《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

理论授课减速机测试台32学时，实践课程为课堂外学时。

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课程主要教学内容		学时分配	合计
卫星导航发展历史和现状	介绍卫星导航发展历史和现状。包括NNSS、CICADA、GPS、GLONASS、GALILEO、COMPASS；介绍卫星导航系统的作用和特点，及其在军事和民用领域中的应用。	2学时	2学时
卫星导航基础知识	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。	2学时	6学时
	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、协调世界时、力学时、卫星导航时间系统；卫星通信调制技术、多址技术。	2学时
	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。	2学时
系统与信号	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。	2学时	4学时
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。	2学时	4学时
GPS接收机技术	接收机体系结构的发展、射频前端工作原理，信号捕获技术。	2学时	4学时
GPS接收机技术	GPS信号跟踪技术，高级信号处理技术。	2学时	4学时
卫星导航基本定位方法	定位方法的分类、卫星定位观测量、伪距单点定位原理及定位精度。	2学时	4学时自动扶梯装饰
卫星导航基本定位方法	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。	2学时	4学时自动扶梯装饰
定位误差	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）。	2学时	2学时
差分定位旋转工作台方法	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。	2学时	6学时
	载波相位差分定位技术、区域差分定位系统（差分定位精度、局域差分、广域差分、多基准站RTK、信标差分、差分电文格式）。	2学时
	周跳探测与修复、整周模糊度实时解算方法。	2学时
卫星导航增强系统	航空导航需求、星基增强系统、陆基增强系统、机载增强系统、完好性监测技术。	2学时	2学时
船用惯性导航系统与卫星导航系统的组合	船用惯性导航系统、推算航位系统、卡尔曼滤波技术、GPS/惯导组合技术、GPS/推算航位组合技术。	2学时	2学时
实践教学	实验一：卫星定位基础实验	1学时	8学时
	实验二：GPS卫星信号分析实验	1学时
	实验三：任意时刻卫星位置、速度计算实验	1学时
	实验四：GPS接收机单点定位及定位精度分析实验	1学时
	实验五：卫星定位大气延时误差分析实验	1学时
	实验六：差分定位及定位性能分析实验	2学时
	实验七：GPS/惯导组合导航性能分析实验	1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。

医用拉链五、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.

本文发布于:2024-09-22 09:52:30，感谢您对本站的认可！

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