本書是全球及時(shí)本真正意義上介紹GNSS的書籍，描述了以GPS、格洛納斯和伽利略這三大系統(tǒng)為主要對(duì)象的GNSS的概況，詳盡探討了BPSK-R、BOC、MBOC/TMBOC/CBOC、AltBOC等多種信號(hào)調(diào)制技術(shù)和Interplex、CASM兩種復(fù)用調(diào)制方式，剖析了三大系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)體制和導(dǎo)航電文，具體給出了三大系統(tǒng)的衛(wèi)星在它們各自相應(yīng)時(shí)空坐標(biāo)系中的位置和速度的計(jì)算步驟，清晰地解釋了偽距、載波相位和多普勒頻率等GNSS測(cè)量值的定義及其各種測(cè)量誤差源，深刻、透徹地討論了單一GNSS、聯(lián)合GNSS和差分GNSS的定位算法，介紹了多個(gè)可用來定量評(píng)估不同衛(wèi)星調(diào)制信號(hào)在碼跟蹤精度、互操作性、抗干擾、抗多徑等方面性能的參量和方法，歸納總結(jié)了現(xiàn)代化GNSS在星座和信號(hào)設(shè)計(jì)方面上所具有的一些優(yōu)良特性和發(fā)展趨勢(shì)。本書理論分析清晰，實(shí)用性強(qiáng)，并且內(nèi)容力求反映近些年來出現(xiàn)的GNSS技術(shù)與成果。
謝鋼，浙江紹興人。1995年本科畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)工程系，隨后加入蘋果電腦公司，任軟件工程師。自1998起留學(xué)美國，并先后于1999年和2004年分別獲得波士頓大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程碩士學(xué)位和斯坦福大學(xué)電子工程博士學(xué)位。在攻讀斯坦福大學(xué)博士學(xué)位期間，任斯坦福大學(xué)航空航天系GPS實(shí)驗(yàn)室研究助理，研究方向?yàn)榫钟虿罘諫PS。博士畢業(yè)后，一直在摩托羅拉、SiRF和CSR等多家高科技公司任博學(xué)高級(jí)工程師，專門從事對(duì)GPS/GNSS接收機(jī)的研究與開發(fā)工作。
第1章 緒論篇
1.1 GNSS
1.1.1 GNSS的定義
1.1.2 GNSS的系統(tǒng)構(gòu)成
1.1.3 GNSS定位原理
1.1.4 GNSS接收機(jī)設(shè)計(jì)
1.1.5 GNSS性能指標(biāo)
1.2 GPS
1.2.1 GPS概況
1.2.2 GPS空間星座部分
1.2.3 GPS地面監(jiān)控部分
1.2.4 GPS服務(wù)與限制
1.3 GLONASS
1.3.1 GLONASS概況
1.3.2 GLONASS空間星座部分
1.3.3 GLONASS地面監(jiān)控部分
1.3.4 GLONASS服務(wù)
1.4 Galileo系統(tǒng)
1.4.1 Galileo系統(tǒng)概況和系統(tǒng)構(gòu)成
1.4.2 Galileo系統(tǒng)服務(wù)
1.5 其他GNSS概況
我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)
印度區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
第2章 BPSK-R和BOC調(diào)制
2.1 數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)
2.1.1 擴(kuò)頻調(diào)制
2.1.2 載波調(diào)制
2.2 BPSK-R調(diào)制
2.2.1 BPSK-R調(diào)制信號(hào)的功率譜密度
2.2.2 BPSK-R調(diào)制信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)
2.3 BOC調(diào)制
2.3.1 BOC調(diào)制信號(hào)模型
2.3.2 BOC調(diào)制副載波的頻譜
2.3.3 BOC調(diào)制信號(hào)的功率譜密度
