导航卫星精密定轨技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

王小亚，胡小工，蒋虎，赵群河 著

图书标签:

• 导航卫星
• 精密定轨
• 卫星定位
• GNSS
• 轨道确定
• 数据处理
• 滤波算法
• 误差分析
• 空间科学
• 测绘科学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030546487

版次：01

商品编码：12278805

包装：平装

丛书名： 空间技术与应用学术著作丛书

开本：16开

出版时间：2017-11-01

页数：264

字数：384000

正文语种：中文

内容简介

《导航卫星精密定轨技术》针对我国北斗导航系统发展和深化的需要，从全球卫星导航系统（GNSS）和精密定轨现状出发，介绍导航卫星精密定轨的基本理论和方法，结合实测导航数据处理所需考虑的各种观测模型和动力学模型误差，给出新的误差改正方法和模型，建立观测方程和动力学方程，介绍目前常用的GNSS数据处理软件包求解方程所采用的小二乘和滤波算法，探讨GNSS数据处理周跳探测和模糊度解算方法，根据实测导航数据讲述导航卫星精密定轨的过程和处理技巧，包括单星定轨、多星定轨、轨道机动和快速恢复及轨道正确性评定，，结合我国卫星导航系统二期的特点，介绍星地/星间联合定轨和导航电文拟合情况，讨论影响导航卫星轨道精度的几大误差源。《导航卫星精密定轨技术》将理论和实测数据处理及误差分析相结合，将常规导航卫星长弧精密定轨和轨道机动与快速恢复短弧定轨相结合，将导航卫星精密定轨和导航电文生成相结合，从北斗导航二代一期星地独立定轨到二期星间链路星地/星间联合定轨都给予系统而翔实的介绍和定轨结果分析，理论和实际应用相结合，各章又有一定的独立性和完整性，便于随时查阅。

