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第1章 绪论1

1.1 导航的概念及其分类1

1.2 导航技术发展简史2

1.2.1 天文导航2

1.2.2 地基无线电导航4

1.2.3 惯性导航5

1.2.4 卫星导航6

1.2.5 组合导航7

1.3 现代导航技术发展趋势7

思考题9

第2章 常用坐标系与时间系统10

2.1 地球的运动10

2.1.1 基本概念10

2.1.2 地球的不规则运动11

2.2 协议天球坐标系与协议地球坐标系13

2.2.1 天球坐标系及其转换关系13

2.2.2 地球坐标系及其转换关系16

2.3 常用卫星导航坐标系19

2.4 其他常用坐标系20

2.5 常用时间系统22

2.5.1 世界时系统22

2.5.2 原子时系统24

2.5.3 频率误差与时钟误差25

思考题26

第3章 天文导航基本原理27

3.1 地面天文导航27

3.1.1 单星方位与天顶距测量定位27

3.1.2 双星天顶距测量定位28

3.1.3 恒星方位联测定向29

3.2 几何法定位30

3.2.1 主要测量值及其测量方程30

3.2.2 近天体与恒星间角距测量定位32

3.2.3 星光折射测量定位33

3.3 动力学方法定轨35

3.4 天体方位测量定姿37

3.5 X射线脉冲星导航基本原理38

3.5.1 X射线脉冲星导航的发展历程及其特点38

3.5.2 X射线脉冲星定位基本原理39

3.6 常用天文导航敏感器及设备40

思考题44

第4章 惯性导航基本原理45

4.1 平台式惯性导航45

4.2 单自由度陀螺46

4.3 加速度计49

4.4 捷联惯性导航51

4.5 直线匀加速运动条件下的惯导误差简要分析52

4.6 惯性器件测量误差模型53

4.6.1 常值误差、与线加速度和角速度有关的误差53

4.6.2 随机误差54

4.6.3 测量误差建模小结55

4.7 惯性器件及惯导系统56

思考题59

第5章 地基无线电导航基本原理61

5.1 地基无线电水平定向61

5.2 地基无线电水平定位63

5.3 地基无线电空中定位64

5.4 罗兰—C导航系统简介65

思考题66

第6章 卫星导航基本原理67

6.1 卫星定位与授时67

6.2 卫星定速68

6.3 卫星定姿68

6.4 双星定位70

6.5 卫星导航系统简介71

思考题74

第7章 卫星导航信号及其测量原理75

7.1 伪随机噪声码及测距原理75

7.1.1 伪随机噪声码的特点及测距原理75

7.1.2 二进制序列及其运算76

7.1.3 m序列78

7.1.4 m序列统计特性80

7.1.5 GPS伪随机测距码82

7.1.6 BDS伪随机测距码83

7.2 导航电文83

7.3 导航卫星信号结构85

7.4 多普勒频移测量86

7.5 载波相位测量88

思考题90

第8章 卫星导航方法及精度分析92

8.1 依据广播星历计算卫星位置和速度92

8.1.1 倾斜轨道卫星位置计算92

8.1.2 倾斜轨道卫星速度计算95

8.1.3 静止地球轨道卫星位置计算96

8.1.4 静止地球轨道卫星速度计算97

8.2 大气层传播延迟误差模型98

8.2.1 电离层延迟误差98

8.2.2 对流层延迟误差99

8.3 伪距单点定位及精度分析100

8.3.1 伪距测量方程及其求解方法100

8.3.2 伪距单点定位精度分析102

8.4 伪距变率单点定速及精度分析103

8.4.1 伪距变率测量方程及其求解方法103

8.4.2 伪距变率单点定速精度分析104

8.5 位置与伪距差分定位105

8.5.1 位置差分定位105

8.5.2 伪距差分定位106

8.6 速度与伪距变率差分定速109

8.7 局域与广域差分定位系统110

8.8 自主完好性监测112

思考题115

第9章 卫星导航精密相对定位116

9.1 载波相位测量数学模型116

9.1.1 载波相位测量方程116

9.1.2 考虑电离层、对流层传播时延误差的载波相位测量方程117

9.1.3 载波相位差分测量方程119

9.2 载波相位双差相对定位及精度分析120

9.3 载波相位双差整周模糊度求解123

9.3.1 由伪距及载波相位求解模糊度浮点解124

9.3.2 最小二乘降相关整周搜索125

9.3.3 双频或多频载波相位双差整周模糊度求解130

9.4 周跳探测与修复131

9.4.1 周跳探测方法131

9.4.2 周跳修复方法134

思考题134

第10章 机载捷联惯性／卫星组合导航135

10.1 组合导航的必要性及其分类135

10.2 机载捷联惯性／卫星组合导航系统总体方案137

10.3 机载SINS动态初始粗对准138

10.3.1 旋转四元数约束方程138

10.3.2 旋转四元数约束方程的求解140

10.4 MIMU测量误差模型143

10.5 动力学模型及状态参数时间更新143

10.5.1 状态微分方程143

10.5.2 状态微分方程的积分145

10.6 误差状态方程及误差状态时间更新146

10.6.1 误差状态参数的选择146

10.6.2 误差状态微分方程147

10.6.3 误差状态离散方程及误差状态预报148

10.7 GNSS测量方程及误差状态测量更新149

10.7.1 GNSS测量方程149

10.7.2 误差状态测量更新150

10.7.3 状态补偿150

10.8 试验结果151

思考题152

第11章 弹载平台惯性／星敏感器组合导航153

11.1 应用背景及系统总体方案153

11.2 纯惯性导航及导弹命中精度简要分析153

11.3 平台惯性／星敏感器组合导航及导弹命中精度分析154

11.4 最佳导航星方向及其获取方法156

思考题159

附录A 四元数与旋转变换160

A.1 四元数定义160

A.2 四元数运算法则160

A.3 四元数运算规律161

A.4 矩阵形式的四元数乘法161

A.5 共轭四元数、单位四元数与倒数四元数161

A.6 旋转四元数定律162

A.7 坐标系旋转变换163

A.8 旋转单位四元数微分方程164

附录B 浮点残差二次型最小解与最小二乘解的等价性166

附录C 陀螺仪白噪声随机过程的方差170

C.1 白噪声连续随机过程的方差170

C.2 离散化随机过程的方差170

附录D 英文缩略词表172

参考文献174