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陈军 著

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• 电子对抗
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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121291500

商品编码：29488092014

包装：平装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名：卫星导航定位与抗干扰技术

定价：58.00元

作者：陈军

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787121291500

字数：

页码：260

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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适读人群 ：本书深入浅出、通俗易懂、理论与实际相结合、实用性强，对于从事导航、导航对抗相关领域的专业人士及科技人员非常有帮助，是一本很值得向有关工程技术人员和高等院校推荐的专业书籍和教学参考书。

导航定位技术产生的效能以及在民用和军用中发挥的作用越来越大，“导航战”也越来越受到人们的关注，对卫星导航干扰及抗干扰的研究已成为各国关注的热点。本书立足于导航定位与抗干扰技术， 理论与实践相结合，是一本非常有实际指导和借鉴意义的技术专著。

内容提要

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卫星导航定位在社会生活和军事领域的作用日益显著，从日常的定位到军事的制导均离不开导航。随着卫星导航定位技术应用领域和环境的日益复杂化，其抗干扰技术也成为相关研究和应用的焦点。本书重点关注卫星导航定位的基本原理和抗干扰技术，全书内容丰富，全面、系统地介绍了导航定位的概念、卫星导航系统的组成和发展、卫星信号的捕获跟踪技术、卫星导航系统的干扰与抗干扰技术，以及导航和定位在各领域的应用。

目录

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目 录
章 绪论 1
1．1 导航概述 1
1．1．1 导航的定义 1
1．1．2 导航的作用 1
1．1．3 导航与定位的关系 2
1．2 导航定位技术发展概况 2
1．2．1 导航定位技术的早期起源 2
1．2．2 航海时代的导航 5
1．2．3 导航定位技术的近代发展 8
1．2．4 卫星导航系统的兴起 12
1．2．5 现代卫星导航系统 13
1．3 卫星导航定位系统抗干扰技术概况 15
1．3．1 抗干扰卫星发射技术 16
1．3．2 抗干扰接收技术 16
1．3．3 伪卫星法 18
1．3．4 其他抗干扰技术 18
参考文献 19
第2章 全球导航卫星系统 21
2．1 GNSS频谱分配问题 21
2．1．1 全球频谱分配 21
2．1．2 美国的频率分配 22
2．1．3 欧洲的频率分配 23
2．1．4 频率分配问题的协商 24
2．2 导航卫星系统构成 25
2．2．1 空间部分 25
2．2．2 地面部分 30
2．2．3 用户部分 33
2．3 GNSS基础参数 35
2．3．1 位置参数 35
2．3．2 信号相关参数 38
2．4 GNSS现状 40
2．4．1 GPS 40
2．4．2 GLONASS 43
2．4．3 Galileo 46
2．4．4 北斗卫星导航系统 48
2．4．5 各系统的总结和比较 48
参考文献 51
第3章 卫星信号的捕获与跟踪 53
3．1 发射部分 53
3．1．1 简介 53
3．1．2 码的结构及生成 55
3．1．3 信号的结构及生成 58
3．2 信号的调整 59
3．2．1 下变频 60
3．2．2 镜像频率 61
3．2．3 采样 62
3．3 接收机结构 67
3．3．1 信号捕获存在的问题 68
3．3．2 提高卫星信号功率电平的方法 71
3．3．3 接收机无线电结构 71
3．3．4 DLL和PLL 74
参考文献 79
第4章 导航解算技术 81
4．1 地球坐标系及其转换 81
4．1．1 常用坐标系 81
4．1．2 我国坐标系 93
4．2 时间系统 96
4．2．1 世界时系统 96
4．2．2 原子时系统 99
4．2．3 力学时系统 99
4．2．4 协调世界时 100
4．2．5 GPS时 100
4．2．6 GLONASS时 101
4．2．7 北斗时 101
4．3 PVT解的计算 102
4．3．1 三边测量的基本原理 102
4．3．2 坐标系 103
4．3．3 球面交叉法 104
4．3．4 双曲面分析模型 108
4．3．5 与到达角相关的数学计算 110
4．3．6 小二乘法 112
4．3．7 速度的计算 113
4．3．8 时间的计算 114
4．4 卫星位置计算 115
4．5 误差的量化估计 116
4．6 伪距误差对计算定位的影响 118
4．7 卫星与接收机几何分布的影响（DOP的概念） 119
4．8 互用性与完好性 121
4．8．1 互用性 121
4．8．2 完好性 122
4．9 多径对导航解的影响 123
参考文献 128
第5章 软件接收机技术 130
5．1 软件接收机的基本概念 130
5．2 软件接收机硬件设计 131
5．2．1 天线 131
5．2．2 射频增益 131
5．2．3 信号采集 132
5．3 软件接收机设计中关键参数的计算 133
5．3．1 信号传输时间 133
5．3．2 用户位置处的信号强度 133
5．3．3 多普勒频移 134
5．3．4 多普勒频率的平均变化率 136
5．3．5 多普勒频率的大变化率 136
5．3．6 由于用户加速度而产生的多普勒频率变化速率 136
5．4 软件接收机关键模块软件化 137
5．4．1 GPS信号捕获模块 137
5．4．2 GPS信号跟踪模块 145
5．4．3 导航电文获取模块 149
5．4．4 卫星位置计算模块 154
5．4．5 伪距计算模块 161
5．4．6 用户位置计算模块 164
参考文献 166
第6章 卫星导航系统中的干扰技术 168
6．1 卫星导航系统的脆弱性 168
6．1．1 卫星信号发射功率 168
6．1．2 抗干扰容限 169
6．1．3 卫星信号码元和载波 169
6．1．4 其他弱点 169
6．2 潜在干扰 170
6．2．1 潜在干扰概述 170
6．2．2 MSS对GPS接收机的干扰分析 170
6．3 人为干扰 173
6．3．1 干扰技术体制 173
6．3．2 干扰途径 175
6．3．3 对GPS接收机的干扰装备 176
6．4 压制干扰效果分析 177
6．4．1 压制干扰对GPS信号的影响 177
6．4．2 干扰样式对干扰效果的影响 180
参考文献 185
第7章 卫星导航系统中的抗干扰技术 187
7．1 卫星导航系统抗干扰技术概述 187
7．2 自适应调零天线抗干扰技术 190
7．2．1 自适应调零天线原理 190
7．2．2 自适应调零天线常用的佳加权系数准则 192
7．2．3 典型自适应调零算法 195
7．3 卫星导航/INS组合导航抗干扰技术 207
7．3．1 卫星导航/INS组合导航工作原理 208
7．3．2 卫星导航/INS组合导航抗干扰能力分析 216
7．3．3 组合导航抗干扰能力仿真分析 220
7．3．4 惯导精度对抗干扰影响分析 222

