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第一章 卫星定向技术的发展1

1.1卫星定向技术起源1

1.2卫星定向技术发展历程2

1.3卫星定向关键技术及其发展9

1.3.1模糊度问题的本质9

1.3.2模糊度求解技术的发展10

1.3.3未来发展趋势19

1.4卫星定向技术的应用领域19

1.4.1卫星快速寻北技术20

1.4.2辅助惯导系统快速初始对准20

1.4.3变形监测21

1.4.4辅助炮兵阵地联测、战略导弹发射方位确定22

1.4.5卫星／INS（Inertial Navigation System）组合航向确定技术22

参考文献23

第一部分 GPS定姿技术36

第二章 GPS载波相位测量技术36

2.1载波相位测量及模型36

2.2相对位置测量模型42

2.2.1单差相位观测量相对位置测量42

2.2.2双差观测量相对位置测量48

2.2.3三差观测量相对位置测量50

2.3载波相位测量误差分析51

2.3.1对流层折射52

2.3.2电离层折射54

2.3.3多路径效应55

2.3.4相对论效应57

2.3.5接收机时钟误差60

2.3.6轨道误差61

2.3.7天线相位中心偏差61

参考文献62

第三章 GPS姿态测量原理63

3.1GPS定向及其精度63

3.1.1基本原理63

3.1.2方向角求解65

3.1.3方向角精度67

3.2GPS定姿及其精度分析68

3.2.1三天线定姿68

3.2.2四天线定姿74

参考文献78

第四章 整周模糊度技术79

4.1引言79

4.2整周模糊度求解的一般流程82

4.2.1模糊度的估计82

4.2.2模糊度的搜索89

4.2.3模糊度的确认108

4.3基于多种约束模糊度搜索算法研究109

4.3.1已知基线长度对模糊度的约束作用110

4.3.2基线长度约束的几何解释113

4.3.3天线的特殊配置对模糊度的约束作用116

4.3.4姿态角对模糊度的约束作用120

4.3.5试验方法及结果128

4.3.6试验结果分析132

4.4基于双频接收机的模糊度求解133

4.4.1模糊度的组合134

4.4.2双频接收机的模糊度求解137

参考文献141

第五章 GPS定姿技术在武器系统中的应用145

5.1GPS定姿在火炮火控系统中的应用145

5.1.1试验目的与原理145

5.1.2试验项目与步骤146

5.1.3试验内容与结果147

5.1.4试验结论154

5.2GPS定向定姿在船载炮指挥控制系统中的应用154

5.2.1船载炮指挥控制系统原理概述155

5.2.2GPS定姿在船载炮指挥控制系统目标侦查测量分系统中的应用155

5.2.3炮船（阵地船）的姿态确定：基于GPS／SINS确定舰船的姿态163

参考文献166

第六章 SINS／GPS全组合导航技术167

6.1SINS／GPS全组合导航方案设计167

6.1.1全姿态＋速度组合导航方案167

6.1.2偏航角＋水平速度组合导航方案169

6.1.3硬件空间配置方案170

6.2GPS／INS全组合导航技术171

6.2.1GPS／INS全组合导航状态方程171

6.2.2GPS／INS全组合导航测量方程177

6.3基于惯导辅助的GPS航向姿态参考系统181

6.3.1问题的提出181

6.3.2时间同步问题183

6.3.3惯导数据对姿态确定的辅助作用184

6.3.4试验验证184

6.4载波相位姿态确定技术在SINS动基座初始对准中的应用186

6.4.1问题的提出186

6.4.2卡尔曼滤波器的设计187

6.4.3仿真结果190

6.5基于惯导数据的周跳检测和修复192

参考文献196

第二部分 “北斗”定向技术200

第七章 “北斗”卫星导航技术200

7.1“北斗”导航定位系统构成200

7.2“北斗”导航定位系统工作原理202

7.3“北斗”导航定位系统定位基本方法及精度204

7.3.1定位基本原理204

7.3.2差分技术205

7.3.3用户高程提供方法与精度206

7.3.4解决多值解的措施206

7.4“北斗”无源定位方法207

7.4.1利用地面伪卫星站辅助的无源定位207

7.4.2利用用户原子钟辅助的北斗无源定位210

7.4.3两类定位方式精度分析及数学仿真211

参考文献222

第八章 “北斗”定向原理224

8.1卫星定向基本原理224

8.1.1载波相位观测方程224

8.1.2载波相位干涉测量模型226

8.1.3多星系统单历元定向模型229

8.1.4双星系统单历元定向模型231

8.2基于转动基线的双星定向模糊度确定方法235

8.2.1基于运动思想的转动基线解模糊法235

8.2.2基于交换天线思想的转动基线解模糊法239

8.3基于外部辅助信息的双星定向模糊度函数方法262

8.4单星寻北方法探讨270

8.4.1解析法单星定向271

8.4.2检测法单星确定方位283

8.5周跳检测方法290

8.6卫星及用户位置信息获取294

8.7本章小结295

参考文献296

第九章 “北斗”定向精度分析298

9.1观测方程线性化分析298

9.2北斗定向精度线性化分析数学仿真304

9.2.1载波相位、基线长度测量精度对定向精度的影响305

9.2.2基线初始二维姿态对定向精度的影响307

9.2.3用户位置对定向精度的影响308

9.2.4基线长度与观测历元数对定向精度的影响310

9.3蒙特卡洛仿真分析312

9.3.1蒙特卡洛仿真目的312

9.3.2随机数、正态分布随机变量的生成及采样点数的确定313

9.3.3蒙特卡洛仿真结果及与线性化分析的对比315

9.4北斗定向误差特殊表现原因探析318

9.5本章小结329

参考文献330

第十章 北斗定向技术的实现331

10.1北斗定向系统组成331

10.2天线相位中心偏移标校实验335

10.2.1单天线瞬时相位中心漂移幅度标校336

10.2.2单天线稳定相位中心偏移标校339

10.2.3双天线稳定相位中心相对关系标校343

10.3北斗定向静态实验345

10.3.1静态重复精度测试346

10.3.2静态绝对精度测试349

10.4北斗定向车载动态实验350

10.4.1等效转动极大／极小值解模糊方法有效性验证352

10.4.2车载北斗实时定向精度验证355

10.5北斗定向实验精度分析365

10.6本章小结367

参考文献368

附录1向量及其导数定义369

A1.1向量及向量导数369

A1.2单位向量求导（三维）369

A1.3向量叉乘之偏导370

附录2双星载波信号统计特性分析372

A2.1相关性分析372

A2.2正态性分析380

A2.3结论391

参考文献392