《飞行器定位与导航技术（第2版）》以卫星、导弹、飞机等飞行器为应用背景，介绍了天文、惯性、地基无线电、卫星四种导航技术的基本原理，考虑地球不规则运动的协议惯性、协议地球等常用坐标系，以及世界时、原子时等常用时间系统，重点讲述了卫星导航技术、机载捷联惯性／卫星组合导航技术，以及弹载平台惯性／星敏感器组合导航技术。卫星导航技术中包括伪距单点绝对定位、伪距差分相对定位、载波相位差分精密相对定位等方法，以及精度分析、载波相位整周模糊度求解、完好性监测等内容。

《飞行器定位与导航技术（第2版）》可作为高等院校飞行器设计等专业的研究生教材，也可作为相关科研人员的参考书。

吴杰，1964年2月生，湖南长沙人。1984年7月解放军测绘学院大地测量专业本科毕业，1987年7月解放军测绘学院大地测量专业硕士毕业．1996年6月中国科学院上海天文台天体测量与天体力学专业博士毕业。现任国防科技大学空天科学学院教授、博士生导师。承担有关导航技术的973、863、武器装备预研等项目50余项，获军队科技进步一等奖1项（排名第四）、二等奖2项（排名首位、第九），获国防专利1项（排名首位）。从事国防教育事业34年，主讲“飞行器定位与导航技术”研究生课程。荣获校研究生院教学优秀个人三等奖2次。现重点研究卫星／微惯性组合高精度相对导航及完好性风险评估技术。

安雪滢，1978年5月生，黑龙江尚志人。2006年12月获博士学位，现任国防科技大学空天科学学院教授。主要从事飞行器轨道动力学、导航与控制方面的教学与科研工作。主讲“空天飞行力学”“航天系统及其作战应用”等课程，在国内外核心期刊和国际学术会议发表文章30余篇，出版专著2部、教材1部，授权发明专利2项。

郑伟，1972年2月生，内蒙古凉城人。现任国防科技大学空天科学学院教授、博士生导师。长期从事飞行器动力学、导航、制导与控制方面的教学科研工作，主持建设国家课程“航天器轨道力学”，主讲“航天器轨道力学基础”“天文学基础”“航天时代的天文学”等课程。发表学术论文100余篇，出版科研专著6部、教研专著1部、教材2部，授权发明专利20余项。获国家教学成果奖2项，省部级教学成果奖3项，军队科技进步一等奖2项、二等奖2项。

