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第一篇基础知识1

第一章 导航简史1

目 录1

第二章航位推算法7

§2-1 航迹绘算法8

§2-2航迹计算法10

第三章 海上测量基本知识17

§3-1 无线电波传播基础知识17

§3-2圆与双曲线定位几何学19

3-2-1 圆定位几何原理19

3-2-2实现圆定位的方法21

3-2-3双曲线定位几何原理21

3-2-4 用图解法建立平面双曲线格网22

3-3-1 海上定位的一些考虑因素23

§3-3海上测量基本知识23

3-3-2海上定位设备的基本工作原理与基本工作方式25

3-3-3海上定位设备简要介绍及系统的选取考虑27

3-3-4 中近程系统电波频段传播特性31

3-3-5前绘和后绘32

3-3-6软件32

3-3-7质量控制和数据分析33

3-3-8测试和校正系统33

§3-4 比对点的选择与坐标转换37

3-4-1 比对点的选定与测定37

3-4-2直角坐标换算为双曲线坐标38

3-4-3双曲线坐标换算为平面直角坐标39

§4-1 电磁波测距原理41

第四章 电磁波测距41

第二篇无线电定位41

§4-2 （波数）N值求解法42

§4-3微波在大气中的传播特性46

§4-4仪器设备49

第五章 罗兰C系统56

§5-1 概述57

§5 2 罗兰C脉冲与时差测定原理58

§5-3罗兰船位计算数学模型60

5-3-1 假设地球为圆球体时的罗兰船位求解60

5-3-2假设地球为旋转椭球体时的罗兰船位数学模型63

§5-4罗兰C电波的传播与场强的计算67

§5-5精度70

5-6-1 罗兰C发射台72

§5-6仪器设备72

5-6-2 罗兰C接收技术与接收机76

§5-7 罗兰C圆工作方式83

第六章 脉冲／8系统85

§6-1 系统的组成和导航定位原理86

6-1-1 概述86

6-1-2系统的组成及各部分的功用86

6-1-3地面台的同步87

6-1-4位置线的形成和定位88

6-1-5地面台链的布局形式和信号的发射顺序89

6-1-6 天波的延迟和信号跟踪点的选择90

§6-2地面发射台的组成及其工作原理90

6-2-1概述90

6-2-2 5MHz频率基准91

6-2-3定时器的组成及其逻辑功能93

6-2-4 控制器的组成及其工作原理94

6-2-5 固态发射机的组成及其工作原理97

6-2-6 固态发射机的磁脉冲压缩原理98

6-2-7发射天线和天线调谐线圈100

§6-3监测站的组成及其功能101

6-3-1 概述101

6-3-2 监测站组成及监测修正程序101

6-3-3 5MHz基准漂移修正101

6-3-4 电波传播速度起伏的影响102

6-3-5地面台链经监测后同步误差的估算102

6-4-1概述103

6-4-2用户接收机的组成及工作原理103

§6-4 用户接收机及终端设备103

6-4-3终端设备的组成及功用107

6-4-4 噪声对测量精度的影响108

6-4-5周期识别的基本原理109

§6-5系统性能的估算方法110

6-5-1 概述110

6-5-2 100kHz低频无线电波地波场强计算方法110

6-5-3 低频段大气噪声的计算方法111

6-5-4 系统在海上作用距离的计算方法113

6 5 5 影响测量准确度的基本因素113

6-5-6 一条双曲位置线的测量准确度计算方法114

6-5-7脉冲／8的圆工作方式和一条圆位置线的测量准确度计算方法115

6-5-8双曲线工作方式时的系统定位误差计算方法117

6-5-9 圆－圆工作方式时的系统定位误差计算方法118

§7-1 概述120

第七章 台卡导航系统120

§7-2台卡信号的识别121

§7-3台卡系统位置线格网122

§7-4巷识别123

§7-5台卡系统误差127

§7-6仪器设备128

7-6-1 台卡接收机128

7-6-2台卡系统发射台129

第八章 奥米加系统132

§8-1奥米加导航系统的特点132

§8-2奥米加导航系统的设置132

§8-3 奥米加系统的巷识别原理134

§8-4仪器设备135

§8-6甚低频电磁能量的传播139

§8-5精度139

第九章 赛里迪斯系统142

§9-1赛里迪斯定位系统基本结构142

9-1-1系统设备142

9-1-2设备的连接方式143

§9-2定位原理143

9-2-1赛里迪斯信号特征143

9-2-2定位的一般原理148

9-2-3伪随机码测距149

9-2-4赛里迪斯系统的时延锁定152

9-2-5多通道相关环路157

9-2-6伪随机码延时的测量158

§9-3工作方式160

§9-4 系统特性163

9-4-1 赛里迪斯信号的传播和分集接收163

9-4-2作用距离165

9-4-3 系统精度167

第十章 马西兰系统171

§10-1系统原理及特性171

