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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