GPS技术与应用 (2010 年度畅销榜NO.10943 )

以GPS为代表的全球卫星导航定位系统已经在经济、军事、科研和社会生活各领域得到了广泛应用，发挥着日益重要的作用。本书根据航天技术，特别是航天测量控制领域应用GPS的实际需要，在《GPS卫星测量定位理论与应用》一书的基础上，结合航天测量控制的实际应用，较系统全面地论述了GPS理论、技术和应用。
全书共10章，主要由3个部分内容组成。第1部分为前3章，重点论述GPS组成、信号、卫星轨道参数计算和坐标系、时间系统等；第2部分为第5章一第8章，论述了GPS伪距导航定位、载波相位相对定位、测速和差分定位系统的理论和技术；第3部分为第9、10章，主要论述了GPS在航天测量控制中的应用技术。
本书可供航天测量控制、航天飞行试验、导航、测绘和卫星应用等专业技术人员和相应的高等院校高年级学生、研究生、教师参考。

第1章 概论
1. 1 美国卫星导航定位系统发展概况
1.1.1 海军导航卫星系统
1.1.2 全球定位系统
1.2 GPS的组成
1.2.1 空间卫星星座
1.2.2 地面监控系统
1.2.3 用户设备
1.3 GPS的特点和用途
1.3.1 GPS的特点
1.3.2 GPS的用途
1.3.3 GPS存在的主要问题
1.4 美国的GPS限制性政策和导航战
1.4.1 美国实施的GPS限制性政策和措施
1.4.2 美国的导航战
1.4.3 美国GPS的现代化
1.4.4 克服美国限制性政策和措施的主要技术和方法
1.5 其他卫星导航定位系统
1.5.1 全球导航卫星系统GLONASS
1.5.2 欧洲的GNSS
1.5.3 GEOS丁AR系统
第2章 GPS信号和伪码测距原理
2.1 GPS信号的基本结构
2.1.1 概述
2.1.2 GPS信号的基本构成
2.1.3 GPS信号的特点
2. 1.4 GPS卫星发射的其他信号
2.2 GPS伪随机码及其特性
2.2.1 伪随机码的产生及特性
2.2.2 C／A码
2.2.3 P码
2.3 GPS卫星的广播导航电文
2.3.1 导航电文的格式
2. 3.2 导航电文的内容
2. 4 扩频技术和相关接收
2.4.1 扩频技术
2.4.2 相关接收
2.5 伪码测距原理
2.6 GPS导航接收机工作原理
2.6.1 C／A码和P码的捕获
2.6.2 码的锁定与导航电文的解码
2.6.3 载波的跟踪
26.4 接收机的通道
第3章 GPS卫星位置和速度计算
3.1 GPS导航定位中常用的时间系统
3. 1.1 时间的有关概念
3.1. 2 世界时系统
3.1.3 原子时系统
3.1.4 力学时系统
3.1.5GPS时间系统
3.1.6 GLONASS时间系统
3.2 GPS导航定位中常用的坐标系统
3.2.1 地心空间直角坐标系及其等价坐标系
3.2.2 卫星测量中的常用坐标系
3.2.3 WGS84大地坐标系
3.3 卫星运动基本理论
3.3.1 卫星运动概述
3. 3.2 卫星运动二体问题
3. 3.3 地球引力场摄动力及其影响
3. 3.4 日、月摄动
3. 3.5 太阳光辐射压摄动
3.3.6 GPS卫星y轴偏差摄动
3. 3.7 地球潮汐摄动和大气摄动
3.4 GPS广播星历卫星位置和速度的计算
3.4.1 卫星位置的计算
3. 4.2 卫星速度的计算
3.51GS的GPS精密星历及其应用
3.51 国际GPS服务(1GS)概述
3.5.21GS精密星历的获取与数据
3.5.31GS精密星历在事后GPS数据精密处理中的应用
第4章 GPS伪距导航定位原理
4.1 GPS定位的基本概念
4.1.1 绝对定位与相对定位
4.1.2 静态定位与动态定位
4.2 伪距导航定位原理-
4.2.1 GPS定位的基本观测量与定位模型
4.2.2 GPS伪距定位解算
4.2.3 精度估算
4.3 GPS定位的几何精度因子
4.3.1 影响GPS定位精度的因素
4.3.2 几何精度因子
4.3.3 最佳星座的选择
4.4 伪距测量相对定位
4.4.1 相对定位概述
4.4.2 直接观测值的线性组合
4.4.3 单差观测值相对定位
4.4.4 双差观测值相对定位
4.4.5 相对定位的分析讨论
4.5 GPS测速原理
4.5.1 多普勒频移的测定
4.5.2 GPS单点测速
4.5.3 GPS测速误差
4.5.4 GPS相对测速
第5章 GPS定位的主要误差源
5.1 概述
5.2 电离层延迟误差