7．4 GPS接收机的抗干扰技术 223
7．4．1 射频干扰检测技术 225
7．4．2 前端滤波技术 225
7．4．3 码/载波跟踪环技术 226
7．4．4 窄带干扰处理技术 228
7．4．5 天线抗干扰技术 228
参考文献 229
第8章 卫星导航与定位技术的应用 231
8．1 传统应用 231
8．1．1 军用海事应用 231
8．1．2 初的商业海事应用 232
8．1．3 海事导航 232
8．1．4 时间相关应用 233
8．1．5 测地学 234
8．1．6 土木工程 234
8．1．7 其他陆基应用 235
8．2 个人应用 236
8．2．1 汽车导航（引导和服务） 237
8．2．2 旅行信息系统 238
8．2．3 室内引导应用 238
8．2．4 基于位置的服务 238
8．3 科学应用 241
8．3．1 大气科学 241
8．3．2 构造地质学和地震学 242
8．3．3 自然科学 243
8．4 公共监管应用 243
8．4．1 与完好性有关的应用 243
8．4．2 服刑人员管理 243
参考文献 244

作者介绍

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　　　　陈军，1993年07月～1997年12月，中国人民解放军63880部队技术部助工； 1997年12月～2001年12月，中国人民解放军63880部队技术部工程师； 2001年12月至今，中国人民解放军63880部队技术部高级工程师。

