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目 錄第1章 緒論 11.1 導航 11.1.1 與導航相關的技術 11.1.2 導航模式 21.2 GNSS綜述 31.2.1 GPS 31.2.2 全球軌道導航衛星系統(GLONASS) 41.2.3 伽利略(Galileo)系統 51.2.4 北斗(BeiDou-2)衛星導航系統 71.3 慣性導航綜述 81.3.1 理論基礎 81.3.2 慣性傳感器技術 91.4 GNSS/INS組合綜述 231.4.1 卡爾曼濾波器的作用 231.4.2 實現 241.4.3 應用 24習題 25參考文獻 25第2章 衛星導航系統基礎 282.1 導航系統研究 282.1.1 不同于GNSS的系統 282.1.2 比較準則 282.2 衛星導航 292.2.1 衛星軌道 292.2.2 導航解算(二維實例) 302.2.3 衛星選擇和精度因子 322.2.4 DOP的計算實例 352.3 時間與GPS 372.3.1 協調世界時(UTC)的產生 372.3.2 GPS系統時 372.3.3 接收機UTC的計算 372.4 例子：無誤差時用戶位置計算 382.4.1 用戶位置計算 382.4.2 用戶速度計算 40習題 41參考文獻 42第3章 慣性導航基礎 443.1 本章重點 443.2 基本術語 443.3 慣性傳感器誤差模型 473.3.1 零均值隨機誤差 483.3.2 固定型誤差 493.3.3 傳感器誤差穩定性 503.4 傳感器校準和補償 503.4.1 傳感器偏差、尺度因子和錯位 513.4.2 其他校準參數 523.4.3 校準參數的不穩定性 543.4.4 GNSS之前的輔助傳感器 543.4.5 傳感器性能范圍 553.5 地球模型 553.5.1 陸地導航坐標系 563.5.2 地球旋轉 563.5.3 重力模型 573.6 硬件實現方法 623.6.1 平衡環系統的實現方法 633.6.2 浮臺系統的實現方法 653.6.3 旋轉木馬及分度法 653.6.4 捷聯系統 663.6.5 捷聯系統的旋轉木馬及分度 663.7 軟件實現方法 673.7.1 一維的例子 673.7.2 九維的初始化 683.7.3 平衡環姿態的實現 713.7.4 平衡環導航的實現 723.7.5 捷聯姿態的實現 733.7.6 捷聯導航的實現 793.7.7 導航計算機和軟件的需求 813.8 INS性能標準 823.8.1 自由慣性運行 823.8.2 INS性能度量 823.8.3 性能級別 833.9 測試和評估 833.9.1 實驗室測試 843.9.2 現場測試 843.10 總結 84習題 85參考文獻 87第4章 GNSS信號結構特征及信息利用 884.1 原有GPS信號的成分、用途和特征 884.1.1 原有GPS信號的數學信號模型 884.1.2 導航數據格式 914.1.3 GPS衛星位置的計算 944.1.4 C/A碼及其性能 994.1.5 P(Y)碼及其特性 1044.1.6 L1和L2載波 1054.1.7 發射功率電平 1064.1.8 自由空間及其他損耗因子 1064.1.9 接收信號功率 1064.2 GPS的現代化 1074.2.1 從現代化中受益的領域 1074.2.2 GPS現代化改進的基本內容 1084.2.3 L2民用(L2C)信號 1094.2.4 L5信號 1094.2.5 M碼 1114.2.6 L1C信號 1124.2.7 GPS衛星系列 1134.2.8 GPS III 1134.3 GLONASS信號結構和特征 1134.3.1 頻分多址(FDMA)信號 1144.3.2 CDMA現代化 1154.4 GALILEO系統(GALILEO) 1154.4.1 星座和服務等級 1164.4.2 導航數據和信號 1164.5 北斗系統 1174.6 準天頂衛星系統(QZSS) 