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第1章 概述 1

1.1 GNSS引言 2

1.1.1 GNSS的概况 2

1.1.2 国际卫星导航产业发展现状与前景 4

1.1.3 GNSS系统及其产业发展经验与借鉴 5

1.2 GNSS的定义 8

1.3 GNSS系统组成 9

1.4 GNSS应用 9

1.5 GNSS全球市场 13

1.6 GNSS的需求分析 15

1.6.1 使命需求 15

1.6.2 市场需求 15

1.6.3 产业与用户需求 17

1.6.4 中国时空信息产业的发展需求 18

1.7 GNSS全球系统、区域系统及其多模增强格局 19

1.7.1 全球系统 19

1.7.2 区域系统 19

1.7.3 多模增强系统和差分系统 20

1.8 卫星导航的重要性和战略定位 22

1.8.1 卫星导航发展带来的启迪 22

1.8.2 卫星导航系统提供时间与空间两大参量 24

1.8.3 不可或缺的国家信息基础设施 24

1.8.4 服务国计民生的高技术 24

1.8.5 智能信息产业的核心与关键 24

1.8.6 大国和平崛起的重要标志 25

1.9 多系统融合成为发展大趋势 25

1.9.1 GNSS多系统的兼容互操作 25

1.9.2 卫星导航与通信系统的融合 26

1.9.3 与惯性技术和其他系统的组合融合 27

1.10 北斗产业和GNSS的现状与前景 28

1.10.1 2015年北斗产业实现了质和量的齐头并进 28

1.10.2 2016年是迈向真正GNSS时代的新起点 29

1.10.3 室内外融合定位是未来产业发展的重头戏 30

1.10.4 当前快速健康持续发展北斗产业的几点建议 31

第2章 导航定位发展演变史 37

2.1 导航从史前到近代 38

2.1.1 石器时代的导航概念 38

2.1.2 天体导航（或者称为星球导航）时代 39

2.1.3 时间和经度的测量 45

2.2 无线电导航时代 54

22.1 无线电的发明 54

2.2.2 无线电导航概念 55

2.2.3 无线电导航系统的由来和发展 59

2.3 地面无线电导航系统演变与发展 60

2.3.1 无线电信标 60

2.3.2 台卡系统 60

2.3.3 伏尔/测距器 61

2.3.4 塔康/VOR 61

2.3.5 罗兰A 61

2.3.6 罗兰C 61

2.3.7 奥米加 62

2.3.8 仪表着陆系统 63

2.3.9 微波着陆系统 64

2.4 卫星导航系统的发展历程 64

2.4.1 第一颗人造地球卫星上天 65

2.4.2 第一代导航卫星系统——“子午仪”与“蝉” 66

2.4.3 第二代导航卫星系统（全球系统、区域系统及其增强） 72

第3章 北斗卫星导航系统（BDS） 77

3.1 概述 78

3.1.1 系统概述 78

3.1.2 政策原则 81

3.2 发展过程 82

3.3 北斗卫星导航试验系统 86

3.3.1 空间部分 86

3.3.2 地面控制段 87

3.3.3 用户系统（设备） 87

3.3.4 系统功能与主要技术指标 88

3.3.5 定位原理与工作过程 89

3.3.6 “北斗一号”用户系统 90

3.3.7 “北斗一号”集团应用系统 91

3.4 北斗区域系统 94

3.4.1 北斗区域系统功能与指标 94

3.4.2 北斗区域系统组成 96

3.5 在建中的北斗全球系统进展 98

3.5.1 北斗（新一代）全球导航卫星 98

3.5.2 北斗全球系统信号设计进展 101

3.6 北斗系统工作原理和关键技术 103

3.6.1 定位原理 103

3.6.2 卫星导航三角测量学 104

3.6.3 关键技术 105

3.7 北斗系统的应用服务 113

3.7.1 应用推广 113

3.7.2 行业与安全应用 115

3.7.3 大众应用 116

3.7.4 科学应用 116

3.8 产业发展现状 117

3.8.1 北斗产业概况 117

3.8.2 五大突破和连升三级 117

3.8.3 标准化配置是产业发展的重大关键举措 118

3.9 国际合作交流 119

3.9.1 合作的基本原则 119

3.9.2 积极推进多边合作 119

3.9.3 大力促进双边合作 121

3.9.4 支持支撑国际交流 121

3.10 结论 121

第4章 GNSS基本构成与关键技术 123

4.1 概述 124

4.2 GNSS的基本构成 125

4.2.1 GNSS的整体概念 125

4.2.2 GNSS系统应用服务的创新思维 125

4.2.3 GNSS系统的组成 126

4.3 GNSS的重大关键技术 126

4.3.1 空间工作平台技术 126

4.3.2 空间原子钟技术 126

4.3.3 轨道确定、维护、保持技术 127

4.3.4 信号体制的理论与方法 127

4.3.5 电波传播环境模化技术 128

4.3.6 大规模集成电路应用技术 128

