第1章 绪论 1
1.1 导航系统概述 1
1.1.1 导航系统的主要技术指标 2
1.1.2 典型导航技术简介 3
1.2 无线电导航技术 4
1.2.1 无线电定位导航的基本原理 5
1.2.2 典型无线电导航系统 6
1.3 全球卫星导航系统 8
1.3.1 GNSS系统的发展 8
1.3.2 主流GNSS系统 10
1.3.3 GNSS系统的构成 14
1.3.4 GNSS系统的应用 20
1.4 GNSS现代化 21
1.4.1 GPS的现代化需求 22
1.4.2 GPS的现代化措施 24
1.4.3 GLONASS系统的现代化 29
1.4.4 现代化的Galileo系统 30
1.5 本章小结 33
参考文献 33
第2章 卫星定位导航基础知识 35
2.1 卫星定位的基本原理 35
2.2 导航卫星的轨道 37
2.2.1 卫星轨道的影响因素 37
2.2.2 卫星的无摄运动 38
2.2.3 卫星的受摄运动 42
2.3 导航卫星的坐标系统 43
2.3.1 协议天球坐标系 44
2.3.2 协议地球坐标系 46
2.3.3 天球坐标系与地球坐标系的转换 47
2.3.4 卫星的参考系——WGS-84 48
2.4 导航卫星的时间系统 49
2.5 导航电文 52
2.5.1 导航电文的组成 52
2.5.2 遥测字与转换字 54
2.5.3 数据块 54
2.6 卫星在轨位置的计算 59
2.7 卫星速度解算 64
2.8 本章小结 64
参考文献 65
第3章 卫星导航信号及其传输 67
3.1 导航卫星信号工作频率 67
3.1.1 频点选择依据 67
3.1.2 导航卫星信号带宽 68
3.2 伪噪声码的基本知识 69
3.2.1 伪噪声码概述 69
3.2.2 伪噪声码产生 70
3.2.3 几种特殊的伪噪声码 73
3.3 GPS卫星的信号及其伪噪声码 76
3.3.1 GPS卫星的信号 76
3.3.2 GPS卫星的伪噪声码 79
3.3.3 GPS信号的AS和SA的影响 85
3.4 北斗导航系统的卫星信号及伪噪声码 90
3.4.1 北斗导航系统的伪噪声码 91
3.4.2 北斗导航系统的导航电文 93
3.5 GLONASS系统和伽利略系统的信号 94
3.5.1 GLONASS系统的信号 94
3.5.2 伽利略系统的信号 98
3.6 星地信号传输的无线链路计算方法 104
3.6.1 基本概念 104
3.6.2 传输损耗 105
3.7 本章小结 108
参考文献 108
第4章 卫星定位接收机原理 110
4.1 卫星定位接收机的组成与分类 110
4.2 接收机的射频部分组成及工作原理 113
4.2.1 天线 113
4.2.2 射频前端 116
4.3 GNSS接收机的信号捕获 120
4.3.1 捕获技术的基本原理 120
4.3.2 时域搜索 122
4.3.3 频域搜索 124
4.3.4 GNSS弱信号的捕获 126
4.3.5 信号确认算法 129
4.3.6 精细频率估计 131
4.4 GNSS接收机的信号跟踪 131
4.4.1 载波跟踪环 131
4.4.2 码跟踪环 134
4.4.3 载波环辅助码环 138
4.5 定位导航解算方法 139
4.5.1 定位导航解算流程 140
4.5.4 用户位置计算 141
4.5.5 误差修正 143
4.6 卫星导航软件接收机原理和架构 145
4.7 本章小结 146
参考文献 146
第5章 定位解算原理 148
5.1 伪距单点定位 148
5.1.1 伪距测量 149
5.1.2 伪距单点定位 150
5.1.3 载波相位测量平滑伪距的单点定位 153
5.2 伪距差分定位 154
5.2.1 DGPS测量的类型 154
5.2.2 位置DGPS测量 155
5.2.3 单基准站伪距DGPS测量 156
5.2.4 基准站载波相位DGPS测量 159
5.3 载波相位测量 160
5.3.1 载波相位测量 160
5.3.2 GPS载波相位测量的单点定位问题 166
5.4 载波相位测量的DGPS模型 168
5.4.1 四个单差分测量值 169
5.4.2 两个双差分测量值 170
5.4.3 一个三差分测量值 171
5.5 载波相位测量与伪距测量的组合解算 173
5.5.1 载波相位测量的简易方程 174
5.5.2 宽巷载波相位测量方程式 175
5.5.3 窄巷载波相位测量方程式 175
5.5.4 L1-P/L2-P码伪距测量的简易方程 175
5.5.5 宽、窄巷载波相位与伪距测量的组合解算 176
5.6 本章小结 177
参考文献 177
第6章 定位导航误差 179
6.1 卫星导航定位的精度、误差与偏差 179
6.1.1 均方根差 179
6.1.2 圆概率误差 179
6.1.3 相互关系 180
6.1.4 偏差 181
6.1.5 精度 182
6.2 卫星导航定位的主要误差 184
6.2.1 卫星星历误差 185
6.2.2 电离层效应的距离偏差分析 187
6.2.3 对流层效应的距离偏差分析 191
6.2.4 多路径误差分析 193
6.3 卫星定位的其他误差及分析 195
6.3.1 相对论效应误差 195
6.3.2 地球自转效应误差 196
6.3.3 内时延误差 196
6.3.4 观测噪声误差 196
6.4 本章小结 198
参考文献 198
第7章 GPS辅助系统和增强系统 200
7.1 GPS系统的缺陷 200
7.1.1 信号强度问题 200
7.1.2 信号捕获问题 201
7.1.3 系统完好性问题 201
7.2 辅助全球定位系统 202
7.2.1 冷启动、温启动和热启动 202
7.2.2 辅助GPS（A-GPS）系统 205
7.2.3 A-GPS频率辅助 207
7.2.4 A-GPS码延迟的时间辅助 211
7.2.5 A-GPS高灵敏度辅助 214
7.2.6 A-GPS典型搜素案例 217
7.3 GPS增强系统 220
7.3.1 SBAS的组成和功能 220
7.3.2 SBAS差分定位方法 223
7.3.3 SBAS完善性监测 229
7.3.4 WAAS增强系统 232
7.3.5 GBAS的组成和工作流程 234
7.3.6 GBAS完善性监测 238
7.4 本章小结 245
参考文献 245
第8章 组合导航定位技术 247
8.1 组合导航定位技术原理 247
8.2 卡尔曼滤波技术及组合方法 248
8.2.1 卡尔曼滤波技术原理 248
8.2.2 卡尔曼滤波在GPS/INS组合导航系统中的应用 250
8.3 GPS/INS组合导航系统 252
8.3.1 GPS/INS松耦合组合导航系统 252
8.3.2 GPS/INS紧耦合组合导航系统 253
8.3.3 INS辅助GPS接收机环路 256
8.4 其他组合导航系统简介 257
8.4.1 GPS/Loran-C组合导航系统 257
8.4.2 GPS/Laser组合导航系统 259
8.4.3 GPS/DR组合导航系统 260
8.4.4 GPS/伪卫星组合导航系统 260
8.4.5 GPS/蜂窝组合导航系统 261
8.5 本章小结 262
参考文献 262
附录 卫星定位导航原理实验指导 263