本書是全球及時本真正意義上介紹GNSS的書籍，描述了以GPS、格洛納斯和伽利略這三大系統(tǒng)為主要對象的GNSS的概況，詳盡探討了BPSK-R、BOC、MBOC/TMBOC/CBOC、AltBOC等多種信號調(diào)制技術(shù)和Interplex、CASM兩種復用調(diào)制方式，剖析了三大系統(tǒng)的衛(wèi)星信號體制和導航電文，具體給出了三大系統(tǒng)的衛(wèi)星在它們各自相應(yīng)時空坐標系中的位置和速度的計算步驟，清晰地解釋了偽距、載波相位和多普勒頻率等GNSS測量值的定義及其各種測量誤差源，深刻、透徹地討論了單一GNSS、聯(lián)合GNSS和差分GNSS的定位算法，介紹了多個可用來定量評估不同衛(wèi)星調(diào)制信號在碼跟蹤精度、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在星座和信號設(shè)計方面上所具有的一些優(yōu)良特性和發(fā)展趨勢。本書理論分析清晰，實用性強，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)于清華大學電機工程系，隨后加入蘋果電腦公司，任軟件工程師。自1998起留學美國，并先后于1999年和2004年分別獲得波士頓大學電子與計算機工程碩士學位和斯坦福大學電子工程博士學位。在攻讀斯坦福大學博士學位期間，任斯坦福大學航空航天系GPS實驗室研究助理，研究方向為局域差分GPS。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高級工程師，專門從事對GPS/GNSS接收機的研究與開發(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接收機設(shè)計
1.1.5 GNSS性能指標
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)星導航系統(tǒng)
日本準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)
印度區(qū)域衛(wèi)星導航系統(tǒng)
參考文獻
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)制信號的功率譜密度
2.2.2 BPSK-R調(diào)制信號的自相關(guān)函數(shù)
2.3 BOC調(diào)制
2.3.1 BOC調(diào)制信號模型
2.3.2 BOC調(diào)制副載波的頻譜
2.3.3 BOC調(diào)制信號的功率譜密度
2.3.4 BOC調(diào)制信號的自相關(guān)函數(shù)計算
2.3.5 BOC調(diào)制信號的自相關(guān)函數(shù)特征
2.3.6 BOC調(diào)制的優(yōu)缺點
參考文獻
第3章 MBOC、AltBOC和復用調(diào)制
3.1 MBOC調(diào)制
3.1.1 MBOC調(diào)制信號的定義
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 復用調(diào)制
3.3.1 Interplex調(diào)制
3.3.2 CASM
參考文獻
第4章 GPS信號
4.1 概況
4.2 L1 C/A信號
4.2.1 C/A碼
4.2.2 NAV電文
4.3 L1/L2 P(Y)信號
4.4 L2C信號
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
4.6 L5C信號
4.6.1 L5 I5/Q5碼
4.6.2 L5C的數(shù)據(jù)調(diào)制
4.7 L1C信號
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
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
第5章 GLONASS信號
5.1 概況
5.2 偽碼
5.2.1 C/A碼
5.2.2 P碼
5.2.3 時間志
5.3 數(shù)據(jù)調(diào)制
5.4 導航電文
5.4.1 導航電文結(jié)構(gòu)
5.4.2 導航電文內(nèi)容
5.4.3 導航電文即時數(shù)據(jù)
5.4.4 導航電文非即時數(shù)據(jù)
5.4.5 數(shù)據(jù)校驗算法
5.4.6 解譯電文的實例分析
參考文獻
第6章 Galileo信號
6.1 概況
6.2 E1信號
6.3 E6信號
6.4 E5信號
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
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
第7章 GNSS時空坐標系和衛(wèi)星軌道計算
7.1 時間坐標系
7.1.1 協(xié)調(diào)世界時和原子時
7.1.2 GPS時間
7.1.3 GLONASS時間
7.1.4 Galileo系統(tǒng)時間
7.2 空間坐標系
7.2.1 慣性坐標系
7.2.2 地心地固直角坐標系
7.2.3 大地坐標系
7.2.4 站心坐標系
7.2.5 GPS、Galileo和GLONASS的空間坐標系
7.2.6 WGS-84與PZ-90之間的坐標變換
7.3 GPS/Galileo衛(wèi)星軌道計算
7.4 GLONASS衛(wèi)星軌道計算
7.4.1 衛(wèi)星運動方程
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
第8章 GNSS測量及其誤差
8.1 GNSS測量值
8.1.1 偽距測量值
8.1.2 多普勒頻移和載波相位測量值
8.1.3 GNSS測量值之間的比較
8.2 GNSS測量誤差
8.2.1 衛(wèi)星時鐘誤差
8.2.2 衛(wèi)星星歷誤差
8.2.3 電離層延時
8.2.4 對流層延時
8.2.5 多徑誤差
8.2.6 接收機噪聲
8.2.7 接收機器件群波延時及其信道間差異
8.3 差分GNSS原理及其測量
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
第9章 GNSS定位及其精度
9.1 單個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 免時定位算法
9.2 單個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 接收機鐘差模型
9.3.2 算法1：直接利用系統(tǒng)時間差異播發(fā)值校正測量值
9.3.3 算法2：在接收機端測定系統(tǒng)時間差異值
9.3.4 算法3：建立系統(tǒng)時間差異輔助方程
9.3.5 對算法和衛(wèi)星幾何分布的一些討論
9.4 差分GNSS相對定位算法
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
第10章 總結(jié)篇
10.1 聯(lián)合GNSS的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)
10.2 GNSS信號性能的定量評估
10.2.1 GNSS接收機模型
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)計及其發(fā)展趨勢
10.3.1 衛(wèi)星星座布局
10.3.2 衛(wèi)星星座自主導航
10.3.3 信號多址機制
10.3.4 頻率規(guī)劃
10.3.5 偽碼
10.3.6 信號波形
10.3.7 導頻信號
10.3.8 導航電文
10.3.9 時空坐標系
參考文獻
附錄A 縮寫詞中英對照
附錄B 單位制及其換算
附錄C 傅里葉變換
附錄D 隨機變量及其數(shù)字特征
附錄E 自相關(guān)函數(shù)和頻譜密度
