卫星导航定位与抗干扰技术

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准确制导均离不开导航。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。

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部队技术部不错工程师。

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 最小二乘法 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 多普勒频率的优选变化率 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很好加权系数准则 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 最初的商业海事应用 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