轉發式衛星導航原理 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

《轉發式衛星導航原理》在繼承和吸收GPS類直播式衛星導航優勢和特色的基礎上，深入分析和總結瞭由我國科學傢自主發明和實踐的基於同步通信衛星的轉發式衛星導航係統，包括定位、測速、測姿和授時的原理等，並對轉發式衛星導航係統中存在的誤差問題作瞭較深入的分析，對係統的工程實用化問題進行瞭探討和論證。
《轉發式衛星導航原理》可供從事和關心衛星導航的大學生、研究生、科技工作者在開展導航係統學習、研究、開發和應用時參閱。

目錄

序
前言
第1章 衛星導航概論
1.1 國內外衛星導航定位係統的現狀
1.2 衛星導航定位技術的發展趨勢
1.3 發展我國自主衛星導航係統麵臨的關鍵技術
參考文獻

第2章 轉發式衛星導航定位原理
2.1 轉發式衛星導航設計理念
2.2 轉發式衛星導航係統組成
2.3 高空位置測量基準和衛星精密測定軌原理
2.3.1 高空衛星位置測量基準
2.3.2 衛星精密測軌定軌原理
2.3.3 衛星測軌方法
2.3.4 衛星軌道的預報
2.4 僞隨機碼測距原理和僞距概念
2.4.1 僞隨機碼測距原理
2.4.2 僞距概念
2.4.3 信號體製
2.5 轉發式衛星導航的定位原理
2.5.1 坐標係
2.5.2 僞距空間交會定位原理
2.5.3 載波相位測量定位原理
2.5.4 多普勒定位工作原理
2.6 轉發式衛星導航定位數學模型
2.6.1 虛擬原子鍾概念及模型
2.6.2 虛擬星座概念及模型
2.6.3 導航測軌一體化及復閤模型
2.6.4 地球橢球麵約束模型
2.6.5 相對僞距差概念及雙麯麵交會模型
2.6.6 小結
參考文獻

第3章 定位測量方程解的探討
3.1 定位測量方程球麵交會解的求解方法
3.1.1 綫性化迭代求解法
3.1.2 最小二乘法
3.1.3 二分均衡迭代解法
3.1.4 高階消元解法
3.2 高程約束的衛星定位測量方程的求解
3.2.1 橢球約束方程全微分處理解法
3.2.2 高程約束微分處理解法
3.2.3 地球橢球方程在方程組外作為約束條件的解法
3.2.4 地球高程作為約束條件時的二分均衡迭代解法
3.2.5 小結
3.3 定位測量方程的雙麯麵交會解的求解方法
3.4 解性能探討
3.4.1 方程組性態分析
3.4.2 係數矩陣的奇異特性
3.4.3 右端項準確化
3.4.4 解的迭代格式
3.4.5 誤差量未知數化
3.4.6 約束解
3.4.7 多導航信息融閤解
3.4.8 冗餘解
3.4.9 小結
參考文獻

第4章 轉發式衛星導航的測速原理
4.1 轉發式衛星導航測速設計理念
4.2 多普勒測速原理
4.3 頻率偏移分解
4.3.1 轉發式衛星導航下行載頻生成原理
4.3.2 轉發式衛星導航下行載波頻漂分析
4.4 頻率改正的多普勒測速原理
4.4.1 上行頻率實時調整方法
4.4.2 廣播用戶頻率修正模型
4.5 差頻多普勒測速原理
4.5.1 雙頻測速方式
4.5.2 雙頻測速對係統中相關頻率源的要求
4.5.3 雙頻頻差測試
4.6 卡爾曼濾波實現轉發式衛星的動態定位及測速
參考文獻

第5章 轉發式衛星導航測姿原理
5.1 姿態確定的數學背景
5.1.1 方嚮餘弦
5.1.2 四元數
5.1.3 歐拉角
5.2 坐標轉換確定姿態原理
5.3 矢量最小二乘法確定姿態原理
5.4 利用轉發式衛星導航確定姿態的狀態估計法
5.4.1 雙差乾涉觀測
5.4.2 運動模型和姿態動力學
5.5 轉發式衛星測姿精度的分析
參考文獻

第6章 轉發式衛星導航授時原理
6.1 時間概念
6.2 轉發式衛星授時基礎
6.2.1 CAPST
6.2.2 時間傳遞
6.3 CAPS定時
6.3.1 用戶相對於CAPS時間的鍾差
6.3.2 CAPS定時原理
6.3.3 CAPS定時誤差分析
6.3.4 CAPS定時方法
6.4 CAPS校頻
6.4.1 時差法校頻
6.4.2 數字綜閤法校頻
6.5 其他高精度時間傳遞方法
6.5.1 衛星雙嚮時間比對技術
6.5.2 載波相位法
參考文獻

第7章 係統誤差分析
7.1 誤差定義
7.2 誤差方程討論
7.2.1 經典衛星定位的誤差方程
7.2.2 經典衛星導航的幾何精度因子
7.2.3 測速精度分析
7.3 誤差源分析
7.3.1 衛星的主要誤差
7.3.2 信號傳播中的主要誤差
7.3.3 與接收設備有關的誤差
7.4 誤差改正模型
7.4.1 誤差逼近修正模型
7.4.2 求差法
7.4.3 標校解
7.4.4 差分解
7.4.5 測量反饋修正法
7.4.6 冗餘法和數據平滑
參考文獻