5.2.1 电离层延迟的产生与特点
5.2.2 电离层中电子总量的计算
5.2.3 电离层延迟误差改正模型
5.2.4 双频观测量组合消除电离层影响
5.3 对流层延迟误差
5.3.1 对流层延迟误差的产生与特点
5.3.2 对流层折射的改正模型
5.3.3 气象参数计算
5.4 多路径误差
5.5 相对论效应
5.6 时钟误差
5.6.1 频率与时钟误差
5.6.2 卫星钟差
5.6.3 接收机钟差
5.7 卫星星历误差
5.8 SA干扰误差
5.9 地球旋转改正
5.10 地球潮汐的影响
第6章 载波相位测量定位技术
6.1 载波相位测量原理
6.1.1 重建载波
6.1.2 载波相位测量原理
6.2 载波相位测量定位原理
6.2.1 载波相位测量的基本观测量
6.2.2 载波相位测量的观测方程
6.2.3 载波相位定位解算
6.3 载波相位测量相对定位
6.3.1 单差相位观测值相对定位
6.3.2 双差观测值相对定位
6.3.3 三差观测值相对定位
6.3.4 相对定位的误差改正
6.4 载波观测值的线性组合
6.4.1 双频相位的线性组合
6.4.2 常用的线性组合
6.4.3 伪距与载波相位的组合
6.5 整周跳变的探测与修复
6.5.1 高次差探测与修复周跳法
6.5.2 多项式拟合法
6.5.3 星际差探测和修复法
6.5.4 电离层残差法
6.5.5 利用无周跳卫星观测数据进行周跳的探测和修复'
6.5.6 伪距与相位组合法
6.5.7 根据平差或数据处理后的残差来探测和修复周跳
6.6 静态整周模糊度确定方法
6.6.1 经典方法将凡作为待定参数求解
6.6.2 三差法
6.6.3 "停走法"
6.7 动态整周模糊度确定方法
6.7.1 快速模糊度解算法
6.7.2 双频P码伪距／载波组合法
6.7.3 模糊度函数法
6.7.4 最小二乘搜索法
6.7.5 模糊度协方差法
6.7.6 优化的Ch01esky分解算法
6.8 高精度GPS动态定位的卡尔曼滤波方法
6.8.1 基本滤波模型
6.8.2 滤波递推方程
6.8.3 周跳的探测与修复
第7章 GPS差分定位技术
7.1 位置差分原理
7.2 伪距差分原理
7.3 载波相位差分原理
7.3.1 概述
7.3.2 逼近法
7.3.3 求差法
7.4 扩展伪距差分(广域差分)
7.5 广域增强系统
7.5.1 基本原理
7.5.2 WAAS信号设计
7.5.3 WAAS测距功能
7.5.4 WAAS的电文
7.6 差分定位的数据链
7.6.1 地波系统
7.6.2 VHF和UHF网络
7.6.3 移动卫星通信
7.7 差分电文格式
7.7.1 概述
7.7.2 通用电文格式
7.7.3 电文类型、内容与格式
第8章 GPS组合导航定位技术
8.1 GPS／INS组合系统的原理与方法
8.1.1 经典组合原理
8.1.2 GPS与INS硬件体化组合
8.1.3 GPS与SINS软件组合方式
8.2 GPS／INS组合系统的数据处理
8.2.1 问题描述
8.2.2 全组合滤波法
8.2.3 分布式滤波法
8.2.4 GPS／INS分布式组合滤波器
8.3 组合系统的统计质量控制
8.3.1 统计质量控制方法概述
8.3.2 SINS／GPS滤波器的质量控制
8.3.3 S1NS／GPS滤波器的可靠性分析
8.41NS解决GPS周跳检测与整周模糊度求定
8.5 应用GPS速度改进惯性平台姿态精度
8.5.1 用GPS速度辅助提高惯性平台水平姿态精度
8.5.2 水平失准误差估计
8.6 GPS／GLONASS组合导航定位方法
8.6.1 GLONASS卫星的广播星历计算
8.6.2 GPS／GLONASS数据融合
第9章 GPS在导弹航天器测控领域中的应用
9.1 GPS在导弹测控领域中的应用
9.1.1 GPS外弹道测量
9.1.2 多目标测量
9.2 GPS在航天器测控中的应用
9.2.1 中低轨道航天器轨道确定
9.2. 2 GPS测定航天器的姿态
9.2. 3 GPS在空间交会对接中的应用
第10章GPS在测控支持领域中的应用
10.1 GPS定时与测频
10.1.1 时间频率统系统简介
10.1.2 GPS定时与测频
10.1.3 GLONASS及GPS／GLONASS兼容时频接收机
10.1.4 GPS定时测频在我国测控系统的应用
10.1.5 GPS时频接收机测量数据的处理
10.1.6 GPS信号在时频领域中的其他应用
