本書從衛(wèi)星應(yīng)用的角度出發(fā)，涵蓋了衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航及對地觀測應(yīng)用中的主要技術(shù)、典型系統(tǒng)及應(yīng)用案例。衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用部分，以“網(wǎng)絡(luò)”為側(cè)重點(diǎn)，闡述衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成、通信協(xié)議、重點(diǎn)設(shè)備；衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用部分，從信號特點(diǎn)、信息處理原理和測量性能出發(fā)，闡述GNSS授時(shí)、差分、增強(qiáng)、抗干擾、組合導(dǎo)航、位置服務(wù)、探測等技術(shù)原理和典型應(yīng)用系統(tǒng)；對地觀測技術(shù)應(yīng)用部分，從“用好”、“好用”和“適用”三個(gè)維度，闡述天地一體化全鏈路仿真、優(yōu)化，星地協(xié)同智能化數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用效能評估等技術(shù)，及綜合應(yīng)用與增值服務(wù)。
本書可作為高等院校衛(wèi)星應(yīng)用相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)參考書，也可供從事衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)品研發(fā)和衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)研究的科技人員參考。
1.展現(xiàn)了我國空間科學(xué)技術(shù)的眾多原創(chuàng)性科研成果。
2.反映“互聯(lián)網(wǎng)+”與航天技術(shù)的融合發(fā)展。
3.體現(xiàn)我國空間探索和空間應(yīng)用的科技創(chuàng)新能力。
4.叢書由葉培建院士領(lǐng)銜，孫家棟、閔桂榮、王希季三位院士聯(lián)袂推薦。
5.力圖為研究和設(shè)計(jì)的人員提供新的設(shè)計(jì)思路和方法。
王海濤，研究員，博士生導(dǎo)師，中央軍委科技委“國防科技創(chuàng)新特區(qū)”領(lǐng)域?qū)＜医M專家，裝備發(fā)展部衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)專業(yè)組專家，享受國務(wù)院政府特殊津貼，現(xiàn)任中國空間技術(shù)研究院副院長。長期從事衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)研究。主持研制了我國第一套基于DVB-RCS協(xié)議的VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)、載人航天工程交會(huì)對接GNSS相對測量子系統(tǒng)等重大項(xiàng)目。獲國防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，軍隊(duì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，“中國載人航天工程突出貢獻(xiàn)者”獎(jiǎng)?wù)碌榷囗?xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。
仇躍華，研究員，衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＜遥F(xiàn)任北京衛(wèi)星信息工程研究所科技委主任。主要從事衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和應(yīng)用等方向的研究工作，是我國首個(gè)空間飛行器GNSS接收機(jī)的主要研制者。主持并參與了“神舟”系列飛船等多個(gè)空間飛行器GNSS接收機(jī)的研制和試驗(yàn)任務(wù)。曾獲軍隊(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、國防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。
梁銀川，高級工程師，現(xiàn)任職于北京衛(wèi)星信息工程研究所。主要從事衛(wèi)星綜合應(yīng)用技術(shù)和發(fā)展規(guī)劃研究，包括衛(wèi)星遙感圖像處理、地理信息系統(tǒng)技術(shù)研究等。參與了“一帶一路”空間信息走廊建設(shè)與應(yīng)用工程、國家衛(wèi)星林業(yè)遙感服務(wù)平臺(tái)、高分水利應(yīng)用示范系統(tǒng)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)和集成等重大項(xiàng)目論證和實(shí)施。
