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內容介紹

衛星導航技術是當代應用*廣泛的導航技術，集中體現瞭人類在飛行器設計、通信與信息係統、電磁場與微波工程、信號與信息處理、精密測量、導航製導與控製、物理電子學等自然科學和工程技術領域的先進成果。 本書站在衛星導航係統工程的角度，重點從衛星導航係統的空間服務這一角度進行闡述，特彆是導航衛星的時頻係統、上行接收和下行信號播發、星間鏈路等方麵。此外，本書還介紹瞭星基增強技術和地基增強技術，結閤*新發展趨勢介紹瞭綜閤PNT體係和衛星導航技術的發展及展望。與目前現有書籍著重於介紹原理、信號設計或者應用等方麵相比，本書具有顯著的星地一體化特色。 本書可以作為衛星導航係統設計相關工程技術人員和科技工作者的技術手冊，也可以作為本科高年級學生和研究生的教材參考書。

作者介紹
謝軍，研究員，畢業於國防科學技術大學，我國空間電子信息領域專傢，衛星導航技術領軍人物之一，現任中國空間技術研究院科技委常委。長期從事衛星導航係統、導航載荷、空間微波技術等方麵研究工作，現任北鬥工程副總設計師、衛星總設計師。獲國傢科技進步特等奬1項、軍隊和部級科技進步一等奬3項、三等奬2項，授權發明專利11項。 王海紅，*級工程師，畢業於南京大學，現任中國空間技術研究院導航衛星自主運行分係統副主任設計師。長期從事航天器軌道力學、衛星導航係統自主運行等方麵的研究工作。獲教育部科學技術進步奬二等奬1項、軍隊科技進步二等奬1項、全國創新爭先奬牌，授權發明專利5項。 李鵬，*級工程師，畢業於清華大學，現任中國空間技術研究院總體部軍民融閤與國際化業務部項目技術經理，北鬥衛星有效載荷副主任設計師，長期從事導航係統論證、導航係統地麵驗證、導航衛星有效載荷設計等方麵的研究工作。獲軍隊科技進步二等奬1項，授權發明專利5項。 濛艷鬆，研究員，畢業於中國空間技術研究院西安分院，現任中國空間技術研究院西安分院科技委委員、導航所所長，北鬥全球係統試驗衛星總師助理、星間鏈路係統技術負責人。長期從事衛星導航、星間鏈路技術領域研究工作，在國內外SCI、EI檢索主要期刊和重要學術會議上發錶論文10餘篇，授權發明專利13項。

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目錄
第 1章概論001
1.1導航技術的發展003
1.2衛星導航功能與作用009
1.2.1服務功能009
1.2.2基本作用010
1.3衛星導航係統工作體製012
1.3.1測量體製012
1.3.2定位體製017
1.3.3多址體製019
1.4衛星導航應用023
1.4.1交通運輸定位導航23
1.4.2測繪領域精密定位24
1.4.3電力通信係統授時25
1.4.4武器係統*確打擊26
1.4.5精準農業*確定位26
1.4.6休閑娛樂個人運用27
1.4.7智慧城市及物聯網28
第　2章國內外衛星導航係統29
2.1全球衛星導航係統32
2.1.1美國GPS係統32
2.1.2俄羅斯GLONASS係統37
2.1.3歐盟Galileo係統42
2.2區域衛星導航係統46
2.2.1日本QZSS係統46
2.2.2印度IRNSS係統49
2.3增強係統51
2.3.1差分增強技術52
2.3.2天基增強係統55
2.3.3地基增強係統62
2.4北鬥衛星導航係統64
2.4.1北鬥一號衛星導航係統65
2.4.2北鬥二號衛星導航係統67
2.4.3北鬥三號衛星導航係統74
2.4.4北鬥三號導航衛星78
2.4.5北鬥地基增強係統82
第3章衛星導航係統基本知識87
3.1導航定位和授時原理89
3.2距離測量92
3.3時間係統95
3.3.1國際原子時96
3.3.2協調世界時96
3.3.3衛星導航的時間係統97
3.4空間坐標係99
3.4.1坐標係概述99
3.4.2地固坐標係101
3.4.3地心天球坐標係104
3.4.4坐標係之間的轉換105
3.5導航衛星的時間和坐標107
