全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曾庆化 编

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• GNSS
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• 航天
• 卫星定位
• 导航技术
• 工程教育
• 高等教育
• 专业建设

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118093797

版次：1

商品编码：11609138

包装：平装

丛书名： 航空航天工程类专业规划教材

开本：16开

出版时间：2014-11-01

用纸：胶版纸

页数：250

字数：372000

正文语种：中文

内容简介

　　《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》比较全面地阐述了全球导航卫星系统（GNSS）各方面的基本理论与应用。全书共分7章，前6章着重介绍GNSS的概述、理论及技术，最后1章介绍GNSS的应用。
　　《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》在吸纳团队及他人成果的基础上，加强了对GNSS知识体系、理论及应用的优化。书中深入浅出地介绍了GNSS的起源、发展及各个系统的特色情况；比较全面地阐述了GNSS时空系统、卫星运动理论及星座等基础知识；对GPS、北斗、GLONASS和伽利略系统的导航卫星信号编码、接收等信号处理技术进行了讨论；给出了GNSS接收机常用观测量及其影响因素，并说明了观测量数据的组合等价性；阐述了GNSS授时、定位、测速、测姿等基本功能的实现原理；较为详细地介绍了各种GNSS差分增强技术；最后1章阐述了GNSS在海、陆、空、天及其它领域的应用情况。每章末尾均配有相关的思考题和参考文献，可供读者在学习中灵活应用。
　　《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》是“自动控制系列课程国家教学团队”规划教材和航空航天工程类专业规划教材，凝聚了GNSS系列课程的国际化教学、双语教学和中文教学的多年经验积累。
　　《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》可作为卫星导航定位及相关领域的大学本科高年级学生或者研究生教材和参考书，也可以作为相关专业科研人员的自学和业务参考书。

内页插图

目录

第1章 全球导航卫星系统概述
1.1 绪论
1.2 美国GPS概况
1.2.1 GPS的发展
1.2.2 GPS的组成结构
1.2.3 GPS的现代化
1.3 俄罗斯GLONASS概况
1.3.1 GLONASS发展历程
1.3.2 GLONASS系统组成
1.3.3 CLONASS现代化
1.4 中国北斗卫星导航系统概况
1.4.1 北斗导航试验系统
1.4.2 北斗导航试验系统原理与特点
1.4.3 北斗卫星导航系统的发展
1.5 欧洲伽利略系统概况
1.5.1 伽利略计划的背景情况
1.5.2 伽利略系统的整体架构
1.5.3 伽利略系统的特色
1.6 其他重要的区域导航卫星系统
1.6.1 日本准天项卫星系统
1.6.2 中国区域定位系统
1.6.3 印度区域导航卫星系统
1.7 本章小结
思考题
参考文献

第2章 GNSS坐标及运动基础知识
2.1 卫星运行的时间坐标系统
2.1.1 平太阳时、世界时、恒星时
2.1.2 原子时（AT）
2.1.3 协调世界时（UTC）
2.1.4 四大全球导航卫星系统的时间体系
2.1.5 地球动力学时（TDT）
2.2 卫星运行的空间坐标系统
2.2.1 基本概念
2.2.2 协议天球坐标系
2.2.3 协议地球坐标系
2.2.4 大地坐标系介绍
2.2.5 坐标系的转化算法
2.3 卫星运动的物理理论基础
2.3.1 开普勒定律
2.3.2 牛顿三大运动定律
2.3.3 多普勒效应
2.3.4 爱因斯坦相对论
2.4 卫星的无摄运动
2.4.1 导航卫星的运动方程求解
2.4.2 卫星运动的轨道参数
2.4.3 卫星的瞬时位置
2.4.4 卫星的运行速度
2.5 卫星的受摄运动
2.5.1 地球引力场摄动力对卫星轨道的影响
2.5.2 太阳、月亮引力对卫星轨道的影响
2.5.3 太阳光压对卫星轨道的影响
2.5.4 相对论效应影响
2.6 卫星轨道与星座知识
2.6.1 卫星的工作区域
2.6.2 卫星轨道划分及其特点
2.6.3 卫星星座基本构型及其约束
2.6.4 常见星座构型模型
2.7 本章小结
思考题
参考文献

