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第1章 导航技术概论1

导航与航行1

导航的定义与作用1

导航的基本功能是回答“我在哪里？”3

导航与其他定位系统的关系5

航行对无线电导航系统的要求6

军事导航与民用导航8

导航技术近代发展10

陆基无线电导航系统10

自主式导航16

近代导航系统简评17

新型导航系统18

卫星导航的原理与现状18

其他新型导航系统21

新时期导航的应用26

新时期导航的军事应用26

卫星导航的民用34

参考文献40

第2章 陆基无线电导航系统41

概述41

定向机／无方向信标44

系统概述44

定向机45

系统简评48

伏尔（VOR）49

VOR系统49

多普勒伏尔（DVOR）52

VOR与DVOR设备的技术54

测距器（DME）55

DME的由来55

DME系统55

DME机载设备57

DME地面台59

DME／P61

塔康（TACAN）64

TACAN系统的由来64

TACAN地面台64

TACAN机载设备66

TACAN／DME设备技术68

罗兰-C系统70

系统概述70

工作原理74

发射设备78

用户接收设备82

定位精度和覆盖区82

罗兰-C导航系统的扩展应用86

罗兰脉冲通信技术88

罗兰-C技术现代发展综述92

多普勒导航仪96

多普勒导航仪的由来与工作原理96

多普勒雷达的设计选择98

多普勒导航系统的误差104

多普勒导航系统的设备与应用106

雷达高度表107

雷达高度表的原理和应用107

脉冲式雷达高度表108

FM-CW雷达高度表109

相位编码脉冲式雷达高度表110

未来趋势110

参考文献111

第3章GPS系统112

概述112

GPS系统发展简史112

GPS的工作113

GPS系统的构成115

GPS系统的定位原理120

系统如何向用户描述卫星位置？120

怎样得到卫星与用户之间的相对伪距？122

GPS接收机的位置解算123

GPS的信号结构和导航电文124

GPS的信号结构124

GPS的导航电文128

GPS用户设备原理130

GPS接收机的基本组成130

GPS接收机的工作原理131

GPS接收机的主要技术指标137

GPS主控站（MCS）的运行138

GPS卫星的发射138

MCS日常运行139

MCS与外部世界的接口141

GPS卫星信号的完好性与分析141

GPS各批卫星142

Block Ⅰ卫星142

Block Ⅱ卫星143

Block ⅡA卫星143

Block ⅡR卫星144

Block ⅡR-M卫星146

美国GPS政策的演变147

GPS的早期政策147

1996年GPS政策的颁布148

2004年美国的GPS政策149

海用差分GPS和国家范围差分GPS151

GPS局域增强系统（LAAS）158

航空导航对LAAS的要求158

LAAS的早期技术研究159

LAAS近期的研制、测试和技术研究162

对LAAS的继续研究164

GPS广域增强系统（WAAS）166

系统简介166

WAAS的基本原理168

WAAS的工作170

WAAS机载接收机174

WAAS的发展174

NASA的全球差分GPS（GDGPS）系统176

日本的准天顶卫星系统（QZSS）180

日本对增强GPS的需求180

QZSS的星座和信号180

QZSS性能分析182

无码和半无码GPS技术186

平方法186

互相关法187

P码辅助的L2平方法187

P码辅助的互相关法188

Z跟踪法188

软判决Z跟踪法189

基于MAP的半无码L2载波信号解调器189

基于载波相位跟踪的精确定位和航向姿态角测量192

载波整周多值性192

载波相位和伪距双差193

整周模糊度解和用户定位194

载波相位跟踪定位技术的应用195

利用GPS测量运载体的航向与姿态195

参考文献196

第4章 GPS现代化197

GPS现代化的内容和实施步骤197

GPS停止SA的原因和影响200

停止SA对GPS民用的影响200

美国关于SA政策的演变202

美国停止SA的原因203

GPS L5频段的选择与电磁兼容性206

L5工作频段的选择206

L5频段的电磁兼容性210

GPS L5信号的设计216

对L5信号的要求216

L5信号的结构及其创新点217

L5信号中的PRN码220

L5信号的电文226

GPS L2的民用信号L2C及其应用230

L2C信号的由来230

L2C设计的有利和不利因素231

L2C的信号结构233

L2C信号的截获与跟踪235

L2C信号设计的折中考虑238

GPS L1 、 L2和L5三种民用信号的比较及应用241

GPS M码信号的BOC调制243

GPS军民用信号频谱分离要求243

BOC调制信号的定义245