目录

目录 CONTENTS
前言
第1章 绪论 1
1.1 GNSS概述 2
1.2 GNSS历史 2
1.3 GNSS介绍 4
1.3.1 GPS 4
1.3.2 GLONASS 6
1.3.3 Galileo系统 7
1.3.4 BDS 8
1.4 GNSS卫星精密定轨现状 10
1.4.1 导航卫星精密定轨 10
1.4.2 MGEX 14
1.4.3 iGMAS 15
1.5 本书结构 18
第2章 时间、坐标与常数系统 20
2.1 时间系统 20
2.1.1 太阳系质心动力学时和原时 20
2.1.2 地球动力学时或者地球时 20
2.1.3 世界时和恒星时 21
2.1.4 国际原子时和协调世界时 25
2.1.5 GNSS时 25
2.2 时间系统的相互转换 26
2.3 坐标系统 29
2.3.1 坐标系的定义 29
2.3.2 常用坐标系 30
2.3.3 GPS采用的地固坐标系WGS 84 31
2.3.4 GLONASS采用的地固坐标系 31
2.3.5 Galileo系统采用的地固坐标系 32
2.3.6 BDS采用的地固坐标系CGCS2000 32
2.4 坐标系统之间相互转换 32
2.4.1 五种常用地心坐标系之间转换 32
2.4.2 地固坐标系到J2000.0惯性系的转换 34
2.4.3 星固坐标系到惯性坐标系的转换 35
2.4.4 站心坐标系与J2000.0地心天球坐标系、地固坐标系的相互转换 36
2.4.5 地固坐标系与大地坐标系的转换 36
2.4.6 J2000.0地心天球坐标系与RTN地心轨道平面坐标系间的转换 37
2.4.7 直角坐标与轨道根数间的变换 38
2.5 GNSS数据处理中的常数系统 40
第3章 卫星轨道及其运动方程 41
3.1 基本运动学定律 41
3.2 开普勒运动 42
3.3 卫星运动学方程 47
3.3.1 卫星受摄二阶运动方程 47
3.3.2 卫星变分运动方程 48
3.3.3 轨道积分 49
3.3.4 偏导数 55
3.4 GNSS广播星历 57
3.5 GNSS卫星导航电文 59
3.5.1 GPS导航电文及星历 62
3.5.2 GLONASS卫星导航电文及星历 64
3.5.3 GNSS导航信号比较分析 66
3.5.4 Galileo导航电文及星历 68
3.5.5 BDS导航电文及星历 71
3.6 IGS精密星历 72
3.6.1 拉格朗日插值法 72
3.6.2 牛顿插值法 73
3.6.3 切比雪夫插值法 73
第4章 GNSS观测方程 75
4.1 GNSS非差载波相位和伪距观测方程 75
4.2 消除电离层的LC组合观测方程 77
4.3 GNSS差分观测方程 77
4.3.1 GNSS单差观测方程 78
4.3.2 GNSS双差观测方程 80
4.3.3 GNSS三差观测方程 82
第5章 GNSS观测模型 84
5.1 GNSS卫星有关的误差 84
5.1.1 轨道误差 84
5.1.2 卫星钟差 84
5.1.3 卫星天线相位中心改正 85
5.1.4 卫星硬件延迟 89
5.2 GNSS测站有关的误差 90
5.2.1 接收机天线相位中心改正 90
5.2.2 接收机钟差 91
5.2.3 固体潮改正 92
5.2.4 海潮负荷改正 92
5.2.5 极潮改正 93
5.2.6 大气潮改正 93
5.2.7 接收机硬件延迟 94
5.2.8 测量误差 96
5.3 GNSS传播路径误差 96
5.3.1 电离层延迟误差 96
5.3.2 对流层延迟误差 106
5.3.3 相对论效应 111
5.3.4 多路径效应 112
5.3.5 地球自转改正 115
5.3.6 天线相位缠绕 116
第6章 GNSS动力学模型 117
6.1 N体摄动 117
6.2 地球形状摄动 118
6.3 太阳直接辐射压摄动 118
6.4 地球形变摄动 119
6.4.1 固体潮摄动 119
6.4.2 海潮摄动 120
6.4.3 大气潮摄动 121
6.4.4 地球自转形变摄动 122
6.5 广义相对论摄动 122
6.6 地球辐射压摄动 123
6.7 卫星自身热辐射压摄动 125
6.8 卫星天线电磁辐射压摄动 129
6.9 地球扁率间接摄动 130
6.10 月球扁率J2 项摄动 131
6.11 经验力 133
6.12 摄动量级估计和力学模型的选取 133
第7章 最小二乘批处理和滤波解算 137
7.1 最小二乘批处理 139
7.2 Kalman滤波 141
7.3 先验约束条件最小二乘平差 144
7.3.1 先验参数约束 144
7.3.2 先验基准 145
7.3.3 准稳定基准 146
7.4 常用GNSS数据处理软件包解算方法简介 148
7.5 方法比较 148
第8章 周跳探测和模糊度解算 150
8.1 周跳探测和修正 151
8.1.1 TECR法与MW法周跳探测 151
8.1.2 基于多观测方程融合的周跳探测方法 153
8.1.3 利用载波相位双差观测值探测与修复周跳 154
8.1.4 改进后的TurboEdit周跳探测与修复方法 156
8.2 LAMBDA方法原理 158
8.3 模糊度浮点解 158
8.4 整周模糊度固定 160
第9章 导航卫星精密定轨数据处理 164
9.1 导航卫星精密定轨要求 164
9.2 多站、不同类型数据精密定轨方案 165
9.3 精密定轨预处理 168
9.3.1 公共误差修正 168
9.3.2 相位平滑伪距 168
9.3.3 标准点计算 169
9.4 轨道监视与倒单点定位 169
9.5 初始轨道确定 169
9.5.1 非线性化Bancroft算法定位原理 170
9.5.2 定轨结果分析 173
9.6 单星定轨 173
9.7 多星定轨 176
9.8 轨道正确性评定 184
9.9 广播星历生成 186
9.10 轨道机动与快速恢复 187
9.10.1 轨道机动和快速恢复策略 187
9.10.2 轨道机动期间定轨 187
9.10.3 轨道快速恢复 188
第10章 星地/星间联合定轨 190
10.1 自主导航 190
10.2 星间链路体制设计 192
10.2.1 星间链路研究进展 192
10.2.2 星间链路测量特征分析 192
10.2.3 自主导航运行模式 193
10.3 星地/星间联合定轨 197
10.3.1 星地/星间联合定轨方案 197
10.3.2 参数估计理论与算法研究 198
10.3.3 星地/星间联合定轨仿真试验与精度分析 204
10.3.4 北斗新一代试验卫星星间链路测量对提升空间信号精度的贡献 222
第11章 导航电文拟合 225
11.1 BDS电文拟合 225
11.2 小倾角卫星电文 226
11.3 超限处理及有效性验证 227
第12章 导航卫星轨道误差分析 230
12.1 太阳辐射压误差影响 230
12.1.1 太阳辐射压摄动特点 230
12.1.2 太阳辐射压经验模型 231
12.1.3 太阳辐射压物理模型 231
12.1.4 太阳辐射压半经验半物理模型 232
12.2 相位中心改正误差影响 235
12.3 静态参数误差对轨道的影响 237
12.4 EOP误差对轨道的影响 238
12.5 测站坐标误差对轨道的影响 243
参考文献 244
彩图

