第1章 概论 1
1.1导航技术的发展 3
1.2卫星导航功能与作用 9
1.2.1服务功能 9
1.2.2基本作用 10
1.3卫星导航系统工作体制 12
1.3.1测量体制 12
1.3.2定位体制 17
1.3.3多址体制 19
1.4卫星导航应用 23
1.4.1交通运输定位导航 23
1.4.2测绘领域精密定位 24
1.4.3电力通信系统授时 25
1.4.4武器系统精确打击 26
1.4.5精准农业精确定位 26
1.4.6休闲娱乐个人运用 27
1.4.7智慧城市及物联网 28
第2章 国内外卫星导航系统 29
2.1全球卫星导航系统 32
2.1.1美国GPS系统 32
2.1.2俄罗斯GLONASS系统 37
2.1.3欧盟Galileo系统 42
2.2区域卫星导航系统 46
2.2.1日本QZSS系统 46
2.2.2印度IRNSS系统 49
2.3增强系统 51
2.3.1差分增强技术 52
2.3.2天基增强系统 55
2.3.3地基增强系统 62
2.4北斗卫星导航系统 64
2.4.1北斗一号卫星导航系统 65
2.4.2北斗二号卫星导航系统 67
2.4.3北斗三号卫星导航系统 74
2.4.4北斗三号导航卫星 78
2.4.5北斗地基增强系统 82
第3章 卫星导航系统基本知识 87
3.1导航定位和授时原理 89
3.2距离测量 92
3.3时间系统 95
3.3.1国际原子时 96
3.3.2协调世界时 96
3.3.3卫星导航的时间系统 97
3.4空间坐标系 99
3.4.1坐标系概述 99
3.4.2地固坐标系 101
3.4.3地心天球坐标系 104
3.4.4坐标系之间的转换 105
3.5导航卫星的时间和坐标 107
3.5.1卫星本地时间与系统时间的偏差 107
3.5.2人造地球卫星轨道测定概述 108
3.5.3导航卫星精密定轨与时间同步 111
3.5.4导航卫星广播星历参数 114
3.6卫星导航系统组成 121
3.6.1地面控制系统 122
3.6.2空间卫星系统 124
3.6.3用户终端 126
3.7系统指标体系和服务精度 129
3.7.1服务可靠性指标体系 130
3.7.2导航定位授时服务精度 133
3.7.3 GPS系统服务指标定义 143
3.7.4北斗系统服务指标定义 144
第4章 卫星导航时频系统 145
4.1时频系统概述 147
4.1.1时频系统组成及功能 147
4.1.2系统时间产生与溯源 149
4.1.3时间传递 153
4.1.4时频系统监测与预报 155
4.2星载时频系统 161
4.2.1星载时频系统组成与功能 161
4.2.2国外卫星导航星载时频系统 163
4.2.3北斗星载时频系统 167
4.2.4星载时频系统发展趋势 176
4.3原子钟技术 179
4.3.1原子钟的发展 179
4.3.2原子钟原理 183
4.3.3原子钟类型 190
4.3.4星载原子钟技术 192
4.3.5新型原子钟技术 201
第5章 卫星导航上行链路技术 213
5.1卫星导航上行链路功能 215
5.2卫星导航上行链路设计 217
5.2.1 GPS、Galileo上行链路设计 218
5.2.2北斗上行链路设计 219
5.2.3北斗上行链路频率选择 219
5.2.4北斗上行链路信号体制 219
5.2.5北斗上行链路载荷设计 220
5.3卫星导航星地时间同步技术 223
5.3.1星地时间同步技术 224
5.3.2 GPS星地时间同步技术 229
5.3.3北斗星地时间同步技术 229
5.4卫星接收与测距技术 231
5.4.1上行注入信号接收技术 231
5.4.2上行注入信号精密测量与零值监测技术 261
5.5上行注入信号抗干扰技术 271
5.5.1上行注入信号的干扰类型 271
5.5.2上行注入信号的干扰影响分析 272
5.5.3上行注入信号射频通道抗干扰设计 274
5.5.4上行注入信号的窄带干扰抑制技术 276
5.5.5上行注入信号的脉冲干扰抑制技术 279
5.5.6上行注入信号干扰抑制技术展望 279
5.6上行信息类型 282
5.6.1通用导航注入信息的采集 283
5.6.2通用导航信息注入类别 283
5.6.3导航信息上注策略和启用 286
第6章 卫星导航下行链路技术 289
6.1卫星导航下行链路概述 291
6.2下行信号体制设计 293
6.2.1下行导航信号体制的发展 293
6.2.2频段选择 302
6.2.3伪码设计 307
6.2.4信息速率与编码 315
6.2.5调制方式 318
6.2.6恒包络复用方式 329
6.2.7下行信号兼容性设计 343
6.3导航下行信号电文设计 348
6.3.1 GNSS导航电文发展历程 349
6.3.2基于固定帧结构的导航电文设计 350
6.3.3基于数据块的导航电文设计 359
6.3.4其他改进的导航电文设计 365
6.4导航下行信号播发技术 369
6.4.1导航信号生成载荷 370