第1章 绪论

1．1 导航的概念及其分类

1．2 导航技术发展简史

1．2．1 天文导航

1．2．2 地基无线电导航

1．2．3 惯性导航

1．2．4 卫星导航

1．2．5 组合导航

1．3 现代导航技术发展趋势

思考题

第2章 常用坐标系与时间系统

2．1 地球的运动

2．1．1 基本概念

2．1．2 地球的不规则运动

2．2 协议天球坐标系与协议地球坐标系

2．2．1 天球坐标系及其转换关系

2．2．2 地球坐标系及其转换关系

2．3 常用卫星导航坐标系

2．4 其他常用坐标系

2．5 常用时间系统

2．5．1 世界时系统

2．5．2 原子时系统

2．5．3 频率误差与时钟误差

思考题

第3章 天文导航基本原理

3．1 地面天文导航

3．1．1 单星方位与天顶距测量定位

3．1．2 双星天顶距测量定位

3．1．3 恒星方位联测定向

3．2 几何法定位

3．2．1 主要测量值及其测量方程

3．2．2 近天体与恒星间角距测量定位

3．2．3 星光折射测量定位

3．3 动力学方法定轨

3．4 天体方位测量定姿

3．5 X射线脉冲星导航基本原理

3．5．1 X射线脉冲星导航的发展历程及其特点

3．5．2 X射线脉冲星定位基本原理

3．6 常用天文导航敏感器及设备

思考题

第4章 惯性导航基本原理

4．1 平台式惯性导航

4．2 单自由度陀螺

4．3 加速度计

4．4 捷联惯性导航

4．5 直线匀加速运动条件下的惯导误差简要分析

4．6 惯性器件测量误差模型

4．6．1 常值误差、与线加速度和角速度有关的误差

4．6．2 随机误差

4．6．3 测量误差建模小结

4．7 惯性器件及惯导系统

思考题

第5章 地基无线电导航基本原理

5．1 地基无线电水平定向

……

第6章 卫星导航基本原理

第7章 卫星导航信号及其测量原理

第8章 卫星导航方法及精度分析

第9章 卫星导航精密相对定位

第10章 机载捷联惯性／卫星组合导航

第11章 弹载平台惯性／星敏感器组合导航

附录A 四元数与旋转变换

附录B 浮点残差二次型最小解与最小二乘解的等价性

附录C 陀螺仪白噪声随机过程的方差

附录D 英文缩略词表

参考文献

飞行器导航即获取飞行器的位置、速度、姿态、时间等时空信息，也称导航信息。导航信息对于飞行器而言至关重要。宇宙飞船必须获取它相对于空间站的位置、速度和姿态信息，才能保证空间交会对接任务的顺利完成。导弹必须获取发射点处的位置、方位，敌方目标的位置，以及飞行过程中实时的位置、速度、姿态、时间等信息，才能准确命中目标。无人驾驶飞机，或者在大雾中飞行的有人驾驶飞机，必须精确获取它相对于机场跑道的位置和姿态，才能安全着陆。总而言之，飞行器如果没有办法获取准确的导航信息，则无法完成飞行任务。

导航技术的诞生可以追溯到距今6000年以前。古往今来导航技术在不断发展，近年来导航技术更是突飞猛进。以卫星导航技术为代表的现代导航技术，不但在精度上达到了前所未有的高水平，动态位置精度达厘米级，而且显著降低了导航系统的体积、重量、功耗、成本等指标，因而得到了广泛的应用。

按照工作原理的不同，现有主要飞行器导航技术分为天文导航、惯性导航、地基无线电导航和卫星导航。飞行器导航技术内容繁多，很难在一本书中深入介绍所有的导航技术。另一方面，作为飞行器设计专业的研究生和科研工作者，又需要在较短时间内学习和了解这些导航技术。为此，作者编写了本书。书中以卫星、导弹、飞机等飞行器为应用背景，介绍了天文、惯性、地基无线电、卫星四种导航技术的基本原理，考虑地球不规则运动的协议惯性、协议地球等常用坐标系，以及世界时、原子时等常用时间系统，重点讲述了卫星导航技术、机载捷联惯性／卫星组合导航技术，以及弹载平台惯性／星敏感器组合导航技术。卫星导航技术中包括伪距单点绝对定位、伪距差分相对定位、载波相位差分精密相对定位等方法，以及精度分析、载波相位整周模糊度求解、完好性监测等内容。

因为位置信息在导航信息中尤为重要，所以导航的主要任务之一就是定位。本书既介绍了导航技术的基本原理，也融入了作者近10年来的部分科研成果。本书的第2章“常用坐标系与时间系统”和第3.2节“几何法定位”由安雪滢编写，第3.5节“X射线脉冲星导航基本原理”由郑伟编写，其余部分由吴杰编写。全书最后由吴杰统一修改。在编写过程中得到了张洪波、叶兵、吕汉峰、张良、王奕迪、王鼎杰、蒙连胜、高春伟、霍梦晨等同志的大力支持，他们提供了大量的仿真与实测实验结果，绘制了很多图形和表格，在此一并表示感谢。

本书第2版增强了对北斗卫星导航系统的介绍，适当减少了GPS系统相关内容。在第8章中增加了考虑相对论效应及星上设备时延的卫星钟差计算、卫星位置和速度的地球自转改正等内容，修改了用户等效测距误差精度分析的内容。在第10章中增加了对地速度微分方程、对地速度误差微分方程、失准角微分方程的推导，并对各节的先后顺序进行了适当调整。在第11.3节中，考虑了星敏感器测量误差，使得组合导航及精度分析的结果更为合理。修订了第1版中的错误。

导航技术内容丰富、应用广泛，本书在系统性、完整性、理论深度、应用细节等方面难免存在不足。作者为此不胜惶恐，敬请读者批评指正。