本書系統(tǒng)介紹了全源定位導(dǎo)航與授時及其相關(guān)技術(shù)。全書共15章，第1~4章介紹了全源定位導(dǎo)航與授時相關(guān)基礎(chǔ)知識，包括導(dǎo)航中的基本模型與算法、基于傳播與測量的方法等；第5~8章詳細(xì)介紹了全源定位導(dǎo)航與授時的計算方法，包括全源PNT的解決方案、時鐘、軌道計算和姿態(tài)確定；第9~12章介紹了四種定位導(dǎo)航方式，包括地形參考導(dǎo)航、現(xiàn)代天文導(dǎo)航、基于圖像和視覺的導(dǎo)航、重力異常與磁異常參考的導(dǎo)航；第13~15章介紹了兩種PNT技術(shù)和PNT系統(tǒng)的實時系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法。

第1章 引言與概述 1.1 全源定位導(dǎo)航與授時的原因 1.2 互補PNT技術(shù)和全源PNT 1.3 通用全源PNT架構(gòu) 1.4 本書結(jié)構(gòu) 參考文獻(xiàn) 第2章 基礎(chǔ) 2.1 引言 2.2 坐標(biāo)系 2.3 姿態(tài)與坐標(biāo)變換的數(shù)學(xué)表示 2.3.1 三種常用的姿態(tài)表述 2.3.2 內(nèi)部與相關(guān)向量積符號 2.3.3 DCM 2.3.4 歐拉角 2.3.5 繞任意軸旋轉(zhuǎn) 2.3.6 四元數(shù) 2.4 ECI系修正 2.4.1 地軸旋轉(zhuǎn)歲差 2.4.2 地球轉(zhuǎn)動軸章動 2.4.3 標(biāo)準(zhǔn)J2000 ECI到真實日期ECI的轉(zhuǎn)換 2.5 地球模型、地球重力場模型、地球磁場模型 2.5.1 地球模型 2.5.2 地球引力模型和世界磁模型 2.5.3 大地測量位置轉(zhuǎn)化為ECEF位置 2.5.4 ECEF轉(zhuǎn)換為大地測量位置 2.5.5 基于精確方程的ECEF與大地測量轉(zhuǎn)換算法 2.5.6地球重力場模型 2.5.7 地磁場模型 2.6 卡爾曼濾波及其變化 2.6.1 卡爾曼濾波 2.6.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF） 2.6.3 通用傳播預(yù)測校正架構(gòu)和UKF粒子濾波 2.6.4卡爾曼濾波應(yīng)用中的實際問題 參考文獻(xiàn) 第3章 各種基于傳播的解決方法 3.1 常數(shù)和近似常數(shù)參數(shù)的傳播模型 3.1.1 隨機(jī)游走與一階馬爾可夫過程 3.1.2 李亞普諾夫微分和代數(shù)方程 3.2 時鐘與時鐘傳播和誤差模型 3.2.1 概述 3.2.2 時間和頻率誤差、Allan方差和功率譜密度(PSD) 3.2.3 時鐘傳播的合理模型 3.3 慣性測量單元(IMU)陀螺和加速度計誤差參數(shù)模型 3.4 姿態(tài)傳播和誤差模型 3.4.1 角速度和姿態(tài)運動學(xué) 3.4.2 姿態(tài)傳播數(shù)值積分算法 3.4.3 歐拉角姿態(tài)傳播 3.4.4 姿態(tài)傳播誤差模型 3.5 基于載體系速度和姿態(tài)航向傳感器的導(dǎo)航 3.5.1 引言 3.5.2 導(dǎo)航方程 3.5.3 誤差模型 3.6 慣性導(dǎo)航與誤差模型 3.6.1 引言 3.6.2 ECI系導(dǎo)航方程和誤差模型 3.6.3 ECEF系(或其他地球固定系)導(dǎo)航方程和誤差方程 3.6.4當(dāng)?shù)厮较祽T性導(dǎo)航方程和誤差方程 參考文獻(xiàn) 第4章 各種基于測量的解決方法 4.1 引言 4.2使用距離和距離速率測量的PNT 4.2.1 雙向測距和時間轉(zhuǎn)換 4.2.2 簡單的測距定位 4.2.3 測距網(wǎng)絡(luò)協(xié)同PNT 4.3 使用偽量程測量的PNT 4.3.1 同步單向測距(偽距)和PNT(GNSS) 4.3.2 異步單向測距(偽距)和PNT(SOOP) 4.4 使用角度測量確定位置和姿態(tài) 4.4.1 引言 4.4.2 使用角度測量確定姿態(tài) 4.4.3 