本教材共分為七個章節(jié)，每章主要內(nèi)容如下：
第一章介紹了全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的概念和基本組成，分別分析了四大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的概況，并且分別根據(jù)中國BDS系統(tǒng)、美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)、歐洲伽利略系統(tǒng)的不同，針對其特點進行了說明。并在此基礎上，針對性地介紹了日本準天頂系統(tǒng)、印度IRNSS導航衛(wèi)星系統(tǒng)等幾個重要的區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，從而豐富了全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的概念和內(nèi)涵，為進一步全面了解全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)及其相關基礎技術奠定基礎。
第二章主要介紹了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)所涉及的重要坐標系，以及導航衛(wèi)星及其星座的運動基本知識，有利于增加對各全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)之間的時間尺度、空間坐標、單星的運動規(guī)律、衛(wèi)星位置的誤差、多星構(gòu)成的星座等方面的認識，為后繼的全球衛(wèi)星導航信號處理、導航/定位應用等深入理解奠定良好的基礎。
第三章總體上對全球衛(wèi)星導航信號的編碼、調(diào)制與接收等情況進行了全面介紹，同時介紹了接收機對衛(wèi)星信號的捕獲與跟蹤過程；然后對北斗系統(tǒng)以及其他全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號規(guī)范和導航電文進行了說明和闡述，最后介紹了全球衛(wèi)星導航信號處理技術的相關發(fā)展。
第四章對全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)觀測量、全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)觀測量的影響因素，以及觀測量的組合等方面進行介紹，為后繼全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的功能的實現(xiàn)奠定了基礎。
第五章著眼于全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的各基本功能的介紹，主要包含：測時、測速、測位置、測姿態(tài)等功能，并結(jié)合演示實驗以及算法仿真分析，對本章節(jié)內(nèi)容進行了全面的討論和介紹，為后繼的功能增強和應用擴展奠定了基礎。
第六章在前面章節(jié)基本功能實現(xiàn)的基礎上，為了增強全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的定位精度、提高抗干擾能力、提升系統(tǒng)的可靠性、擴大系統(tǒng)覆蓋面積等，全面介紹了各種類型的全球衛(wèi)星導航增強技術，這些增強技術的實現(xiàn)，為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)在更多領域的應用推廣奠定了堅實的基礎。
第七章從農(nóng)、林、軍、工等各個不同的應用領域，以及海陸空天等不同應用空間，重點介紹了GNSS在導航方面的使用過程，從而使GNSS更加面向生活，有利于更好地開發(fā)我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用。
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(1) 2000-09 至 2006-02, 南京航空航天大學, 導航、制導與控制, 博士
(2) 1996-09 至 2000-06, 南京航空航天大學, 測試技術與儀器, 學士(1) 2019-06 至 今, 南京航空航天大學, 自動化學院, 教授
(2) 2008-05 至 2019-05, 南京航空航天大學, 自動化學院自動控制系, 副教授
(3) 2014-12 至 2015-11, 美國TAMUCC大學, GIS Geographic Info, 副教授
(4) 2007-01 至 2008-01, 英國利茲大學
(5) 2006-02 至 2008-05, 南京航空航天大學, 自動化學院自動控制系, 講師航空宇航科學與技術在《Chinese Journal of Aeronautics》、《Journal of Navigation》、《IEEE SENSORS JOURNAL》、《航空學報》、《中國慣性技術學報》等學術期刊發(fā)表SCI、EI等各種論文170余篇。
近3年代表作：
(1) Qinghua ZENG; Wenqi QIU; Jianye LIU; Rui XU; Jinheng SHI; Yongrong SUN ; A high dynamics algorithm based on steepest ascent method for GNSS receiver, Chinese Journal of Aeronautics,2021, 34(12): 177-186 （Q1）Chinese Journal of Aeronautics編委、《航空學報》編委、《全球定位系統(tǒng)》編委、《導航與控制》編委；擔任《International Journal of Distributed Sensor Networks》的導航特刊《Advanced Multi-sensor Fusion for Autonomous and Resilient Navigation》的客座編委。中國航空學會、中國慣性技術學會、南京慣性技術學會、中國宇航學會、IEEE會員；擔任《The Journal of Navigation》、《Acta Astronautica》、《International Journal of Control, Automation and Systems》、《航空學報》等國內(nèi)外期刊審稿專家；南京青年科技工作者協(xié)會理事（第四屆），擔任國家自然基金委、江蘇省經(jīng)濟和信息化處等機構(gòu)的項目評審專家。
