目 录 1
第一章概述 1
§1.1地面无线电导航定位系统的局限性 1
§1.2卫星定位的由来和发展 2
§1.3 GPS发展概况 3
第二章坐标变换和卫星位置计算 5
§2.1地心直角坐标系和大地坐标系 5
一、地心直角坐标系 5
二、大地坐标系 5
§2.2坐标变换 6
一、地心直角坐标和大地坐标的变换 6
二、不同坐标系的相互转换 7
§2.3卫星运行规律及轨道参数 10
一、卫星运行规律 10
二、卫星运行的轨道参数 11
三、卫星摄动轨道和摄动运行的轨道参数 12
四、GPS卫星位置的计算 13
§2.4导航卫星轨道参数的选择 16
一、卫星离地面的高度 16
二、卫星轨道形状 18
三、卫星轨道倾角 18
第三章GPS的组成 19
§3.1 GPS卫星 19
一、GPS卫星发射 19
二、GPS卫星星座 21
三、卫星的组成部分及其功能 22
四、选择可用性及反电子欺骗技术 23
§3.2地面支助系统 24
一、主控站 25
二、监测站 25
§3.3 GPS用户设备 26
三、地面控制站 26
第四章GPS信号 27
§4.1信号结构与时间基准 27
一、信号结构 27
二、时间基准 27
§4.2导航电文 28
一、导航电文格式 28
二、导航电文内容 29
§4.3伪随机码的产生和它的特性 33
一、移位寄存器和模二相加器 33
二、m序列的产生 34
三、反馈逻辑函数多项式 34
四、m序列的一些特性 35
五、截短码与复合码 36
一、C/A码 38
§4.4 C/A码与P码 38
二、P码 39
§4.5伪码扩频和相关接收 40
一、伪码扩频 40
二、相关接收 41
§4.6伪码和载波相位与跟踪 42
一、伪码的搜索和捕获 42
二、伪码的跟踪 43
三、载频相位跟踪 43
§4.7 GPS导航仪的原理框图 45
一、天线部分 45
二、高频电路 45
三、码跟踪环和伪距测量电路 46
四、载波锁相和数据解调 46
五、微处理机 47
§5.1伪距测量定位 48
一、卫星无源测距定位 48
第五章GPS定位、测速和授时原理 48
二、伪距测量定位 49
§5.2多普勒测量定位 49
一、多普勒频移 49
二、多普勒积分求距差 50
三、多普勒定位原理 50
§5.3载波相位测量定位 51
一、载波相位测量原理 51
二、载波相位测量方法 52
§5.4干涉法定位 53
§5.5测量型接收机的综合测量技术 54
§5.6 GPS测速原理 54
§5.7 GPS授时原理 55
一、单站法时间传递 55
二、共视法时间传递 56
一、卫星误差 57
第六章GPS精度 57
§6.1 GPS伪距测量误差 57
二、电波传播误差 58
三、接收设备误差 60
四、SA引入误差 60
五、用户等效测距误差 61
§6.2定位误差 61
一、精度系数 61
二、GPS位置和时间误差的计算 63
§6.3 GPS速度测量误差 64
§6.4 GPS时间传递误差 65
§6.5 GPS设备使用引入误差 66
一、不同坐标系引入误差 66
二、天线高度设置引入误差 66
第七章差分GPS 67
一、减小星历误差 68
§7.1差分GPS提高定位精度的依据 68
二、卫星钟误差的消除 69
三、减小电离层和对流层引入误差 69
§7.2差分GPS原理 69
一、位置差分GPS原理 69
二、伪距差分GPS原理 70
三、相位平滑伪距差分原理 72
四、载波相位差分原理 73
§7.3差分GPS的数据链 77
一、电文格式和内容 77
二、电文发送速率 83
三、数据传输所用频段 84
四、调制方式 85
§7.4差分GPS无线电信标网 87
一、海用差分GPS无线电信标的发展 87
二、差分GPS信标的覆盖区 87
三、差分GPS无线电信标网 88
§7.5广域差分GPS 89
一、工作原理 89
二、电离层修正模型 89
三、对流层修正模型 90
四、卫星星历计算 90
五、广域差分GPS的优缺点 90
§7.6伪卫星技术及其应用 91
第八章GPS用户接收机 92
§8.1 GPS用户接收机的分类 92
一、按用途分类 92
二、按载体分类 92
三、按性能分类 92
四、按编码信息分类 92
八、按工作模式分类 93
七、按电子器件分类 93
六、按接收机通道方式分类 93
五、按接收机所处理信号分类 93
§8.2 GPS用户接收机的组成 94
一、天线单元 94
二、接收单元 94
三、计算和控制部分 95
四、电源 95
§8.3 GPS接收机的主要技术指标 95
一、通道数与跟踪方式 95
二、信号的载频和伪随机码 95
三、接收机灵敏度 96
四、精度 96
五、首次定位时间 96
