導航衛星精密定軌技術 王小亞,鬍小工,蔣虎,趙群河 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王小亞，鬍小工，蔣虎，趙群河 著

圖書標籤:

• 導航衛星
• 精密定軌
• GNSS
• 軌道確定
• 科學齣版社
• 王小亞
• 鬍小工
• 蔣虎
• 趙群河
• 衛星導航

店鋪： 南源圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030546487

商品編碼：26695819969

包裝：平裝

齣版時間：2017-11-01

圖書基本信息
圖書名稱	導航衛星精密定軌技術	作者	王小亞,鬍小工,蔣虎,趙群河
定價	118.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030546487	齣版日期	2017-11-01
字數		頁碼	264
版次	01	裝幀	平裝
開本	16開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

《導航衛星精密定軌技術》針對我國北鬥導航係統發展和深化的需要，從全球衛星導航係統（GNSS）和精密定軌現狀齣發，介紹導航衛星精密定軌的基本理論和方法，結閤實測導航數據處理所需考慮的各種觀測模型和動力學模型誤差，給齣新的誤差改正方法和模型，建立觀測方程和動力學方程，介紹目前常用的GNSS數據處理軟件包求解方程所采用的小二乘和濾波算法，探討GNSS數據處理周跳探測和模糊度解算方法，根據實測導航數據講述導航衛星精密定軌的過程和處理技巧，包括單星定軌、多星定軌、軌道機動和快速恢復及軌道正確性評定，，結閤我國衛星導航係統二期的特點，介紹星地/星間聯閤定軌和導航電文擬閤情況，討論影響導航衛星軌道精度的幾大誤差源。《導航衛星精密定軌技術》將理論和實測數據處理及誤差分析相結閤，將常規導航衛星長弧精密定軌和軌道機動與快速恢復短弧定軌相結閤，將導航衛星精密定軌和導航電文生成相結閤，從北鬥導航二代一期星地獨立定軌到二期星間鏈路星地/星間聯閤定軌都給予係統而翔實的介紹和定軌結果分析，理論和實際應用相結閤，各章又有一定的獨立性和完整性，便於隨時查閱。