第3章 导航信号编码、调制与接收
3.1 信息编码基本原理
3.1.1 信息编码及其特点
3.1.2 GPS的导航电文格式
3.1.3 GPS信号中的伪随机码及其特点
3.2 GPS的信号编码及调制
3.2.1 卫星信号的BPSK调制方式
3.2.2 卫星信号的BOC调制方式
3.2.3 调制后的GPS信号汇总
3.3 GPS信号接收机对卫星信号的处理
3.3.1 接收机信号的处理流程
3.3.2 接收机对GPS信号的捕获
3.3.3 接收机对GPS信号的跟踪
3.3.4 GPS卫星星历的用户算法
3.4 北斗系统的信号规范和导航电文
3.4.1 北斗系统发布的信号规范
3.4.2 北斗系统的导航电文
3.4.3 北斗卫星系统的服务性能及其他说明
3.5 其他GNSS信号以及导航电文
3.5.1 GLONASS信号以及导航电文
3.5.2 GAULEO系统的信号特征
3.6 GNSS信号处理技术的相关发展
3.6.1 GNSS信号接收机的软件化
3.6.2 接收机射频干扰应对技术
3.6.3 GNSS的通信定位一体化趋势
3.7 本章小结
思考题
参考文献

第4章 接收机的观测量及其性质
4.1 GNSS的时间概念
4.2 测码伪距观测量
4.2.1 测码伪距观测量
4.2.2 测码伪距观测方程
4.2.3 测码伪距观测方程的线性化
4.3 测相伪距观测量
4.3.1 载波相位观测量与测相伪距观测方程
4.3.2 测相伪距观测方程的线性化
4.3.3 整周模糊度及周跳
4.4 多普勒积分观测量
4.5 对GNSS观测量的物理影响
4.5.1 与卫星有关的误差
4.5.2 与卫星信号传播有关的误差
4.5.3 多路径效应影响
4.5.4 与接收设备有关的误差
4.5.5 其他误差来源
4.6 观测量的数据组合
4.6.1 数据组合的基本模式
4.6.2 各种不同的数据组合方式
4.6.3 组合模式在TCAR整周模糊度求解中的应用
4.6.4 组合算法与未组合算法的等价性说明
4.7 本章小结
思考题
参考文献

第5章 GNSS功能实现原理
5.1 GPS授时功能原理
5.1.1 单站测时法
5.1.2 共视测时法
5.1.3 各种测时方法精度对比
5.2 GNSS定位基本概念和原理
5.2.1 GNSS测码伪距定位
5.2.2 GNSS测相伪距定位
5.2.3 导航卫星几何分布及其对定位精度影响
5.3 GNSS载体速度测量原理
5.3.1 平均速度法
5.3.2 多普勒频移法
5.4 GNSS测姿原理
5.4.1 单天线测姿原理与算法
5.4.2 多天线测姿原理与算法
5.5 GNSS演示试验
5.5.1 GNSS软件接收机定位演示试验
5.5.2 GNSS应用软件演示试验
5.5.3 北斗／GPS双星座接收机演示试验
5.6 本章小结
思考题
参考文献