通過角度測量確定位置和姿態(tài) 4.5 通用地形參考 4.5.1 簡單案例:規(guī)范平臺上的傳感器 4.5.2 捷聯(lián)式傳感器:地球重力異常與地球磁場 4.5.3捷聯(lián)傳感器:斜距傳感器 4.6 基于地理參考圖像的導(dǎo)航:測量方程 4.6.1 作為圖像錨點采集的地理參考圖像 4.6.2 圖像錨點的測量模型 參考文獻(xiàn) 第5章 全源PNT解決方案:卡爾曼濾波融合 5.1 引言 5.2 卡爾曼濾波與全源PNT算法體系 5.3 故障和威脅管理架構(gòu) 5.3.1 PFA和PMD 5.3.2 持續(xù)性測試同時降低PFA和PMA 5.3.3 控制與響應(yīng) 5.3.4 每個四級中的故障檢測、控制、隔離和響應(yīng) 5.4 建立全源PNT系統(tǒng)的步驟 參考文獻(xiàn) 第6章 集成時鐘 6.1 引言 6.2 架構(gòu) 6.3 傳播解和線性化誤差模型 6.4 集成時鐘的更新 6.5 集成時鐘仿真實例 參考文獻(xiàn) 第7章 航天器姿態(tài)確定 7.1 引言 7.2 恒星慣性姿態(tài)確定(SIAD) 7.2.1 系統(tǒng)概念 7.2.2 SIAD架構(gòu) 7.2.3 傳播算法和誤差模型 7.2.4 測量方程和誤差模型 7.2.5 直接恒星識別和星目錄近鄰標(biāo)準(zhǔn) 7.2.6 偏離誤差校正 7.2.7 SAA算法：示例 7.2.8 星目錄 7.2.9 星體跟蹤器定位與配置注意事項 7.3 基于太陽傳感器的姿態(tài)確定 7.3.1 概念 7.3.2 太陽傳感器作為正常定姿的附加傳感器 7.3.3 支持太陽指向和太陽捕獲的定姿太陽傳感器 7.4 GPS載波相位定姿 7.4.1 引言 7.4.2 架構(gòu) 7.4.3 姿態(tài)初始化和初始模糊分解 7.4.4作為更新和模糊維護(hù)的GPS載波相位測量 參考文獻(xiàn) 第8章 軌道計算 8.1 引言 8.2 軌道計算結(jié)構(gòu) 8.3 傳播算法與誤差模型 8.4 測量方程與誤差模型 8.4.1 地面或空間物體的距離測量(交叉鏈路) 8.4.2 用地面望遠(yuǎn)鏡或星載相機(jī)測量角度 8.4.3 基于GPS的軌道計算 參考文獻(xiàn) 第9章 地形參考導(dǎo)航 9.1 引言 9.2 TRN架構(gòu) 9.3 傳播算法與誤差模型 9.4 測量方程與誤差模型 9.4.1 氣壓高度計更新 9.4.2 雷達(dá)高度表更新 9.4.3 斜距更新 9.5 仿真示例 參考文獻(xiàn) 第10章 現(xiàn)代天文導(dǎo)航 10.1 引言 10.2 天文導(dǎo)航基本原理(及相關(guān)應(yīng)用) 10.3 觀測星群和RSO:困難和解決方法 10.3.1 云和云避免現(xiàn)象 10.3.2 晝星觀測晝時可用的星體跟蹤器 10.3.3 LEO RSO觀測:不足和午夜差距 10.4 配置舉例與通用架構(gòu) 10.4.1 技術(shù)實例設(shè)計與選擇 10.4.2 總體架構(gòu) 10.5 傳播算法與誤差模型 10.6 測量方程和誤差模型 10.7 實例仿真結(jié)果 參考文獻(xiàn) 第11章 基于圖像和視覺的導(dǎo)航 11.1 引言 11.2 基于圖像和視覺的導(dǎo)航架構(gòu) 11.3 攝像機(jī)圖像預(yù)處理算法 11.3.1 概述 11.3.2 圖像強(qiáng)度動態(tài)范圍調(diào)整與均衡 11.3.3 通過校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行攝像機(jī)校準(zhǔn)和圖像校正 11.4 基于地圖的圖像和視覺導(dǎo)航 11.4.1 架構(gòu)變體 11.4.2 輸出預(yù)測、配準(zhǔn)匹配和相關(guān)算法 11.4.3 傳播算法與誤差模型 11.4.4 測量方程和誤差模型 11.5 基于SLAM的圖像與視覺導(dǎo)航 11.5.1 概述 11.5.2 EKF-SLAM 11.6 視覺里程計 11.6.1 概述 11.6.2 從連續(xù)幀地標(biāo)測量中獲取運動信息 11.6.3 