10.2 GPS用于航天测量船的定位和测姿
10.2.1 GPS的定位应用
10.2.2 GPS用于船姿船位系统的工作原理
10.2.3 展望
10.3 GPS在外测设备精度鉴定中的应用
10.3.1 GPS鉴定外测设备精度的原理及特点
10.3.2 GPS精度鉴定系统
10.4 GPS在电离层和对流层测量中的应用
10.4.1 对流层和电离层对GPS信号时延的影响
10.4.2 基于GPS的电离层测量方法
10.4.3 基于GPS的对流层测量方法
105 GPS在靶场大地测量中的应用
10.5.1 靶场大地测量的基本任务
10.52 GPS布设靶场大地基准网
10.53 设备点、发射点、目标点、落点的GPS大地联测
10.5.4 GPS测定各类设备标校基准
10.5.5 坐标系统与转换系数
10.5.6 GPS点的高程
参考文献

导弹航天测量控制系统是国防科研试验工程中导弹试验工程和航天工程的重要组成部分。 40年来，我国导弹、航天测控技术人员坚持了自力更生的指导思想，严谨求实，团结奋战，建成了布局合理、系统完善、覆盖面广的导弹航天测控网，承担并完成了一系列导弹、运载火箭发射试验和卫星的跟踪、测量与控制任务，为我国导弹、航天事业的发展作出了重要贡献。 在导弹、航天测控网的建设、发展与使用管理过程中，几代科技人员投入了毕生的精力与智慧，付出了辛勤劳动，建立或创造了适应我国导弹航天测控实际的理论，积累了丰富的实践经验，取得了丰硕的成果。为了培养和造就新一代航天测控人才，使我国导弹、航天测控事业不断巩固和发展，将该系统40年来的理论与实践成果进行认真系统的整理总结，编写出一套既适应人才培养需要，又对试验工作具有指导与技术支持作用的系列教材，具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。 本套教材以具有大专以上学历的导弹、航天测控工程技术人员和技术、计划协调管理人员为主要对象，以测控系统相关专业理论、系统组成、原理、工作程序、技术实施方案、方法以及测控技术的发展动态与发展方向等为主要内容，以测控系统理论基础、经验总结和总体工作与分析思路为重点，既可作为实际工作指导用书，亦可作为院校相关专业师生和测控设备研制人员的参考用书。 本套教材共分14卷。包括：《导弹航天测控总体》(上、下册)、《无线电跟踪测量》、《无线电遥测遥控》(上、下册)、《光电测量》、《航天器轨道确定》、《航天器飞行控制与仿真》、《航天测量船》、《测控计算机与监控显示系统》、《GPS技术与应用》、《电磁兼容技术》、《外弹道测量数据处理》、《遥测数据处理》、《试验指挥与管理自动化系统》和《靶场大地测量》。 本套教材在编写过程中，得到了有关部队、院校、设备研制生产单位的大力支持与协助，陈芳允、程开甲院士等老一代专家，为编写工作提出了很多宝贵的建设性意见，在此一并表示衷心的感谢。由于本套教材涉及专业面广，包含内容多，编著水平有限，书中难免有错误或疏漏之处，诚请读者予以指正。 《国防科研试验工程技术系列教材，导弹航天测量控制系统》编审委员会 1999年10月

当前，卫星导航定位在经济、军事、科研和社会生活等各个领域得到广泛的应用，日益显示了其优越性。美国建立的全球定位系统——GPS(GlobalPositioningSystem)是卫星导航定位系统的主要代表，另外还有俄罗斯的GLONASS、我国的“北斗1号”和欧洲的GALILEO。 GPS具有全球、全天候、连续实时的三维定位、测速和定时能力。它不仅可以为各种运动载体，如车辆、舰船、航天器等提供实时导航定位，为各种非直接火力武器系统提供制导，还可以应用于高精度定位和高精度时间传递等方面。 本书是在张守信教授的《GPS卫星测量定位理论与应用》基础上，根据当前GPS技术的发展和应用，特别是在航天测量控制方面的应用，由装备指挥技术学院、总装备部测量通信总体研究所和原电子部22所共同编著。全书共10章，其中第1章～第8章由张守信、徐冬梅、解海中、李智、任宇飞撰写，第9、10章由黄学德、柳仲贵、张波、孙传娥、刘延利、李巍、张立滨和吴健撰写。全书由张纪生研究员主审。 本书编著过程中，得到了总装备部司令部、装备指挥技术学院、总装备部测量通信总体研究所和原电子部22所等单位的大力支持，在此深表感谢。 本书力求做到理论与实践相结合，反映当前的新技术和应用，但由于作者水平有限，书中难免有不足和错误之处，请读者批评指正。 编著者 2003年6月