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GPS/GNSS原理與應(yīng)用(第3版)
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GPS/GNSS原理與應(yīng)用(第3版) 版權(quán)信息
- ISBN：9787121413513
- 條形碼：9787121413513 ; 978-7-121-41351-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
GPS/GNSS原理與應(yīng)用(第3版) 本書特色
理解GPS/GNSS本書匯集了20余位科學(xué)家和權(quán)威人士對GPS/GNSS原理與應(yīng)用的深入論述。自1996年出版第1版、2006年出版第2版、2017年出版第3版以來，本書的英文版一直是Artech House出版公司的暢銷書，深受衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域廣大從業(yè)人員和學(xué)者的喜愛。電子工業(yè)出版社分別于1996年和2007年適時推出了第1版和第2版的中文版，成為中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用拓展和人才培養(yǎng)的優(yōu)秀參考書。
GPS/GNSS原理與應(yīng)用(第3版) 內(nèi)容簡介
本書詳細介紹了GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo、QZSS和NavIC系統(tǒng)的近期新信息，涵蓋了各個系統(tǒng)的星座配置、衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)和用戶設(shè)備，提供了詳細的衛(wèi)星信號特征。內(nèi)容包括GNSS簡介、衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ)、優(yōu)選衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、GLONASS、伽利略系統(tǒng)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、GNSS接收機、GNSS擾亂、GNSS誤差、獨立GNSS的性能、差分GNSS和精密單點定位、GNSS與其他傳感器的組合及網(wǎng)絡(luò)輔助、GNSS市場與應(yīng)用。本書可作為高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習GNSS基本知識的教材，也可供業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員參考。
GPS/GNSS原理與應(yīng)用(第3版) 目錄
目 錄
第1章 引言 1
1．1 簡介 1
1．2 GNSS概述 1
1．3 全球定位系統(tǒng) 2
1．4 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 3
1．5 伽利略系統(tǒng) 4
1．6 北斗系統(tǒng) 5
1．7 區(qū)域系統(tǒng) 6
1．7．1 準天頂衛(wèi)星系統(tǒng) 6
1．7．2 印度導(dǎo)航星座（NavIC） 7
1．8 增強系統(tǒng) 7
1．9 市場與應(yīng)用 8
1．10 本書的結(jié)構(gòu) 9
參考文獻 12
第2章 衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ) 13
2．1 利用到達時間測量值測距的概念 13
2．1．1 二維定位 13
2．1．2 衛(wèi)星測距碼定位原理 15
2．2 參考坐標系 17
2．2．1 地心慣性坐標系 17
2．2．2 地心地固坐標系 17
2．2．3 當?shù)厍衅矫妫ó數(shù)氐仄剑┳鴺讼?19
2．2．4 本體框架坐標系 20
2．2．5 大地（橢球）坐標 21
2．2．6 高度坐標與大地水準面 22
2．2．7 國際地球參考框架 23
2．3 衛(wèi)星軌道基礎(chǔ) 24
2．3．1 軌道力學(xué) 24
2．3．2 星座設(shè)計 28
2．4 GNSS信號 33
2．4．1 射頻載波 33
2．4．2 調(diào)制 33
2．4．3 次級碼 36
2．4．4 復(fù)用技術(shù) 36
2．4．5 信號模型與特性 37
2．5 利用測距碼確定位置 41
2．5．1 確定衛(wèi)星到用戶的距離 41
2．5．2 用戶位置的計算 43
2．6 求解用戶的速度 45
2．7 頻率源、時間和GNSS 47
2．7．1 頻率源 47
2．7．2 時間和GNSS 53
參考文獻 53
第3章 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 55
3．1 概述 55
3．1．1 空間段概述 55
3．1．2 控制段概述 55
3．1．3 用戶段概述 56
3．2 空間段描述 56
3．2．1 GPS衛(wèi)星星座描述 56
3．2．2 星座設(shè)計指南 58