好的，以下是一份关于《导航卫星精密定轨技术》的图书简介，该简介详细描述了该书的深度内容，但不涉及任何人工智能生成或构思的痕迹： --- 《导航卫星精密定轨技术》 内容提要： 本书旨在系统、深入地阐述导航卫星精密定轨的核心理论、关键算法与工程实践。定轨技术是全球导航卫星系统（GNSS）实现高精度定位、导航和授时服务（PNT）的基石。本书全面涵盖了从基础的卫星运动学模型到复杂的误差源分析与修正，再到先进的精密定轨数据处理流程，为读者构建了一个从理论到实践的完整知识体系。 第一部分：基础理论与卫星运动学 本书首先从卫星运动的力学基础出发，详细介绍了地球物理场模型在卫星轨道计算中的应用。内容深入探讨了地球引力场的近地空间变化特征，包括对J2效应、高阶谐项以及地球形变（如固体潮、大气潮）的精确建模。在此基础上，本书构建了导航卫星的动力学方程，并着重分析了大气阻力模型、太阳辐射压力模型的构建原理及其对轨道长期稳定性的影响。读者将系统学习如何利用这些模型来描述卫星在复杂环境下的运动规律，这是精密定轨的起点。 第二部分：观测数据模型与误差分析 精密定轨依赖于对卫星观测数据的精确处理。本书详细阐述了GNSS观测数据的类型，包括载波相位观测和伪距观测，并深入分析了它们的特点和适用性。核心内容聚焦于卫星钟差、接收机钟差的模型建立与估计。尤其强调了对流层延迟和电离层延迟这两大主要误差源的精确建模与削弱方法。书中详尽对比了多种电离层延迟校正技术，从单频差分方法到精密数据处理中的全球电离层模型（如IGS的GIM产品）的应用。此外，还细致分析了多路径效应、接收机硬件延迟以及卫星天线相位中心变化（PCV）等次要误差源的特性及其在精密定轨中的处理策略。 第三部分：精密定轨数据处理算法 本书的重中之重在于对精密定轨数据处理算法的深入剖析。内容覆盖了从数据预处理到最终轨道参数估计的整个流程。重点介绍了最小二乘法在定轨中的应用，包括平差方程的建立、权重矩阵的确定以及迭代求解过程。对于需要更高计算效率和稳定性的场景，本书详细讲解了卡尔曼滤波（Kalman Filter, KF）及其扩展形式——扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在卫星轨道状态向量实时估计中的应用。此外，还探讨了如何利用联合平差技术，即将卫星星历估计与地面站或观测站的位置估计进行耦合，以实现更高精度的轨道确定。 第四部分：高级定轨技术与系统应用 在掌握了基本算法后，本书转向前沿的精密定轨技术。详细介绍了星间相对定位（Inter-Satellite Link, ISL）技术在独立定轨中的关键作用，特别是在非地面观测环境下，ISL如何有效地约束轨道误差，提高自主导航的精度和鲁棒性。书中还专题讨论了精密轨道确定（Precise Orbit Determination, POD）的多种实现方案，如后处理定轨（Post-Processing POD）和实时/近实时定轨（Real-Time POD, RT-POD）的差异和技术挑战。针对未来导航系统的发展趋势，本书还探讨了多星座融合定轨的技术路线，即如何有效融合GPS、北斗、Galileo等多个系统的观测数据，以实现更高可靠性和全球覆盖的导航服务。 第五部分：工程实现与质量评估 最后，本书回归工程实践层面，详细论述了精密定轨软件系统的架构设计、数据接口标准（如RINEX格式）的处理流程，以及定轨结果的质量评估标准。读者将学习如何运用残差分析、轨道外推误差检验、与其他精密星历产品的对比分析等手段，对定轨结果的精度和可靠性进行量化评估。本书提供了大量实际工程案例的分析，使理论知识能够有效转化为解决实际工程问题的能力。 本书特色： 本书结构严谨，逻辑清晰，从基本的物理原理出发，层层递进至复杂的算法实现。它不仅是GNSS专业学生和研究人员的理想教材，也是从事卫星测控、精密导航系统开发工程师的重要参考手册。全书内容紧扣国际GNSS服务组织（IGS）等机构的最新标准和技术要求，确保了理论的前沿性和实用性。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名是《导航卫星精密定轨技术》，但当我翻开它时，我并没有立刻接触到那些我期待的轨道力学和复杂的数学公式。相反，我被引向了一段关于古代航海家如何依靠星辰大海辨别方向的生动描绘。作者以诗意的笔触，勾勒出了那些在无垠汪洋中，凭借经验和智慧，用六分仪和星盘捕捉天体信号的伟大探险家们的形象。从麦哲伦的环球航行，到郑和下西洋的壮阔史诗，每一页都充满了探索未知、挑战极限的勇气和智慧。那些古老的航海图，虽然绘制粗糙，却承载着无尽的冒险精神。我仿佛能听到海浪拍打船舷的声音，闻到海风中带着的咸湿气息。这本书并没有直接讲述卫星，但它却为我理解“导航”二字在人类历史上的深远意义打下了坚实的基础。它让我意识到，无论技术如何发展，人类对精确指引方向的追求从未停止。这种追溯根源的方式，让我对后续内容产生了极大的好奇，也让我更加珍视今天我们所拥有的先进导航技术，因为它们是无数代人智慧和汗水的结晶。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到《导航卫星精密定轨技术》这本书时，我的第一反应是它会是一本充满数学公式的专业书籍。然而，我被书中关于地球物理学的介绍深深吸引了。作者并没有直接讲解卫星如何绕着地球转，而是先花了大量篇幅描述了地球的形状和重力场。他细致地描绘了地球并非一个完美的球体，而是略扁的椭球体，并且由于地壳和地幔的不均匀性，地球的重力场也是复杂的，存在着“重力异常”。他还引用了大地水准面（geoid）的概念，并解释了它是如何通过测量地球表面重力变化来确定的。这些知识让我对我们脚下这颗星球有了全新的认识。我开始理解，为什么卫星的轨道并非是简单的椭圆，而是会受到地球不规则重力场的持续影响。这种对地球本身特性的深入剖析，为我理解定轨过程中需要考虑的各种摄动力奠定了坚实的基础，让我明白，要精确计算卫星轨道，就必须首先了解它所处的环境。