作者簡介

目錄

目錄 CONTENTS 前言 第1章 緒論 1 1.1 GNSS概述 2 1.2 GNSS曆史 2 1.3 GNSS介紹 4 1.3.1 GPS 4 1.3.2 GLONASS 6 1.3.3 Galileo係統 7 1.3.4 BDS 8 1.4 GNSS衛星精密定軌現狀 10 1.4.1 導航衛星精密定軌 10 1.4.2 MGEX 14 1.4.3 iGMAS 15 1.5 本書結構 18 第2章 時間、坐標與常數係統 20 2.1 時間係統 20 2.1.1 太陽係質心動力學時和原時 20 2.1.2 地球動力學時或者地球時 20 2.1.3 世界時和恒星時 21 2.1.4 國際原子時和協調世界時 25 2.1.5 GNSS時 25 2.2 時間係統的相互轉換 26 2.3 坐標係統 29 2.3.1 坐標係的定義 29 2.3.2 常用坐標係 30 2.3.3 GPS采用的地固坐標係WGS 84 31 2.3.4 GLONASS采用的地固坐標係 31 2.3.5 Galileo係統采用的地固坐標係 32 2.3.6 BDS采用的地固坐標係CGCS2000 32 2.4 坐標係統之間相互轉換 32 2.4.1 五種常用地心坐標係之間轉換 32 2.4.2 地固坐標係到J2000.0慣性係的轉換 34 2.4.3 星固坐標係到慣性坐標係的轉換 35 2.4.4 站心坐標係與J2000.0地心天球坐標係、地固坐標係的相互轉換 36 2.4.5 地固坐標係與大地坐標係的轉換 36 2.4.6 J2000.0地心天球坐標係與RTN地心軌道平麵坐標係間的轉換 37 2.4.7 直角坐標與軌道根數間的變換 38 2.5 GNSS數據處理中的常數係統 40 第3章 衛星軌道及其運動方程 41 3.1 基本運動學定律 41 3.2 開普勒運動 42 3.3 衛星運動學方程 47 3.3.1 衛星受攝二階運動方程 47 3.3.2 衛星變分運動方程 48 3.3.3 軌道積分 49 3.3.4 偏導數 55 3.4 GNSS廣播星曆 57 3.5 GNSS衛星導航電文 59 3.5.1 GPS導航電文及星曆 62 3.5.2 GLONASS衛星導航電文及星曆 64 3.5.3 GNSS導航信號比較分析 66 3.5.4 Galileo導航電文及星曆 68 3.5.5 BDS導航電文及星曆 71 3.6 IGS精密星曆 72 3.6.1 拉格朗日插值法 72 3.6.2 牛頓插值法 73 3.6.3 切比雪夫插值法 73 第4章 GNSS觀測方程 75 4.1 GNSS非差載波相位和僞距觀測方程 75 4.2 消除電離層的LC組閤觀測方程 77 4.3 GNSS差分觀測方程 77 4.3.1 GNSS單差觀測方程 78 4.3.2 GNSS雙差觀測方程 80 4.3.3 GNSS三差觀測方程 82 第5章 GNSS觀測模型 84 5.1 GNSS衛星有關的誤差 84 5.1.1 軌道誤差 84 5.1.2 衛星鍾差 84 5.1.3 衛星天綫相位中心改正 85 5.1.4 衛星硬件延遲 89 5.2 GNSS測站有關的誤差 90 5.2.1 接收機天綫相位中心改正 90 5.2.2 接收機鍾差 91 5.2.3 固體潮改正 92 5.2.4 海潮負荷改正 92 5.2.5 極潮改正 93 5.2.6 大氣潮改正 93 5.2.7 接收機硬件延遲 94 5.2.8 測量誤差 96 5.3 GNSS傳播路徑誤差 96 5.3.1 電離層延遲誤差 96 5.3.2 對流層延遲誤差 106 5.3.3 相對論效應 111 5.3.4 多路徑效應 112 5.3.5 地球自轉改正 115 5.3.6 天綫相位纏繞 116 第6章 GNSS動力學模型 117 6.1 N體攝動 117 6.2 地球形狀攝動 118 6.3 太陽直接輻射壓攝動 118 6.4 地球形變攝動 119 6.4.1 固體潮攝動 119 6.4.2 海潮攝動 120 6.4.3 大氣潮攝動 121 6.4.4 地球自轉形變攝動 122 6.5 廣義相對論攝動 122 6.6 地球輻射壓攝動 123 6.7 衛星自身熱輻射壓攝動 125 6.8 衛星天綫電磁輻射壓攝動 129 6.9 地球扁率間接攝動 130 6.10 月球扁率J2 項攝動 131 6.11 經驗力 133 6.12 攝動量級估計和力學模型的選取 133 第7章 小二乘批處理和濾波解算 137 7.1 小二乘批處理 139 7.2 Kalman濾波 141 7.3 先驗約束條件小二乘平差 144 7.3.1 先驗參數約束 144 7.3.2 先驗基準 145 7.3.3 準穩定基準 146 7.4 常用GNSS數據處理軟件包解算方法簡介 148 7.5 方法比較 148 第8章 周跳探測和模糊度解算 150 8.1 周跳探測和修正 151 8.1.1 TECR法與MW法周跳探測 151 8.1.2 基於多觀測方程融閤的周跳探測方法 153 8.1.3 利用載波相位雙差觀測值探測與修復周跳 154 8.1.4 改進後的TurboEdit周跳探測與修復方法 156 8.2 LAMBDA方法原理 158 8.3 模糊度浮點解 158 8.4 整周模糊度固定 160 第9章 導航衛星精密定軌數據處理 164 9.1 導航衛星精密定軌要求 164 9.2 多站、不同類型數據精密定軌方案 165 9.3 精密定軌預處理 168 9.3.1 公共誤差修正 168 9.3.2 相位平滑僞距 168 9.3.3 標準點計算 169 9.4 軌道監視與倒單點定位 169 9.5 初始軌道確定 169 9.5.1 非綫性化Bancroft算法定位原理 170 9.5.2 定軌結果分析 173 9.6 單星定軌 173 9.7 多星定軌 176 9.8 軌道正確性評定 184 9.9 廣播星曆生成 186 9.10 軌道機動與快速恢復 187 9.10.1 軌道機動和快速恢復策略 187 9.10.2 軌道機動期間定軌 187 9.10.3 軌道快速恢復 188 第10章 星地/星間聯閤定軌 190 10.1 自主導航 190 10.2 星間鏈路體製設計 192 10.2.1 星間鏈路研究進展 192 10.2.2 星間鏈路測量特徵分析 192 10.2.3 自主導航運行模式 193 10.3 星地/星間聯閤定軌 197 10.3.1 星地/星間聯閤定軌方案 197 10.3.2 參數估計理論與算法研究 198 10.3.3 星地/星間聯閤定軌仿真試驗與精度分析 204 10.3.4 北鬥新一代試驗衛星星間鏈路測量對提升空間信號精度的貢獻 222 第11章 導航電文擬閤 225 11.1 BDS電文擬閤 225 11.2 小傾角衛星電文 226 11.3 超限處理及有效性驗證 227 第12章 導航衛星軌道誤差分析 230 12.1 太陽輻射壓誤差影響 230 12.1.1 太陽輻射壓攝動特點 230 12.1.2 太陽輻射壓經驗模型 231 12.1.3 太陽輻射壓物理模型 231 12.1.4 太陽輻射壓半經驗半物理模型 232 12.2 相位中心改正誤差影響 235 12.3 靜態參數誤差對軌道的影響 237 12.4 EOP誤差對軌道的影響 238 12.5 測站坐標誤差對軌道的影響 243 參考文獻 244 彩圖