3．2．3 分階段發(fā)展的空間段 60
3．3 控制段描述 75
3．3．1 OCS的當前配置 76
3．3．2 OCS的進化 86
3．3．3 OCS未來計劃的升級 88
3．4 用戶段 89
3．4．1 GNSS接收機的特性 89
3．5 GPS大地測量和時標 93
3．5．1 大地測量 93
3．5．2 時間系統(tǒng) 94
3．6 服務(wù) 94
3．6．1 SPS性能標準 95
3．6．2 PPS性能標準 97
3．7 GPS信號 99
3．7．1 傳統(tǒng)信號 99
3．7．2 現(xiàn)代化信號 110
3．7．3 民用導(dǎo)航（CNAV）和CNAV-2導(dǎo)航數(shù)據(jù) 116
3．8 GPS星歷參數(shù)和衛(wèi)星位置計算 120
3．8．1 傳統(tǒng)星歷參數(shù) 120
3．8．2 CNAV和CNAV-2星歷參數(shù) 121
參考文獻 123
第4章 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 126
4．1 簡介 126
4．2 空間段 127
4．2．1 星座 127
4．2．2 衛(wèi)星 128
4．3 地面段 131
4．3．1 系統(tǒng)控制中心 131
4．3．2 中央同步器 131
4．3．3 遙測、跟蹤和指揮 132
4．3．4 激光測距站 132
4．4 GLONASS用戶設(shè)備 132
4．5 大地測量學(xué)與時間系統(tǒng) 133
4．5．1 大地測量參考坐標系 133
4．5．2 GLONASS時間 134
4．6 導(dǎo)航服務(wù) 135
4．7 導(dǎo)航信號 135
4．7．1 FDMA導(dǎo)航信號 135
4．7．2 頻率 136
4．7．3 調(diào)制 137
4．7．4 編碼特性 137
4．7．5 GLONASS P碼 138
4．7．6 導(dǎo)航電文 138
4．7．7 C/A碼導(dǎo)航電文 139
4．7．8 P碼導(dǎo)航電文 139
4．7．9 CDMA導(dǎo)航信號 140
致謝 142
參考文獻 142
第5章 伽利略系統(tǒng) 144
5．1 項目概述和目標 144
5．2 伽利略系統(tǒng)的實現(xiàn) 145
5．3 伽利略服務(wù) 145
5．3．1 伽利略開放服務(wù) 145
5．3．2 公共監(jiān)管服務(wù) 146
5．3．3 商業(yè)服務(wù) 146
5．3．4 搜索與救援服務(wù) 146
5．3．5 生命安全服務(wù) 146
5．4 系統(tǒng)概述 146
5．4．1 地面任務(wù)段 149
5．4．2 地面控制段 152
5．4．3 空間段 153
5．4．4 運載火箭 158
5．5 伽利略信號特征 159
5．5．1 伽利略擴頻碼和序列 161
5．5．2 導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu) 162
5．5．3 正向糾錯編碼和塊交織 163
5．6 互操作性 164
5．6．1 伽利略大地參考坐標系 164
5．6．2 時間參考坐標系 164
5．7 伽利略搜索和救援任務(wù) 165
5．7．1 SAR/Galileo服務(wù)描述 165
5．7．2 歐洲SAR/Galileo覆蓋區(qū)域和MEOSAR環(huán)境 166
5．7．3 SAR/Galileo系統(tǒng)架構(gòu) 168
5．7．4 SAR頻率計劃 170
5．8 伽利略系統(tǒng)性能 172
5．8．1 授時性能 172
5．8．2 測距性能 173
5．8．3 定位性能 176
5．8．4 *終運營能力的預(yù)期性能 177
5．9 系統(tǒng)部署完成FOC的時間 178
5．10 FOC之后系統(tǒng)伽利略的發(fā)展 179
參考文獻 179
第6章 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 181
6．1 概述 181
6．1．1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介 181
6．1．2 北斗的發(fā)展歷程 182
6．1．3 BDS的特點 185
6．2 BDS的空間段 186
6．2．1 BDS星座 186
6．2．2 BDS衛(wèi)星 190
6．3 BDS控制段 191
6．3．1 BDS控制段的組成 191
6．3．2 BDS控制段的運行 192
6．4 大地測量參考系和時間參考系 192
6．4．1 BDS坐標系 192
6．4．2 BDS時間系統(tǒng) 193
6．5 BDS服務(wù) 193
6．5．1 BDS服務(wù)類型 193
6．5．2 BDS RDSS服務(wù) 194
6．5．3 BDS RNSS服務(wù) 195
6．5．4 BDS SBAS服務(wù) 197
6．6 BDS信號 197
6．6．1 RDSS信號 197
6．6．2 BDS區(qū)域系統(tǒng)的RNSS信號 198
6．6．3 BDS全球系統(tǒng)的RNSS信號 205
參考文獻 207
第7章 區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 209