6.4.2通道非理想特性 377
6.4.3预失真技术 384
6.4.4天线对导航信号的影响 388
6.5导航信号功率增强技术 390
第7章 导航信号质量评估分析 393
7.1导航信号质量影响要素建模 395
7.1.1导航卫星导航信号的影响要素 395
7.1.2功率放大器的模型 397
7.1.3滤波器的模型 399
7.2导航信号质量影响要素分析 400
7.2.1带限的影响 400
7.2.2幅度波纹 402
7.2.3幅度线性变化 405
7.2.4相位波纹 409
7.2.5相位二次变化 411
7.2.6相位三次变化 415
7.2.7信号杂散泄漏 419
7.2.8复合恒包络调制的非线性失真 421
7.3导航信号质量评估 425
7.3.1频域的信号质量评估 425
7.3.2时域的信号质量评估 428
7.3.3调制域的信号质量评估 434
7.3.4相关域的信号质量评估 439
7.3.5测量域的信号质量评估 445
第8章 卫星导航星间链路技术 451
8.1卫星导航星间链路概述 453
8.1.1星间链路的发展 453
8.1.2卫星导航星间链路的应用需求 455
8.1.3星间链路功能组成 457
8.2星间链路频率选择与信号体制 459
8.2.1频率选择 459
8.2.2星间链路信号体制 462
8.3星间网络拓扑与路由 465
8.3.1星间拓扑与路由设计约束 465
8.3.2星间测量几何特性分析 466
8.3.3数传建链特性分析 468
8.3.4典型网络拓扑路由设计 469
8.4星间链路建链技术 473
8.4.1建链方式 473
8.4.2天线波束指向 474
8.4.3信号捕获跟踪 475
8.5星间链路测距技术 477
8.5.1星间测距原理 477
8.5.2星间测距精度 478
8.6星间网络协议技术 480
8.6.1空间数据系统咨询委员会（CCSDS）协议 480
8.6.2星间协议设计 480
8.6.3星间传输策略 481
8.7星间链路运行管理 485
8.8北斗卫星星间链路 488
8.8.1星座与卫星配置 488
8.8.2星间链路应用 489
8.8.3应用展望 489
第9章 卫星导航信息管理技术 491
9.1卫星导航信息概述 493
9.1.1空间段与地面段信息内容 493
9.1.2空间段卫星内部信息内容 494
9.1.3地面段内部信息内容 495
9.1.4通道交互支持信息内容 495
9.2卫星信息传输通道及信息分类 496
9.2.1卫星信息传输通道 496
9.2.2卫星信息类别划分 497
9.3卫星内信息管理及系统架构技术 500
9.3.1概念及定义 500
9.3.2信息管理技术要素分析 500
9.3.3信息系统架构 503
9.4卫星信息管理策略及评估技术 512
9.4.1信息流时序 512
9.4.2信息易用性管理 513
9.4.3信息综合管理应用 515
9.4.4信息流功能与性能评价 516
9.5星内电文管理技术 518
9.5.1星内电文信息分类 518
9.5.2电文接收处理 519
9.5.3电文格式编排 519
9.5.4星内电文管理要点 521
第10章 导航卫星自主运行技术 523
10.1卫星自主导航技术 525
10.1.1自主导航概述 525
10.1.2自主导航原理 527
10.1.3自主导航设计 533
10.1.4自主导航精度分析与仿真验证 545
10.2导航卫星自主健康管理 547
10.2.1自主健康管理的概念 547
10.2.2自主健康管理目标和工作流程 548
10.2.3自主健康管理工作架构 549
10.2.4故障诊断算法 551
10.2.5修复和重构方法 554
10.2.6北斗导航卫星平台自主健康管理 555
10.3导航卫星自主完好性监测 562
10.3.1完好性监测需求 562
10.3.2完好性监测技术体系 564
10.3.3导航卫星完好性异常事件分析 565
10.3.4自主完好性监测原理与方法 567
10.3.5卫星慢变故障监测 573
第11章 PNT体系和卫星导航技术发展 575
11.1PNT体系的现状及发展 577
11.1.1 PNT体系基本概念 577
11.1.2美国国家综合PNT体系发展 579
11.1.3我国国家综合PNT体系发展及展望 583
11.2卫星导航技术的发展及展望 590
11.2.1卫星导航系统发展趋势 590
11.2.2我国卫星导航系统发展构想 593
11.3卫星导航技术发展构想 594
11.3.1新型导航信号体制 594
11.3.2空间冷原子钟技术 595
11.3.3中高轨及深空卫星导航技术 595
11.3.4高度自主的导航星座长期运行技术 596
11.3.5先进星间链路技术 597
11.3.6 X射线脉冲星导航应用技术 597
11.3.7低轨卫星导航增强技术 600
11.3.8多源信息融合技术 601
11.3.9导航卫星自主健康管理技术 602
参考文献 604
缩略语 619
索引 630