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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　CAPST126

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