第 1章緒論001
1.1概述002
1.2我國衛(wèi)星應(yīng)用的發(fā)展004
1.2.1通信衛(wèi)星應(yīng)用004
1.2.2導(dǎo)航衛(wèi)星應(yīng)用010
1.2.3對地觀測衛(wèi)星應(yīng)用013
第 一部分衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用
第 2章衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)019
2.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)概述020
2.1.1DVB系列標(biāo)準(zhǔn)020
2.1.2GMR標(biāo)準(zhǔn)023
2.1.3其他標(biāo)準(zhǔn)030
2.2軌道036
2.2.1開普勒定律036
2.2.2軌道參數(shù)037
2.2.3軌道類別038
2.2.4地球同步軌道衛(wèi)星（GEO）與非對地靜止軌道衛(wèi)星（NGEO）系統(tǒng)對比039
2.2.5MEO和LEO系統(tǒng)對比040
2.3衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)概述041
2.3.1空間段041
2.3.2地面段042
2.3.3用戶段042
2.3.4衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)042
目錄2.4衛(wèi)星鏈路046
2.4.1衛(wèi)星鏈路空間傳輸?shù)奶攸c(diǎn)046
2.4.2傳輸技術(shù)047
2.4.3鏈路計(jì)算049
2.5多址接入056
2.5.1FDMA057
2.5.2TDMA059
2.5.3CDMA061
2.6資源分配064
2.6.1隨機(jī)接入064
2.6.2固定分配065
2.6.3按需分配065
2.7與地面網(wǎng)絡(luò)互連067
2.7.1與電話網(wǎng)絡(luò)互連067
2.7.2與國際互聯(lián)網(wǎng)互連070
2.8星間鏈路075
2.8.1星間鏈路概述075
2.8.2星間鏈路的組成及種類076
2.8.3星間鏈路的幾何特性077
2.9星上處理080
2.9.1星上處理關(guān)鍵技術(shù)081
2.9.2星上處理功能082
2.9.3星上處理應(yīng)用體現(xiàn)082
第3章衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)084
3.1衛(wèi)星廣播電視體制086
3.1.1S-DMB體制086
3.1.2DVB-SH體制087
3.1.3CMMB體制089
3.1.4下一代廣播電視無線網(wǎng)體制090
3.2衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)093
3.2.1MBSAT系統(tǒng)094
3.2.2天狼星XM系統(tǒng)096
3.2.3W2A系統(tǒng)097
第4章寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)099
4.1分組交換網(wǎng)絡(luò)100
4.1.1基本原理100
4.1.2ATM與TCP/IP100
4.1.3QoS103
4.2衛(wèi)星IP技術(shù)104
4.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)107
4.3.1IP調(diào)制解調(diào)器107
4.3.2網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)108
4.3.3路由交換109
4.4寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)112
4.4.1寬帶全球衛(wèi)星系統(tǒng)112
4.4.2SpaceWay3系統(tǒng)116
4.4.3寬帶互聯(lián)網(wǎng)工程試驗(yàn)和演示衛(wèi)星系統(tǒng)123
第5章衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)129
5.1電路交換網(wǎng)絡(luò)130
5.1.1基本原理130
5.1.2信令132
5.2無線接入網(wǎng)136
5.2.1無線資源控制137
5.2.2無線鏈路控制138
5.2.3無線測量140
5.3核心網(wǎng)142
5.3.1呼叫控制142
5.3.2移動(dòng)性管理143
5.3.3會(huì)話管理145
第6章低軌星座通信網(wǎng)絡(luò)149
6.1銥星系統(tǒng)150