文摘

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序言

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【XH】 卫星导航定位与抗干扰技术 图书简介 本书聚焦于当前至关重要的卫星导航定位技术及其核心挑战——抗干扰技术。在当今高度互联的社会，精确可靠的导航定位能力已经渗透到军事、民航、航海、陆地交通、航空航天、地质勘探、测绘、时间同步、应急救援等几乎所有关键领域。然而，随着技术的不断发展和应用的日益广泛，卫星导航系统（如GPS、GLONASS、Galileo、北斗等）所面临的威胁也日益严峻。其中，各种形式的干扰，无论是故意的恶意干扰还是非故意的环境干扰，都可能严重削弱甚至完全剥夺导航定位系统的可用性和可靠性，对国家安全、经济发展和社会稳定造成灾难性后果。 本书旨在系统、深入地阐述卫星导航定位的基本原理、关键技术、发展趋势，并重点、详实地探讨面对日益复杂的干扰环境，如何有效地进行干扰监测、识别、分析以及采取相应的抗干扰措施。我们将从基础理论出发，逐步深入到实际应用和前沿研究，力求为读者构建一个全面、清晰的卫星导航与抗干扰技术知识体系。 第一部分：卫星导航定位技术基础与原理 在这一部分，我们将首先回顾卫星导航定位系统的发展历程，介绍全球主要的卫星导航系统（GNSS）及其基本架构。读者将了解： GNSS系统组成： 详细解析空间段（卫星星座）、地面控制段（地面站、主控站）和用户段（接收机）的功能与相互作用。 导航信号原理： 深入剖析导航电文的结构、伪码的产生与测量机制、载波测量的原理，以及信号在空间传播的基本模型。 定位解算原理： 阐述如何利用测距、测速以及多普勒频移信息，结合卫星星历和精密轨道信息，通过三维空间三边测量、四边测量等方法实现用户位置、速度和时间的精确确定。我们将详细介绍最小二乘法、卡尔曼滤波等经典和现代的定位解算算法。 定位误差分析： 详细探讨影响定位精度的各类误差源，包括卫星轨道误差、卫星钟差、大气延迟（电离层和对流层）、接收机噪声、多径效应、接收机钟差等。在此基础上，介绍精度因子（DOP）的概念及其对定位结果的影响。 增强技术： 介绍能够进一步提高定位精度和可靠性的各类增强技术，包括差分GPS（DGPS）、实时动态差分GPS（RTK）、区域导航系统（如SBAS、GBAS）以及多系统融合定位技术。 第二部分：卫星导航系统的抗干扰挑战与机理 干扰是威胁卫星导航系统性能的关键因素。本部分将深入剖析各种干扰的来源、类型、特点及其对导航信号的影响机制。 干扰的分类与来源： 恶意干扰： 重点阐述诱骗（Spoofing）和欺骗（Jamming）的原理和危害。诱骗是指伪造导航信号，将接收机引导至错误的位置或时间；欺骗则是通过发射强大信号淹没合法导航信号，导致接收机无法正常工作。我们将详细分析不同类型的欺骗信号（如连续波、脉冲、宽带欺骗等）以及诱骗信号的构造方式。 非恶意干扰： 分析环境因素和人为活动产生的非恶意干扰，如电磁兼容性问题、其他无线电设备的杂散辐射、地形对信号的遮挡和反射（多径效应）、电离层暴等自然现象。 干扰的影响机理： 详细解释不同干扰信号如何影响导航接收机的信号捕获、跟踪、伪码和载波测量，以及最终如何导致定位误差增大、定位中断甚至错误的定位结果。例如，欺骗信号如何通过信号强度优势抑制合法信号，诱骗信号如何通过特定伪码和导航电文误导接收机。 第三部分：卫星导航系统的抗干扰技术 为了应对上述严峻的干扰挑战，本书将系统介绍当前主流和前沿的抗干扰技术，涵盖从硬件到软件，从信号处理到系统设计的全方位解决方案。 信号处理层面的抗干扰技术： 窄带干扰抑制： 介绍陷波滤波器、自适应滤波器（如LMS、RLS）、零陷滤波器等技术，如何有效去除接收到的信号中的窄带干扰成分。 宽带干扰抑制： 探讨扩展频谱技术（如直接序列扩频DSSS、跳频FHSS）以及自适应均衡等方法，对抗宽带干扰。 