BOC调制信号的频谱和自相关函数246

BOC调制信号与其他GPS信号的关系和比较248

BOC调制信号接收机可能采用的特殊处理251

SAASM——推展GPS PPS应用的关键措施253

美国的GPS信号政策与GPS接收机254

美国对SAASM的需求257

SAASM的内容259

SAASM的执行情况262

GPS改善精度的努力265

GPS精度改善创新（AⅡ）工程的措施与目标266

遗产精度改善创新工程（L-AⅡ）271

广域GPS提高（WAGE）279

GPSⅢ282

GPSⅢ的总体方案282

GPSⅢ的运行概念285

LIC信号设计288

GPSⅢ尚待作出决断的几个问题299

参考文献300

第5章 导航战与反恐301

概述301

GPS系统的脆弱性与防护措施301

GPS空间区段可能受到的威胁与防护措施301

GPS运行与控制区段的防护措施302

抗干扰能力弱是GPS用户区段的最大弱点303

美军为提高GPS抗干扰能力在系统方面的努力305

GPS现代化对提高抗干扰能力的考虑306

GPS伪卫星307

导航战309

导航战概述309

美军对GPS的干扰309

GPS接收机抗干扰技术311

GPS接收机电路的抗干扰技术312

由GPS天线实现的抗干扰技术319

GPS接收机综合抗干扰措施321

GPS领域内的反恐问题324

参考文献326

第6章 GLONASS系统327

GLONASS概述327

GLONASS卫星信号的载频与伪随机码328

GLONASS卫星的导航电文331

GLONASS的时间与坐标系333

GLONASS与GPS的比较334

GLONASS与GPS两种系统设计方案之间的比较334

GLONASS与GPS实践比较336

GLONASS现代化计划339

参考文献345

第7章 Galileo系统346

概述346

Galileo系统346

Galileo系统的建设与运营353

Galileo系统的频率选择与信号设计354

对Galileo系统频率选择和信号设计的要求354

Galileo系统的信号355

Galileo系统信号的性能357

Galileo系统信号的兼容性359

Galileo系统所提供的服务360

Galileo系统的服务和搜救功能360

Galileo系统的增强服务363

GPS C／A与Galileo系统公开服务联合使用的性能与LBS市场预测364

GPS C／A与Galileo OS联合使用364

GNSS未来市场预测367

Galileo SOL服务的性能与完好性368

欧洲对Galileo SOL服务的看法368

Galileo SOL的完好性功能370

ERIS系统373

欧洲发展Galileo系统的原因374

欧洲发展Galileo系统的动因和意义374

美国对Galileo系统的态度375

Galileo系统的军事意义及其与GPS的争斗376

欧洲发展Galileo系统的军事目的376

Galileo系统的军事意义377

欧美在卫星导航军事应用方面的斗争378

对Galileo系统和卫星导航系统现状的简要评述379

当今世界卫星导航的基本格局趋向379

卫星导航在民用方面的竞争379

卫星导航军事应用趋向381

Galileo系统与GPS在技术上的比较381

Galileo系统所面临的问题382

参考文献383

第8章 惯性导航、组合导航和地形辅助导航384

概述384

惯性导航基础知识386

地球参考椭球及其主曲率半径386

惯性导航中常用的坐标系386

地球的正常重力389

比力方程390

舒勒原理391

杠杆臂效应及其校正392

惯性仪表393

陀螺仪393

加速度计398

微机械惯性传感器399

惯性仪表测量400

惯导实验室401

陀螺漂移误差401

加速度计零位偏值403

随机误差数学模型404

惯性仪表测量404

平台式惯性导航系统406

基本组成406

三轴稳定平台407

平台水平控制回路409

高度通道及其阻尼411

指北方位惯导系统412

指北方位惯导系统初始对准和陀螺测漂414

捷联式惯性导航系统420

基本组成和原理420

数学平台422

地球坐标系捷联式惯性导航系统424

捷联式惯性导航系统的初始对准426

捷联式惯性导航系统与平台式惯性导航系统的比较428

组合导航系统429

惯性导航与卫星导航之间良好的性能互补特性429

组合结构与算法430

GPS／惯导组合系统的实例432

地形辅助导航系统433

地形辅助导航技术的发展背景433

地形辅助导航技术的应用433

地形辅助导航系统的类型434

地形辅助导航系统的关键技术438

地形辅助导航系统的国外发展与装备概况441

地形辅助导航系统的进展444

参考文献446

第9章 卫星导航及组合导航系统应用447

GPS／INS武器精确制导447

GPS／INS精确制导的特点447