第一章 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)概述 1
1.1 GNSS 1
1.1.1 什么是“GNSS” 1
1.1.2 GNSS定位基本原理 2
1.1.3 GNSS系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3
1.2 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) 5
1.2.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展 6
1.2.2 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)組成 7
1.2.3 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)服務 7
1.3 美國GPS系統(tǒng)概況 10
1.3.1 GPS系統(tǒng)發(fā)展 10
1.3.2 GPS系統(tǒng)組成 11
1.3.3 GPS服務 14
1.3.4 GPS現(xiàn)代化 14
1.4 GLONASS系統(tǒng)概況 17
1.4.1 GLONASS發(fā)展歷程 17
1.4.2 GLONASS系統(tǒng)組成 18
1.4.3 GLONASS現(xiàn)代化 20
1.5 歐洲伽利略系統(tǒng)（GALILEO）概況 21
1.5.1 伽利略系統(tǒng)發(fā)展 21
1.5.2 伽利略系統(tǒng)組成 21
1.5.3 伽利略系統(tǒng)服務 23
1.6 其它重要的區(qū)域衛(wèi)星增強/導航系統(tǒng) 24
1.6.1 日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng) 24
1.6.2 印度區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)（NavIC/IRNSS） 27
1.7 本章小結(jié) 28
第二章 GNSS坐標系及運動基礎知識 29
2.1 空間坐標系及其變換 29
2.1.1 常用天球坐標系 29
2.1.2 常用地球坐標系 31
2.1.3 其他常用坐標系 34
2.1.4 空間坐標系的變換 35
2.2 時間系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換 41
2.2.1 恒星時、太陽時、世界時 41
2.2.2 原子時、協(xié)調(diào)世界時、GNSS系統(tǒng)時 42
2.2.3 地球時 44
2.2.4 時間系統(tǒng)間的變換 44
2.3 GNSS的物理理論基礎 45
2.3.1 開普勒定律 45
2.3.2 牛頓三大運動定律 46
2.3.3 多普勒效應 46
2.3.4 愛因斯坦相對論 47
2.4 GNSS衛(wèi)星的無攝運動 47
2.4.1 衛(wèi)星運動的軌道參數(shù) 47
2.4.2 導航衛(wèi)星的運動方程求解 48
2.4.3 衛(wèi)星的瞬時位置 50
2.4.4 衛(wèi)星的運行速度 52
2.5 衛(wèi)星的受攝運動 53
2.5.1 地球引力場攝動力對衛(wèi)星軌道的影響 54
2.5.2 太陽、月亮引力對衛(wèi)星軌道的影響 55
2.5.3 太陽光壓對衛(wèi)星軌道的影響 55
2.5.4 相對論效應影響 55
2.6 衛(wèi)星軌道與星座知識 56
2.6.1 衛(wèi)星的工作區(qū)域 56
2.6.2 衛(wèi)星軌道劃分及其特點 58
2.6.3 衛(wèi)星星座基本構(gòu)形及其約束 61
2.6.4 常見星座構(gòu)形模型 61
2.7 本章小結(jié) 62
第三章 GNSS信號構(gòu)成及接收 64
3.1 GNSS信號構(gòu)成概述 64
3.1.1 導航電文 64
3.1.2 偽隨機碼序列 66
3.1.3 載波 71
3.2 GPS信號 74
3.2.1 GPS L1 C/A碼信號 75
3.2.2 L1/L2 P(Y)信號 79
3.2.3 GPS現(xiàn)代化信號 81
3.3 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號 83
3.3.1 B1I信號 83
3.3.2 B1C信號 90
3.3.3 其他北斗衛(wèi)星信號 91
3.4 其它GNSS信號以及導航電文 93
3.4.1 GLONASS信號 93
3.4.2 GALILEO系統(tǒng)的信號 100
3.5 GPS信號接收機對衛(wèi)星信號的處理 106
3.5.1 接收機信號的處理流程 106
3.5.2 接收機對GPS信號的捕獲 107
3.5.3 接收機對GPS信號的跟蹤 108
3.5.4 衛(wèi)星位置解算 109
3.6 GNSS信號處理技術的相關發(fā)展 111
3.6.1 GNSS信號接收機的軟件化 111
3.6.2 接收機射頻干擾應對技術 112
3.6.3 GNSS的通信定位一體化趨勢 113
3.7 本章小結(jié) 114
第四章 接收機觀測量及誤差 115