第6章 各类GNSS增强技术
6.1 差分GPS定位原理
6.1.1 伪距差分定位
6.1.2 载波相位差分定位
6.1.3 差分与非差分方法的等价性说明
6.1.4 GPS RTK工作原理
6.2 伪卫星增强技术
6.2.1 伪卫星技术背景及分类
6.2.2 伪卫星信号结构及其发射强度分析
6.2.3 伪卫星增强技术相关技术问题
6.3 星基差分增强系统
6.3.1 美国广域差分增强系统（WAAS）
6.3.2 欧洲静地导航重叠系统（EGNOS）
6.3.3 俄罗斯卫星差分校正和监测系统（SDCM）
6.3.4 日本多功能卫星的星基增强系统（MSAS）
6.3.5 美国NavCom公司的StarFire系统
6.4 基于卫星导航系统的CORS系统
6.4.1 世界主要CORS的发展现状
6.4.2 CORS的构成和定位中的误差源
6.4.3 世界主要CORS应用领域和特点
6.5 GNSS兼容互操作技术
6.5.1 GNSS系统的时间互操作
6.5.2 GNSS兼容互操作的难点和解决途径
6.5.3 GNSS信号及其兼容接收机
6.6 GNSS完好性及其组合导航技术
6.6.1 接收机自主完好性检测（RAIM）
6.6.2 外部检测站完好性检测
6.6.3 多星座GNSS组合导航性能分析
6.6.4 GNSS与其他系统的组合应用
6.7 本章小结
思考题
参考文献

第7章 GNSS的各类应用探讨
7.1 卫星授时在电力系统中的应用
7.1.1 授时技术在电力系统中的应用
7.1.2 卫星时间同步装置原理
7.1.3 高精度GNSS时间同步装置设计应注意的问题
7.2 GNSS在大地测量方面的应用
7.2.1 不同层次的GPS网应用实例
7.2.2 RTK技术的控制测量与测图应用研究
7.2.3 基于GNSS的航空摄影测量
7.3 GNSS在车辆交通系统中的应用
7.3.1 自动车辆定位导航系统
7.3.2 基于GPS-GPRS的车载导航定位系统的应用
7.3.3 GNSS增强系统在智能交通应用发展
7.4 GNSS在航海中的应用
7.4.1 GNSS导航仪在航海中的航迹导航
7.4.2 北斗系统的通信功能在航海方面重要应用
7.4.3 DGPS在打捞残骸过程中的定位应用
7.5 GNSS在航空航天方面的应用
7.5.1 GNSS在航空航天中应用概述
7.5.2 GNSS主要军事的应用领域
7.5.3 GNSS在精确打击武器上的应用
7.6 GNSS在其他领域的应用
7.6.1 GNSS信号在大气、海洋、陆面遥感探测方面的应用
7.6.2 GNSS在精密农业中的应用
7.6.3 GNSS在林业管理方面的应用
7.7 本章小结
思考题
参考文献

