衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程

前言

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已成為當(dāng)今發(fā)達國家國防及經(jīng)濟基礎(chǔ)的重要組成部分，是國家綜合國力及科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。自20世紀(jì)50年代人造地球衛(wèi)星上天以來，最具有經(jīng)濟實力和空間技術(shù)水平的美國和蘇聯(lián)／俄羅斯先后建成了兩代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。今天，GPS和GLONASS不但是導(dǎo)航史上的重大貢獻，成為國防和國家興旺發(fā)達最具影響力的因素，而且已步人人們的生活，成為方便交通、繁榮物流、豐富生活的工具。21世紀(jì)以來，以德國、法國、意大利為代表的歐盟，亞洲的日本、印度以及非洲的大國先后啟動了衛(wèi)星導(dǎo)航計劃，形成了對空間導(dǎo)航資源的激烈競爭局面，以快速手段建成自己的導(dǎo)航系統(tǒng)，從而站在世界經(jīng)濟一體化的前列已成為共識。在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，世界各國的目標(biāo)大體相同，但建設(shè)什么樣的系統(tǒng)？如何建設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)？各國有不同的答案。中國從20世紀(jì)90年代步人衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域以來，制定了適合中國國情的衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展計劃和策略。希望在衛(wèi)星導(dǎo)航理論、科學(xué)及工程實踐方面能高瞻遠矚、勇于創(chuàng)新，也希望衛(wèi)星導(dǎo)航知識迅速普及，讓人們共同分享這一重大成果帶來的喜悅。本書闡述了建設(shè)先進衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的觀點、理論及工程實踐，可供衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用科技人員參考。

內(nèi)容概要

　　《衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程（第2版）》以衛(wèi)星無線電測定和衛(wèi)星無線電導(dǎo)航為基礎(chǔ)，以用戶需求和工程建設(shè)為指導(dǎo)進行編著。《衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程（第2版）》介紹了工作在衛(wèi)星無線電測定原理下的衛(wèi)星定位工程，包括基本原理、系統(tǒng)功能、技術(shù)指標(biāo)、信號體制、頻率設(shè)計、定位衛(wèi)星工程設(shè)計，以及中心控制系統(tǒng)工程設(shè)計和應(yīng)用系統(tǒng)與用戶機設(shè)計等；介紹了工作在衛(wèi)星無線電導(dǎo)航體制下的衛(wèi)星導(dǎo)航業(yè)務(wù)；論述了衛(wèi)星導(dǎo)航體制設(shè)計，包括設(shè)計原則、內(nèi)容、服務(wù)方式、衛(wèi)星軌道及星座選擇、信號頻率與調(diào)制編碼、時間標(biāo)準(zhǔn)與計時方式、星歷表達方式等。另外，《衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程（第2版）》介紹了衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機工程設(shè)計及國外衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用實例，為解決實際應(yīng)用中的抗干擾和工程應(yīng)用問題提供思路。　　衛(wèi)星無線電導(dǎo)航走過了從低軌道衛(wèi)星到中軌道衛(wèi)星，從多普勒導(dǎo)航體制到偽距導(dǎo)航體制，從單一系統(tǒng)、單一體制向多系統(tǒng)、多體制兼容集成的發(fā)展歷程。繼GPs、GLONASS之后，中國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)、歐盟Galile0系統(tǒng)相繼誕生。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已成為國家信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。　　《衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程（第2版）》可供衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程設(shè)計與應(yīng)用專業(yè)技術(shù)人員、高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考。