脉冲干扰抑制： 分析脉冲干扰的特点，介绍基于信号幅度、持续时间等判据的脉冲剔除方法，以及更复杂的信号重构技术。 多径抑制技术： 深入研究延迟锁定环（DLL）和载波锁定环（PLL）的优化，以及先进的多径判别和抑制算法，如基于信号衰减分析、信噪比变化分析、多普勒变化分析等。 抗诱骗技术： 详细介绍基于信号特征判别（如信号强度、码延迟、多普勒频移、导航电文一致性、多接收机联合监测）、时空相关性检验、导航信号物理层安全特性利用（如指向性判别、天线方向图分析）等技术。 硬件层面的抗干扰技术： 天线技术： 介绍定向天线、多极化天线、空域滤波天线（如自适应波束形成天线）、空腔谐振天线等，如何通过空间滤波原理抑制来自特定方向的干扰。 接收机架构优化： 分析射频前端设计、中频信号处理以及数字信号处理（DSP）芯片在抗干扰中的作用，如采用低噪声放大器、高动态范围的ADC、以及专用的DSP单元。 软件与算法层面的抗干扰技术： 抗干扰导航算法： 重点介绍基于滤波和数据融合的抗干扰算法，如改进的卡尔曼滤波器、粒子滤波器等，如何结合多源信息（如惯性测量单元IMU、轮速计、陀螺仪、磁力计）进行辅助定位，提高在GNSS信号不可用时的连续性和精度。 欺骗信号检测与告警： 探讨如何通过实时监测GNSS信号的统计特性、伪随机噪声（PRN）码特征、导航电文信息以及接收机自身的输出（如位置、速度）来检测欺骗或诱骗行为，并及时向用户发出告警。 自适应干扰规避： 研究接收机如何根据干扰的类型和强度，自适应地调整其信号处理策略，例如，动态调整滤波器参数，切换到备用抗干扰模式，或者优先使用其他导航系统。 系统级抗干扰策略： 多系统融合： 阐述融合GPS、GLONASS、Galileo、北斗等多个GNSS系统，以及融合其他导航技术（如惯性导航、视觉导航、激光雷达导航）的重要性，通过冗余和多样性提高系统的鲁棒性。 星地协同抗干扰： 探讨地面增强系统（如差分基站、监测站）在干扰监测和播报中的作用，以及未来星载侦测和干扰压制技术的可能性。 网络化抗干扰： 研究通过分布式传感器网络、信息共享平台，实现对干扰源的定位、识别和协同对抗。 第四部分：前沿研究与未来发展 本部分将展望卫星导航定位与抗干扰技术的发展趋势，以及面临的新的挑战和机遇。 新一代GNSS系统的抗干扰设计： 分析下一代GNSS系统在信号结构、频率分配、安全机制等方面如何进一步增强抗干扰能力。 人工智能与机器学习在抗干扰中的应用： 探讨如何利用深度学习、强化学习等AI技术，实现对复杂、未知干扰的智能检测、识别和自适应抑制。 量子技术与导航安全： 简要介绍量子技术（如量子密钥分发、量子计算）在未来导航安全领域可能扮演的角色。 面向特定应用场景的抗干扰解决方案： 针对无人驾驶、高超声速飞行器、水下导航等特殊场景，提出定制化的抗干扰技术需求和解决方案。 本书内容翔实，理论严谨，图文并茂，并结合大量实际案例和仿真分析，力求使读者能够全面理解卫星导航定位技术的精髓，掌握应对各种干扰威胁的有效手段。无论是从事相关领域的研究人员、工程师，还是对这一前沿技术感兴趣的学生和爱好者，本书都将是一部不可多得的参考资料。通过对本书的学习，读者将能够深刻认识到在日益复杂的电磁环境下，保障卫星导航定位系统安全、可靠运行的极端重要性，并掌握解决这一挑战的核心技术。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的难度是偏高的，它绝对不是给“零基础小白”准备的入门读物。在讨论到接收机端的信号处理部分时，例如涉及卡尔曼滤波器的迭代优化和非线性问题的处理时，需要读者具备扎实的概率论和线性代数基础。我个人就不得不时不时地回头翻看几年前的数学教材来巩固知识点。但是，正是这种挑战性，才让它充满了价值。它就像一个严苛的导师，逼迫着读者不断地走出舒适区，去掌握那些真正能解决实际问题的核心技术。