十一、体积和重量 97
十、天线类型 97
九、电源 97
八、工作环境 97
七、工作高度 97
六、动态性能 97
§8.4 GPS接收机的接口 99
一、RS—232C接口标准 99
二、标准输出格式 99
§8.5 GPS接收机的安装 100
一、天线安装 100
二、接收机的安装 102
§8.6 GPS接收机的操作使用 102
一、设置参数 102
二、接收机使用和维护应注意的问题 104
第九章GPS在航海中的应用 105
§9.1海上导航与定位 105
一、现代航海对导航的要求 105
四、测定流速流向 106
二、高精度定位 106
三、测定航速航向 106
五、航路点的存储和到达航路点的导航 107
六、编制和存储计划航线 107
七、导航报警功能 108
§9.2 GPS在航海中的综合利用 108
一、为电子海图提供信息 108
二、船位报告和船舶动态监视 108
三、船舶交通管理 109
四、与雷达配合使用 109
五、浮标和锚位移位监测 110
六、水下定位 110
七、GPS与搜救信标组合 110
§9.3 GPS测定其他船用导航设备的测量误差 111
一、测定船用雷达的测距测向误差 111
八、GPS与航海黑匣子和自动驾驶仪连接 111
二、测定无线电测向仪的无线电自差 112
三、测定罗经差 113
四、测定罗兰C误差 113
第十章GPS在航空和航天中的应用 115
§10.1飞机航路导航和进场着陆 115
一、飞机航路导航 115
二、飞机进场和着陆 115
三、直升飞机导航 117
§10.2 GPS在空中交通管理中的应用 118
§10.3 GPS测定地球卫星轨道 119
一、集中式地面测控体系存在的问题 119
二、基于GPS的分布式空间测控体系 119
§10.4 GPS在航空摄影和航空物探中的应用 121
一、航空摄影 121
二、航空物探 121
§10.5 GPS用于姿态测定 122
§10.6 GPS与INS的组合应用 123
第十一章GPS在车辆跟踪与导航中的应用 124
§11.1概述 124
一、GPS车辆跟踪与导航的发展 124
二、关键的技术问题 125
§11.2车辆跟踪与导航的通信问题 126
一、车辆跟踪与导航的通信方式 126
二、集群通信系统 126
§11.3 GPS在车辆指挥监控和报警系统中的应用 127
一、监控中心 128
二、车载单元 129
§11.4 GPS与其他系统兼容在车辆导航中的应用 130
一、GPS与航位推算导航的组合 130
二、GPS与Glonass的组合应用 131
三、GPS与电子地图的组合应用 132
§11.5 GPS在火车导航中的应用 133
第十二章GPS在军事上的应用 135
§12.1 GPS在战场上的应用 135
一、空中轰炸 135
二、战场侦察 135
三、精密制导 136
四、搜索救援 136
五、地面作战 136
六、布雷扫雷和回避雷区的航行 136
§12.2 GPS在电子战争中的应用 137
一、对威胁发射源的定位 137
二、诱惑导弹脱靶 137
§12.3 GPS在武器试验中的应用 137
一、外弹道测量 137
二、靶场武器装备试验 137
§12.4 GPS在雷达超视距定位中的应用 139
第十三章GPS在测地授时农业及其他领域中的应用 140
§13.1 GPS在大地测量中的应用 140
一、测定大地测控网点 140
二、重大工程的测量 140
三、在建立地理信息系统中的应用 141
四、在水下地形测绘中的应用 141
五、在研究地球动力学和地震预报中的应用 142
§13.2 GPS在授时中的应用 143
一、在科学研究方面的应用 143
二、系统之间的时间同步 144
三、系统内部的时间同步 144
四、典型的GPS时间传递系统 145
§13.3 GPS在农业上的应用 145
一、海洋石油勘探 146
§13.4 GPS在海洋石油资源开发中的应用 146
三、根据土壤性质合理施肥 146
二、引导农机具夜间作业 146
一、减小飞机喷撒作业的重叠和遗漏 146
二、钻探和平台定位 147
§13.5 GPS在大气层研究中的应用 148
一、监视电离层的变化 148
二、GPS用于探空 148
§13.6 GPS在旅游自然保护和森林防火中的应用 148
一、在旅游方面的应用 148
二、在自然保护区中的应用 149
三、在森林防火中的应用 149
§13.7 GPS在自然资源评估和地质勘探中的应用 149
附录I 全球差分GPS无线电信标台分布情况 150
附录Ⅱ 部分提供GPS产品的公司和代理商 155
附录Ⅲ GPS／雷达超视距目标定位的计算模型 158
参考文献 160