第1章 卫星导航概论 1
1.1 国内外卫星导航定位系统的现状 1
1.2 卫星导航定位技术的发展趋势 2
1.3 发展我国自主卫星导航系统面临的关键技术 2
参考文献 5
第2章 转发式卫星导航定位原理 6
2.1 转发式卫星导航设计理念 7
2.2 转发式卫星导航系统组成 8
2.3 高空位置测量基准和卫星精密测定轨原理 9
2.3.1 高空卫星位置测量基准 9
2.3.2 卫星精密测轨定轨原理 10
2.3.3 卫星测轨方法 12
2.3.4 卫星轨道的预报 15
2.4 伪随机码测距原理和伪距概念 16
2.4.1 伪随机码测距原理 16
2.4.2 伪距概念 18
2.4.3 信号体制 20
2.5 转发式卫星导航的定位原理 21
2.5.1 坐标系 23
2.5.2 伪距空间交会定位原理 23
2.5.3 载波相位测量定位原理 26
2.5.4 多普勒定位工作原理 30
2.6 转发式卫星导航定位数学模型 31
2.6.1 虚拟原子钟概念及模型 33
2.6.2 虚拟星座概念及模型 37
2.6.3 导航测轨一体化及复合模型 39
2.6.4 地球椭球面约束模型 40
2.6.5 相对伪距差概念及双曲面交会模型 41
2.6.6 小结 42
参考文献 43
第3章 定位测量方程解的探讨 46
3.1 定位测量方程球面交会解的求解方法 46
3.1.1 线性化迭代求解法 47
3.1.2 最小二乘法 53
3.1.3 二分均衡迭代解法 53
3.1.4 高阶消元解法 55
3.2 高程约束的卫星定位测量方程的求解 56
3.2.1 椭球约束方程全微分处理解法 56
3.2.2 高程约束微分处理解法 57
3.2.3 地球椭球方程在方程组外作为约束条件的解法 59
3.2.4 地球高程作为约束条件时的二分均衡迭代解法 58
3.2.5 小结 61
3.3 定位测量方程的双曲面交会解的求解方法 60
3.4 解性能探讨 62
3.4.1 方程组性态分析 62
3.4.2 系数矩阵的奇异特性 63
3.4.3 右端项准确化 65
3.4.4 解的迭代格式 66
3.4.5 误差量未知数化 67
3.4.6 约束解 68
3.4.7 多导航信息融合解 70
3.4.8 冗余解 69
3.4.9 小结 70
参考文献 70
第4章 转发式卫星导航的测速原理 72
4.1 转发式卫星导航测速设计理念 73
4.2 多普勒测速原理 73
4.3 频率偏移分解 76
4.3.1 转发式卫星导航下行载频生成原理 76
4.3.2 转发式卫星导航下行载波频漂分析 78
4.4 频率改正的多普勒测速原理 80
4.4.1 上行频率实时调整方法 80
4.4.2 广播用户频率修正模型 82
4.5 差频多普勒测速原理 90
4.5.1 双频测速方式 91
4.5.2 双频测速对系统中相关频率源的要求 91
4.5.3 双频频差测试 92
4.6 卡尔曼滤波实现转发式卫星的动态定位及测速 97
参考文献 100
第5章 转发式卫星导航测姿原理 103
5.1 姿态确定的数学背景 103
5.1.1 方向余弦 104
5.1.2 四元数 104
5.1.3 欧拉角 106
5.2 坐标转换确定姿态原理 106
5.3 矢量最小二乘法确定姿态原理 107
5.4 利用转发式卫星导航确定姿态的状态估计法 112
5.4.1 双差干涉观测 113
5.4.2 运动模型和姿态动力学 114
5.5 转发式卫星测姿精度的分析 120
参考文献 124
第6章 转发式卫星导航授时原理 125
6.1 时间概念 125
6.2 转发式卫星授时基础 126
6.2.1 CAPST 126
6.2.2 时间传递 129
6.3 CAPS定时 130
6.3.1 用户相对于CAPS时间的钟差 130
6.3.2 CAPS定时原理 132
6.3.3 CAPS定时误差分析 133
6.3.4 CAPS定时方法 135
6.4 CAPS校频 139
6.4.1 时差法校频 139
6.4.2 数字综合法校频 140
6.5 其他高精度时间传递方法 140
6.5.1 卫星双向时间比对技术 140
6.5.2 载波相位法 142
参考文献 142
第7章 系统误差分析 144
7.1 误差定义 144
7.2 误差方程讨论 145
7.2.1 经典卫星定位的误差方程 145
7.2.2 经典卫星导航的几何精度因子 146
7.2.3 测速精度分析 148
7.3 误差源分析 149
7.3.1 卫星的主要误差 149
7.3.2 信号传播中的主要误差 154
7.3.3 与接收设备有关的误差 157
7.4 误差改正模型 158
7.4.1 误差逼近修正模型 158
7.4.2 求差法 160
7.4.3 标校解 164
7.4.4 差分解 169
7.4.5 测量反馈修正法 171
7.4.6 冗余法和数据平滑 171
参考文献 172
第8章 转发式卫星导航工程化论证 175
8.1 功率保证 175
8.1.1 传输方程 175
8.1.2 传输损耗和噪声 176
8.1.3 卫星链路分析 176
8.2 星座布局优化 182
8.2.1 转发式卫星导航全球系统星座仿真 183
8.2.2 亚洲局域系统星座仿真 190
8.2.3 中国局域系统星座仿真 193
8.3 抗干扰问题和生存能力 196
8.3.1 转发式卫星导航系统干扰特性 197
8.3.2 转发式卫星导航系统干扰门限 197
8.3.3 转发式卫星导航系统干扰的影响 198
8.3.4 抗干扰问题 199
8.4 通信导航一体化 202
8.4.1 概述 202
8.4.2 转发式卫星导航系统中的通信系统 202
参考文献 207
第9章 转发式卫星导航展望 210
9.1 转发式卫星导航系统的创新点 210
9.2 转发式卫星导航原理精度极高 213
9.3 转发式卫星导航的其他优势 214
9.4 市场呼唤转发式卫星导航系统 216
参考文献 218
附录 220
附录A 坐标系说明 220
附录B 坐标系之间的转换 222
附录C 四元数与欧拉角之间的关系 225
参考文献 226