4.4 长寿命卫星和星座与星系布设 128

4.5 定轨与测控技术 132

4.6 空间原子钟技术 135

4.7 信号编码调制体制理论与方法 141

4.8 环境段及其增强技术 147

4.8.1 环境段概念 147

4.8.2 卫星导航的脆弱性难题和历来的应对措施 147

4.8.3 大气（电离层与对流层）效应和多径效应 148

4.8.4 导航系统的电磁环境和信号干扰来源及其对策 150

4.9 大规模集成电路与系统融合集成技术 150

第5章 GNSS之全球系统 159

5.1 概述 160

5.1.1 GNSS系统之系统的概念 160

5.1.2 GNSS体系格局基本形成 160

5.1.3 若干热点问题与最新动向 161

5.1.4 四大发展趋势不可逆转，大众化产业化特点日益明晰 162

5.1.5 GNSS发展过程中几个有深远影响的经验启迪 163

5.2 GNSS概念在更新，面临重大转折需要根本性的突破 164

5.2.1 GNSS需要有与时俱进的革命性诠释 164

5.2.2 GNSS遭遇脆弱性的阻击 164

5.2.3 GNSS需要整体上的创新，环境段是重点 164

5.2.4 泛在导航的需求势不可挡，急需根本性突破 165

5.3 GPS 165

5.3.1 概述 165

5.3.2 部署发展 166

5.3.3 GPS工作原理要点 167

5.3.4 系统组成 168

5.3.5 频率与信号 174

5.3.6 服务功能与性能 175

5.4 GPS系统现代化 176

5.4.1 概述 176

5.4.2 GPS现代化进程时间表 178

5.4.3 空间段现代化 180

5.4.4 运控段现代化 184

5.4.5 频率与信号现代化 187

5.5 GLONASS 190

5.5.1 概述 190

5.5.2 部署发展 192

5.5.3 系统组成 194

5.5.4 GLONASS提供的服务 199

5.6 GLONASS系统现代化 201

5.6.1 概述 201

5.6.2 GLONASS现代化的主要目标 202

5.6.3 GLONASS采用的现代化发展策略 205

5.7 Galileo 206

5.7.1 概述 206

5.7.2 部署发展 207

5.7.3 系统组成 208

5.7.4 频率与信号 211

5.7.5 服务功能与性能 216

5.7.6 伽利略系统的现状与发展计划 218

第6章 GNSS之区域系统和多模增强系统 219

6.1 概述 220

6.2 H本的QZSS 220

6.2.1 QZSS概述 220

6.2.2 QZSS发展过程 222

6.2.3 时空参考系统 223

6.2.4 QZSS提供的服务 223

6.2.5 QZSS体系框架结构 224

6.2.6 QZSS的频率和信号 227

6.3 印度的IRNSS 229

6.3.1 IRNSS概述 229

6.3.2 IRNSS发展过程 230

6.3.3 IRNSS提供的服务 230

6.3.4 IRNSS体系框架 231

6.3.5 IRNSS的频率和信号 234

6.4 星基增强系统 234

6.4.1 星基增强系统概论 234

6.4.2 美国的广域增强系统（WAAS） 235

6.4.3 欧洲的导航重叠系统（EGNOS） 241

6.4.4 俄罗斯的差分改正监测系统（SDCM） 248

6.4.5 日本的多功能运输卫星（MTSAT）星基增强系统（MSAS） 249

6.4.6 印度的辅助GPS的静地星基增强导航系统（GAGAN） 251

6.5 地基增强系统 255

6.5.1 地基增强系统概论 255

6.5.2 局域增强系统（LAAS） 255

6.5.3 国家差分GPS （NDGPS） 257

6.5.4 国家连续运行参考站网络（CORS网） 257

6.5.5 沿海的无线电信标（DGPS）网络系统 257

6.5.6 D-GNSSd的海上精密定位测量 257

6.5.7 全球差分GPS （GDGPS） 258

6.6 其他多模增强系统 261

第7章 GNSS接收机与用户终端 263

7.1 概述 264

7.1.1 用户段地位举足轻重 264

7.1.2 接收机的分类 264

7.1.3 接收机的主要组成和性能指标 267

7.1.4 软件接收机 269

7.1.5 接收机融合技术的发展 269

7.2 卫星导航接收机技术 272

7.2.1 概述 272

7.2.2 GNSS接收机技术发展的几个特点 273

7.2.3 GNSS接收机技术进步 277

7.2.4 GNSS接收机值得注意的发展动向 278

7.2.5 GNSS芯片供应商竞争力最新排名揭晓 280

7.2.6 卫星导航芯片融合之路和世界级竞争 281

7.2.7 无人机（UAV）——GNSS应用值得关注的领域 283

7.3 GNSS终端 284

7.3.1 高精度定位终端 284

7.3.2 标准型导航终端 284