7．1 準天頂衛(wèi)星系統(tǒng) 209
7．1．1 概述 209
7．1．2 空間段 209
7．1．3 控制段 211
7．1．4 大地測量和時間系統(tǒng) 213
7．1．5 服務(wù) 213
7．1．6 信號 214
7．2 印度導(dǎo)航星座 217
7．2．1 概述 217
7．2．2 空間段 218
7．2．3 NavIC控制段 219
7．2．4 大地測量和時間系統(tǒng) 221
7．2．5 導(dǎo)航服務(wù) 223
7．2．6 信號 223
7．2．7 應(yīng)用和NavIC用戶設(shè)備 224
參考文獻 225
第8章 GNSS接收機 228
8．1 概述 228
8．1．1 天線單元和電子設(shè)備 229
8．1．2 前端 230
8．1．3 數(shù)字存儲器（緩沖器和多路復(fù)用器）和數(shù)字接收機通道 230
8．1．4 接收機控制和處理、導(dǎo)航控制和處理 230
8．1．5 參考振蕩器和頻率合成器 230
8．1．6 用戶和/或外部接口 231
8．1．7 備用接收機控制接口 231
8．1．8 電源 231
8．1．9 小結(jié) 231
8．2 天線 231
8．2．1 所需屬性 232
8．2．2 天線設(shè)計 232
8．2．3 軸比 234
8．2．4 電壓駐波比 236
8．2．5 天線噪聲 237
8．2．6 無源天線 238
8．2．7 有源天線 238
8．2．8 智能天線 238
8．2．9 軍用天線 239
8．3 前端 239
8．3．1 功能描述 240
8．3．2 增益 241
8．3．3 下變頻方案 242
8．3．4 輸出到ADC 242
8．3．5 ADC、數(shù)字增益控制和模擬頻率合成器功能 243
8．3．6 ADC實現(xiàn)損耗及設(shè)計示例 244
8．3．7 ADC采樣率與抗混疊 247
8．3．8 ADC欠采樣 249
8．3．9 噪聲系數(shù) 251
8．3．10 動態(tài)范圍、態(tài)勢感知及對噪聲系數(shù)的影響 251
8．3．11 與GLONASS FDMA信號的兼容性 253
8．4 數(shù)字通道 254
8．4．1 快速功能 254
8．4．2 慢速功能 267
8．4．3 搜索功能 271
8．5 捕獲 286
8．5．1 單次試驗檢測器 286
8．5．2 唐檢測器 289
8．5．3 N中取M檢測器 291
8．5．4 組合唐與N中取M檢測器 293
8．5．5 基于FFT的技術(shù) 293
8．5．6 GPS軍用信號直捕 295
8．5．7 微調(diào)多普勒與峰值碼搜索 301
8．6 載波跟蹤 301
8．6．1 載波環(huán)鑒別器 302
8．7 碼跟蹤 306
8．7．1 碼環(huán)鑒別器 306
8．7．2 BPSK-R信號 308
8．7．3 BOC信號 310
8．7．4 GPS P(Y)碼無碼/半無碼處理 311
8．8 環(huán)路濾波器 311
8．8．1 PLL濾波器設(shè)計 313
8．8．2 FLL濾波器設(shè)計 314
8．8．3 FLL輔助PLL濾波器設(shè)計 314
8．8．4 DLL濾波器設(shè)計 315
8．8．5 穩(wěn)定性 315
8．9 測量誤差和跟蹤門限 323
8．9．1 PLL跟蹤環(huán)測量誤差 323
8．9．2 PLL熱噪聲 323
8．9．3 由振動引起的振蕩器相位噪聲 325
8．9．4 艾倫偏差振蕩器相位噪聲 326
8．9．5 動態(tài)應(yīng)力誤差 327
8．9．6 參考振蕩器加速度應(yīng)力誤差 327
8．9．7 總PLL跟蹤環(huán)測量誤差與門限 328
8．9．8 FLL跟蹤環(huán)測量誤差 330
8．9．9 碼跟蹤環(huán)測量誤差 331
8．9．10 BOC碼跟蹤環(huán)測量誤差 336
8．10 偽距、?偽距和積分多普勒的形成 337
8．10．1 偽距 338
8．10．2 偽距 347
8．10．3 積分多普勒 348
8．10．4 偽距載波平滑 349
8．11 接收機的初始工作順序 350
8．12 數(shù)據(jù)解調(diào) 352
8．12．1 傳統(tǒng)GPS信號解調(diào) 353
8．12．2 其他GNSS信號的數(shù)據(jù)解調(diào) 356
8．12．3 數(shù)據(jù)誤比特率比較 357
8．13 特殊的基帶功能 358
8．13．1 信噪功率比估計 358
8．13．2 鎖定檢測器 360
8．13．3 周跳編輯 365
參考文獻 371
第9章 GNSS擾亂 374
9．1 概述 374
9．2 干擾 374
9．2．1 干擾類型與干擾源 374
9．2．2 影響 377
9．2．3 干擾抑制 397
9．3 電離層閃爍 400
9．3．1 基礎(chǔ)物理 400
9．3．2 幅度衰落與相位擾動 400
9．3．3 對接收機的影響 401
9．3．4 抑制 402
9．4 信號阻塞 402
9．4．1 植被 402
9．4．2 地形 403
9．4．3 人造建筑物 406
9．5 多徑 407
9．5．1 多徑特性及模型 408
9．5．2 多徑對接收機性能的影響 410
9．5．3 多徑抑制 416
參考文獻 417
第10章 GNSS誤差 420