前言/序言

《全球导航卫星系统原理与应用》 一、 内容简介 本书系统阐述了全球导航卫星系统（GNSS）的基本原理、关键技术、发展现状以及在各个领域的广泛应用。全书共分为十五章，内容涵盖了GNSS的发展历程、系统组成、信号结构、定位原理、误差分析、接收机技术、差分技术、精密定位技术、多系统融合、应用领域（如大地测量、测绘、交通运输、精准农业、应急搜救、科学研究等），并对未来发展趋势进行了展望。 第一章：全球导航卫星系统概述 本章将首先追溯GNSS的起源与发展历程，简要介绍GPS、GLONASS、Galileo、北斗等主要卫星导航系统的演变。随后，深入剖析GNSS的系统组成，包括空间段（导航卫星星座）、地面控制段（主控站、注入站、监测站）以及用户段（GNSS接收机）。在此基础上，将详细介绍GNSS的信号结构，包括导航电文的组成、伪随机码（PRN）的特性以及不同频率（L1、L2、L5等）的意义。最后，提出GNSS在现代社会中的重要性及其对国民经济和国防安全的关键作用。 第二章：GNSS信号传播与测量 本章深入探讨GNSS信号在空间中的传播过程，分析传播路径上的各种影响因素，如对流层延迟、电离层延迟、多路径效应等，并介绍相应的模型和校正方法。重点讲解GNSS接收机如何接收和处理卫星信号，详细阐述测距伪码（P(Y)码、C/A码）和载波相位（Carrier Phase）测量的原理及其精度差异。理解这些传播特性和测量方法是进行后续定位解算的基础。 第三章：GNSS定位原理 本章是GNSS系统的核心内容之一，详细介绍基于伪码和载波相位的两种基本定位原理。伪码测距定位（Pseudorange Positioning）通过测量卫星到接收机的距离，结合三维空间坐标转换，实现接收机的三维位置解算。载波相位差分定位（Carrier Phase Differential Positioning）利用载波相位测量的极高精度，通过差分技术消除或减弱系统误差和环境误差，实现厘米级甚至毫米级的定位精度。本章还将介绍不同导航系统（如GPS、GLONASS、Galileo、北斗）在定位原理上的共性与差异。 第四章：GNSS误差分析与校正 本章系统分析影响GNSS定位精度的各类误差源，包括但不限于：卫星轨道误差、卫星钟差误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差、多路径效应、接收机硬件误差、接收机噪声以及大气参数不确定性等。针对每一种误差源，详细介绍其产生机理，并阐述现有的误差校正方法，包括广播星历/精密星历的使用、差分校正技术、模型估计算法以及利用多系统融合降低误差等。 第五章：GNSS接收机技术 本章重点介绍GNSS接收机的硬件组成和软件处理流程。硬件方面，将深入探讨天线、射频前端、基带处理器、时钟单元等关键组件的设计与性能。软件方面，将详细介绍信号捕获、跟踪、伪距与载波相位测量、导航电文解码、位置解算等核心算法。此外，还将讨论接收机的多通道处理能力、抗干扰能力以及不同类型接收机（如单频、双频、多频、OEM板卡等）的特点和应用场景。 第六章：差分GNSS技术 本章详细介绍差分GNSS（DGNSS）技术，这是提高GNSS定位精度的关键技术之一。首先阐述差分定位的基本原理，包括单差、周跳探测与修复、双差的概念。随后，深入介绍实时动态差分GNSS（RTK）的原理、系统组成（基站、流动站、数据链）及其实现高精度实时定位的流程。本章还将讨论差分GNSS在不同应用场景下的技术细节和性能评估。 第七章：精密单点定位（PPP）技术 本章系统介绍精密单点定位（PPP）技术。PPP是一种无需基站、利用精密卫星轨道和钟差产品，实现单接收机高精度定位的方法。详细阐述PPP的工作原理，包括电离层和对流层延迟的精确建模、周跳探测与修复、以及精密轨道和钟差产品的获取与应用。本章还将讨论PPP在不同应用领域的优势、面临的挑战以及RTK与PPP技术的比较。 第八章：多系统融合导航技术 随着多达四个独立运行的GNSS系统的出现，多系统融合导航技术变得日益重要。本章将探讨如何有效地融合不同GNSS系统的观测数据，以提高定位的可用性、可靠性和精度。详细介绍多系统融合的基本策略，如联合解算、多系统观测值冗余利用等。本章还将讨论不同系统之间信号特性和时间基准的兼容性问题，以及融合技术在复杂环境下（如城市峡谷、室内）的应用前景。 第九章：GNSS在测绘与地理信息系统中的应用 本章聚焦GNSS在传统测绘和现代地理信息系统（GIS）中的核心应用。