第10章 基于HLA的卫星导航系统仿真关键技术 410
10.1 仿真系统对象类设计 410
10.2 仿真系统时间管理设计 414
10.2.1 HLA的时间管理 414
10.2.2 仿真系统联邦的时间同步设计 415
10.3 仿真系统数据分发管理设计 421
10.3.1 HLA的数据分发管理 421
10.3.2 仿真系统联邦的数据分发管理设计 423
10.4 仿真系统联邦成员的程序框架 425
10.5 仿真系统的校核、验证与确认技术 426
10.5.1 仿真的精度和可信度问题 426
10.5.2 VV＆A技术 428
10.5.3 卫星导航系统仿真的VV＆A 430
参考文献 432
第11章 卫星导航系统仿真开发实例 433
11.1 “卫星导航数学仿真系统”主要功能软件 433
11.1.1 中心控制台软件 433
11.1.2 卫星仿真程序 439
11.1.3 主控站仿真程序 441
11.1.4 监控站仿真程序 442
11.2 “卫星导航数学仿真系统”仿真评估 444
11.2.1 广播星历精度评估 445
11.2.2 卫星钟差精度评估 446
11.2.3 电离层模型参数精度评估 448
11.2.4 电离层网格垂直延迟参数精度评估 449
11.2.5 导航完好性参数评估 451
11.2.6 定位精度评估 459
参考文献 462