編輯推薦

文摘

序言

現代大地測量學前沿：高精度GNSS基準站網構建與數據處理 本書深入探討瞭全球導航衛星係統（GNSS）高精度基準站網的規劃、構建、數據處理、精密定軌以及數據服務的關鍵技術與最新進展。麵對國傢空間基礎設施建設、地殼形變監測、高精度地圖測繪等對絕對定位精度和相對位移監測的嚴苛要求，本書旨在為科研人員、工程師和行業專業人士提供一套係統、前沿且實用的技術指南。 全書內容緊密圍繞GNSS技術從基礎理論到實際工程應用的完整鏈條展開，重點突齣瞭提高數據質量和産品可靠性的核心技術。 第一部分：高精度GNSS基準站網的理論基礎與設計優化 第一章：GNSS基礎理論的深化理解 本章首先迴顧瞭GNSS信號傳播、衛星鍾差、軌道誤差等誤差源的物理模型。在此基礎上，著重分析瞭當前主流GNSS係統（GPS、GLONASS、Galileo、北鬥）在信號結構、觀測模型上的差異及其對高精度定位的影響。特彆探討瞭多係統聯閤觀測的模糊度固定策略在提高收斂速度和定位精度中的關鍵作用。 第二章：基準站網的設計與優化 高精度基準站網的性能高度依賴於其空間分布和密度。本章詳細闡述瞭站網設計應遵循的幾何精度因子（DOP）優化原則，並引入瞭基於信息論和統計學的方法來評估和優化現有站網的冗餘度和可靠性。內容涵蓋瞭： 1. 站址選擇的工程標準：考慮電磁環境、對流層梯度變化敏感度和地質穩定性等非傳統因素。 2. 最小二乘平差與約束條件設定：在高精度框架下，如何精確處理不同觀測曆元、不同數據類型的觀測值，以及如何科學地引入全球參考框架（如ITRF）的約束，確保站網的穩定性和長期一緻性。 3. 動態網絡評估模型：建立實時的網絡健康監測係統，對關鍵測站的性能衰減進行預警。 第三章：對流層與電離層延遲模型的精進 在米級到毫米級的定位精度要求下，大氣延遲成為主要的限製誤差源。本章超越瞭傳統的經驗模型，深入研究瞭： 1. 非靜力學對流層延遲建模：引入高分辨率氣象數據（如數值天氣預報産品）進行實時改正，特彆是針對山區、沿海等復雜地形區域的延遲梯度效應修正。 2. 電離層空間時間結構分析：基於區域增強係統（SBAS）和全球電離層模型（如IGS提供的全球電離層模型GIM），研究如何通過差分技術或多頻觀測，將電離層延遲誤差降至亞毫米級彆。 第二部分：觀測數據的高質量獲取與精密數據處理 第四章：GNSS原始觀測數據的質量控製 原始觀測數據的質量是後續所有精密處理的基石。本章詳細介紹瞭用於篩選和剔除不良數據的先進統計方法： 1. 觀測值信噪比（SNR）分析與周期性噪聲識彆：通過對原始載波相位觀測值進行時域和頻域分析，識彆並抑製儀器內部噪聲（如天綫相位中心變化、接收機內部時鍾抖動）。 2. 多路徑效應的建模與抑製：探討瞭環境特徵（如地麵反射、障礙物遮擋）與多路徑誤差之間的關聯性，並介紹基於信號質量指標和波束形成技術來減輕多路徑影響的實踐方法。 第五章：精密星曆與衛星鍾差的獲取與應用 精密定軌是實現高精度用戶定位（PPP/RTK）的前提。本章聚焦於IGS等機構提供的精密産品的使用細節： 1. 精密軌道數據（SP3）與鍾差數據（CLK）的插值算法：研究B樣條、多項式擬閤等不同插值方法在不同時間尺度上對精密産品精度保持性的影響。 2. 數據兼容性與統一化處理：如何將來自不同服務機構（如NASA JPL、ESA IGS Analysis Centers）的産品在坐標係統、時間係統上進行統一對齊，以保證數據處理的無縫銜接。 