天空地一体化自组织网络导航技术及应用

　　本书围绕天空地一体化自组织网络导航技术及其应用，探讨了网络架构、网络感知与自愈、导航通信协同、组网导航增强等主要问题。本书结合空间信息网络的全新研究成果以及我国基于北斗的综合定位导航授时体系呈现出的更加泛在、更加融合、更加智能的发展趋势，提出了导航增强自组织网络架构、导航自组织网络的感知与自愈、导航通信自组织网络、组网导航增强技术及应用模式，进行了天空地一体化组网导航集成仿真验证，解决了异质异构网络多维度协同、突变需求下高动态网络动态调整、时空间变化的随机误差准确消除等问题。本书可作为高等院校通信与网络、计算机等专业的师生的教学参考书，也可供信息类相关领域的研究和实践工作者参考。

　　巩应奎中国科学院空天信息创新研究院研究员，国家自然科学基金委员会项目评审专家，世界交通运输大会“航空通信导航监视”技术委员会主 席，主要从事空天组网导航、智能可信导航及系统仿真评估等技术研究与开发工作，先后主持承担了国家自然科学基金会重点项目、导航专项分系统、“863”计划重点项目等十余项科研项目。在国内外学术期刊发表论文四十余篇，授 权发明专利十余项。薛瑞北京航空航天大学教授、博士生导师，长期从事航空导航、空中交通管理等领域技术研究和开发工作，获得国家万人计划“青年拔尖人才支持计划”支持，获得中国青年科学技术奖、国家技术发明奖一等奖1项（排名第3）、国家科学技术进步奖二等奖2项（分别排名第2、第3）。

第1章 绪论\t001
1．1 研究背景\t002
1．2 国内外研究现状\t003
1．2．1 导航增强动态自组织网络架构\t003
1．2．2 节点动态感知与网络自愈\t010
1．2．3 导航增强\t012
1．3 小结\t015
参考文献\t016
第2章 导航增强自组织网络架构\t025
2．1 引言\t026
2．2 时空基准的统一和维持技术\t026
2．2．1 异质异构网络时间基准统一和维持技术\t027
2．2．2 异质异构网络空间基准统一和维持技术\t032
2．2．3 时间基准统一与维持技术仿真验证\t032
2．3 临近空间动态导航网络构型\t035
2．3．1 临近空间导航网络构型基础\t036
2．3．2 最优单元构型\t041
2．3．3 飞艇动态组网运动特性表征\t049
2．3．4 超压气球动态组网运动特性表征\t051
2．3．5 动态组网模型及边界优化算法\t053
2．4 临近空间组网协同定位方法\t061
2．4．1 协同定位应用场景和问题描述\t061
2．4．2 协同定位方法基本原理\t062
2．4．3 无迹卡尔曼滤波算法\t064
2．4．4 基于UKF的组网协同定位方法\t067
2．4．5 仿真结果分析\t068
2．5 小结\t070
参考文献\t071
第3章 导航自组织网络的感知与自愈\t073
3．1 引言\t074
3．1．1 GNSS伪卫星技术\t075
3．1．2 导航自组织网络\t084
3．2 导航自组织网络的协同定位\t090
3．2．1 基本原理\t091
3．2．2 最小二乘估计协同定位方法\t094
3．2．3 卡尔曼滤波协同定位方法\t097
3．2．4 粒子滤波协同定位方法\t103
3．2．5 仿真分析\t110
3．3 导航自组织网络的故障检测\t117
3．3．1 GNSS RAIM算法\t118
3．3．2 自组织网络节点故障模式分析\t125
3．3．3 自组织网络节点故障检测方法\t132
3．3．4 仿真分析\t138
3．4 导航自组织网络的误差估计\t142
3．4．1 导航组网测距精度评估\t143
3．4．2 导航自组织网络的测距误差包络\t144
3．4．3 基于稳定分布的误差包络方法\t145
3．4．4 仿真分析\t148
3．5 导航自组织网络的用户定位\t151
3．5．1 导航自组织网络用户定位方法\t151
3．5．2 定位性能的评价\t152
3．5．3 仿真分析\t154
3．6 小结\t157
参考文献\t157
第4章 导航通信自组织网络\t161
4．1 引言\t162
4．2 基于时空信息的动态路由技术\t162
4．2．1 动态自组织网络的概念\t162
4．2．2 动态路由协议\t164
4．3 基于网络编码技术的空间自组织网络技术\t169
4．3．1 基于位置坐标的动态组网\t170
4．3．2 基于动态路由的通信机制\t176
4．3．3 动态组网应用模式\t177
4．4 “同平台，共网络”导航通信组网技术\t182
4．4．1 “同平台，共网络”概念介绍\t182
4．4．2 临近空间组网技术研究进展\t184
4．4．3 空基平台组网动态拓扑技术\t186
4．4．4 组网的路由算法技术\t191
4．4．5 临近空间平台导航定位技术原理\t192
4．5 小结\t194
参考文献\t195
第5章 组网导航增强技术及应用模式\t197
5．1 引言\t198
5．2 组网导航的完好性增强方法\t199
5．2．1 卫星导航的完好性增强技术\t199
5．2．2 导航自组织网络的空基增强技术\t203
5．2．3 导航自组织网络的地基增强技术\t213
5．3 小结\t217
参考文献\t217
第6章 天空地一体化组网导航集成仿真验证系统\t219
6．1 引言\t220
6．2 集成仿真系统架构\t220
6．2．1 系统架构设计分析\t221
6．2．2 系统模块化设计\t222
6．2．3 系统仿真数据\t225
6．2．4 仿真验证流程\t226
6．2．5 仿真平台软件架构\t227
6．3 集成仿真验证系统设计\t229
6．3．1 仿真想定子系统\t229
6．3．2 仿真控制子系统\t232
6．3．3 体系分析子系统\t233
6．3．4 组网通信子系统\t236
6．3．5 业务模拟子系统\t241
6．3．6 效能评估子系统\t246
6．4 小结\t249
参考文献\t249
名词索引\t251