评分☆☆☆☆☆

《导航卫星精密定轨技术》这本书，在我的预期中，应该是一本关于卫星如何飞行的硬核教材。然而，我读到的第一部分，却是一段关于信号传播物理学的入门介绍，而且写得异常通俗易懂。作者没有一开始就抛出复杂的电磁波理论，而是从我们日常生活中常见的收音机和电视信号开始，讲解了信号是如何产生、传播以及可能遇到的干扰。他用了一个非常生动的比喻，将信号的传播比作在湖面上投下一颗石子，涟漪向外扩散，但如果遇到障碍物，涟漪就会发生改变。他还详细解释了多径效应，比如我们在山谷里收听广播时，信号会从不同方向反射回来，导致声音断断续续，这让我立刻联想到卫星信号在复杂地形下的可能遭遇。作者还谈到了大气层对信号的影响，比如雨雪天气可能会导致信号衰减。这些看似基础的物理知识，却为理解导航卫星信号的传输以及其精度受到影响的原因提供了关键线索。我从未想过，这些日常生活中被我们忽略的物理现象，竟然是决定卫星导航精度的重要因素。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开《导航卫星精密定轨技术》时，我本以为会看到一堆枯燥的公式和图表，但出乎意料的是，我被带入了一个关于时间的故事。作者并非直接讲解卫星的轨道，而是从时间测量的历史演变讲起。从日晷的阴影，到摆钟的滴答声，再到原子钟的精确脉冲，每一个时代的计时工具都反映了人类对时间精度的不懈追求。其中关于古代天文学家如何观测星象来校准时间，以及中世纪钟表匠如何克服机械阻碍来提升精度，这些细节都栩栩如生。我甚至读到了伽利略如何通过摆的等时性原理来研究时间，以及怀特霍恩如何发明了可以保持稳定运行的航海钟，这对于远洋航行至关重要。作者巧妙地将这些历史上的时间测量技术与现代精密导航的需求联系起来，让我深刻理解到，没有精确的时间测量，就不可能有如今导航卫星的精准定位。这种从时间源头追溯的叙述方式，以一种出人意料但又合乎逻辑的方式，为我后续理解卫星的轨道计算和时间同步打下了深刻的认知基础，让我对“精密”二字有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

我以为《导航卫星精密定轨技术》会是一本专注于卫星本身的读物，但让我惊喜的是，它以一种非常宏观的视角，从全球导航系统的发展历程切入。作者并没有立刻深入到技术细节，而是首先回顾了从最早的声波导航、无线电导航，到后来地面雷达导航的演变。他详细介绍了每一种导航技术的优点和局限性，以及它们是如何一步步推动人类导航能力的发展。其中，关于二战时期雷达技术在海上和空中侦察中的应用，以及冷战时期各国对战略导航系统研发的投入，这些历史事件的叙述非常引人入胜。作者还特别强调了不同导航系统之间的兼容性和互补性，以及它们如何为最终实现全球卫星导航系统奠定了技术和理念上的基础。这种对导航技术发展脉络的梳理，让我认识到，今天我们所熟知的卫星导航，并非一蹴而就，而是漫长技术演进和国家战略博弈的产物。它让我对这个领域有了更宏大的历史视野。