書籍目錄

第1章 概述1.1 歷史資料1.2 GPS進展和未來計劃1.3 GLONASS進展和未來計劃1.4 中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進展和未來1.5 伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第2章 衛(wèi)星定位工程概念與應(yīng)用前景2.1 衛(wèi)星定位業(yè)務(wù)2.2 業(yè)務(wù)類型與頻率分配2.3 系統(tǒng)干擾分析及對策2.3.1 L頻段干擾分析2.3.2 S頻段干擾分析2.4 衛(wèi)星定位工程的業(yè)務(wù)優(yōu)化2.4.1 RDSS與MSS集成2.4.2 RDSS與廣域增強系統(tǒng)（WAAS）集成2.4.3 RDSS與中繼衛(wèi)星系統(tǒng)（TDRSS）集成2.5 RDSS應(yīng)用2.5.1 航空應(yīng)用2.5.2 航天應(yīng)用2.5.3 航海應(yīng)用2.5.4 陸上交通應(yīng)用2.5.5 危險困難場地監(jiān)控第3章 衛(wèi)星定位基本原理3.1 定位理論3.2 影響定位精度的主要因素3.3 MCC時延測量精度3.4 空間傳播時延誤差3.5 幾何圖形與定位精度3.6 用戶高程與定位精度第4章 衛(wèi)星定位系統(tǒng)工程設(shè)計4.1 系統(tǒng)組成4.2 系統(tǒng)功能設(shè)計4.2.1 出站功能設(shè)計4.2.2 入站功能設(shè)計4.2.3 系統(tǒng)處理能力4.3 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計4.3.1 系統(tǒng)覆蓋區(qū)域4.3.2 系統(tǒng)容量設(shè)計4.3.3 系統(tǒng)定位精度設(shè)計4.4 系統(tǒng)信號體制設(shè)計4.4.1 出站信號設(shè)計4.4.2 入站信號設(shè)計4.5 系統(tǒng)頻率設(shè)計4.5.1 轉(zhuǎn)發(fā)器頻率穩(wěn)定性對系統(tǒng)性能的影響4.5.2 星地校頻方案4.6 定位衛(wèi)星工程設(shè)計4.7 測量控制中心MCC工程設(shè)計4.7.1 MCC出站鏈路設(shè)計4.7.2 MCC）~站鏈路設(shè)計4.7.3 衛(wèi)星軌道確定和預(yù)報4.7.4 雙星廣域差分處理4.7.5 MCC業(yè)務(wù)處理4.8 RDSS應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計4.8.1 單址型用戶機4.8.2 多址型用戶機第5章 RDSS系統(tǒng)完好性及安全性5.1 完好性監(jiān)測可行性5.2 完好性監(jiān)測與報告流程5.2.1 完好性系統(tǒng)基本組成5.2.2 定位精度完好性5.2.3 定時完好性5.3 RDSS系統(tǒng)安全性5.3.1 傳輸鏈路的信息安全性5.3.2 傳輸鏈路的系統(tǒng)安全性第6章 衛(wèi)星定位用戶抗干擾與低暴露技術(shù)6.1 自適應(yīng)空域濾波的原理6.2 自適應(yīng)濾波的基本算法6.3 自適應(yīng)調(diào)零天線工程設(shè)計6.4.低暴露發(fā)射陣列天線設(shè)計第7章 衛(wèi)星導(dǎo)航概念與定位測速原理7.1 衛(wèi)星導(dǎo)航概念7.2 衛(wèi)星導(dǎo)航原理7.2.1 導(dǎo)航任務(wù)的解決方法7.2.2 偽距的概念與定義7.2.3 導(dǎo)航定位方程7.3 幾何精度因子7.4 衛(wèi)星導(dǎo)航測速原理7.5 定位測速精度7.5.1 全球系統(tǒng)的定位精度7.5.2 全球+區(qū)域增強系統(tǒng)定位精度7.5.3 全球+區(qū)域+本地增強定位精度7.6 距離差分與徑向速度差分7.7 組合方法7.8 載波相位差分法第8章 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)性能需求與總體設(shè)計8.1 RNSS的必備性能8.1.1 RNSS增值性能8.1.2 RNSS高維性能8.2 