详细介绍GNSS在地形测量、工程测量、地籍测量、不动产测绘等方面的实际应用案例。讨论如何利用GNSS数据进行地图绘制、空间数据采集与更新，以及与GIS平台的集成，实现地理信息的数字化、可视化和智能化管理。 第十章：GNSS在交通运输中的应用 本章深入探讨GNSS在汽车、航空、航海、铁路等交通运输领域的广泛应用。包括：车载导航系统、车辆监控与管理、自动驾驶辅助系统、航空器的进近着陆与导航、船舶的航线规划与避碰、以及高速铁路的精准调度与安全监控。重点分析GNSS技术如何提升交通系统的效率、安全性和智能化水平。 第十一章：GNSS在精准农业中的应用 精准农业是GNSS技术的重要应用领域之一。本章将详细介绍GNSS如何应用于农田测绘、耕作、播种、施肥、植保、收割等农业生产的各个环节。重点阐述农机自动导航、变量作业、农田网格化管理等技术，以及GNSS在提高农业生产效率、节约农资投入、减少环境污染方面的作用。 第十二章：GNSS在应急搜救与灾害监测中的应用 本章讨论GNSS在提升应急搜救效率和灾害监测能力方面的关键作用。介绍GNSS在灾区人员定位、物资调配、搜救路线规划中的应用。同时，详细阐述GNSS技术在监测地震、滑坡、地面沉降等灾害活动中的作用，通过GNSS连续观测，获取地壳形变数据，为灾害预警和风险评估提供重要依据。 第十三章：GNSS在科学研究中的应用 本章拓展GNSS在基础科学研究中的应用。涵盖GNSS在地球动力学研究（如板块运动、地壳形变）、大气科学研究（如电离层建模、对流层湿度监测）、空间科学研究（如卫星轨道动力学、空间碎片监测）等方面的应用。阐述GNSS作为一种新型的对地观测手段，为地球科学研究提供了前所未有的观测数据和研究工具。 第十四章：GNSS干扰与抗干扰技术 随着GNSS应用的普及，其易受干扰的问题也日益突出。本章将系统分析GNSS信号的干扰源，包括自然干扰（如太阳活动、大气干扰）和人为干扰（如恶意电子干扰、欺骗干扰、共生干扰）。在此基础上，详细介绍现有的GNSS抗干扰技术，如天线阵列抑制干扰、信号处理算法、软件接收机滤波技术等。 第十五章：GNSS技术发展趋势与展望 本章对GNSS技术的未来发展进行展望。内容包括：新一代导航卫星系统的演进与融合、更高精度和更高可靠性定位技术（如RTK、PPP、多系统融合）的进一步发展、GNSS与其他导航传感器的融合（如惯性导航系统、视觉导航、激光雷达）、以及GNSS在物联网、自动驾驶、智能城市等新兴领域的应用前景。强调GNSS作为时空信息基础设施，将在未来社会发展中扮演更加重要的角色。 二、 适用对象 本书适用于高等院校航空航天工程、测绘工程、地理信息科学、交通工程、电子信息工程等相关专业高年级本科生、研究生，以及从事GNSS系统研发、应用、运营和管理工作的科研人员、工程师和技术人员。 三、 本书特色 系统性强： 内容全面、逻辑清晰，从基础原理到前沿应用，覆盖GNSS知识体系的各个方面。 理论与实践结合： 既有严谨的理论推导，也结合了大量的实际应用案例，帮助读者理解理论在实际中的应用。 前沿性： 紧跟GNSS技术发展步伐，涵盖了最新的技术进展和应用方向。 图文并茂： 配备大量图表和示意图，帮助读者直观理解复杂概念。 专业性： 内容严谨，数据准确，适合作为专业教材和参考书籍。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大三的航空航天工程专业的学生，一直以来对 GNSS 系统都充满了好奇。课程中虽然有涉及，但往往是点到为止，很多概念和原理都显得模糊不清。拿到这套教材后，我感觉像是打开了一扇通往 GNSS 世界的大门。教材的语言风格非常适合我们这种初学者，没有过多晦涩难懂的专业术语，即便是一些复杂的技术原理，也通过清晰的图示和详细的推导过程得到了很好的阐释。我特别喜欢关于 GNSS 系统组成部分介绍的那几章，从星座的构建到地面控制，再到用户接收机，整个系统的运作流程都被描绘得淋漓尽致。我花了很长时间去理解不同卫星系统的特点和优势，比如 GPS、GLONASS、Galileo 和 BeiDou 各自的设计理念和技术指标。教材中的案例分析也让我印象深刻，比如如何利用 GNSS 技术实现飞机的精准着陆，或者在复杂的航空环境下进行导航。这些实际应用让我觉得 GNSS 技术不再是遥不可及的理论，而是与我的专业学习息息相关的核心技术。