本書從衛星應用的角度出發，涵蓋了衛星通信、衛星導航及對地觀測應用中的主要技術、典型系統及應用案例。衛星通信技術應用部分，以“網絡”為側重點，闡述衛星通信網絡的構成、通信協議、重點設備；衛星導航技術應用部分，從信號特點、信息處理原理和測量性能出發，闡述GNSS授時、差分、增強、抗干擾、組合導航、位置服務、探測等技術原理和典型應用系統；對地觀測技術應用部分，從“用好”、“好用”和“適用”三個維度，闡述天地一體化全鏈路仿真、優化，星地協同智能化數據處理，應用效能評估等技術，及綜合應用與增值服務。
本書可作為高等院校衛星應用相關專業學生的教學參考書，也可供從事衛星應用產品研發和衛星應用系統研究的科技人員參考。
1.展現了我國空間科學技術的眾多原創性科研成果。
2.反映“互聯網+”與航天技術的融合發展。
3.體現我國空間探索和空間應用的科技創新能力。
4.叢書由葉培建院士領銜，孫家棟、閔桂榮、王希季三位院士聯袂推薦。
5.力圖為研究和設計的人員提供新的設計思路和方法。
王海濤，研究員，博士生導師，中央軍委科技委“國防科技創新特區”領域專家組專家，裝備發展部衛星應用技術專業組專家，享受國務院政府特殊津貼，現任中國空間技術研究院副院長。長期從事衛星通信、衛星導航應用系統研究。主持研制了我國第一套基于DVB-RCS協議的VSAT衛星通信系統、載人航天工程交會對接GNSS相對測量子系統等重大項目。獲國防科學技術獎一等獎、二等獎，軍隊科技進步獎二等獎，“中國載人航天工程突出貢獻者”獎章等多項獎勵。
仇躍華，研究員，衛星導航應用領域專家，現任北京衛星信息工程研究所科技委主任。主要從事衛星導航技術和應用等方向的研究工作，是我國首個空間飛行器GNSS接收機的主要研制者。主持并參與了“神舟”系列飛船等多個空間飛行器GNSS接收機的研制和試驗任務。曾獲軍隊科學技術進步獎二等獎、國防科學技術獎三等獎等多項獎勵。
梁銀川，高級工程師，現任職于北京衛星信息工程研究所。主要從事衛星綜合應用技術和發展規劃研究，包括衛星遙感圖像處理、地理信息系統技術研究等。參與了“一帶一路”空間信息走廊建設與應用工程、國家衛星林業遙感服務平臺、高分水利應用示范系統平臺總體設計和集成等重大項目論證和實施。
第 1章緒論001
1.1概述002
1.2我國衛星應用的發展004
1.2.1通信衛星應用004
1.2.2導航衛星應用010
1.2.3對地觀測衛星應用013
第 一部分衛星通信技術應用
第 2章衛星通信網絡技術基礎019
2.1衛星通信網絡傳輸標準概述020
2.1.1DVB系列標準020
2.1.2GMR標準023
2.1.3其他標準030
2.2軌道036
2.2.1開普勒定律036
2.2.2軌道參數037
2.2.3軌道類別038
2.2.4地球同步軌道衛星（GEO）與非對地靜止軌道衛星（NGEO）系統對比039
2.2.5MEO和LEO系統對比040
2.3衛星通信網絡概述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衛星網絡的特點042
目錄2.4衛星鏈路046
2.4.1衛星鏈路空間傳輸的特點046
2.4.2傳輸技術047
2.4.3鏈路計算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與地面網絡互連067
2.7.1與電話網絡互連067
2.7.2與國際互聯網互連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星上處理關鍵技術081
2.9.2星上處理功能082
2.9.3星上處理應用體現082
第3章衛星廣播電視系統084
3.1衛星廣播電視體制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體制090
3.2衛星廣播電視系統093
3.2.1MBSAT系統094
3.2.2天狼星XM系統096
3.2.3W2A系統097
第4章寬帶衛星通信網絡099
4.1分組交換網絡100
4.1.1基本原理100
4.1.2ATM與TCP/IP100
4.1.3QoS103
4.2衛星IP技術104
4.3網絡設備設計107
4.3.1IP調制解調器107
4.3.2網絡管理系統108
4.3.3路由交換109
4.4寬帶衛星通信系統112
4.4.1寬帶全球衛星系統112
4.4.2SpaceWay3系統116
4.4.3寬帶互聯網工程試驗和演示衛星系統123
第5章衛星移動通信網絡129
5.1電路交換網絡130
5.1.1基本原理130
