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第1章　概述1

1.1 历史资料1

1.2 GPS进展和未来计划4

1.3 GLONASS进展和未来计划6

1.4 中国卫星导航系统进展和未来9

1.5 伽利略卫星导航系统11

第2章　卫星定位工程概念与应用前景12

2.1 卫星定位业务12

2.2 业务类型与频率分配13

2.3 系统干扰分析及对策15

2.3.1 L频段干扰分析15

2.3.2 S频段干扰分析16

2.4 卫星定位工程的业务优化16

2.4.1 RDSS与MSS集成17

2.4.2 RDSS与广域增强系统（WAAS）集成17

2.4.3 RDSS与中继卫星系统（TDRSS）集成17

2.5 RDSS应用18

2.5.1 航空应用18

2.5.2 航天应用19

2.5.3 航海应用20

2.5.4 陆上交通应用20

2.5.5 危险困难场地监控20

第3章　卫星定位基本原理21

3.1 定位理论21

3.2 影响定位精度的主要因素25

3.3 MCC时延测量精度25

3.4 空间传播时延误差26

3.5 几何图形与定位精度［3］27

3.6 用户高程与定位精度28

第4章　卫星定位系统工程设计31

4.1 系统组成31

4.2 系统功能设计32

4.2.1 出站功能设计32

4.2.2 入站功能设计33

4.2.3 系统处理能力34

4.3 系统技术指标设计34

4.3.1 系统覆盖区域34

4.3.2 系统容量设计35

4.3.3 系统定位精度设计37

4.4 系统信号体制设计［1］38

4.4.1 出站信号设计38

4.4.2 入站信号设计39

4.5 系统频率设计40

4.5.1 转发器频率稳定性对系统性能的影响40

4.5.2 星地校频方案41

4.6 定位卫星工程设计42

4.7 测量控制中心MCC工程设计44

4.7.1 MCC出站链路设计44

4.7.2 MCC入站链路设计44

4.7.3 卫星轨道确定和预报45

4.7.4　双星广域差分处理46

4.7.5 MCC业务处理48

4.8 RDSS应用系统设计49

4.8.1 单址型用户机49

4.8.2 多址型用户机49

第5章　RDSS系统完好性及安全性50

5.1 完好性监测可行性50

5.2 完好性监测与报告流程51

5.2.1 完好性系统基本组成51

5.2.2 定位精度完好性51

5.2.3 定时完好性51

5.3 RDSS系统安全性52

5.3.1 传输链路的信息安全性52

5.3.2 传输链路的系统安全性52

第6章　卫星定位用户抗干扰与低暴露技术53

6.1 自适应空域滤波的原理53

6.2 自适应滤波的基本算法54

6.3 自适应调零天线工程设计57

6.4 低暴露发射阵列天线设计57

第7章　卫星导航概念与定位测速原理59

7.1 卫星导航概念59

7.2 卫星导航原理63

7.2.1 导航任务的解决方法63

7.2.2 伪距的概念与定义64

7.2.3 导航定位方程［3］65

7.3 几何精度因子67

7.4 卫星导航测速原理［3］69

7.5 定位测速精度71

7.5.1 全球系统的定位精度71

7.5.2 全球＋区域增强系统定位精度71

7.5.3 全球＋区域＋本地增强定位精度72

7.6 距离差分与径向速度差分72

7.7 组合方法73

7.8 载波相位差分法73

第8章　卫星导航系统性能需求与总体设计75

8.1 RNSS的必备性能75

8.1.1 RNSS增值性能80

8.1.2 RNSS高维性能80

8.2 总体设计的任务与流程81

8.3 工程设计的任务与流程83

第9章　卫星导航体制设计85

9.1 体制设计原则及设计内容85

9.1.1 设计原则86

9.1.2 设计内容87

9.2 服务方式及内容87

9.3 卫星轨道及星座选择89

9.3.1 轨道高度89

9.3.2 星下点轨迹及其对测控方案的影响90

9.3.3 轨道平面及星座卫星数量91

9.3.4 卫星轨道种类的选择96

9.4 信号频率与调制编码方式97

9.4.1 导航信号频率选择原则97

9.4.2 国际电信联盟推荐的导航频率97

9.4.3 信号频率及带宽选择100

9.4.4 卫星多址识别与测距码设计101

9.4.5 导航信号调制方式108

9.4.6 导航电文有选择的纠错编码113

9.4.7 北斗操作者对卫星导航频率兼容的主张及北斗信号结构115

9.5 卫星导航的时间标准与计时方式116

9.5.1 卫星导航时间系统117

9.5.2 世界时UT117

9.5.3 协调世界时117

9.5.4 儒略周期118

9.5.5 卫星导航时（SATNAVT）的计时方法118

9.6 导航卫星运动轨迹与星历表达方式［13］120

第10章　卫星导航运行控制系统设计127

10.1 卫星导航运行控制系统的任务与组成127

10.2 卫星时间同步与定时128

10.2.1 星地时间同步方法128

10.2.2 站间时间同步方法131

10.2.3 用户定时服务132

10.2.4 卫星钟差预报模型132

10.3 导航信号空间传播时延校正133

