本书从卫星应用的角度出发，涵盖了卫星通信、卫星导航及对地观测应用中的主要技术、典型系统及应用案例。卫星通信技术应用部分，以“网络”为侧重点，阐述卫星通信网络的构成、通信协议、重点设备；卫星导航技术应用部分，从信号特点、信息处理原理和测量性能出发，阐述GNSS授时、差分、增强、抗干扰、组合导航、位置服务、探测等技术原理和典型应用系统；对地观测技术应用部分，从“用好”、“好用”和“适用”三个维度，阐述天地一体化全链路仿真、优化，星地协同智能化数据处理，应用效能评估等技术，及综合应用与增值服务。
本书可作为高等院校卫星应用相关专业学生的教学参考书，也可供从事卫星应用产品研发和卫星应用系统研究的科技人员参考。
1.展现了我国空间科学技术的众多原创性科研成果。
2.反映“互联网+”与航天技术的融合发展。
3.体现我国空间探索和空间应用的科技创新能力。
4.丛书由叶培建院士领衔，孙家栋、闵桂荣、王希季三位院士联袂推荐。
5.力图为研究和设计的人员提供新的设计思路和方法。
王海涛，研究员，博士生导师，中央军委科技委“国防科技创新特区”领域专家组专家，装备发展部卫星应用技术专业组专家，享受国务院政府特殊津贴，现任中国空间技术研究院副院长。长期从事卫星通信、卫星导航应用系统研究。主持研制了我国第一套基于DVB-RCS协议的VSAT卫星通信系统、载人航天工程交会对接GNSS相对测量子系统等重大项目。获国防科学技术奖一等奖、二等奖，军队科技进步奖二等奖，“中国载人航天工程突出贡献者”奖章等多项奖励。
仇跃华，研究员，卫星导航应用领域专家，现任北京卫星信息工程研究所科技委主任。主要从事卫星导航技术和应用等方向的研究工作，是我国首个空间飞行器GNSS接收机的主要研制者。主持并参与了“神舟”系列飞船等多个空间飞行器GNSS接收机的研制和试验任务。曾获军队科学技术进步奖二等奖、国防科学技术奖三等奖等多项奖励。
梁银川，高级工程师，现任职于北京卫星信息工程研究所。主要从事卫星综合应用技术和发展规划研究，包括卫星遥感图像处理、地理信息系统技术研究等。参与了“一带一路”空间信息走廊建设与应用工程、国家卫星林业遥感服务平台、高分水利应用示范系统平台总体设计和集成等重大项目论证和实施。
第 1章绪论001
1.1概述002
1.2我国卫星应用的发展004
1.2.1通信卫星应用004
1.2.2导航卫星应用010
1.2.3对地观测卫星应用013
第 一部分卫星通信技术应用
第 2章卫星通信网络技术基础019
2.1卫星通信网络传输标准概述020
2.1.1DVB系列标准020
2.1.2GMR标准023
2.1.3其他标准030
2.2轨道036
2.2.1开普勒定律036
2.2.2轨道参数037
2.2.3轨道类别038
2.2.4地球同步轨道卫星（GEO）与非对地静止轨道卫星（NGEO）系统对比039
2.2.5MEO和LEO系统对比040
2.3卫星通信网络概述041
2.3.1空间段041
2.3.2地面段042
2.3.3用户段042
2.3.4卫星网络的特点042
目录2.4卫星链路046
2.4.1卫星链路空间传输的特点046
2.4.2传输技术047
2.4.3链路计算049
2.5多址接入056
2.5.1FDMA057
2.5.2TDMA059
2.5.3CDMA061
2.6资源分配064
2.6.1随机接入064
2.6.2固定分配065
2.6.3按需分配065
2.7与地面网络互连067
2.7.1与电话网络互连067
2.7.2与国际互联网互连070
2.8星间链路075
2.8.1星间链路概述075
2.8.2星间链路的组成及种类076
2.8.3星间链路的几何特性077
2.9星上处理080
2.9.1星上处理关键技术081
2.9.2星上处理功能082
2.9.3星上处理应用体现082
第3章卫星广播电视系统084
3.1卫星广播电视体制086
3.1.1S-DMB体制086
3.1.2DVB-SH体制087
3.1.3CMMB体制089
3.1.4下一代广播电视无线网体制090
3.2卫星广播电视系统093
3.2.1MBSAT系统094
3.2.2天狼星XM系统096
3.2.3W2A系统097
第4章宽带卫星通信网络099
4.1分组交换网络100
4.1.1基本原理100
4.1.2ATM与TCP/IP100
4.1.3QoS103
4.2卫星IP技术104
4.3网络设备设计107
4.3.1IP调制解调器107
4.3.2网络管理系统108
4.3.3路由交换109
4.4宽带卫星通信系统112
4.4.1宽带全球卫星系统112
4.4.2SpaceWay3系统116
4.4.3宽带互联网工程试验和演示卫星系统123
第5章卫星移动通信网络129
5.1电路交换网络130
5.1.1基本原理130
5.1.2信令132