7.3.3 专业类授时终端 285

7.3.4 组合终端 285

7.3.5 车辆信息终端 286

7.3.6 智能手机终端 287

7.3.7 可穿戴终端 287

7.4 GNSS接收机与终端的发展趋势 287

7.4.1 卫星导航市场的全球竞争已经拉开帷幕 287

7.4.2 室内外融合定位是3～5年内产业发展重头戏 288

第8章 GNSS应用与服务 291

8.1 概述 292

8.1.1 技术层面 292

8.1.2 产业范畴 292

8.1.3 延伸应用 293

8.1.4 相关的宏观领域 293

8.2 GNSS的交通运输和物流管理应用 293

8.2.1 航空应用 293

8.2.2 航海与内陆水运应用 297

8.2.3 公路应用 300

8.2.4 铁路应用 304

8.3 时间同步与传递应用 306

8.3.1 高精度时间的提供是GNSS一大应用 306

8.3.2 电力传输应用 307

8.3.3 时间传递 307

8.3.4 时间在通信领域的应用 308

8.4 大众应用 309

8.4.1 车辆信息系统 309

8.4.2 人员跟踪和消费娱乐应用 313

8.5 高精度测量与定位应用 318

8.5.1 大地测量与测绘应用 318

8.5.2 海洋测绘应用 321

8.6 精准农业应用 322

8.6.1 GNSS为精准农业提供技术支撑 322

8.6.2 精准农业更多的是精准信息服务 323

8.6.3 GNSS应用进入农业生产的各个领域 324

8.7 环境监测与保护应用 324

8.7.1 环境监测的关键在数据收集 324

8.7.2 通过研究结果进行环境保护变化预测 325

8.7.3 GNSS给环境保护带来好处良多 325

8.8 空间与大气等科学研究应用 326

8.8.1 空间应用 326

8.8.2 气象学应用 330

8.9 GNSS的军事应用 330

8.9.1 军事应用概述 330

8.9.2 抗干扰是军用GNSS首要考虑要素 333

8.9.3 军用GNSS接收机的发展阶段 339

8.10 GNSS的服务 339

8.10.1 基于GNSS的服务 339

8.10.2 车辆信息服务（车联网） 340

8.10.3 位置服务（LBS） 343

8.10.4 应急救援服务 349

8.10.5 休闲娱乐服务 350

第9章 GNSS产业与市场 353

9.1 概述 354

9.2 GNSS产业 355

9.2.1 卫星导航产业体系 355

9.2.2 卫星导航的产业链 356

9.2.3 卫星导航产业的企业分类 356

9.3 GNSS市场 357

9.3.1 复杂的市场 357

9.3.2 市场的特征 357

9.3.3 市场范畴、细分和价值链 358

9.3.4 GNSS市场的独特之处 358

9.4 全球GNSS市场的发展动向与趋势 360

9.4.1 GNSS系统与产业面临的重大转折 360

9.4.2 GNSS产业全球市场规模与产值 361

9.4.3 全球GNSS产业的区域特性 362

9.4.4 全球GNSS产业的行业分布 362

9.4.5 全球GNSS产业技术的发展趋势 363

9.4.6 GNSS规模最大的两个应用市场 364

9.5 我国北斗市场的现状和发展前景 370

9.5.1 北斗产业面临的机遇和挑战 370

9.5.2 市场的需求和经济规模分析 374

9.5.3 北斗产业的新常态和新兴产业的风向标 380

第10章 GNSS系统演变升级和新时空服务体系发展 383

10.1 概述 384

10.1.1 工业文明向信息文明发展的时代转折特点 384

10.1.2 信息时代社会经济发展的牛鼻子 385

10.1.3 泛在服务来源于市场驱动和科技牵引的双重作用 385

10.1.4 中国时空服务是信息时代的大框架 386

10.2 GNSS可能的演变途径 387

10.2.1 PNT是GNSS未来发展的一个选项 387

10.2.2 新时空服务为北斗开创一片新天地 396

10.2.3 新时空服务体系才是真正的未来系统 396

10.3 中国时空服务体系的基本概念 398

10.3.1 概述 398

10.3.2 中国新时空服务的理论与前期基础 400

10.3.3 中国新时空服务体系的定义 400

10.4 新时空服务体系是我国导航产业发展的远大蓝图 400

10.4.1 时间和空间是人类社会发展的两个基本参照系 400

10.4.2 卫星导航己真正成为时间空间信息全球化一体化提供的基础 401

10.4.3 泛在导航需要多系统集成融合 401

10.4.4 新时空服务体系保障泛在导航从现在走向未来 401

10.5 中国新时空服务体系架构 402

10.5.1 中国新时空体系的整体愿景 402

10.5.2 新时空体系的总体战略 403

10.5.3 新时空服务体系三大组成板块 406

10.6 新时空服务体系的技术经济可行性分析 410

10.7 结论 410

参考文献 411