10.4 精密定轨与轨道修正138

10.5 完好性监测与预报140

10.5.1 星地双向伪距时间同步分离卫星完好性141

10.5.2 DLL相关监测卫星载荷完好性141

10.6 运行控制系统集成143

10.6.1 RNSS与RDSS相结合实现导航通信与识别三大功能集成143

10.6.2 多系统信息融合与国外系统的集成145

10.7 多系统联合广域增强系统的运行与控制145

10.7.1 系统组成145

10.7.2 系统工作原理146

10.7.3 GEOs卫星校正参数及完好性广播电文148

10.7.4 卫星完好性监测149

10.7.5 监测站组成150

10.7.6 主控站联合广域差分软件功能151

第11章　导航卫星和导航载荷155

11.1 卫星和导航载荷历史155

11.2 导航卫星平台161

11.3 导航载荷要求162

11.4 GPS卫星导航载荷［13］163

11.4.1 原子频标163

11.4.2 星上处理164

11.4.3 频段系统164

11.4.4 横向链路165

11.4.5 自主导航165

11.5 GLONASS导航卫星及导航载荷168

11.5.1 GLONASS导航卫星功能168

11.5.2 卫星组成169

11.6 伽利略导航卫星及导航载荷可选方案［15］171

11.6.1 卫星定义173

11.6.2 MEO卫星配置173

11.6.3 MEO卫星导航有效载荷176

11.6.4 GEO卫星及导航载荷177

11.7 北斗卫星导航载荷177

11.8 导航载荷比较与发展方向177

第12章　卫星导航用户机179

12.1　用户与卫星间相对运动特性179

12.2　伪距测量及误差分析185

12.2.1　伪距误差类型及特性186

12.2.2　动态应力误差186

12.2.3 伪距随机误差187

12.2.4　伪距平滑技术189

12.3　定位与滤波处理189

12.3.1 α/β跟踪器［12］189

12.3.2　卡尔曼滤波器［12］193

第13章　导航用户机应用实例200

13.1　航天用户机的捕获与跟踪200

13.1.1　码跟踪极限200

13.1.2　载波跟踪极限201

13.1.3　仅有码捕获跟踪模式201

13.1.4　捕获处理理论203

13.1.5　仅有码的捕获模型205

13.1.6　仅有码的轨道自主导航206

13.1.7 DIOGENE精密GPS导航仪207

13.1.8 TOPSTAR 3000接收机208

13.2　用户机的惯导速度辅助技术［25］208

13.2.1 DLL传递函数209

13.2.2　等效噪声带宽210

13.2.3　跟踪环性能分析212

13.2.4　过渡响应时间212

13.3　用户机时域滤波器抗干扰技术［23］214

13.3.1 干扰对卫星导航完好性的威胁214

13.3.2　解除用户机威胁的方案综述214

13.3.3　利用时间滤波器抗干扰的实用考虑216

13.3.4 Mayflower AICs介绍217

13.4　用户机调零天线抗干扰技术［24］220

13.4.1　基于算法的最佳权和梯度220

13.4.2　导航接收机自适应相位圆阵列221

13.5　卫星导航兼容接收机［1］225

13.5.1 多系统兼容的可行性225

13.5.2　兼容机工作模式及性能设计231

13.5.3　兼容机的基本组成及工作原理232

13.6　卫星导航多模用户机237

13.6.1 多模用户机的基本组成与工作模式237

13.6.2　基本工作原理239

13.7　卫星导航与惯性导航组合系统240

13.7.1　非耦合方式241

13.7.2　松耦合方式242

13.7.3 紧耦合方式242

13.7.4　组合算法242

13.8　接收机自主完好性245

13.8.1 RAIM概念245

13.8.2 CAT-I完好性计算基本依据246

13.9 卫星导航在战术导弹防御系统拦截导弹上的应用247

13.9.1　任务概述247

13.9.2 GAINS概况247

13.9.3 导航和雷达对准处理249

13.9.4　性能评估处理250

13.9.5 GAINS实验室及野外测试及结论254

13.10　卫星导航在导弹投放与制导上的应用254

13.10.1　性能概述254

13.10.2 GPS/GYRO/DOP制导及导航和控制系统255

13.10.3　协方差分析256

13.10.4　结论259

第14章　卫星导航用户机模拟测试系统260

14.1　测试系统基本输入条件260

14.1.1 星座260

14.1.2　传播时延260

14.1.3　用户动态性能261

14.1.4　数字模拟量261

14.1.5　信号模拟量261

14.2　伪距测试基本方案261

14.3 用户机测试基本方案262

14.3.1 用户机测试的基本任务262

14.3.2　用户机模拟测试基本方案262

14.3.3　仿真关键技术263

14.4　用户机模拟测试评价系统265

14.4.1　仿真系统数据输出265

14.4.2　被测用户机输出数据265

14.4.3　误差计算方法266

参考文献267