5.1.2信令132
5.2無線接入網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142
5.3.1呼叫控制142
5.3.2移動性管理143
5.3.3會話管理145
第6章低軌星座通信網絡149
6.1銥星系統150
6.1.1一代系統150
6.1.2二代系統161
6.1.3關鍵技術162
6.1.4應用情況165
6.2全球星系統174
6.2.1一代系統174
6.2.2二代系統180
6.2.3應用情況181
6.3ORBCOMM系統184
6.3.1一代系統184
6.3.2二代系統188
6.3.3應用情況190
第7章衛星通信網絡發展展望193
7.1衛星通信發展趨勢194
7.2衛星通信技術應用197
7.2.1多媒體分發197
7.2.2服務連續性199
7.2.3物聯網業務200
7.2.4網絡控制信令分離201
7.2.5關鍵電信任務201
7.3衛星通信研究方向203
7.3.1服務提供203
7.3.2軟件定義網絡和虛擬化204
7.3.3連接和網絡205
7.3.4空中接口和頻譜206
第二部分衛星導航技術應用
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接收機組成229
8.2.3弱信號處理技術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基本應用237
9.1航天應用239
9.2航空應用241
9.3陸地應用243
9.3.1車輛243
9.3.2行人245
9.3.3戶外運動248
9.3.4林業監測249
9.3.5智慧城市應用250
9.4海洋應用254
第 10章GNSS授時及應用255
10.1GNSS授時原理及精度256
10.1.1廣播式授時256
10.1.2共視法授時257
10.2GNSS授時應用258
10.2.1電視系統應用258
10.2.2電力系統應用259
10.2.3鐵路系統應用259
10.2.4電信同步網應用259
第 11章差分GNSS技術261
11.1差分GNSS定義262
11.2差分系統基本原理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的實現方法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實現方法273
第 12章GNSS增強技術及應用274
12.1GNSS增強方式分類275
12.2GNSS地基增強原理277
12.2.1系統概述277
12.2.2系統構成277
12.3GNSS星基增強原理281
12.3.1系統概述281
12.3.2系統組成281
12.3.3系統完好性要求285
12.3.4SBAS信息285
12.3.5目前運行和建設的SBAS 286
12.4GNSS增強技術應用288
12.4.1地基增強技術應用288
12.4.2星基增強技術應用294
第 13章衛星導航抗干擾技術297
13.1抗壓制式干擾技術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章多源組合導航技術316
14.1INS/GNSS緊耦合導航系統319
14.1.1系統組成及工作原理319
14.1.2系統方程及量測方程321
14.2INS/CNS/GNSS組合導航系統326
14.2.1系統組成及工作原理326
14.2.2系統方程及量測方程328
14.3GNSS/視覺組合導航系統330
14.3.1系統組成及工作原理330
14.3.2基于路標的雙目視覺輔助定位模型331
14.4全源導航技術334
14.4.1全源導航系統組成335
14.4.2全源導航算法模型336
14.4.3導航模式智能管理技術342
14.4.4全源導航技術的應用展望343
第 15章GNSS位置服務347
15.1位置監控系統351
15.2災情監控與應急指揮系統355
第 16章GNSS探測技術357
16.1GNSS掩星探測358
16.2GNSS大氣探測361
16.3GNSS-R探測363
第 17章新興導航技術366
17.1仿生導航367
17.1.1仿生導航研究現狀367
17.1.2全天域偏振光導航368
17.1.3基于熵流的光流復合導航376
17.1.4仿生導航技術的應用展望381
17.2室內導航技術383
17.2.1室內導航方法384
17.2.2主流的室內導航技術385