總體設(shè)計的任務(wù)與流程8.3 工程設(shè)計的任務(wù)與流程第9章 衛(wèi)星導(dǎo)航體制設(shè)計9.1 體制設(shè)計原則及設(shè)計內(nèi)容9.1.1 設(shè)計原則9.1.2 設(shè)計內(nèi)容9.2 服務(wù)方式及內(nèi)容9.3 衛(wèi)星軌道及星座選擇9.3.1 軌道高度9.3.2 星下點軌跡及其對測控方案的影響9.3.3 軌道平面及星座衛(wèi)星數(shù)量9.3.4 衛(wèi)星軌道種類的選擇9.4 信號頻率與調(diào)制編碼方式9.4.1 導(dǎo)航信號頻率選擇原則9.4.2 國際電信聯(lián)盟推薦的導(dǎo)航頻率9.4.3 信號頻率及帶寬選擇9.4.4 衛(wèi)星多址識別與測距碼設(shè)計9.4.5 導(dǎo)航信號調(diào)制方式9.4.6 導(dǎo)航電文有選擇的糾錯編碼9.4.7 北斗操作者對衛(wèi)星導(dǎo)航頻率兼容的主張及北斗信號結(jié)構(gòu)9.5 衛(wèi)星導(dǎo)航的時間標(biāo)準(zhǔn)與計時方式9.5.1 衛(wèi)星導(dǎo)航時間系統(tǒng)9.5.2 世界時UT9.5.3 協(xié)調(diào)世界時9.5.4 儒略周期……第10章 衛(wèi)星導(dǎo)航運行控制系統(tǒng)設(shè)計第11章 導(dǎo)航衛(wèi)星和導(dǎo)航載荷第12章 衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機第13章 導(dǎo)航用戶機應(yīng)用實例第14章 衛(wèi)星導(dǎo)航用戶機模擬測試系統(tǒng)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：4.2  系統(tǒng)功能設(shè)計系統(tǒng)功能設(shè)計應(yīng)當(dāng)充分考慮用戶的需求。RDSS從無線電業(yè)務(wù)的兼容能力出發(fā)，可以同時完成授時、通信功能。集成的功能越多，系統(tǒng)總的性能價格比越高，但同時帶來的困難是增加了衛(wèi)星系統(tǒng)的復(fù)雜度，上述不同性質(zhì)業(yè)務(wù)優(yōu)化是功能設(shè)計的重點。4.2.1  出站功能設(shè)計所謂系統(tǒng)出站功能是指由地面系統(tǒng)測量與控制中心通過衛(wèi)星系統(tǒng)向用戶發(fā)送出站信號的能力，應(yīng)包括以下幾個功能。1.具有多用戶連續(xù)并行出站能力RDSS的用戶量主要由出站信道的容量和系統(tǒng)的工作體制決定。出站能力主要表現(xiàn)在以下兩個方面。（1）足夠的有效發(fā)射功率，從而使用戶終端簡單，價格便宜。（2）較高的發(fā)射信號頻率穩(wěn)定度，便于高動態(tài)用戶機對發(fā)射信號的接收和解調(diào)。2.具有多用戶連續(xù)跟蹤的信號體制在同一信道完成多用戶信息傳輸，其信息傳輸一般應(yīng)按時分體制進行，勢必為用戶的信號跟蹤造成困難。所以，出站信道按QPSK調(diào)制方式，1支路提供公用信息和部分專用信息傳輸，而Q支路主要完成專用信息的傳輸。這樣既確保了用戶對MCC系統(tǒng)出站信號的連續(xù)跟蹤，提高了MCC測距精度與成功率，又完成了不同用戶的信息傳輸。3.具有豐富的系統(tǒng)完好性監(jiān)視功能所謂系統(tǒng)完好性是指系統(tǒng)不能按設(shè)計指標(biāo)運行提供的告警能力，這種告警應(yīng)區(qū)分出降低指標(biāo)的程度、告警的相應(yīng)時間、告警的虛警概率和漏警概率。在衛(wèi)星定位工程中的完好性信息應(yīng)包括定位完好性、授時完好性、通信完好性、從它們之中分離出軌道參數(shù)完好性、電離層傳播延遲校正完好性、時間信息完好性等。用戶對完好性的需求是以降低使用風(fēng)險為目標(biāo)的，完好性越準(zhǔn)確、及時，對用戶造成的使用風(fēng)險越低。即使做不到實時完好性告警，也應(yīng)該做出完好性監(jiān)視。

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