10．1 簡介 420
10．2 測量誤差 420
10．2．1 衛(wèi)星鐘誤差 421
10．2．2 星歷誤差 424
10．2．3 相對論效應(yīng) 427
10．2．4 大氣效應(yīng) 429
10．2．5 接收機噪聲和分辨率 440
10．2．6 多徑與遮蔽效應(yīng) 440
10．2．7 硬件偏差誤差 441
10．3 偽距誤差預(yù)算 444
參考文獻 444
第11章 獨立GNSS的性能 446
11．1 簡介 446
11．2 位置、速度和時間估計的概念 446
11．2．1 GNSS中的衛(wèi)星幾何分布和精度因子 446
11．2．2 GNSS星座的DOP特性 450
11．2．3 精度指標 453
11．2．4 加權(quán)*小二乘 456
11．2．5 其他狀態(tài)變量 456
11．2．6 卡爾曼濾波 457
11．3 GNSS可用性 458
11．3．1 使用24顆衛(wèi)星的標稱GPS星座預(yù)測GPS可用性 458
11．3．2 衛(wèi)星故障對GPS可用性的影響 459
11．4 完好性 465
11．4．1 關(guān)于危險程度的討論 465
11．4．2 完好性異常的來源 465
11．4．3 完好性改進技術(shù) 467
11．5 連續(xù)性 475
11．5．1 GPS 475
11．5．2 GLONASS 476
11．5．3 伽利略 476
11．5．4 北斗 476
參考文獻 476
第12章 差分GNSS和精密單點定位 478
12．1 簡介 478
12．2 基于碼的DGNSS 479
12．2．1 局域DGNSS 479
12．2．2 區(qū)域DGNSS 482
12．2．3 廣域DGNSS 482
12．3 基于載波的DGNSS 484
12．3．1 基線的實時精準確定 484
12．3．2 靜態(tài)應(yīng)用 497
12．3．3 機載應(yīng)用 498
12．3．4 姿態(tài)確定 500
12．4 精密單點定位 501
12．4．1 傳統(tǒng)PPP 501
12．4．2 具有模糊度解算的PPP 503
12．5 RTCM SC-104電文格式 506
12．5．1 2．3版 506
12．5．2 3．3版 508
12．6 DGNSS和PPP示例 509
12．6．1 基于碼的DGNSS 509
12．6．2 基于載波 524
12．6．3 PPP 527
參考文獻 528
第13章 GNSS與其他傳感器的組合及網(wǎng)絡(luò)輔助 531
13．1 概述 531
13．2 GNSS/慣性組合 532
13．2．1 GNSS接收機性能問題 532
13．2．2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)綜述 534
13．2．3 卡爾曼濾波器作為系統(tǒng)組合器 539
13．2．4 GNSSI組合方法 542
13．2．5 典型GPS/INS卡爾曼濾波器設(shè)計 544
13．2．6 實現(xiàn)卡爾曼濾波器的注意事項 548
13．2．7 可控接收模式天線的組合 548
13．2．8 跟蹤環(huán)路的慣性輔助 550
13．3 陸地車輛系統(tǒng)中的傳感器組合 555
13．3．1 引言 555
13．3．2 陸地車輛增強傳感器 558
13．3．3 陸地車輛傳感器組合 571
13．4 A-GNSS：基于網(wǎng)絡(luò)的捕獲和定位輔助 576
13．4．1 輔助GNSS的歷史 578
13．4．2 應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)要求和指南 579
13．4．3 輔助數(shù)據(jù)對捕獲時間的影響 584
13．4．4 無線設(shè)備中的GNSS接收機集成 588
13．4．5 網(wǎng)絡(luò)輔助的來源 590
13．5 移動設(shè)備中的混合定位 601
13．5．1 引言 601
13．5．2 移動設(shè)備增強傳感器 602
13．5．3 移動設(shè)備傳感器組合 607
參考文獻 609
第14章 GNSS市場與應(yīng)用 613
14．1 GNSS：基于支持技術(shù)的復(fù)雜市場 613
14．1．1 簡介 613
14．1．2 市場挑戰(zhàn)的定義 614
14．1．3 GNSS市場的預(yù)測 615
14．1．4 市場隨時間的變化 616
14．1．5 市場范圍和細分 617
14．1．6 政策依賴性 617
14．1．7 GNSS市場的特點 617
14．1．8 銷售預(yù)測 618
14．1．9 市場局限性、競爭體系和政策 618
14．2 GNSS的民用應(yīng)用 619
14．2．1 基于位置的服務(wù) 619
14．2．2 道路 620
14．2．3 GNSS在測繪、制圖和地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用 621
14．2．4 農(nóng)業(yè) 621
14．2．5 海洋 622
14．2．6 航空 623
14．2．7 無人駕駛飛行器和無人機 624
14．2．8 鐵路 625
14．2．9 授時與同步 625
14．2．10 空間應(yīng)用 625
14．2．11 GNSS室內(nèi)挑戰(zhàn) 626