5.2无线接入网136
5.2.1无线资源控制137
5.2.2无线链路控制138
5.2.3无线测量140
5.3核心网142
5.3.1呼叫控制142
5.3.2移动性管理143
5.3.3会话管理145
第6章低轨星座通信网络149
6.1铱星系统150
6.1.1一代系统150
6.1.2二代系统161
6.1.3关键技术162
6.1.4应用情况165
6.2全球星系统174
6.2.1一代系统174
6.2.2二代系统180
6.2.3应用情况181
6.3ORBCOMM系统184
6.3.1一代系统184
6.3.2二代系统188
6.3.3应用情况190
第7章卫星通信网络发展展望193
7.1卫星通信发展趋势194
7.2卫星通信技术应用197
7.2.1多媒体分发197
7.2.2服务连续性199
7.2.3物联网业务200
7.2.4网络控制信令分离201
7.2.5关键电信任务201
7.3卫星通信研究方向203
7.3.1服务提供203
7.3.2软件定义网络和虚拟化204
7.3.3连接和网络205
7.3.4空中接口和频谱206
第二部分卫星导航技术应用
第8章GNSS信号信息处理209
8.1GNSS信号与信息210
8.1.1BPSK信号211
8.1.2BOC及其复合信号216
8.1.3GNSS信息225
8.2GNSS信号接收处理228
8.2.1GNSS信号接收原理228
8.2.2GNSS接收机组成229
8.2.3弱信号处理技术232
8.3GNSS定位精度分析234
8.3.1GNSS定位精度的影响因素234
8.3.2信号测量误差235
第9章GNSS基本应用237
9.1航天应用239
9.2航空应用241
9.3陆地应用243
9.3.1车辆243
9.3.2行人245
9.3.3户外运动248
9.3.4林业监测249
9.3.5智慧城市应用250
9.4海洋应用254
第 10章GNSS授时及应用255
10.1GNSS授时原理及精度256
10.1.1广播式授时256
10.1.2共视法授时257
10.2GNSS授时应用258
10.2.1电视系统应用258
10.2.2电力系统应用259
10.2.3铁路系统应用259
10.2.4电信同步网应用259
第 11章差分GNSS技术261
11.1差分GNSS定义262
11.2差分系统基本原理263
11.2.1位置差分263
11.2.2伪距差分264
11.2.3相位平滑伪距差分266
11.2.4载波相位差分268
11.3局域差分GNSS270
11.3.1局域差分GNSS定义270
11.3.2局域差分GNSS的实现方法271
11.4广域差分GNSS272
11.4.1广域差分GNSS定义272
11.4.2广域差分GNSS实现方法273
第 12章GNSS增强技术及应用274
12.1GNSS增强方式分类275
12.2GNSS地基增强原理277
12.2.1系统概述277
12.2.2系统构成277
12.3GNSS星基增强原理281
12.3.1系统概述281
12.3.2系统组成281
12.3.3系统完好性要求285
12.3.4SBAS信息285
12.3.5目前运行和建设的SBAS 286
12.4GNSS增强技术应用288
12.4.1地基增强技术应用288
12.4.2星基增强技术应用294
第 13章卫星导航抗干扰技术297
13.1抗压制式干扰技术299
13.1.1压制式干扰分类300
13.1.2抗压制式干扰算法301
13.2抗欺骗式干扰技术313
13.2.1欺骗式干扰分类313
13.2.2抗欺骗式干扰算法314
第 14章多源组合导航技术316
14.1INS/GNSS紧耦合导航系统319
14.1.1系统组成及工作原理319
14.1.2系统方程及量测方程321
14.2INS/CNS/GNSS组合导航系统326
14.2.1系统组成及工作原理326
14.2.2系统方程及量测方程328
14.3GNSS/视觉组合导航系统330
14.3.1系统组成及工作原理330
14.3.2基于路标的双目视觉辅助定位模型331
14.4全源导航技术334
14.4.1全源导航系统组成335
14.4.2全源导航算法模型336
14.4.3导航模式智能管理技术342
14.4.4全源导航技术的应用展望343
第 15章GNSS位置服务347
15.1位置监控系统351
15.2灾情监控与应急指挥系统355
第 16章GNSS探测技术357
16.1GNSS掩星探测358
16.2GNSS大气探测361
16.3GNSS-R探测363
第 17章新兴导航技术366
17.1仿生导航367
17.1.1仿生导航研究现状367
17.1.2全天域偏振光导航368
17.1.3基于熵流的光流复合导航376