6.1.1一代系統(tǒng)150
6.1.2二代系統(tǒng)161
6.1.3關(guān)鍵技術(shù)162
6.1.4應(yīng)用情況165
6.2全球星系統(tǒng)174
6.2.1一代系統(tǒng)174
6.2.2二代系統(tǒng)180
6.2.3應(yīng)用情況181
6.3ORBCOMM系統(tǒng)184
6.3.1一代系統(tǒng)184
6.3.2二代系統(tǒng)188
6.3.3應(yīng)用情況190
第7章衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展展望193
7.1衛(wèi)星通信發(fā)展趨勢194
7.2衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用197
7.2.1多媒體分發(fā)197
7.2.2服務(wù)連續(xù)性199
7.2.3物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)200
7.2.4網(wǎng)絡(luò)控制信令分離201
7.2.5關(guān)鍵電信任務(wù)201
7.3衛(wèi)星通信研究方向203
7.3.1服務(wù)提供203
7.3.2軟件定義網(wǎng)絡(luò)和虛擬化204
7.3.3連接和網(wǎng)絡(luò)205
7.3.4空中接口和頻譜206
第二部分衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用
第8章GNSS信號信息處理209
8.1GNSS信號與信息210
8.1.1BPSK信號211
8.1.2BOC及其復(fù)合信號216
8.1.3GNSS信息225
8.2GNSS信號接收處理228
8.2.1GNSS信號接收原理228
8.2.2GNSS接收機(jī)組成229
8.2.3弱信號處理技術(shù)232
8.3GNSS定位精度分析234
8.3.1GNSS定位精度的影響因素234
8.3.2信號測量誤差235
第9章GNSS基本應(yīng)用237
9.1航天應(yīng)用239
9.2航空應(yīng)用241
9.3陸地應(yīng)用243
9.3.1車輛243
9.3.2行人245
9.3.3戶外運(yùn)動(dòng)248
9.3.4林業(yè)監(jiān)測249
9.3.5智慧城市應(yīng)用250
9.4海洋應(yīng)用254
第 10章GNSS授時(shí)及應(yīng)用255
10.1GNSS授時(shí)原理及精度256
10.1.1廣播式授時(shí)256
10.1.2共視法授時(shí)257
10.2GNSS授時(shí)應(yīng)用258
10.2.1電視系統(tǒng)應(yīng)用258
10.2.2電力系統(tǒng)應(yīng)用259
10.2.3鐵路系統(tǒng)應(yīng)用259
10.2.4電信同步網(wǎng)應(yīng)用259
第 11章差分GNSS技術(shù)261
11.1差分GNSS定義262
11.2差分系統(tǒng)基本原理263
11.2.1位置差分263
11.2.2偽距差分264
11.2.3相位平滑偽距差分266
11.2.4載波相位差分268
11.3局域差分GNSS270
11.3.1局域差分GNSS定義270
11.3.2局域差分GNSS的實(shí)現(xiàn)方法271
11.4廣域差分GNSS272
11.4.1廣域差分GNSS定義272
11.4.2廣域差分GNSS實(shí)現(xiàn)方法273
第 12章GNSS增強(qiáng)技術(shù)及應(yīng)用274
12.1GNSS增強(qiáng)方式分類275
12.2GNSS地基增強(qiáng)原理277
12.2.1系統(tǒng)概述277
12.2.2系統(tǒng)構(gòu)成277
12.3GNSS星基增強(qiáng)原理281
12.3.1系統(tǒng)概述281
12.3.2系統(tǒng)組成281
12.3.3系統(tǒng)完好性要求285
12.3.4SBAS信息285
12.3.5目前運(yùn)行和建設(shè)的SBAS 286
12.4GNSS增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用288
12.4.1地基增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用288
12.4.2星基增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用294
第 13章衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾技術(shù)297
13.1抗壓制式干擾技術(shù)299
13.1.1壓制式干擾分類300
13.1.2抗壓制式干擾算法301
13.2抗欺騙式干擾技術(shù)313
13.2.1欺騙式干擾分類313