14．3 政府及軍事應(yīng)用 626
14．3．1 軍事用戶設(shè)備：航空、船舶和陸地 626
14．3．2 自主接收機：智能武器 627
14．4 結(jié)論 628
參考文獻 628
附錄A *小二乘和加權(quán)*小二乘估計 629
參考文獻 629
附錄B 頻率源穩(wěn)定度測量 630
B．1 引言 630
B．2 頻率標準穩(wěn)定度 630
B．3 穩(wěn)定度的測量 631
B．3．1 艾倫方差 631
B．3．2 哈達瑪方差 631
參考文獻 632
附錄C 自由空間傳播損耗 633
C．1 簡介 633
C．2 自由空間傳播損耗 633
C．3 功率譜密度與功率通量密度的轉(zhuǎn)換 635
參考文獻 635
第1章 引言 1
1．1 簡介 1
1．2 GNSS概述 1
1．3 全球定位系統(tǒng) 2
1．4 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 3
1．5 伽利略系統(tǒng) 4
1．6 北斗系統(tǒng) 5
1．7 區(qū)域系統(tǒng) 6
1．7．1 準天頂衛(wèi)星系統(tǒng) 6
1．7．2 印度導(dǎo)航星座（NavIC） 7
1．8 增強系統(tǒng) 7
1．9 市場與應(yīng)用 8
1．10 本書的結(jié)構(gòu) 9
參考文獻 12
第2章 衛(wèi)星導(dǎo)航基礎(chǔ) 13
2．1 利用到達時間測量值測距的概念 13
2．1．1 二維定位 13
2．1．2 衛(wèi)星測距碼定位原理 15
2．2 參考坐標系 17
2．2．1 地心慣性坐標系 17
2．2．2 地心地固坐標系 17
2．2．3 當?shù)厍衅矫妫ó數(shù)氐仄剑┳鴺讼?19
2．2．4 本體框架坐標系 20
2．2．5 大地（橢球）坐標 21
2．2．6 高度坐標與大地水準面 22
2．2．7 國際地球參考框架 23
2．3 衛(wèi)星軌道基礎(chǔ) 24
2．3．1 軌道力學(xué) 24
2．3．2 星座設(shè)計 28
2．4 GNSS信號 33
2．4．1 射頻載波 33
2．4．2 調(diào)制 33
2．4．3 次級碼 36
2．4．4 復(fù)用技術(shù) 36
2．4．5 信號模型與特性 37
2．5 利用測距碼確定位置 41
2．5．1 確定衛(wèi)星到用戶的距離 41
2．5．2 用戶位置的計算 43
2．6 求解用戶的速度 45
2．7 頻率源、時間和GNSS 47
2．7．1 頻率源 47
2．7．2 時間和GNSS 53
參考文獻 53
第3章 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 55
3．1 概述 55
3．1．1 空間段概述 55
3．1．2 控制段概述 55
3．1．3 用戶段概述 56
3．2 空間段描述 56
3．2．1 GPS衛(wèi)星星座描述 56
3．2．2 星座設(shè)計指南 58
3．2．3 分階段發(fā)展的空間段 60
3．3 控制段描述 75
3．3．1 OCS的當前配置 76
3．3．2 OCS的進化 86
3．3．3 OCS未來計劃的升級 88
3．4 用戶段 89
3．4．1 GNSS接收機的特性 89
3．5 GPS大地測量和時標 93
3．5．1 大地測量 93
3．5．2 時間系統(tǒng) 94
3．6 服務(wù) 94
3．6．1 SPS性能標準 95
3．6．2 PPS性能標準 97
3．7 GPS信號 99
3．7．1 傳統(tǒng)信號 99
3．7．2 現(xiàn)代化信號 110
3．7．3 民用導(dǎo)航（CNAV）和CNAV-2導(dǎo)航數(shù)據(jù) 116
3．8 GPS星歷參數(shù)和衛(wèi)星位置計算 120
3．8．1 傳統(tǒng)星歷參數(shù) 120
3．8．2 CNAV和CNAV-2星歷參數(shù) 121
參考文獻 123
第4章 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 126
4．1 簡介 126
4．2 空間段 127
4．2．1 星座 127
4．2．2 衛(wèi)星 128
4．3 地面段 131
4．3．1 系統(tǒng)控制中心 131
4．3．2 中央同步器 131
4．3．3 遙測、跟蹤和指揮 132
4．3．4 激光測距站 132
4．4 GLONASS用戶設(shè)備 132
4．5 大地測量學(xué)與時間系統(tǒng) 133
4．5．1 大地測量參考坐標系 133
4．5．2 GLONASS時間 134
4．6 導(dǎo)航服務(wù) 135
4．7 導(dǎo)航信號 135
4．7．1 FDMA導(dǎo)航信號 135
4．7．2 頻率 136
4．7．3 調(diào)制 137
4．7．4 編碼特性 137
4．7．5 GLONASS P碼 138
4．7．6 導(dǎo)航電文 138
4．7．7 C/A碼導(dǎo)航電文 139
4．7．8 P碼導(dǎo)航電文 139
4．7．9 CDMA導(dǎo)航信號 140
致謝 142
參考文獻 142
第5章 伽利略系統(tǒng) 144
5．1 項目概述和目標 144
5．2 伽利略系統(tǒng)的實現(xiàn) 145