利用視覺里程計進(jìn)行姿態(tài)和位置傳播 參考文獻(xiàn) 第12章 重力異常與磁異常參考的導(dǎo)航 12.1 引言 12.2 通用TRN:基本性能驅(qū)動器 12.3 重力儀、GGI和磁力儀 12.3.1 重力儀 12.3.2 GGI 12.3.3 磁力計 12.4 地球重力異常與磁力異常模型和數(shù)據(jù)庫 12.4.1 地球重力場與重力梯度 12.4.2 地磁場 12.5 架構(gòu) 12.6 傳播算法與誤差模型 12.7 測量方程和誤差模型 12.7.1 捷聯(lián)GGI更新 12.7.2 單軸陀螺儀重力異常更新 12.7.3 標(biāo)量磁強(qiáng)計更新 12.8 仿真示例 參考文獻(xiàn) 第13章 協(xié)同PNT 13.1 引言 13.2 協(xié)同PNT架構(gòu) 13.2.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同估計器的通用卡爾曼濾波結(jié)構(gòu) 13.2.2 ITNS擴(kuò)展卡爾曼濾波的算法與方程 13.2.3 LWIN EKF的算法與方程 13.2.4 兩種協(xié)同測量 13.3 協(xié)同時間同步與NTP和PTP 13.4 LOS、AOA、DOA的協(xié)同與測距 13.4.1 LWIN方程 13.4.2 ITNS方程 13.4.3 線性化方程 13.4.4 組合慣性導(dǎo)航：ITNS方法 13.4.5組合慣性導(dǎo)航：LWIN方法 13.4.6 仿真示例 13.5 僅測距協(xié)同 13.5.1 非線性和線性測量方程 13.5.2 ITNS方法 13.5.3 LWIN方法 13.5.4 只有距離的最小二乘解 13.5.5 ITNS方法 13.5.6 LWIN方法 參考文獻(xiàn) 第14章 機(jī)遇信號PNT 14.1 引言 14.1.1 接收信號強(qiáng)度(RSS) 14.1.2 AOA 14.1.3 TOA 14.1.4 FOA 14.1.5 TDOA和FDOA 14.2 TDOA與FDOA SSOP PNT的系統(tǒng)架構(gòu) 14.3 TDOA和FDOA的互相關(guān)測量 14.4 使用無參考接收器TOA偽距離測量的PNT接收機(jī) 14.5帶有參考接收器的SSOP PNT 14.6組合慣性和全源PNT的SOOP PNT 14.6.1 INS非線性算法 14.6.2測量方程和誤差模型 參考文獻(xiàn) 第15章 PNT系統(tǒng)的實時系統(tǒng)和軟件開發(fā)方法及應(yīng)用 15.1 引言 15.2 實時系統(tǒng)架構(gòu) 15.2.1 什么是架構(gòu) 15.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)方法 15.2.3 架構(gòu)設(shè)計模式、策略和示例 15.3 開放式架構(gòu)及其標(biāo)準(zhǔn) 15.3.1 概述 15.3.2 FACE 15.3.3 VICTORY 15.3.4 國防部PNT架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(PNTA) 15.3.5 一種專有供應(yīng)商支持開放系統(tǒng)和開放標(biāo)準(zhǔn)的方法 15.4 實時系統(tǒng)質(zhì)量和開發(fā)過程標(biāo)準(zhǔn) 15.4.1 概述 15.4.2 DO-178(DO-178B和DO-178C)標(biāo)準(zhǔn) 15.4.3 Mil-STD-2167Mil-STD-498IEEE 12207標(biāo)準(zhǔn) 15.4.4 CMMI 15.4.5 瀑布式與迭代開發(fā)過程 15.5 仿真、測試、驗證與驗證(V&V)方法 15.5.1概述 15.5.2 概念開發(fā)的仿真與V&V 15.5.3 SITL仿真和V&V 15.5.4 PITL和V&V 15.5.5 HITL和V&V 15.6集成系統(tǒng)和軟件工程與模型驅(qū)動基于模型的開發(fā) 15.7軟件復(fù)用和軟件產(chǎn)品線(SPL) 參考文獻(xiàn)