GPS／INS精确制导的发展450

GPS／INS精确制导的巡航导弹451

“战斧”式巡航导弹精确制导技术的发展历程451

伊拉克战争之后巡航导弹技术的发展453

精确制导炸弹456

炸弹精确制导技术的发展456

伊拉克战争之后炸弹GPS／INS精确制导技术的发展461

精确制导炮弹464

精确制导炮弹须考虑的特殊问题464

炮弹载GPS接收机的加固与结构设计465

炮弹载GPS接收机的工作与设计467

卫星导航在车辆导航、车辆跟踪（监控）与调度（指挥）中的应用471

车辆导航与车辆跟踪调度的异同点471

车辆导航472

基于卫星导航的车辆导航473

卫星导航与推算导航组合的车辆导航设备474

卫星导航增强型、卫星导航与推算导航组合增强型车辆导航设备475

车辆跟踪（监控）与调度（指挥）476

AGPS和室内GPS——手机定位技术481

FCC对蜂窝网手机定位的要求481

基于网络的定位方式483

基于手机的定位方式487

手机GPS降低能耗的技术494

GNSS软件接收机497

GNSS软件接收机的需求497

现在的GNSS接收机与软件GNSS接收机498

软件GNSS接收机的优点498

软件GNSS接收机现状499

GPS的航空与航海导航应用499

GPS导航应用的优势与不足499

接收机自主完好性监测500

GBAS的应用与前景501

SBAS的应用与前景502

GRAS和我国卫星导航完好性监测系统设想504

海用DGPS和全国DGPS507

全球导航卫星系统507

卫星导航与陆基无线电导航508

美国减轻GPS中断对交通运输影响的努力510

GPS在空中交通管制中的应用511

CNS／ATM系统511

从航路导航到区域导航512

军用战术飞机RNP RNAV功能需求513

民用航空向自动相关监视的过渡515

军用战术飞机的ADS-B516

GPS在精确时间传递中的应用517

时间标准的形成、发展与传递517

用GPS传递时间的方法519

GPS时间信息在电信中的应用523

GPS在电力传输网中的应用526

参考文献528

第10章 飞机着陆与着舰系统529

概述529

从目视着陆到仪表着陆530

仪表着陆系统仍然发挥主要作用530

战争推动了雷达着陆系统的产生和发展532

新一代飞机着陆系统——微波着陆系统533

GPS星基着陆系统向陆基着陆系统的挑战535

探索中的其他着陆系统537

仪表着陆系统537

工作原理537

航向台的组成及作用539

下滑台的组成及作用541

仪表着陆系统的性能要求542

航向下滑的场地标准542

雷达着陆系统543

雷达测距和测角原理543

着陆雷达工作原理544

着陆雷达的主要性能546

着陆雷达的安装和使用546

雷达着陆的缺点547

微波着陆系统547

测角和测距原理547

微波着陆系统地面设备549

微波着陆系统机载设备552

精密测距设备555

微波着陆系统信号格式555

微波着陆系统在机场的配置和使用557

航空母舰飞机着舰系统558

航空母舰飞机着舰的特殊要求558

光学与激光助降设备564

仪表着舰系统571

自动着舰系统575

应用GPS的飞机着陆和着舰系统582

GPS着陆系统582

探索中的新着陆系统587

利用GPS的飞机着舰系统588

参考文献590

第11章 联合战术信息分发系统／多功能信息分发系统的相对导航功能591

数据链与导航591

JTIDS／MIDS的时分多址接入方式595

JTIDS／MIDS信号的消息结构599

JTIDS／ MIDS的抗干扰措施和保密机制602

JTIDS／MIDS的定时与同步607

定时与同步的基准607

端机与系统时实现粗同步和精同步的步骤607

JTIDS／MIDS的相对导航611

相对导航坐标系611

相对坐标系导航原理612

测地导航原理614

位置和时间品质等级615

JTIDS／MIDS的相对导航功能在端机中的实现618

端机的相对导航功能618

源选择、卡尔曼滤波及导航处理功能619

JTIDS／MIDS端机与GPS的组合622

JTIDS／MIDS相对导航的误差特性622

JTIDS／MIDS导航功能在C4ISR数据登录中的应用624

什么是数据登录624

数据登录的误差分类625

数据登录过程626

参考文献628

第12章 定位报告系统629

概述629

系统的由来629

系统在国外的发展629

系统在战场数字化中的作用630

定位报告系统的工作原理633

系统的功能633

系统的组成与典型配置634

系统的技术特性636

抗干扰的数据通信636

自适应集中的网络管理638

实时高精度的定位跟踪642

灵活多样的通信支援645

定位报告系统的应用647

定位报告系统的主要用途647

陆军应用648

海军陆战队应用653

海军应用654

空军应用654

参考文献656

缩略语657