第六章：基於觀測方程的精密解算技術 本章是技術核心，係統闡述瞭從雙差到單站PPP的解算流程： 1. 模糊度固定策略的演進：詳細介紹瞭LAMBDA、AR_MTS等先進模糊度搜索算法，及其在快速收斂和保持固定狀態方麵的性能比較。特彆關注瞭多頻多係統觀測下模糊度空間的復雜性及其求解策略。 2. 非綫性最小二乘迭代與後驗精度評估：描述瞭如何利用Gauss-Newton或Levenberg-Marquardt算法高效求解高秩的平差方程組，並結閤卡爾曼濾波技術實現對測站坐標和大氣參數的連續估計。 第三部分：空間參考框架與地殼形變監測 第七章：時間同步與高精度時間傳遞 高精度定位依賴於精確的時間參考。本章探討瞭利用GNSS信號進行高精度時間同步和頻率比對的技術： 1. GNSS時間係統與UTC的對準：分析GNSS係統間時間偏差（如GPS-GLONASS-BDS）的實時監測與校正。 2. 連續監測站（CGNSS）的時間序列分析：如何利用長期、高采樣率的觀測數據，提取微小的時鍾漂移，為頻率標準比對提供數據支撐。 第八章：地殼形變監測的時序分析 利用GNSS數據監測地殼運動是本書的重要應用方嚮。本章側重於時間序列分析： 1. GNSS時間序列的噪聲模型識彆：區分隨機噪聲（白噪聲、閃爍噪聲、粉噪聲）和周期性信號（年循環、半日循環），並采用如功率譜密度分析（Welch法）來精確估計噪聲特性。 2. 形變模型的提取：如何從噪聲背景中有效分離齣構造運動、季節性位移（如雪載、地下水位變化）以及形變梯度，並建立可靠的形變速率估計。 第九章：垂直基準的構建與維持 垂直基準的精度直接關係到水利、海平麵監測等工程。本章討論瞭如何利用GNSS觀測剋服傳統垂直基準受限於大地水準麵的挑戰： 1. 對流層延遲與垂直位移的耦閤分析：研究對流層延遲改正對垂直坐標估計的敏感性，提齣在高精度監測中分離對流層參數和測站垂直運動的方法。 2. 高程基準的統一化：討論如何結閤大地水準麵模型，將GNSS得到的橢球高精確轉換為正高，並討論瞭參考框架轉換中垂直分量的配準難題。 本書通過詳實的案例分析和對前沿研究成果的整閤，力求為讀者在構建下一代高精度GNSS基礎設施和開發更可靠的定位服務方麵提供堅實的理論和技術支撐。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我最近在研究那一套關於行星際導航的教程時，發現光是理論鋪墊就夠讓人頭大瞭，幸好我提前翻瞭翻那本《天體力學中的攝動理論》。這本書簡直就像是一個深諳航天工程“潛規則”的業內老兵寫齣來的工具書，它沒有過多糾結於太過基礎的開普勒軌道問題，而是直接切入瞭那些影響實際任務成敗的關鍵——攝動。這本書的敘事節奏非常緊湊，幾乎每一頁都在提供新的、可以直接應用到工程計算中的技巧和方法。我特彆欣賞它對高階項處理的嚴謹性，它清晰地闡述瞭在不同的精度要求下，我們應該采用何種數學工具去近似那些難以解析求解的部分，比如如何有效地使用拉格朗日方程的變分形式來處理來自太陽係其他天體的引力影響。坦白講，很多教材隻是把公式堆在那裏，但這本書卻像是在教你如何“馴服”這些復雜的方程，讓你知道在實際任務規劃時，哪些誤差可以忽略不計，哪些必須被精細建模。讀完之後，我感覺自己對星際探測器軌跡的微小修正策略有瞭更清晰的認識，不再是盲目地套用軟件模塊，而是能從根源上理解每一次軌道機動的物理意義。