2.3.4 BOC調(diào)制信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)計(jì)算
2.3.5 BOC調(diào)制信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)特征
2.3.6 BOC調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
第3章 MBOC、AltBOC和復(fù)用調(diào)制
3.1 MBOC調(diào)制
3.1.1 MBOC調(diào)制信號(hào)的定義
3.1.2 TMBOC調(diào)制
3.1.3 CBOC調(diào)制
3.2 AltBOC調(diào)制
3.2.1 單邊帶副載波
3.2.2 非恒包絡(luò)AltBOC調(diào)制
3.2.3 恒包絡(luò)AltBOC調(diào)制
3.3 復(fù)用調(diào)制
3.3.1 Interplex調(diào)制
3.3.2 CASM
參考文獻(xiàn)
第4章 GPS信號(hào)
4.1 概況
4.2 L1 C/A信號(hào)
4.2.1 C/A碼
4.2.2 NAV電文
4.3 L1/L2 P(Y)信號(hào)
4.4 L2C信號(hào)
4.4.1 L2 CM/CL碼
4.4.2 L2C的數(shù)據(jù)調(diào)制
4.5 L1/L2 M信號(hào)
4.6 L5C信號(hào)
4.6.1 L5 I5/Q5碼
4.6.2 L5C的數(shù)據(jù)調(diào)制
4.7 L1C信號(hào)
4.7.1 L1C偽碼
4.7.2 L1C覆蓋碼
4.7.3 L1C的數(shù)據(jù)調(diào)制
4.8 CNAV電文
4.8.1 CNAV電文的結(jié)構(gòu)
4.8.2 第0類信息條
4.8.3 第10～11類信息條
4.8.4 第12類信息條
4.8.5 第13～14類信息條
4.8.6 第15類信息條
4.8.7 第30～37類信息條
4.8.8 信息條播發(fā)順序
4.8.9 CRC-24Q校驗(yàn)
4.8.10 L2C與L5C上CNAV電文之間的差異
4.9 CNAV-2電文
4.9.1 CNAV-2電文的結(jié)構(gòu)
4.9.2 BCH編碼
4.9.3 LDPC編碼
4.9.4 塊交織編碼
4.9.5 CNAV-2電文的內(nèi)容
參考文獻(xiàn)
第5章 GLONASS信號(hào)
5.1 概況
5.2 偽碼
5.2.1 C/A碼
5.2.2 P碼
5.2.3 時(shí)間志
5.3 數(shù)據(jù)調(diào)制
5.4 導(dǎo)航電文
5.4.1 導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu)
5.4.2 導(dǎo)航電文內(nèi)容
5.4.3 導(dǎo)航電文即時(shí)數(shù)據(jù)
5.4.4 導(dǎo)航電文非即時(shí)數(shù)據(jù)
5.4.5 數(shù)據(jù)校驗(yàn)算法
5.4.6 解譯電文的實(shí)例分析
參考文獻(xiàn)
第6章 Galileo信號(hào)
6.1 概況
6.2 E1信號(hào)
6.3 E6信號(hào)
6.4 E5信號(hào)
6.5 階梯碼
6.5.1 階梯碼的構(gòu)筑
6.5.2 主碼
6.5.3 副碼
6.6 F/NAV和I/NAV電文
6.6.1 F/NAV和I/NAV電文的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
6.6.2 F/NAV電文的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容
6.6.3 I/NAV電文的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容
6.6.4 F/NAV和I/NAV電文的共同參數(shù)內(nèi)容
參考文獻(xiàn)
第7章 GNSS時(shí)空坐標(biāo)系和衛(wèi)星軌道計(jì)算
7.1 時(shí)間坐標(biāo)系
