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| 內容簡介： |
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本书旨在系统地总结和论述高轨航天器高灵敏度GNSS技术的理论基础、关键技术、应用实践以及未来发展趋势，以期为相关领域的科研人员、工程师、高校师生以及对航天技术感兴趣的读者提供参考。通过阅读本书，读者将能够深入了解高轨GNSS技术的独特优势、面临的挑战以及如何克服这些挑战以实现高轨航天器的高效自主运行。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1高轨航天器任务简介1
1.1.1广播与中继通信1
1.1.2卫星导航定位2
1.1.3高轨遥感卫星3
1.1.4科学研究与深空探测3
1.2高轨航天器自主导航技术4
1.2.1自主导航需求分析5
1.2.2现有自主导航方法7
1.3高轨GNSS技术特点与挑战7
1.3.1GNSS发射天线波束覆盖能力8
1.3.2GNSS信号接收功率特点9
1.3.3GNSS接收机面对的挑战9
1.4高轨GNSS技术发展10
1.4.1高轨GNSS自主导航技术历程10
1.4.2高轨GNSS接收机技术路线13
1.4.3高轨GNSS高灵敏度处理技术14
1.4.4高轨GNSS自主定轨滤波技术15
1.4.5高轨GNSS电离层探测技术15
1.5本书主要内容17
参考文献19
第2章高轨GNSS观测模型与信号接收特性23
2.1导航卫星发射天线旁瓣23
2.1.1导航卫星天线模型24
2.1.2天线逆向设计与仿真26
2.1.3天线方向图在轨测量27
2.2高轨GNSS观测模型与特性29
2.2.1空间几何关系模型29
2.2.2GNSS卫星可观测特性30
2.3高轨GNSS信号传输链路模型32
2.3.1信号传输链路计算方法32
2.3.2GNSS主、旁瓣信号接收功率34
2.4高轨GNSS信号接收特性仿真分析35
2.4.1高轨GNSS场景仿真工具35
2.4.2高轨GNSS仿真参数设置36
2.4.3高轨GNSS信号接收时频特性38
2.5高轨GNSS频段与信号选择43
2.5.1高轨GNSS信号频段选择44
2.5.2常用的GNSS信号体制45
2.5.3弱信号导航电文误码率49
参考文献52
第3章高轨高灵敏度GNSS处理模型与方法54
3.1高灵敏度信号捕获模型54
3.1.1信号捕获数学模型54
3.1.2信号处理增益提高56
3.1.3信号捕获概率分析58
3.2高灵敏度信号捕获难点60
3.2.1多普勒频偏影响60
3.2.2导航电文跳变影响62
3.2.3二次编码调制影响63
3.3高灵敏度信号跟踪模型65
3.3.1跟踪环路基本模型65
3.3.2跟踪环路数学描述66
3.3.3鉴别器和环路滤波器69
3.3.4测量误差与跟踪门限71
3.4高灵敏度信号跟踪难点74
3.4.1增加积分时间的限制74
3.4.2环路带宽设置的合理性74
3.4.3跟踪环路的改进方法75
3.5高灵敏度比特同步方法75
3.5.1比特同步的重要性75
3.5.2高灵敏度比特同步模型与方法76
3.6高灵敏度数据解码与帧同步79
参考文献81
第4章高轨高灵敏度GNSS信号快速捕获方法83
4.1快速捕获意义与基本方法83
4.2基于分块折叠的捕获理论与方法85
4.2.1设计思路与特点85
4.2.2对积分增益影响分析86
4.2.3理论基础与设计思想89
4.3半比特积分的分块折叠快速捕获方法92
4.3.1设计方法与处理流程92
4.3.2载波多普勒快速搜索方法93
4.3.3伪码多普勒影响及补偿96
4.3.4捕获时间分析97
4.3.5计算复杂度分析97
4.3.6二次编码信号捕获方法98
4.4全比特积分的DBZP快速捕获方法100
4.4.1DBZP方法基本原理100
4.4.2DBZP方法技术特点102
4.4.3二次编码信号捕获方法改进103
4.5北斗B1C新体制信号快速捕获方法104
4.5.1B1C信号捕获难点104
4.5.2双通道联合快速捕获方法105
4.5.3基于DBZP的长周期码相关处理108
4.6高动态弱信号快速捕获方法108
4.6.1FrFT原理与技术特点109
4.6.2FrFT弱信号快速捕获方法111
参考文献114
第5章高轨高灵敏度GNSS信号跟踪方法116
5.1高灵敏度捕获转跟踪设计方法116
5.2BOC信号无模糊跟踪方法 117
5.2.1类BPSK联合跟踪方法117
5.2.2基于BumpJump跟踪方法118
5.2.3基于ASPeCT跟踪方法119
5.2.4双环路估计的跟踪方法120
5.2.5跟踪方法误差分析124
5.3北斗B1C信号联合跟踪方法125
5.3.1相关器输出联合跟踪方法126
5.3.2鉴相器输出联合跟踪方法127
5.3.3滤波器输出联合跟踪方法127
5.4卡尔曼滤波器跟踪环路方法128
5.5矢量跟踪环路方法130
5.5.1VDFLL跟踪环路结构131
5.5.2VDFLL跟踪环路模型131
5.6高灵敏度GNSS多址干扰检测136
5.6.1强弱信号间多址干扰影响机理136
5.6.2基于星历比对多址干扰检测137
5.6.3基于多普勒频率差异多址干扰检测138