5．3 伽利略服務(wù) 145
5．3．1 伽利略開放服務(wù) 145
5．3．2 公共監(jiān)管服務(wù) 146
5．3．3 商業(yè)服務(wù) 146
5．3．4 搜索與救援服務(wù) 146
5．3．5 生命安全服務(wù) 146
5．4 系統(tǒng)概述 146
5．4．1 地面任務(wù)段 149
5．4．2 地面控制段 152
5．4．3 空間段 153
5．4．4 運載火箭 158
5．5 伽利略信號特征 159
5．5．1 伽利略擴頻碼和序列 161
5．5．2 導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu) 162
5．5．3 正向糾錯編碼和塊交織 163
5．6 互操作性 164
5．6．1 伽利略大地參考坐標系 164
5．6．2 時間參考坐標系 164
5．7 伽利略搜索和救援任務(wù) 165
5．7．1 SAR/Galileo服務(wù)描述 165
5．7．2 歐洲SAR/Galileo覆蓋區(qū)域和MEOSAR環(huán)境 166
5．7．3 SAR/Galileo系統(tǒng)架構(gòu) 168
5．7．4 SAR頻率計劃 170
5．8 伽利略系統(tǒng)性能 172
5．8．1 授時性能 172
5．8．2 測距性能 173
5．8．3 定位性能 176
5．8．4 *終運營能力的預(yù)期性能 177
5．9 系統(tǒng)部署完成FOC的時間 178
5．10 FOC之后系統(tǒng)伽利略的發(fā)展 179
參考文獻 179
第6章 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 181
6．1 概述 181
6．1．1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介 181
6．1．2 北斗的發(fā)展歷程 182
6．1．3 BDS的特點 185
6．2 BDS的空間段 186
6．2．1 BDS星座 186
6．2．2 BDS衛(wèi)星 190
6．3 BDS控制段 191
6．3．1 BDS控制段的組成 191
6．3．2 BDS控制段的運行 192
6．4 大地測量參考系和時間參考系 192
6．4．1 BDS坐標系 192
6．4．2 BDS時間系統(tǒng) 193
6．5 BDS服務(wù) 193
6．5．1 BDS服務(wù)類型 193
6．5．2 BDS RDSS服務(wù) 194
6．5．3 BDS RNSS服務(wù) 195
6．5．4 BDS SBAS服務(wù) 197
6．6 BDS信號 197
6．6．1 RDSS信號 197
6．6．2 BDS區(qū)域系統(tǒng)的RNSS信號 198
6．6．3 BDS全球系統(tǒng)的RNSS信號 205
參考文獻 207
第7章 區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 209
7．1 準天頂衛(wèi)星系統(tǒng) 209
7．1．1 概述 209
7．1．2 空間段 209
7．1．3 控制段 211
7．1．4 大地測量和時間系統(tǒng) 213
7．1．5 服務(wù) 213
7．1．6 信號 214
7．2 印度導(dǎo)航星座 217
7．2．1 概述 217
7．2．2 空間段 218
7．2．3 NavIC控制段 219
7．2．4 大地測量和時間系統(tǒng) 221
7．2．5 導(dǎo)航服務(wù) 223
7．2．6 信號 223
7．2．7 應(yīng)用和NavIC用戶設(shè)備 224
參考文獻 225
第8章 GNSS接收機 228
8．1 概述 228
8．1．1 天線單元和電子設(shè)備 229
8．1．2 前端 230
8．1．3 數(shù)字存儲器（緩沖器和多路復(fù)用器）和數(shù)字接收機通道 230
8．1．4 接收機控制和處理、導(dǎo)航控制和處理 230
8．1．5 參考振蕩器和頻率合成器 230
8．1．6 用戶和/或外部接口 231
8．1．7 備用接收機控制接口 231
8．1．8 電源 231
8．1．9 小結(jié) 231
8．2 天線 231
8．2．1 所需屬性 232
8．2．2 天線設(shè)計 232
8．2．3 軸比 234
8．2．4 電壓駐波比 236
8．2．5 天線噪聲 237
8．2．6 無源天線 238
8．2．7 有源天線 238
8．2．8 智能天線 238
8．2．9 軍用天線 239
8．3 前端 239
8．3．1 功能描述 240
8．3．2 增益 241
8．3．3 下變頻方案 242
8．3．4 輸出到ADC 242
8．3．5 ADC、數(shù)字增益控制和模擬頻率合成器功能 243
8．3．6 ADC實現(xiàn)損耗及設(shè)計示例 244
8．3．7 ADC采樣率與抗混疊 247
8．3．8 ADC欠采樣 249
8．3．9 噪聲系數(shù) 251
8．3．10 動態(tài)范圍、態(tài)勢感知及對噪聲系數(shù)的影響 251
8．3．11 與GLONASS FDMA信號的兼容性 253
8．4 數(shù)字通道 254
8．4．1 快速功能 254
8．4．2 慢速功能 267