17.2.3室內導航的應用392
17.3通信導航一體化394
17.3.1所采用的主要定位技術397
17.3.2導航數據標準402
第三部分對地觀測技術應用
第 18章對地觀測技術應用概述407
18.1對地觀測技術應用概述408
18.1.1對地觀測技術應用需求409
18.1.2對地觀測技術應用現狀411
18.1.3對地觀測技術應用存在的問題414
18.2對地觀測技術應用的主要研究內容416
18.2.1對地觀測數據仿真、載荷優化與綜合標驗416
18.2.2對地觀測技術應用仿真與效能評估優化417
18.2.3對地觀測星地協同智能化數據處理417
18.2.4對地觀測空間信息綜合應用與增值服務417
第 19章對地觀測數據仿真、載荷優化與綜合標驗418
19.1光學遙感衛星成像仿真技術421
19.1.1目標特性仿真建模422
19.1.2大氣輻射傳輸仿真建模423
19.1.3衛星平臺仿真建模428
19.1.4衛星載荷仿真建模432
19.2對地觀測數據高精度標校438
19.2.1高精度輻射定標技術438
19.2.2高精度幾何檢校技術451
19.2.3標校場地技術方案與業務流程461
19.3對地觀測數據綜合質量評價464
19.3.1輻射質量評價方法464
19.3.2幾何質量評價方法468
第 20章對地觀測星地協同智能化數據處理469
20.1對地觀測系統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效能評估體系構建476
20.1.4星上環境約束性設計477
20.2對地觀測系統星上成像質量智能優化技術478
20.2.1基于成像環境評價的星上成像參數智能優化技術478
20.2.2基于成像環境評價的星上成像參數智能優化工作模式478
20.2.3面向成像質量提升的星上輻射校正預處理技術484
20.3對地觀測系統星上快速響應產品服務技術488
20.3.1面向快速響應應用的星上目標定位及識別技術488
20.3.2基于云檢測的星上影像數據自主篩選技術494
第 21章對地觀測技術應用仿真與效能評估優化500
21.1面向典型應用場景的對地觀測系統建模仿真501
21.1.1典型應用場景定義501
21.1.2對地觀測系統要素應用能力約束數字化建模506
21.2面向應用的天地一體化效能仿真與評價技術507
21.2.1天地一體化對地觀測任務仿真507
21.2.2應用效能評估指標體系構建與算法設計509
21.2.3基于數據挖掘的應用綜合效能評估與影響因素分析512
21.3基于精細效能評估的天地一體化任務協同優化技術515
21.3.1應用需求統籌與星地資源約束轉換516
21.3.2基于星地系統運行狀態和觀測天氣狀況的復雜任務聯合規劃517
21.3.3基于效能評估的任務與星地資源參數優化519
第 22章對地觀測空間信息綜合應用與增值服務522
22.1空間信息融合及信息提取523
22.1.1多源數據高級加工處理技術523
22.1.2多源數據時空信息融合技術527
22.1.3多源數據目標信息提取技術531
22.1.4多源遙感數據定量反演技術534
22.1.5真實性檢驗技術536
22.2空間信息集成與行業應用540
22.2.1空間信息一體化處理平臺540
22.2.2典型行業應用546
第 23章對地觀測技術應用展望560
23.1未來對地觀測衛星系統將全面進入高分辨率時代561
23.2高分成像衛星將從分立的系統向綜合的體系發展562
23.3民用高分對地觀測衛星向新興航天國家普及563
23.4光學成像技術向多模式、多手段、多軌道方向發展564
23.5雷達成像技術向干涉測量、動目標探測方向發展565
23.6靜止軌道高分成像系統將成為未來美歐的重點發展方向566
23.7微納高分辨率對地觀測衛星將帶動新的應用產業567
第 24章大數據與衛星綜合應用典型案例568
24.1概述569
24.2衛星應用技術在智慧城市中的應用572
24.2.1智慧城市框架體系573
24.2.2衛星應用在智慧城市中的主要作用576
24.2.3典型智慧城市應用案例577
24.3衛星應用技術支撐“一帶一路”倡議實施580
24.3.1戰略安全信息服務581
24.3.2企業“走出去”信息服務582
24.3.3應急響應信息服務582
24.4衛星應用技術在防災減災中的應用583
附錄中英文縮略語對照表587
參考文獻605
索引618
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