13.2.2抗欺騙式干擾算法314
第 14章多源組合導(dǎo)航技術(shù)316
14.1INS/GNSS緊耦合導(dǎo)航系統(tǒng)319
14.1.1系統(tǒng)組成及工作原理319
14.1.2系統(tǒng)方程及量測方程321
14.2INS/CNS/GNSS組合導(dǎo)航系統(tǒng)326
14.2.1系統(tǒng)組成及工作原理326
14.2.2系統(tǒng)方程及量測方程328
14.3GNSS/視覺組合導(dǎo)航系統(tǒng)330
14.3.1系統(tǒng)組成及工作原理330
14.3.2基于路標(biāo)的雙目視覺輔助定位模型331
14.4全源導(dǎo)航技術(shù)334
14.4.1全源導(dǎo)航系統(tǒng)組成335
14.4.2全源導(dǎo)航算法模型336
14.4.3導(dǎo)航模式智能管理技術(shù)342
14.4.4全源導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用展望343
第 15章GNSS位置服務(wù)347
15.1位置監(jiān)控系統(tǒng)351
15.2災(zāi)情監(jiān)控與應(yīng)急指揮系統(tǒng)355
第 16章GNSS探測技術(shù)357
16.1GNSS掩星探測358
16.2GNSS大氣探測361
16.3GNSS-R探測363
第 17章新興導(dǎo)航技術(shù)366
17.1仿生導(dǎo)航367
17.1.1仿生導(dǎo)航研究現(xiàn)狀367
17.1.2全天域偏振光導(dǎo)航368
17.1.3基于熵流的光流復(fù)合導(dǎo)航376
17.1.4仿生導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用展望381
17.2室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)383
17.2.1室內(nèi)導(dǎo)航方法384
17.2.2主流的室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)385
17.2.3室內(nèi)導(dǎo)航的應(yīng)用392
17.3通信導(dǎo)航一體化394
17.3.1所采用的主要定位技術(shù)397
17.3.2導(dǎo)航數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)402
第三部分對地觀測技術(shù)應(yīng)用
第 18章對地觀測技術(shù)應(yīng)用概述407
18.1對地觀測技術(shù)應(yīng)用概述408
18.1.1對地觀測技術(shù)應(yīng)用需求409
18.1.2對地觀測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀411
18.1.3對地觀測技術(shù)應(yīng)用存在的問題414
18.2對地觀測技術(shù)應(yīng)用的主要研究內(nèi)容416
18.2.1對地觀測數(shù)據(jù)仿真、載荷優(yōu)化與綜合標(biāo)驗(yàn)416
18.2.2對地觀測技術(shù)應(yīng)用仿真與效能評估優(yōu)化417
18.2.3對地觀測星地協(xié)同智能化數(shù)據(jù)處理417
18.2.4對地觀測空間信息綜合應(yīng)用與增值服務(wù)417
第 19章對地觀測數(shù)據(jù)仿真、載荷優(yōu)化與綜合標(biāo)驗(yàn)418
19.1光學(xué)遙感衛(wèi)星成像仿真技術(shù)421
19.1.1目標(biāo)特性仿真建模422
19.1.2大氣輻射傳輸仿真建模423
19.1.3衛(wèi)星平臺(tái)仿真建模428
19.1.4衛(wèi)星載荷仿真建模432
19.2對地觀測數(shù)據(jù)高精度標(biāo)校438
19.2.1高精度輻射定標(biāo)技術(shù)438
19.2.2高精度幾何檢校技術(shù)451
19.2.3標(biāo)校場地技術(shù)方案與業(yè)務(wù)流程461
19.3對地觀測數(shù)據(jù)綜合質(zhì)量評價(jià)464
19.3.1輻射質(zhì)量評價(jià)方法464
19.3.2幾何質(zhì)量評價(jià)方法468
第 20章對地觀測星地協(xié)同智能化數(shù)據(jù)處理469
20.1對地觀測系統(tǒng)星上智能處理典型模式471
20.1.1星地一體化的遙感信息星上處理體系模型471
20.1.2遙感信息星上處理典型工作模式475
20.1.3效能評估體系構(gòu)建476
20.1.4星上環(huán)境約束性設(shè)計(jì)477
20.2對地觀測系統(tǒng)星上成像質(zhì)量智能優(yōu)化技術(shù)478
20.2.1基于成像環(huán)境評價(jià)的星上成像參數(shù)智能優(yōu)化技術(shù)478