7.1.1 協(xié)調(diào)世界時(shí)和原子時(shí)
7.1.2 GPS時(shí)間
7.1.3 GLONASS時(shí)間
7.1.4 Galileo系統(tǒng)時(shí)間
7.2 空間坐標(biāo)系
7.2.1 慣性坐標(biāo)系
7.2.2 地心地固直角坐標(biāo)系
7.2.3 大地坐標(biāo)系
7.2.4 站心坐標(biāo)系
7.2.5 GPS、Galileo和GLONASS的空間坐標(biāo)系
7.2.6 WGS-84與PZ-90之間的坐標(biāo)變換
7.3 GPS/Galileo衛(wèi)星軌道計(jì)算
7.4 GLONASS衛(wèi)星軌道計(jì)算
7.4.1 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方程
7.4.2 龍格-庫塔法
7.5 衛(wèi)星位置的地球自轉(zhuǎn)校正
參考文獻(xiàn)
第8章 GNSS測(cè)量及其誤差
8.1 GNSS測(cè)量值
8.1.1 偽距測(cè)量值
8.1.2 多普勒頻移和載波相位測(cè)量值
8.1.3 GNSS測(cè)量值之間的比較
8.2 GNSS測(cè)量誤差
8.2.1 衛(wèi)星時(shí)鐘誤差
8.2.2 衛(wèi)星星歷誤差
8.2.3 電離層延時(shí)
8.2.4 對(duì)流層延時(shí)
8.2.5 多徑誤差
8.2.6 接收機(jī)噪聲
8.2.7 接收機(jī)器件群波延時(shí)及其信道間差異
8.3 差分GNSS原理及其測(cè)量
8.3.1 差分GNSS原理
8.3.2 GNSS單差偽距
8.3.3 GNSS雙差偽距
8.3.4 GNSS單差載波相位
8.3.5 GNSS雙差載波相位
參考文獻(xiàn)
第9章 GNSS定位及其精度
9.1 單個(gè)GNSS的定位算法
9.1.1 牛頓迭代及其線性化方法
9.1.2 最小二乘法
9.1.3 偽距定位原理
9.1.4 最小二乘法偽距定位算法
9.1.5 二維定位及其輔助方程
9.1.6 多普勒定速算法
9.1.7 免時(shí)定位算法
9.2 單個(gè)GNSS的定位精度分析
9.2.1 定位誤差的方差分析
9.2.2 精度衰減因子
9.2.3 衛(wèi)星幾何分布
9.3 GNSS聯(lián)合定位
9.3.1 接收機(jī)鐘差模型
9.3.2 算法1：直接利用系統(tǒng)時(shí)間差異播發(fā)值校正測(cè)量值
9.3.3 算法2：在接收機(jī)端測(cè)定系統(tǒng)時(shí)間差異值
9.3.4 算法3：建立系統(tǒng)時(shí)間差異輔助方程
9.3.5 對(duì)算法和衛(wèi)星幾何分布的一些討論
9.4 差分GNSS相對(duì)定位算法
9.4.1 單差偽距定位
9.4.2 雙差偽距定位
9.4.3 單差載波相位定位
9.4.4 雙差載波相位定位
參考文獻(xiàn)
第10章 總結(jié)篇
10.1 聯(lián)合GNSS的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)
10.2 GNSS信號(hào)性能的定量評(píng)估
10.2.1 GNSS接收機(jī)模型
10.2.2 均方根帶寬和等效矩形帶寬
10.2.3 譜分離系數(shù)和碼跟蹤譜靈敏度系數(shù)
10.2.4 等效載噪比和信干噪比
10.2.5 自相關(guān)函數(shù)和碼環(huán)跟蹤精度
10.2.6 抗多徑性能
10.3 GNSS設(shè)計(jì)及其發(fā)展趨勢(shì)
10.3.1 衛(wèi)星星座布局
10.3.2 衛(wèi)星星座自主導(dǎo)航
10.3.3 信號(hào)多址機(jī)制
10.3.4 頻率規(guī)劃
10.3.5 偽碼
10.3.6 信號(hào)波形
10.3.7 導(dǎo)頻信號(hào)
10.3.8 導(dǎo)航電文
10.3.9 時(shí)空坐標(biāo)系
參考文獻(xiàn)
附錄A 縮寫詞中英對(duì)照
附錄B 單位制及其換算
附錄C 傅里葉變換
附錄D 隨機(jī)變量及其數(shù)字特征
附錄E 自相關(guān)函數(shù)和頻譜密度