参考文献141
第6章高轨GNSS自主导航定位定轨方法143
6.1高轨GNSS自主定位定轨特点143
6.2最小二乘的GNSS定位方法144
6.2.1定位方法144
6.2.2测速方法145
6.2.3多系统组合146
6.3扩展卡尔曼滤波的GNSS定轨方法147
6.3.1运动方程与动力学补偿147
6.3.2状态方程与状态转移148
6.3.3线性化观测方程151
6.3.4时间更新151
6.3.5测量更新152
6.4高轨GNSS自主定轨设计与实现152
6.4.1高轨GNSS自主定轨流程152
6.4.2高轨GNSS自主定轨参数153
6.4.3数据预处理与收敛性判据154
6.4.4定轨计算与分时处理155
6.5平方根信息滤波的GNSS定轨方法156
6.5.1SRIF算法原理157
6.5.2SRIF实现流程158
6.5.3SRIF质量控制159
6.6多源信息融合的自主定轨方法160
6.6.1星载SINS辅助定轨160
6.6.2电推进转移轨道定轨162
6.6.3GNSS/INS/星敏组合定轨163
6.7高轨航天器GNSS相对导航方法164
6.7.1共视星仿真分析164
6.7.2相对导航滤波方法166
参考文献168
第7章高轨GNSS实测数据分析与精度评估170
7.1高轨航天器GNSS接收机设计170
7.1.1高增益GNSS接收天线171
7.1.2前置放大器171
7.1.3高轨GNSS导航接收机172
7.2基于实测数据的GNSS接收特性分析174
7.2.1CE5T1月地转移轨道GPS接收特性175
7.2.2TJS2 GEO卫星GPS/GLONASS接收特性177
7.2.3TJS5 GEO卫星GPS/BDS接收特性180
7.2.4SY10 HEO卫星GPS/BDS接收特性183
7.3基于实测数据的GNSS自主导航精度评估187
7.3.1GNSS精度评估方法187
7.3.2CE5T1月地转移轨道自主导航精度189
7.3.3TJS2 GEO卫星自主导航精度190
7.3.4TJS5 GEO卫星自主导航精度193
7.3.5SY10 HEO卫星自主导航精度194
7.3.6北斗混合星座对导航精度的影响197
7.4北斗导航星天线方向图重建199
7.4.1接收机C/N0计算方法199
7.4.2北斗天线方向图重建200
参考文献202
缩略语表204
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| 內容試閱：
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随着航天技术的飞速发展，高轨航天器因其独特的轨道优势，在通信、气象、导航、对地观测等众多领域扮演着越来越重要的角色，为行业领域发展提供了不可或缺的空间服务。然而，传统的地面测控系统在面对日益增多的高轨航天器任务时，面临着诸多挑战，如测控资源紧张、运行成本高昂等。在此背景下，高灵敏度全球导航卫星系统（GNSS）技术应运而生，为高轨航天器的自主导航、高精度定位定轨等关键任务提供了全新的解决方案，具有重大的研究意义和广阔的应用前景。
本书旨在系统地总结和论述高轨航天器高灵敏度GNSS技术的理论基础、关键技术以及应用实践，以期为相关领域的科研人员、工程师、高校师生以及对航天技术感兴趣的读者提供参考。通过阅读本书，读者将能够深入了解高轨GNSS技术的独特优势、面临的挑战以及如何克服这些挑战以实现高轨航天器的高效自主运行。
在撰写本书过程中，笔者充分考虑了不同读者群体的需求和背景知识。对于科研人员和工程师，本书不仅提供了丰富的技术细节和最新的研究成果，还深入探讨了高灵敏度GNSS技术在高轨航天器应用中的实际案例，有助于他们更好地开展相关研究。对于高校师生，本书可作为教材或参考资料，帮助学生系统地学习高轨GNSS技术的基本原理和应用方法，培养他们的科研兴趣和实践能力。对于广大航天技术爱好者，本书以通俗易懂的语言和实际的应用案例，介绍了高轨GNSS技术的魅力和价值，激发他们对航天科技的热爱和探索精神。
在内容安排上，本书首先介绍了高轨航天器的背景知识和GNSS自主导航技术特点，为后续章节的深入讨论奠定基础。然后，详细阐述了高轨高灵敏导航信号的捕获与跟踪技术，以及高轨GNSS自主导航定位定轨方法，展示了该技术在高轨航天器任务中的重要作用。此外，本书还对高轨GNSS导航接收机的实测数据分析与精度评估开展了研究，为读者提供了宝贵的参考和启示。
高轨航天器高灵敏度GNSS自主导航技术是一个不断发展和创新的领域，本书所涵盖的内容虽然力求全面和准确，但仍可能存在不足之处。因此，笔者诚挚地希望广大读者能够提出宝贵的意见和建议，帮助笔者不断改进和完善本书的内容，共同推动高轨GNSS技术的发展和应用。
最后，感谢北京卫星信息工程研究所、武汉大学与北京理工大学的专家学者给予本研究的支持与帮助，感谢家人一直以来对我科研工作的支持，感谢所有为本书的出版付出辛勤努力的人员，包括参与审校、出版等各个环节的专家和工作人员。期待本书能够成为高轨航天器高灵敏度GNSS自主导航技术领域的一本有价值的参考书，为相关领域的科研、工程和人才培养做出积极的贡献。
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