8．4．3 搜索功能 271
8．5 捕獲 286
8．5．1 單次試驗檢測器 286
8．5．2 唐檢測器 289
8．5．3 N中取M檢測器 291
8．5．4 組合唐與N中取M檢測器 293
8．5．5 基于FFT的技術(shù) 293
8．5．6 GPS軍用信號直捕 295
8．5．7 微調(diào)多普勒與峰值碼搜索 301
8．6 載波跟蹤 301
8．6．1 載波環(huán)鑒別器 302
8．7 碼跟蹤 306
8．7．1 碼環(huán)鑒別器 306
8．7．2 BPSK-R信號 308
8．7．3 BOC信號 310
8．7．4 GPS P(Y)碼無碼/半無碼處理 311
8．8 環(huán)路濾波器 311
8．8．1 PLL濾波器設(shè)計 313
8．8．2 FLL濾波器設(shè)計 314
8．8．3 FLL輔助PLL濾波器設(shè)計 314
8．8．4 DLL濾波器設(shè)計 315
8．8．5 穩(wěn)定性 315
8．9 測量誤差和跟蹤門限 323
8．9．1 PLL跟蹤環(huán)測量誤差 323
8．9．2 PLL熱噪聲 323
8．9．3 由振動引起的振蕩器相位噪聲 325
8．9．4 艾倫偏差振蕩器相位噪聲 326
8．9．5 動態(tài)應(yīng)力誤差 327
8．9．6 參考振蕩器加速度應(yīng)力誤差 327
8．9．7 總PLL跟蹤環(huán)測量誤差與門限 328
8．9．8 FLL跟蹤環(huán)測量誤差 330
8．9．9 碼跟蹤環(huán)測量誤差 331
8．9．10 BOC碼跟蹤環(huán)測量誤差 336
8．10 偽距、?偽距和積分多普勒的形成 337
8．10．1 偽距 338
8．10．2 偽距 347
8．10．3 積分多普勒 348
8．10．4 偽距載波平滑 349
8．11 接收機的初始工作順序 350
8．12 數(shù)據(jù)解調(diào) 352
8．12．1 傳統(tǒng)GPS信號解調(diào) 353
8．12．2 其他GNSS信號的數(shù)據(jù)解調(diào) 356
8．12．3 數(shù)據(jù)誤比特率比較 357
8．13 特殊的基帶功能 358
8．13．1 信噪功率比估計 358
8．13．2 鎖定檢測器 360
8．13．3 周跳編輯 365
參考文獻 371
第9章 GNSS擾亂 374
9．1 概述 374
9．2 干擾 374
9．2．1 干擾類型與干擾源 374
9．2．2 影響 377
9．2．3 干擾抑制 397
9．3 電離層閃爍 400
9．3．1 基礎(chǔ)物理 400
9．3．2 幅度衰落與相位擾動 400
9．3．3 對接收機的影響 401
9．3．4 抑制 402
9．4 信號阻塞 402
9．4．1 植被 402
9．4．2 地形 403
9．4．3 人造建筑物 406
9．5 多徑 407
9．5．1 多徑特性及模型 408
9．5．2 多徑對接收機性能的影響 410
9．5．3 多徑抑制 416
參考文獻 417
第10章 GNSS誤差 420
10．1 簡介 420
10．2 測量誤差 420
10．2．1 衛(wèi)星鐘誤差 421
10．2．2 星歷誤差 424
10．2．3 相對論效應(yīng) 427
10．2．4 大氣效應(yīng) 429
10．2．5 接收機噪聲和分辨率 440
10．2．6 多徑與遮蔽效應(yīng) 440
10．2．7 硬件偏差誤差 441
10．3 偽距誤差預(yù)算 444
參考文獻 444
第11章 獨立GNSS的性能 446
11．1 簡介 446
11．2 位置、速度和時間估計的概念 446
11．2．1 GNSS中的衛(wèi)星幾何分布和精度因子 446
11．2．2 GNSS星座的DOP特性 450
11．2．3 精度指標 453
11．2．4 加權(quán)*小二乘 456
11．2．5 其他狀態(tài)變量 456
11．2．6 卡爾曼濾波 457
11．3 GNSS可用性 458
11．3．1 使用24顆衛(wèi)星的標稱GPS星座預(yù)測GPS可用性 458
11．3．2 衛(wèi)星故障對GPS可用性的影響 459
11．4 完好性 465
11．4．1 關(guān)于危險程度的討論 465
11．4．2 完好性異常的來源 465
11．4．3 完好性改進技術(shù) 467
11．5 連續(xù)性 475
11．5．1 GPS 475
11．5．2 GLONASS 476
11．5．3 伽利略 476
11．5．4 北斗 476
參考文獻 476
第12章 差分GNSS和精密單點定位 478
12．1 簡介 478
12．2 基于碼的DGNSS 479
12．2．1 局域DGNSS 479
12．2．2 區(qū)域DGNSS 482
12．2．3 廣域DGNSS 482
12．3 基于載波的DGNSS 484
12．3．1 基線的實時精準確定 484
12．3．2 靜態(tài)應(yīng)用 497
12．3．3 機載應(yīng)用 498
12．3．4 姿態(tài)確定 500
12．4 精密單點定位 501
12．4．1 傳統(tǒng)PPP 501
12．4．2 具有模糊度解算的PPP 503
12．5 RTCM SC-104電文格式 506
12．5．1 2．3版 506
12．5．2 3．3版 508