評分☆☆☆☆☆

最近在準備一個關於深空探測器自主導航的課題，市麵上的參考資料很多，但真正能把軟件實現和底層算法結閤得這麼透徹的，實在不多見。我發現那本《先進姿態控製與估計方法》確實是這方麵的集大成者。這本書的風格更偏嚮於算法工程師的視角，它對卡爾曼濾波在非綫性係統中的應用，尤其是擴展卡爾曼濾波（EKF）和無跡卡爾曼濾波（UKF）的詳細推導和對比分析，寫得極其到位。書中不僅展示瞭標準的綫性化處理流程，更重要的是，它深入探討瞭在傳感器噪聲模型不精確，或者係統動態模型存在結構性誤差時，如何通過調整濾波器的調和參數來優化估計性能。我特彆喜歡它在最後幾章討論的“故障檢測與隔離（FDI）”部分，它將經典的統計假設檢驗方法巧妙地融入到姿態估計環路中，這對於保障探測器在遠離地球通信的極端環境下自主運行的可靠性，具有決定性的意義。這本書的價值在於，它將純數學的估計理論，轉化成瞭可以穩定運行在嵌入式係統上的健壯算法。

評分☆☆☆☆☆

說真的，接觸航天領域這麼久，我總覺得對地球觀測衛星的定軌部分總有一層朦朧的理解，直到我翻閱瞭那本《高精度GNSS在近地衛星軌道確定中的應用》。這本書的切入點非常精準——它聚焦於如何從原始的衛星接收的GNSS（全球導航衛星係統）信號中，一步步提取齣高精度的位置和速度信息，並將其融閤到軌道解算中。它沒有泛泛而談GNSS原理，而是直接深入到瞭對流層和電離層延遲校正模型的最前沿研究。書中對不同電離層模型（如Klobuchar、NeQuick）的精度差異進行瞭詳細的案例分析，這對於我們需要在不同地理區域執行任務的衛星來說，提供瞭非常有力的決策依據。此外，它還詳細討論瞭天綫相位中心變化（PCV）和接收機鍾差的建模與消除技術，這些都是傳統軌道確定方法中容易被忽略，但對厘米級精度有緻命影響的細節。這本書的專業性毋庸置疑，它更像是一本麵嚮專業定軌師的實戰手冊，充滿瞭工程智慧。

評分☆☆☆☆☆

哇，最近我終於把手頭那本《空間動力學基礎》啃完瞭，那感覺，簡直就像是跟著一位經驗豐富的老教授在星辰大海裏遨遊瞭一圈。這本書的厲害之處在於，它沒有那種高高在上的學術腔調，而是用一種非常直觀、甚至可以說是“手把手”的方式，把復雜的軌道力學原理給掰開瞭揉碎瞭講。我印象最深的是關於拉格朗日點穩定性的那一部分，作者似乎特彆擅長用生活中的例子來類比那些抽象的物理概念。比如，他居然能把微小的擾動比喻成在平靜湖麵上扔下的一顆小石子，然後通過漣漪的擴散來解釋衛星在不同位置受到的微小引力變化如何纍積和影響其長期軌道。閱讀的過程裏，我常常能感覺到作者對這個領域的深厚感情和對讀者清晰傳達的迫切希望。特彆是當涉及到數值積分方法時，書中給齣的不僅是公式，更是每種方法背後的優缺點和適用場景的權衡，這對於我們這些搞實際應用的工程師來說，簡直是太寶貴瞭。它真的讓我從“知道公式”升級到瞭“理解物理”，讓我對那些看似冰冷的數學符號背後所蘊含的宇宙運行規律有瞭更深一層的敬畏。這本書的排版和圖示設計也做得相當用心，那些軌道示意圖清晰明瞭，很多復雜的力學關係在圖示的輔助下瞬間就豁然開朗瞭。

評分☆☆☆☆☆

我最近在研究如何將理論數據轉化為實際可執行的指令序列，這對軟件實現的要求極高，因為它不僅要算得準，還要跑得快、內存占用小。在閱讀瞭《航天器軌道機動與控製算法實現》之後，我纔真正體會到理論和工程之間的那道鴻溝有多寬。這本書的獨特之處在於，它幾乎是從編程和計算效率的角度來審視傳統的軌道優化問題。例如，在處理最優軌道轉移時，它不隻是停留在推導龐特裏亞金最小原理的層麵，而是深入探討瞭如何將這些復雜的變分不等式轉化為可以在實時處理器上快速迭代求解的數值優化問題，比如采用有限維度法或者配點法。書中給齣的僞代碼和算法流程圖，清晰地展示瞭如何將數學上的“最優”轉化為硬件上的“可行”。對於我這種需要將復雜的軌道設計參數實時反饋給姿態控製係統的背景來說，這本書的價值不可估量，它成功地架起瞭數學建模與嵌入式實時計算之間的橋梁，讓人切實感受到，那些優美的數學公式是如何在太空中轉化為精確的推進器點火指令的。