4.1 偽距觀測量 115
4.1.1 偽距觀測量的提取 115
4.1.2 偽距觀測方程 116
4.2 載波相位觀測量 117
4.2.1 載波相位觀測量的提取 117
4.2.2 載波相位觀測量模型 118
4.2.3 整周模糊度及周跳 118
4.3 多普勒頻率觀測量 120
4.4 GNSS觀測量誤差 121
4.4.1 與衛(wèi)星有關的誤差 122
4.4.2 與衛(wèi)星信號傳播有關的誤差 124
4.4.3 與接收設備有關的誤差 130
4.4.4 其他誤差 130
4.5 觀測量的數(shù)據(jù)組合 132
4.5.1 單頻觀測量載波相位-偽距組合 132
4.5.2 不同頻偽距／載波相位觀測量組合 133
4.5.3 組合模式在TCAR整周模糊度求解中的應用 135
4.5.4 組合算法與未組合算法的等價性說明 137
4.6 本章小結(jié) 137
第五章 GNSS功能實現(xiàn)原理 138
5.1 GPS授時功能原理 138
5.1.1 單站測時法 139
5.1.2 共視測時法 140
5.1.3 各種測時方法精度比較分析 140
5.2 GNSS定位原理 141
5.2.1 GNSS定位基本概念 141
5.2.2 GNSS基本定位方程以及求解 142
5.2.3 觀測衛(wèi)星的幾何分布及其對定位精度的影響 144
5.2.4 其他定位方程 146
5.3 GNSS載體速度測量原理 150
5.3.1 平均速度法 150
5.3.2 多普勒頻移測速法 150
5.4 GNSS信息求解載體姿態(tài)算法 151
5.4.1 單天線測姿原理與算法 152
5.4.2 多天線測姿原理與算法 154
5.5 本章小結(jié) 160
第六章 各類GNSS增強技術 161
6.1 差分GNSS定位原理 161
6.1.1 偽距差分定位 161
6.1.2 載波相位差分定位 162
6.1.3 差分與非差分方法的等價性說明 166
6.1.4 GPS RTK工作原理 166
6.2 星基增強系統(tǒng) 167
6.2.1 美國廣域差分增強系統(tǒng)（WAAS） 168
6.2.2 歐洲靜地導航重迭系統(tǒng)（EGNOS） 172
6.2.3 俄羅斯衛(wèi)星差分改正監(jiān)測系統(tǒng)(SDCM) 174
6.2.4 商業(yè)廣域GPS差分系統(tǒng)(OmniSTAR與StarFire) 174
6.3 地基增強系統(tǒng) 175
6.3.1 世界主要CORS系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 176
6.3.2 CORS 的構(gòu)成和定位中的誤差源 177
6.3.3 世界主要CORS系統(tǒng)應用領域和特點 178
6.4 偽衛(wèi)星增強技術 179
6.4.1 偽衛(wèi)星技術背景及分類 179
6.4.2 偽衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)及其發(fā)射強度分析 181
6.4.3 偽衛(wèi)星增強技術相關技術問題 182
6.4.4 GNSS時間系統(tǒng)的互操作 184
6.4.5 GNSS兼容互操作的難點和解決途徑 185
6.4.6 GNSS信號及其兼容接收機 188
6.5 GNSS完好性及組合導航技術 190
6.5.1 接收機自主完好性檢測（RAIM） 191
6.5.2 外部檢測站完好性檢測 193
6.5.3 多星座GNSS的組合導航性能分析 193
6.5.4 GNSS與慣性的組合應用模式 196
6.6 本章小結(jié) 199
第七章 GNSS的各類應用探討 200
7.1 衛(wèi)星授時中在電力系統(tǒng)中的應用 200
7.1.1 授時技術在電力系統(tǒng)中的應用層面 200
7.1.2 衛(wèi)星時間同步裝置原理 201
7.1.3 高精度GPS時間同步裝置設計應注意的問題 201
7.1.4 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在電力行業(yè)的應用 202
7.2 GNSS在大地測量方面的應用 204
7.2.1 不同層次的GPS網(wǎng)應用實例 204
7.2.2 RTK技術的控制測量與測圖應用研究 205
7.2.3 GPS測量技術在航空導航中的應用 206
7.2.4 北斗在測繪工程中的應用 208
7.3 GNSS在車輛交通系統(tǒng)中的應用 209
7.3.1 自動車輛定位導航系統(tǒng)（AVLN） 209
7.3.2 基于GPS-GPRS的車載導航定位系統(tǒng)的應用 210
7.3.3 GNSS增強系統(tǒng)在智能交通應用發(fā)展 212
7.4 GNSS在航海中的應用 212
7.4.1 GPS導航儀在航海中的航跡導航 212
7.4.2 北斗系統(tǒng)的通信功能在航海方面重要應用 214
7.4.3 差分GPS在打撈殘骸過程中的定位應用 215
7.5 GNSS在航空航天方面的應用 216
7.5.1 GNSS主要軍事的應用領域 216
7.5.2 GPS在精確打擊武器上的應用 217
7.5.3 高動態(tài)精確打擊武器對GPS的要求及解決方法 217
7.5.4 GPS在精確打擊武器中的應用前景 219
7.5.5 航天導航中的測量技術 219
7.5.6 北斗在民航中的應用 220
7.6 GNSS在其他領域的應用 221
7.6.1 GPS在農(nóng)業(yè)中的應用 221
7.6.2 GPS在林業(yè)管理方面的應用 222
7.6.3 GPS在氣象服務領域的應用 222
7.6.4 衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢 223
7.7 本章小結(jié) 224
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