17.1.4仿生导航技术的应用展望381
17.2室内导航技术383
17.2.1室内导航方法384
17.2.2主流的室内导航技术385
17.2.3室内导航的应用392
17.3通信导航一体化394
17.3.1所采用的主要定位技术397
17.3.2导航数据标准402
第三部分对地观测技术应用
第 18章对地观测技术应用概述407
18.1对地观测技术应用概述408
18.1.1对地观测技术应用需求409
18.1.2对地观测技术应用现状411
18.1.3对地观测技术应用存在的问题414
18.2对地观测技术应用的主要研究内容416
18.2.1对地观测数据仿真、载荷优化与综合标验416
18.2.2对地观测技术应用仿真与效能评估优化417
18.2.3对地观测星地协同智能化数据处理417
18.2.4对地观测空间信息综合应用与增值服务417
第 19章对地观测数据仿真、载荷优化与综合标验418
19.1光学遥感卫星成像仿真技术421
19.1.1目标特性仿真建模422
19.1.2大气辐射传输仿真建模423
19.1.3卫星平台仿真建模428
19.1.4卫星载荷仿真建模432
19.2对地观测数据高精度标校438
19.2.1高精度辐射定标技术438
19.2.2高精度几何检校技术451
19.2.3标校场地技术方案与业务流程461
19.3对地观测数据综合质量评价464
19.3.1辐射质量评价方法464
19.3.2几何质量评价方法468
第 20章对地观测星地协同智能化数据处理469
20.1对地观测系统星上智能处理典型模式471
20.1.1星地一体化的遥感信息星上处理体系模型471
20.1.2遥感信息星上处理典型工作模式475
20.1.3效能评估体系构建476
20.1.4星上环境约束性设计477
20.2对地观测系统星上成像质量智能优化技术478
20.2.1基于成像环境评价的星上成像参数智能优化技术478
20.2.2基于成像环境评价的星上成像参数智能优化工作模式478
20.2.3面向成像质量提升的星上辐射校正预处理技术484
20.3对地观测系统星上快速响应产品服务技术488
20.3.1面向快速响应应用的星上目标定位及识别技术488
20.3.2基于云检测的星上影像数据自主筛选技术494
第 21章对地观测技术应用仿真与效能评估优化500
21.1面向典型应用场景的对地观测系统建模仿真501
21.1.1典型应用场景定义501
21.1.2对地观测系统要素应用能力约束数字化建模506
21.2面向应用的天地一体化效能仿真与评价技术507
21.2.1天地一体化对地观测任务仿真507
21.2.2应用效能评估指标体系构建与算法设计509
21.2.3基于数据挖掘的应用综合效能评估与影响因素分析512
21.3基于精细效能评估的天地一体化任务协同优化技术515
21.3.1应用需求统筹与星地资源约束转换516
21.3.2基于星地系统运行状态和观测天气状况的复杂任务联合规划517
21.3.3基于效能评估的任务与星地资源参数优化519
第 22章对地观测空间信息综合应用与增值服务522
22.1空间信息融合及信息提取523
22.1.1多源数据高级加工处理技术523
22.1.2多源数据时空信息融合技术527
22.1.3多源数据目标信息提取技术531
22.1.4多源遥感数据定量反演技术534
22.1.5真实性检验技术536
22.2空间信息集成与行业应用540
22.2.1空间信息一体化处理平台540
22.2.2典型行业应用546
第 23章对地观测技术应用展望560
23.1未来对地观测卫星系统将全面进入高分辨率时代561
23.2高分成像卫星将从分立的系统向综合的体系发展562
23.3民用高分对地观测卫星向新兴航天国家普及563
23.4光学成像技术向多模式、多手段、多轨道方向发展564
23.5雷达成像技术向干涉测量、动目标探测方向发展565
23.6静止轨道高分成像系统将成为未来美欧的重点发展方向566
23.7微纳高分辨率对地观测卫星将带动新的应用产业567
第 24章大数据与卫星综合应用典型案例568
24.1概述569
24.2卫星应用技术在智慧城市中的应用572
24.2.1智慧城市框架体系573
24.2.2卫星应用在智慧城市中的主要作用576
24.2.3典型智慧城市应用案例577
24.3卫星应用技术支撑“一带一路”倡议实施580
24.3.1战略安全信息服务581
24.3.2企业“走出去”信息服务582
24.3.3应急响应信息服务582
24.4卫星应用技术在防灾减灾中的应用583
附录中英文缩略语对照表587
参考文献605
索引618
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