10-1-1 系统的工作频率与传播特性171

10-1-2信号格式及测量方式173

§10-2系统作业174

§10-3系统设备工作原理177

10-3-1设备基本情况177

10-3-2主设备工作原理177

第十一章 阿古系统184

§11-1阿古系统工作原理185

11-2-1 距离测量与处理单元189

11-2-2天线负载单元189

§11-2 系统仪器设备189

11-2-3控制显示单元190

11-2-4天线190

11-2-5设备供电190

§11-3系统特性190

第三篇 水声测量与定位195

第十二章 水声测量与定位195

§12-1水声的传播195

§12-2水声测量几何学198

§12-3动力定位法中的水声测量几何学200

12-3-1几何考虑200

12-3-2短基线系统（SBS）206

12-3 3长基线系统（LBS）208

§12-4 水声系统的精度和可靠性209

§12-5 水声测量仪器及其应用210

12-5-1 多普勒声纳211

12 5-2侧扫声纳217

12-5-3 （海底）浅层剖面仪228

12-5-4 Aqua-Fix/2/3水声定位系统232

第十三章 动力定位系统234

§13-1动力定位系统的组成及工作原理238

§13-2扰动因素238

§13-3位置测量坐标系的建立240

§13-4位置参考传感器241

13-4-1短基线系统242

13-4-2长基线系统245

13-4-3 非声的和其他的动力定位系统传感器246

§13-6传感器数据处理249

§13-5风传感器与环境传感器249

§13-7采用卡尔曼滤波与最优控制的动力定位系统的数学模型252

13-7-1 船舶移动的低频模型253

13 7-2船舶移动的高频模型253

13-7-3 环境干扰模型254

13 7-4 推力系统模型255

13-7-5测量模型256

§13-8估算器256

13-8-1 波动、偏航和摆动子滤波器256

13-8-2 水流滤波器和风滤波器258

§13-9控制系统259

13-9-1 基本的控制问题259

13-9-2 用卡尔曼滤波器与最优控制理论建立的动力定位系统的控制器260

§13-10系统的硬设备和精度260

§14-1卫星在地球周围空间的运动和正常轨道262

第四篇卫星定位262

第十四章 近地卫星的绕地运动262

14-1-1 卫星在中心引力场的作用下的运动三定律263

14-1-2卫星轨道六元素264

14-1-3卫星椭圆轨道位置的极坐标与直角坐标形式264

14-1-4 开普勒方程265

1-4-5 卫星导航系统中求卫星空间位置的方法267

§14-2卫星的摄动轨道267

14-2-1 卫星摄动方程的一般形式268

14-2-2 各种物理因素的摄动影响269

14-2-3 用摄动力三分量表示的摄动方程271

§1 4-3卫星的预报273

§15-1 子午仪（Tansit）系统研制的由来276

§15-2子午仪系统的组成及功能276

第十五章 子午仪卫星导航系统276

§15-3卫星发射的信息和导航电文280

§15-4多普勒频移测量283

15-4-1多普勒效应284

15-4-2子午仪卫星多普勒观测方程285

§15-5 电离层、对流层的折射校正286

§15-6定位计算287

§15-7子午仪系统的定位误差298

15-7-1静态系统误差298

15-7-2航行精度300

15-7-3 因大地测量系的不同而引起的误差301

§15-8系统应用302

§15-9仪器设备304

第十六章全球定位系统323

16-1-1 空间卫星网325

§16-1 全球定位系统的组成及其功能325

16-1-2地面控制系统327

16-1-3用户设备328

§16-2 GPS的信号结构328

§16-3 GPS导航电文333

§16-4 GPS定位原理342

16-4-1 测距原理与时间标准342

16-4-2定位计算方法343

§16-5系统精度348

第十七章 组合导航系统350

§17-1 组合导航系统的基本原理350

§17-2卡尔曼滤波器354

17-2-1 卡尔曼滤波器的基本原理354

17-2-2 卡尔曼滤波器的数学模型与递推方程组357

17-2-3卡尔曼滤波器的特点及方框图360

17-2-4 卡尔曼滤波器在导航中的应用361

17-2-5 卡尔曼滤波器中状态矢量选取362

§17-3仪器设备362

17-3-1 MX-200型组合导航系统工作原理364

17-3-2计算机处理各子系统信息的中断顺序367

§17-4 GIN导航系统定位实时质量控制368

§17-5水下组合（导航）系统375

主要参考文献380

附录381

附录Ⅰ 海上三维地震勘探中等浮电缆位置的确定系统381

附录Ⅱ 高精度的H yper-Fix系统391

附录Ⅲ 两个定位测量公司及其业务398