内容发布更新时间 : 2024/5/16 2:14:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

《卫星导航系统》课程教学大纲

课程编号：04020130 学时：32 学分：2 开课学期：6 英文名称：Satellite Navigation Systems 课程性质：专业基础 开课专业：测控技术与仪器、探测制导与控制、自动化

一、课程目的和任务

现代卫星导航系统可以全天时、全天候和全球性地为陆地、海洋和空间运动载体提供高精度、连续、实时的位置、速度、时间、姿态等导航状态参数，是二十世纪发展起来的新兴学科，是继惯性导航系统成功应用于导航领域后的又一次重大技术突破，被誉为二十世纪导航技术史上的一次革命。

本课程以培养船舶工业和国防工业专业人才为目标，通过富有启发性的讲解，结合基础理论教学和实践教学，旨在让学生了解有关卫星导航的最新进展，培养卫星导航研究领域理论联系实际的高层次人才，向学生介绍系统全面的卫星导航原理、技术、系统应用和发展趋势。

本课程叙述卫星导航系统的发展历史、现状及现代化历程，阐述卫星导航、定位、授时的基本原理及其相关基础知识，包括导航坐标系、时间系统、卫星通讯技术和伪随机编码技术，介绍GPS、GLONASS、GALILEO以及我国的“北斗”卫星导航系统的基本原理、系统组成和信号体制，阐述卫星导航接收机技术、导航定位算法、误差分析、差分增强系统技术以及在船舶导航领域中的应用。通过课程学习，使学生全面了解卫星导航的基本原理、导航算法、误差分析和在船舶导航领域的应用，掌握与卫星导航有关的英文资料的阅读理解，熟悉接收机工作原理及卫星导航数据处理方法。 二、教学基本要求

1、让学生全面了解卫星导航的历史、现状和发展趋势； 2、让学生熟悉卫星导航接收机工作原理及其发展应用情况；

3、熟悉各种卫星导航定位算法，重点掌握单点、实时、伪距定位算法； 4、掌握卫星定位有关的专业英语词汇，能够阅读本专业的外文文献； 5、采用多媒体手段，让学生从多个层面了解卫星导航的基本知识；

6、要求学生通过查阅文献资料，独立完成原始数据的理解、分析和导航解算。

三、教学内容与学时分配

理论授课32学时，实践课程为课堂外学时。

课程主要教学内容 卫星导航发介绍卫星导航发展历史和现状。包括NNSS、CICADA、展历史和现GPS、GLONASS、GALILEO、COMPASS；介绍卫星导航状 系统的作用和特点，及其在军事和民用领域中的应用。 卫星导航定位常用坐标系，包括岁差、章动、地心坐标系、参心坐标系、坐标系相互转换。 卫星运行轨道及其在轨运动规律。包括卫星轨道分类、轨道六要素、卫星的无摄运动、受摄运动；卫星导航时间系统，包括时间的定义、世界时、历书时、原子时、协调卫星导航基世界时、力学时、卫星导航时间系统；卫星通信调制技术、础知识 多址技术。 扩频通信的基本原理、香农信道编码理论、序列波形和码元、模2运算、最长线性移位寄存器、m序列的统计特性和相关特性、截短码、复合码、Gold码以及差错控制编码技术。 GPS系统与信号，包括GPS系统组成结构（空间段、地面段、用户段）、GPS卫星信号体制、C/A码及其特性、P码、SA技术。 系统与信号 GPS导航电文及其他卫星导航系统，包括GPS导航电文的作用、结构、内容涵义、GPS卫星在轨位置计算；GLONASS、GALILEO、COMPASS卫星导航系统系统与信号，卫星导航系统的兼容性与互操作性。 接收机体系结构的发展、射频前端工作原理，信号捕GPS接收机获技术。 技术 GPS信号跟踪技术，高级信号处理技术。 定位方法的分类、卫星定位观测量、伪距单点定位原卫星导航基理及定位精度。 本定位方法 载波相位法定位、多普勒法定位、射电干涉法定位、卫星导航精密单点定位技术。 与信号传播有关的误差（电离层折射、对流层折射、多路径效应）、与卫星有关的误差（卫星星历误差、卫星钟定位误差 误差和相对论效应）、与接收机有关的误差（接收机时钟误差、位置误差、天线相位中心位置误差）和其他误差（地球自转与地球潮汐改正）。 差分定位的必要性、差分定位方法的分类、差分定位数据通信类型、位置差分原理、伪距差分原理、载波相位平滑伪距原理。 差分定位方载波相位差分定位技术、区域差分定位系统（差分定法 位精度、局域差分、广域差分、多基准站RTK、信标差分、差分电文格式）。 周跳探测与修复、整周模糊度实时解算方法。 卫星导航增航空导航需求、星基增强系统、陆基增强系统、机载强系统 增强系统、完好性监测技术。 船用惯性导船用惯性导航系统、推算航位系统、卡尔曼滤波技术、航系统与卫GPS/惯导组合技术、GPS/推算航位组合技术。 星导航系统学时分配 2学时 2学时 合计 2学时 2学时 6学时 2学时 2学时 4学时 2学时 2学时 2学时 2学时 4学时 4学时 2学时 2学时 2学时 2学时 6学时 2学时 2学时 2学时 2学时 2学时 2学时 的组合 实验一：卫星定位基础实验 实验二：GPS卫星信号分析实验 实验三：任意时刻卫星位置、速度计算实验 实践教学 实验四：GPS接收机单点定位及定位精度分析实验 实验五：卫星定位大气延时误差分析实验 实验六：差分定位及定位性能分析实验 实验七：GPS/惯导组合导航性能分析实验 1学时 1学时 1学时 1学时 1学时 2学时 1学时 8学时

四、教学方法及手段

采用“传统板书＋电子教案+双语教学”的教学模式；

课堂理论讲授教学与实践教学相结合，有针对性地开展专业实践教学研究环节；

教学和科研互动，不断完善和丰富教学内容。 五、学习本课程的基础

惯性导航系统。 六、教材及主要参考资料

1、 赵琳, 丁继成, 马雪飞. 卫星导航原理及应用. 西安：西北工业大学出版社，2011.

2、 刘基余. GPS卫星导航定位原理与方法（第2版），科学出版社，2008. 3、 《GPS: Theory and Applications》 W. Parkinson, J. Spilker Jr., The AIAA Inc., 1996.

4、 S. Grewal, R. Weill, GPS, Inertial Navigation, and Integration（2nd Edition）A John Wiley & Sons, Inc., 2007.

5、谢钢. GPS原理与接收机设计. 北京：电子工业出版社. 2009.