对于已经在相关领域工作几年，希望从“会用”升级到“精通”的工程师或者研究生来说，这本书提供了必要的理论深度和广度。读完之后，我感觉自己看待导航信号和干扰问题的视角都变得更加立体和成熟了，不再满足于表面的解决方案，而是开始追溯问题的根源。这本书绝对是值得反复研读的工具书和参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量也绝对是值得称赞的。要知道，技术书籍，尤其是涉及大量公式和图表的理工科著作，如果排版混乱，阅读体验会直线下降。但这本书的字体选择适中，段落间距合理，关键公式和重要的定义都用粗体或不同的颜色进行了强调，使得阅读疲劳感大大降低。我记得有一次，我熬夜研读关于时间同步误差的模型那一章，本来很担心会因为长时间阅读而注意力分散，但精美的图表和清晰的层次结构，保证了我能持续保持专注。特别值得一提的是，书中的参考文献部分做得非常详尽和规范，很多关键结论都有明确的原始出处标注，这对于我后续想进行更深入的文献调研，提供了极大的便利。可以说，这本书在“阅读体验设计”上，也体现了极高的专业水准，这点很多同类书籍都未能做到位。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对新技术发展史特别感兴趣的人。这本书在追溯卫星导航技术发展脉络时，展现了作者深厚的历史功底和敏锐的洞察力。它不是简单地罗列不同系统的发展时间线，而是非常深入地分析了每一个关键技术节点背后的地缘政治、技术瓶颈以及需求驱动。例如，书中对不同国家导航系统（如GPS、GLONASS、北斗）在设计哲学上的差异进行了对比分析，这种跨文化的视角让我对全球导航格局有了更全面的认识。更难得的是，它在谈论未来发展趋势时，并没有陷入盲目乐观的窠臼，而是审慎地指出了当前多模融合、量子导航等前沿领域面临的巨大挑战。这种既肯定成就又保持批判性思维的写作态度，非常符合我这种追求深度思考的读者的口味。阅读过程中，我仿佛在和一位博学多闻的行业老兵进行一场高水平的学术对话。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我刚开始接触这个领域时，感觉那些算法和数学模型简直是天书，各种矩阵运算和误差分析看得我头昏脑涨。但是，当我开始啃这本书的进阶章节时，发现了一个惊喜。作者在讲解抗干扰技术，特别是针对欺骗和噪声干扰的部分，使用了非常直观的类比和图形化的解释。比如，在描述自适应波束形成技术时，书中不仅仅给了公式，还配上了非常精妙的二维示意图，将“零陷”的形成过程生动地展示出来。这对于我这种更偏向工程实践的读者来说，简直是醍醐灌顶。我立刻尝试着将书中的一个滤波算法应用到我手头的仿真数据中，发现效果立竿见影。这本书的厉害之处就在于，它没有停留在“是什么”的层面，而是深入到“为什么会这样”和“我们如何改进”的层面去探讨问题，这种深入骨髓的剖析，让理论不再是枯燥的符号，而是解决实际工程难题的有力工具。它的实战价值远超我的预期。

评分☆☆☆☆☆

这本书刚拿到手的时候，我就被它的厚度和精美的装帧吸引住了。封面设计得非常大气，那种深邃的蓝色调让人联想到浩瀚的星空，很符合卫星导航的主题。迫不及待地翻开第一章，作者的叙述风格极其严谨，仿佛一位经验丰富的老教授在娓娓道来，每一个概念的引入都循序渐进，逻辑链条清晰得让人几乎不需要停下来查阅背景知识。我尤其欣赏它在基础理论部分的处理，例如对经典坐标系转换的详尽推导，那些公式的推导过程，我感觉作者是真正站在读者的角度去思考，把每一步的难点都提前预判并进行了细致的讲解。不仅仅是理论的罗列，书中还穿插了许多实际应用案例的背景介绍，比如城市峡谷效应下信号的衰减机制分析，这些都极大地增强了阅读的趣味性和实用性。读完前几章，我对整个卫星导航系统的框架有了非常宏观且深入的理解，这为后续深入学习更复杂的技术打下了坚实的基础。整体感觉这本书的学术深度和广度都达到了一个很高的水准，绝非市面上那些流于表面的科普读物可比拟。