12．6 DGNSS和PPP示例 509
12．6．1 基于碼的DGNSS 509
12．6．2 基于載波 524
12．6．3 PPP 527
參考文獻 528
第13章 GNSS與其他傳感器的組合及網(wǎng)絡(luò)輔助 531
13．1 概述 531
13．2 GNSS/慣性組合 532
13．2．1 GNSS接收機性能問題 532
13．2．2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)綜述 534
13．2．3 卡爾曼濾波器作為系統(tǒng)組合器 539
13．2．4 GNSSI組合方法 542
13．2．5 典型GPS/INS卡爾曼濾波器設(shè)計 544
13．2．6 實現(xiàn)卡爾曼濾波器的注意事項 548
13．2．7 可控接收模式天線的組合 548
13．2．8 跟蹤環(huán)路的慣性輔助 550
13．3 陸地車輛系統(tǒng)中的傳感器組合 555
13．3．1 引言 555
13．3．2 陸地車輛增強傳感器 558
13．3．3 陸地車輛傳感器組合 571
13．4 A-GNSS：基于網(wǎng)絡(luò)的捕獲和定位輔助 576
13．4．1 輔助GNSS的歷史 578
13．4．2 應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)要求和指南 579
13．4．3 輔助數(shù)據(jù)對捕獲時間的影響 584
13．4．4 無線設(shè)備中的GNSS接收機集成 588
13．4．5 網(wǎng)絡(luò)輔助的來源 590
13．5 移動設(shè)備中的混合定位 601
13．5．1 引言 601
13．5．2 移動設(shè)備增強傳感器 602
13．5．3 移動設(shè)備傳感器組合 607
參考文獻 609
第14章 GNSS市場與應(yīng)用 613
14．1 GNSS：基于支持技術(shù)的復(fù)雜市場 613
14．1．1 簡介 613
14．1．2 市場挑戰(zhàn)的定義 614
14．1．3 GNSS市場的預(yù)測 615
14．1．4 市場隨時間的變化 616
14．1．5 市場范圍和細分 617
14．1．6 政策依賴性 617
14．1．7 GNSS市場的特點 617
14．1．8 銷售預(yù)測 618
14．1．9 市場局限性、競爭體系和政策 618
14．2 GNSS的民用應(yīng)用 619
14．2．1 基于位置的服務(wù) 619
14．2．2 道路 620
14．2．3 GNSS在測繪、制圖和地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用 621
14．2．4 農(nóng)業(yè) 621
14．2．5 海洋 622
14．2．6 航空 623
14．2．7 無人駕駛飛行器和無人機 624
14．2．8 鐵路 625
14．2．9 授時與同步 625
14．2．10 空間應(yīng)用 625
14．2．11 GNSS室內(nèi)挑戰(zhàn) 626
14．3 政府及軍事應(yīng)用 626
14．3．1 軍事用戶設(shè)備：航空、船舶和陸地 626
14．3．2 自主接收機：智能武器 627
14．4 結(jié)論 628
參考文獻 628
附錄A *小二乘和加權(quán)*小二乘估計 629
參考文獻 629
附錄B 頻率源穩(wěn)定度測量 630
B．1 引言 630
B．2 頻率標準穩(wěn)定度 630
B．3 穩(wěn)定度的測量 631
B．3．1 艾倫方差 631
B．3．2 哈達瑪方差 631
參考文獻 632
附錄C 自由空間傳播損耗 633
C．1 簡介 633
C．2 自由空間傳播損耗 633
C．3 功率譜密度與功率通量密度的轉(zhuǎn)換 635
參考文獻 635
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GPS/GNSS原理與應(yīng)用(第3版) 作者簡介
Elliott D. Kaplan，美國馬薩諸塞州貝德福德MITRE公司首席工程師，美國紐約理工學(xué)院電氣工程理學(xué)學(xué)士，美國東北大學(xué)電氣工程理學(xué)碩士。自1986年以來，Kaplan先生一直積極參與GPS相關(guān)的政府計劃。他目前正在支持美國空軍研究實驗室航天飛行局和GPS理事會的活動，其中包括AFRL導(dǎo)航技術(shù)衛(wèi)星3（NTS-3）的開發(fā)。寇艷紅，博士，北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院副教授。長期從事衛(wèi)星導(dǎo)航、通信與信號處理領(lǐng)域的科研和教學(xué)工作，擔任CSNC、ION GNSS/ITM、CPGPS、MMT等國際會議分會主席，中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項專家組專家。已主持完成科研項目30余項，發(fā)表論文百余篇、合著1部、譯著2部、標準2部，獲授權(quán)發(fā)明專利十余項，獲省部級科技進步獎6項、校優(yōu)秀教學(xué)成果獎2項。
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