3.5.1衛星本地時間與係統時間的偏差107
3.5.2人造地球衛星軌道測定概述108
3.5.3導航衛星精密定軌與時間同步111
3.5.4導航衛星廣播星曆參數114
3.6衛星導航係統組成121
3.6.1地麵控製係統122
3.6.2空間衛星係統124
3.6.3用戶終端126
3.7係統指標體係和服務精度129
3.7.1服務可靠性指標體係130
3.7.2導航定位授時服務精度133
3.7.3GPS係統服務指標定義143
3.7.4北鬥係統服務指標定義144
第4章衛星導航時頻係統145
4.1時頻係統概述147
4.1.1時頻係統組成及功能147
4.1.2係統時間産生與溯源149
4.1.3時間傳遞153
4.1.4時頻係統監測與預報155
4.2星載時頻係統161
4.2.1星載時頻係統組成與功能161
4.2.2國外衛星導航星載時頻係統163
4.2.3北鬥星載時頻係統167
4.2.4星載時頻係統發展趨勢176
4.3原子鍾技術179
4.3.1原子鍾的發展179
4.3.2原子鍾原理183
4.3.3原子鍾類型190
4.3.4星載原子鍾技術192
4.3.5新型原子鍾技術201
第5章衛星導航上行鏈路技術213
5.1衛星導航上行鏈路功能215
5.2衛星導航上行鏈路設計217
5.2.1GPS、　Galileo上行鏈路設計218
5.2.2北鬥上行鏈路設計219
5.2.3北鬥上行鏈路頻率選擇219
5.2.4北鬥上行鏈路信號體製219
5.2.5北鬥上行鏈路載荷設計220
5.3衛星導航星地時間同步技術223
5.3.1星地時間同步技術224
5.3.2GPS星地時間同步技術229
5.3.3北鬥星地時間同步技術229
5.4衛星接收與測距技術231
5.4.1上行注入信號接收技術231
5.4.2上行注入信號精密測量與零值監測技術261
5.5上行注入信號抗乾擾技術271
5.5.1上行注入信號的乾擾類型271
5.5.2上行注入信號的乾擾影響分析272
5.5.3上行注入信號射頻通道抗乾擾設計274
5.5.4上行注入信號的窄帶乾擾抑製技術276
5.5.5上行注入信號的脈衝乾擾抑製技術279
5.5.6上行注入信號乾擾抑製技術展望279
5.6上行信息類型282
5.6.1通用導航注入信息的采集283
5.6.2通用導航信息注入類彆283
5.6.3導航信息上注策略和啓用286
第6章衛星導航下行鏈路技術289
6.1衛星導航下行鏈路概述291
6.2下行信號體製設計293
6.2.1下行導航信號體製的發展293
6.2.2頻段選擇302
6.2.3僞碼設計307
6.2.4信息速率與編碼315
6.2.5調製方式318
6.2.6恒包絡復用方式329
6.2.7下行信號兼容性設計343
6.3導航下行信號電文設計348
6.3.1GNSS導航電文發展曆程349
6.3.2基於固定幀結構的導航電文設計350
6.3.3基於數據塊的導航電文設計359
6.3.4其他改進的導航電文設計365
6.4導航下行信號播發技術369
6.4.1導航信號生成載荷370
6.4.2通道非理想特性377
6.4.3預失真技術384
6.4.4天綫對導航信號的影響388
6.5導航信號功率增強技術390
第7章導航信號質量評估分析393
7.1導航信號質量影響要素建模395
7.1.1導航衛星導航信號的影響要素395
7.1.2功率放大器的模型397
7.1.3濾波器的模型399
7.2導航信號質量影響要素分析400
7.2.1帶限的影響400
7.2.2幅度波紋402
7.2.3幅度綫性變化405
7.2.4相位波紋409
7.2.5相位二次變化411
7.2.6相位三次變化415
7.2.7信號雜散泄漏419
7.2.8復閤恒包絡調製的非綫性失真421
7.3導航信號質量評估425
7.3.1頻域的信號質量評估425
7.3.2時域的信號質量評估428
7.3.3調製域的信號質量評估434
7.3.4相關域的信號質量評估439