20.2.2基于成像環(huán)境評價(jià)的星上成像參數(shù)智能優(yōu)化工作模式478
20.2.3面向成像質(zhì)量提升的星上輻射校正預(yù)處理技術(shù)484
20.3對地觀測系統(tǒng)星上快速響應(yīng)產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)488
20.3.1面向快速響應(yīng)應(yīng)用的星上目標(biāo)定位及識別技術(shù)488
20.3.2基于云檢測的星上影像數(shù)據(jù)自主篩選技術(shù)494
第 21章對地觀測技術(shù)應(yīng)用仿真與效能評估優(yōu)化500
21.1面向典型應(yīng)用場景的對地觀測系統(tǒng)建模仿真501
21.1.1典型應(yīng)用場景定義501
21.1.2對地觀測系統(tǒng)要素應(yīng)用能力約束數(shù)字化建模506
21.2面向應(yīng)用的天地一體化效能仿真與評價(jià)技術(shù)507
21.2.1天地一體化對地觀測任務(wù)仿真507
21.2.2應(yīng)用效能評估指標(biāo)體系構(gòu)建與算法設(shè)計(jì)509
21.2.3基于數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用綜合效能評估與影響因素分析512
21.3基于精細(xì)效能評估的天地一體化任務(wù)協(xié)同優(yōu)化技術(shù)515
21.3.1應(yīng)用需求統(tǒng)籌與星地資源約束轉(zhuǎn)換516
21.3.2基于星地系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和觀測天氣狀況的復(fù)雜任務(wù)聯(lián)合規(guī)劃517
21.3.3基于效能評估的任務(wù)與星地資源參數(shù)優(yōu)化519
第 22章對地觀測空間信息綜合應(yīng)用與增值服務(wù)522
22.1空間信息融合及信息提取523
22.1.1多源數(shù)據(jù)高級加工處理技術(shù)523
22.1.2多源數(shù)據(jù)時(shí)空信息融合技術(shù)527
22.1.3多源數(shù)據(jù)目標(biāo)信息提取技術(shù)531
22.1.4多源遙感數(shù)據(jù)定量反演技術(shù)534
22.1.5真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)536
22.2空間信息集成與行業(yè)應(yīng)用540
22.2.1空間信息一體化處理平臺(tái)540
22.2.2典型行業(yè)應(yīng)用546
第 23章對地觀測技術(shù)應(yīng)用展望560
23.1未來對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)將全面進(jìn)入高分辨率時(shí)代561
23.2高分成像衛(wèi)星將從分立的系統(tǒng)向綜合的體系發(fā)展562
23.3民用高分對地觀測衛(wèi)星向新興航天國家普及563
23.4光學(xué)成像技術(shù)向多模式、多手段、多軌道方向發(fā)展564
23.5雷達(dá)成像技術(shù)向干涉測量、動(dòng)目標(biāo)探測方向發(fā)展565
23.6靜止軌道高分成像系統(tǒng)將成為未來美歐的重點(diǎn)發(fā)展方向566
23.7微納高分辨率對地觀測衛(wèi)星將帶動(dòng)新的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)567
第 24章大數(shù)據(jù)與衛(wèi)星綜合應(yīng)用典型案例568
24.1概述569
24.2衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)在智慧城市中的應(yīng)用572
24.2.1智慧城市框架體系573
24.2.2衛(wèi)星應(yīng)用在智慧城市中的主要作用576
24.2.3典型智慧城市應(yīng)用案例577
24.3衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)支撐“一帶一路”倡議實(shí)施580
24.3.1戰(zhàn)略安全信息服務(wù)581
24.3.2企業(yè)“走出去”信息服務(wù)582
24.3.3應(yīng)急響應(yīng)信息服務(wù)582
24.4衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)在防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用583
附錄中英文縮略語對照表587
參考文獻(xiàn)605
索引618
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