第8章 轉發式衛星導航工程化論證
8.1 功率保證
8.1.1 傳輸方程
8.1.2 傳輸損耗和噪聲
8.1.3 衛星鏈路分析
8.2 星座布局優化
8.2.1 轉發式衛星導航全球係統星座仿真
8.2.2 亞洲局域係統星座仿真
8.2.3 中國局域係統星座仿真
8.3 抗乾擾問題和生存能力
8.3.1 轉發式衛星導航係統乾擾特性
8.3.2 轉發式衛星導航係統乾擾門限
8.3.3 轉發式衛星導航係統乾擾的影響
8.3.4 抗乾擾問題
8.4 通信導航一體化
8.4.1 概述
8.4.2 轉發式衛星導航係統中的通信係統
參考文獻

第9章 轉發式衛星導航展望
9.1 轉發式衛星導航係統的創新點
9.2 轉發式衛星導航原理精度極高
9.3 轉發式衛星導航的其他優勢
9.4 市場呼喚轉發式衛星導航係統
參考文獻

附錄
附錄A 坐標係說明
附錄B 坐標係之間的轉換
附錄C 四元數與歐拉角之間的關係
參考文獻

精彩書摘

第2章 轉發式衛星導航定位原理
在衛星導航應用走嚮廣泛化和商業化的今天，如何減少投資、縮短研製周期、避免研製中的技術瓶頸變得尤為重要。那麼我們能否改進衛星導航的傳統模式，另闢蹊徑發展齣新的衛星導航模式呢？
為此，我們抓住衛星導航中製約研製和發展的關鍵問題，即空間導航衛星與星載原子鍾的研製。因為單獨研製導航衛星投資大、研製周期長，是否可以不發射專用的導航衛星，而利用現有位於赤道上空的同步通信衛星進行導航呢？是否可以迴避在衛星上裝置原子鍾，而直接利用地麵原子鍾作為時頻基準呢？
經過幾十年的發展，同步通信衛星技術已日臻完善，目前商用同步通信衛星資源豐富（見圖2.1）、壽命長、性能穩定、租用靈活方便、費用少。若能利用同步通信衛星實現導航測距碼和導航電文的廣播，就可以大大簡化係統的組成，這樣做不僅十分靈活、簡捷方便，還可變換使用的衛星和頻率，以適應各種需要，提高係統的隱蔽性和抗乾擾能力。由於係統有連續上行的通信鏈路，可以方便地輸入誤差修正信息，使係統能實現實時高精度的導航定位。為瞭提高係統性能，還應改善衛星星座分布的幾何因子，係統中需要發射少量傾斜軌道衛星，這些傾斜軌道衛星有效載荷少、體積小、重量輕，可一箭多星發射，資金投入小（與GPS相比）。專利[39]中提齣瞭利用退役星作為小傾角同步衛星的想法，仿真與實踐證明十分有效，也可以采用在其他應用衛星發射時搭載導航轉發器的做法。
……

前言/序言

　　時間和空間的探索和研究是當代最重大的科學前沿和戰略應用之一。眾所周知，愛因斯坦研究瞭時間和空間，取得瞭重大突破，並提齣瞭相對論。近年來，時間和空間的應用幾乎涉及經濟社會發展的各個領域，高準確度、高穩定度的時頻基準已成為重要的戰略基礎，其中一個最典型的戰略應用就是以GPS為代錶的全球衛星定位係統的戰略發展和應用。
　　在海灣戰爭和科索沃戰爭，尤其是在伊拉剋戰爭中，美國全球衛星定位係統（GPs）充分顯示瞭作為軍事力量倍增器的巨大作用。GPS已成為現代戰爭中不可或缺的，集導航、定位和授時等功能於一體的，能夠覆蓋所有作戰領域的一個中樞神經係統。它嚮各類武器和各軍兵種實時提供準確連續的位置、速度和時間等信息。20世紀90年代初，GPS這項戰略性技術開始投入民用，如今粗碼已對全世界開放，甚至外國軍隊都可以使用。但是，它的控製“鑰匙”始終掌握在五角大樓手裏。在海灣戰爭、阿富汗戰爭和伊拉剋戰爭期間，歐洲使用該係統曾受到限製，定位精度也有所下降。為此，歐洲意識到應建自己的衛星導航定位係統——Galileo衛星導航係統。正如法國前總統希拉剋所言，沒有Galileo計劃，歐洲“將不可避免地成為（美國的）附庸，首先是科學和技術，其次是工業和經濟”，所以歐盟頂著阻力也要上自己的導航係統。同時，印度軍方也擔心加入Galileo計劃以後，印度主要軍事部署和敏感設施將徹底暴露在衛星的監視之下。如果這種係統的定位精度真能準確到1米的話，那麼所有運行車輛和移動電話用戶都將被“準確定位”，印度擔心國傢的安全將受到威脅。
　　除瞭軍事應用外，衛星導航定位係統正迅速滲透、應用和服務於其他領域，不僅從根本上解決瞭海上、空中和陸地交通工具的導航和定位問題，還成功地應用於大地測量、資源勘查等相關科學和通信、測繪、海洋、宇航、交通等多個領域，顯示齣巨大的應用潛力。
　　同時，衛星導航正在改變人們的生活方式，特彆是汽車導航儀和手機定位終端的廣泛應用，衛星導航已走人韆傢萬戶，它將像移動電話、傳真機、計算機、因特網一樣影響人們的生活，我們的日常生活將離不開它。
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