我相信，通过这套教材的学习，我能够为将来在航空航天领域的 GNSS 相关研究和开发打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这套教材的出版，对于我这个长期在卫星应用领域摸爬滚打的技术人员来说，简直是及时雨。虽然我本身不是直接参与GNSS系统的设计与研发，但实际工作中却离不开对GNSS信号接收、数据处理和应用方案的深入理解。这本书的章节划分和内容逻辑，恰恰满足了我对系统整体认知梳理的需求。特别是关于多系统融合、差分技术、以及抗干扰和抗欺骗的章节，给我的工作提供了不少新的思路和理论支撑。我常常在遇到一些棘手的应用问题时，会翻阅这套教材，寻找潜在的解决方案或者理解问题的根源。那些关于误差模型、精密单点定位（PPP）算法的深入剖析，对我理解和优化现有的定位服务具有非常重要的指导意义。此外，书中对航空航天工程背景下的GNSS应用案例的介绍，也让我看到了GNSS技术在更广阔领域的应用前景，拓宽了我的视野。对于我们这些需要不断学习和适应新技术发展的行业从业者而言，这样一本内容详实、体系完整的专业教材，无疑是宝贵的知识宝库。它不仅仅是一本书，更是我工作中的一位得力助手，帮助我不断提升专业技能，应对日益复杂的行业挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航空航天工程领域充满热情的业余爱好者，我一直在寻找能够系统性了解 GNSS 技术的资源。之前接触过一些零散的文章和科普视频，但总感觉缺乏深度和连贯性。这套《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》的出现，恰好填补了我在这方面的空白。我并非科班出身，对于一些更深层次的数学和工程原理可能需要一些时间去消化，但教材在基础概念的讲解上做得非常到位，循序渐进，让我能够逐步建立起对 GNSS 系统的整体认识。我尤其对教材中关于信号传播、多径效应以及接收机设计的章节感到着迷。这些内容让我明白了为什么有时候 GNSS 定位会受到干扰，以及如何通过技术手段来克服这些困难。尽管我的学习目的是为了满足个人兴趣，但教材所展现出的严谨性和专业性，让我深刻感受到了 GNSS 技术在现代航空航天中的重要地位。我常常会想象，未来自己有机会参与到 GNSS 技术的研发或应用中，这套教材无疑会成为我最得力的学习伙伴。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对前沿科技充满好奇的科技媒体从业者，经常需要挖掘和报道不同领域的最新发展。GNSS 技术作为现代科技的重要组成部分，其在航空航天领域的应用尤其引人关注。这套《全球导航卫星系统/航空航天工程类专业规划教材》的出版，对于我了解和报道相关内容提供了极大的便利。我尤其对教材中关于 GNSS 技术的历史发展、未来趋势以及不同国家在该领域的战略布局的章节进行了深入研究。这帮助我理解了 GNSS 技术是如何从最初的军事应用逐步发展到民用领域的，以及未来可能出现的融合技术和更高精度定位解决方案。书中对航空航天工程领域中 GNSS 应用的详细介绍，例如在无人机导航、精确农业、甚至是太空探索中的应用，为我提供了丰富的报道素材和独特的视角。这套教材的严谨性和前瞻性，让我能够更加专业、深入地向公众解读 GNSS 技术在航空航天领域的巨大潜力及其对我们生活的影响。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在一线从事航空器维修工作的技术人员，工作中偶尔会接触到与导航系统相关的故障排除。虽然日常工作主要关注机械和电子设备的具体性能，但对于导航系统的底层原理和工作机制的了解，对于更高效地诊断和解决问题至关重要。这套教材虽然属于专业规划教材，但其内容的广度和深度，恰好能为我提供更全面的理论视角。我重点关注了教材中关于 GNSS 信号接收机硬件设计以及常见故障分析的部分。理解接收机内部的工作流程，有助于我更好地判断是信号源问题，还是设备自身故障，亦或是数据处理异常。书中关于误差来源的详细阐述，比如电离层延迟、对流层延迟等，也让我对定位精度产生的原因有了更深入的认识，从而在实际工作中能够更有针对性地进行排查。这本书的出现，不仅仅是为我提供了一个学习的平台，更是一种对我们一线技术人员专业素养提升的有力支持。能够更好地理解我们所维护的系统，才能更好地保障飞行安全。