7.3.5測量域的信號質量評估445
第8章衛星導航星間鏈路技術451
8.1衛星導航星間鏈路概述453
8.1.1星間鏈路的發展453
8.1.2衛星導航星間鏈路的應用需求455
8.1.3星間鏈路功能組成457
8.2星間鏈路頻率選擇與信號體製459
8.2.1頻率選擇459
8.2.2星間鏈路信號體製462
8.3星間網絡拓撲與路由465
8.3.1星間拓撲與路由設計約束465
8.3.2星間測量幾何特性分析466
8.3.3數傳建鏈特性分析468
8.3.4典型網絡拓撲路由設計469
8.4星間鏈路建鏈技術473
8.4.1建鏈方式473
8.4.2天綫波束指嚮474
8.4.3信號捕獲跟蹤475
8.5星間鏈路測距技術477
8.5.1星間測距原理477
8.5.2星間測距精度478
8.6星間網絡協議技術480
8.6.1空間數據係統谘詢委員會（CCSDS）協議480
8.6.2星間協議設計480
8.6.3星間傳輸策略481
8.7星間鏈路運行管理485
8.8北鬥衛星星間鏈路488
8.8.1星座與衛星配置488
8.8.2星間鏈路應用489
8.8.3應用展望489
第9章衛星導航信息管理技術491
9.1衛星導航信息概述493
9.1.1空間段與地麵段信息內容493
9.1.2空間段衛星內部信息內容494
9.1.3地麵段內部信息內容495
9.1.4通道交互支持信息內容495
9.2衛星信息傳輸通道及信息分類496
9.2.1衛星信息傳輸通道496
9.2.2衛星信息類彆劃分497
9.3衛星內信息管理及係統架構技術500
9.3.1概念及定義500
9.3.2信息管理技術要素分析500
9.3.3信息係統架構503
9.4衛星信息管理策略及評估技術512
9.4.1信息流時序512
9.4.2信息易用性管理513
9.4.3信息綜閤管理應用515
9.4.4信息流功能與性能評價516
9.5星內電文管理技術518
9.5.1星內電文信息分類518
9.5.2電文接收處理519
9.5.3電文格式編排519
9.5.4星內電文管理要點521
第　10章導航衛星自主運行技術523
10.1衛星自主導航技術525
10.1.1自主導航概述525
10.1.2自主導航原理527
10.1.3自主導航設計533
10.1.4自主導航精度分析與仿真驗證545
10.2導航衛星自主健康管理547
10.2.1自主健康管理的概念547
10.2.2自主健康管理目標和工作流程548
10.2.3自主健康管理工作架構549
10.2.4故障診斷算法551
10.2.5修復和重構方法554
10.2.6北鬥導航衛星平颱自主健康管理555
10.3導航衛星自主完好性監測562
10.3.1完好性監測需求562
10.3.2完好性監測技術體係564
10.3.3導航衛星完好性異常事件分析565
10.3.4自主完好性監測原理與方法567
10.3.5衛星慢變故障監測573
第　11章PNT體係和衛星導航技術發展575
11.1PNT體係的現狀及發展577
11.1.1PNT體係基本概念577
11.1.2美國國傢綜閤PNT體係發展579
11.1.3我國國傢綜閤PNT體係發展及展望583
11.2衛星導航技術的發展及展望590
11.2.1衛星導航係統發展趨勢590
11.2.2我國衛星導航係統發展構想593
11.3衛星導航技術發展構想594
11.3.1新型導航信號體製594
11.3.2空間冷原子鍾技術595
11.3.3中高軌及深空衛星導航技術595
11.3.4高度自主的導航星座長期運行技術596
11.3.5先進星間鏈路技術597
11.3.6X射綫脈衝星導航應用技術597
11.3.7低軌衛星導航增強技術600
11.3.8多源信息融閤技術601
11.3.9導航衛星自主健康管理技術602
參考文獻604
縮略語619
索引630


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