118習題 119參考文獻 120第5章 GNSS天線設計與分析 1235.1 應用 1235.2 GNSS天線性能特點 1235.2.1 尺寸和成本 1235.2.2 頻率和帶寬 1235.2.3 輻射圖特性 1245.2.4 天線極化和軸比 1255.2.5 GNSS天線的指向、效率和增益 1275.2.6 天線阻抗、駐波比和回波損耗 1285.2.7 天線帶寬 1295.2.8 天線噪聲系數 1305.3 GNSS天線設計的電磁計算模型(CEM) 1315.4 GNSS天線技術 1325.4.1 偶極子GNSS天線 1325.4.2 GNSS貼片天線 1325.4.3 勘測級/參考GNSS天線 1395.5 自適應相控陣天線原理 1415.5.1 數字波束形成自適應天線陣公式 1435.5.2 STAP 1455.5.3 SFAP 1455.5.4 自適應相控陣天線的結構 1455.5.5 自適應相控陣天線的優點 1465.6 校準/補償的應用考量 146習題 148參考文獻 149第6章 GNSS接收機設計與分析 1536.1 接收機設計的選擇 1536.1.1 GNSS所支持的應用 1536.1.2 單頻或多頻支持 1536.1.3 通道數 1546.1.4 碼型選擇 1556.1.5 差分性能 1556.1.6 輔助輸入 1566.2 接收機結構 1576.2.1 射頻(RF)前端 1576.2.2 下變頻及中頻放大 1596.2.3 模數轉換與自動增益控制 1606.2.4 基帶信號處理 1616.3 信號捕獲與跟蹤 1616.3.1 對用戶位置的假定 1626.3.2 關于可視衛星的假定 1626.3.3 信號多普勒估計 1626.3.4 在頻率和C/A碼相位范圍內搜索信號 1636.3.5 信號檢測與確認 1666.3.6 碼跟蹤環 1686.3.7 載波相位跟蹤環 1726.3.8 位同步 1756.3.9 數據位解調 1756.4 用戶解算所需信息的提取 1766.4.1 信號發射時間信息 1766.4.2 衛星位置和速度的星歷數據 1766.4.3 利用碼相位的偽距測量公式 1776.4.4 利用載波相位的測量 1786.4.5 載波多普勒測量 1796.4.6 積分多普勒測量 1806.5 偽距、載波相位和頻率估計的理論考慮 1816.5.1 碼相位測量的理論誤差限 1826.5.2 載波相位測量的理論誤差限 1826.5.3 頻率測量的理論誤差限 1836.6 高靈敏度A-GPS系統 1856.6.1 輔助數據如何改進接收機性能 1856.6.2 高靈敏度接收機的影響因素 1886.7 軟件無線電(SDR)方法 1906.8 偽衛星的考慮 190習題 191參考文獻 193第7章 GNSS數據誤差 1977.1 數據誤差 1977.2 電離層傳播誤差 1977.2.1 電離層延遲模型 1987.2.2 GNSS SBAS電離層算法 2007.3 對流層傳播誤差 2077.4 多徑問題 2087.5 多徑抑制方法 2107.5.1 空間處理技術 2107.5.2 時域處理技術 2127.5.3 多徑消除技術MMT 2157.5.4 時域方法的性能 2227.6 多徑消除的理論極限 2247.6.1 估計理論方法 2247.6.2 MMSE估計器 2257.6.3 多徑建模誤差 2257.7 星歷數據誤差 2257.8 星載時鐘誤差 2267.9 接收機時鐘誤差 2277.10 選擇可用性誤差 2287.11 誤差預估計 228習題 229參考文獻 230第8章 差分GNSS 2338.1 簡介 2338.2 局域差分GNSS(LADGNSS)、廣域差分GNSS(WADGNSS)和天基增強系統(SBAS) 2338.2.1 LADGNSS 2338.2.2 WADGNSS 2348.2.3 SBAS 2348.3 GEO L1L5信號 2388.3.1 概述 2388.3.2 GEO上行鏈路子系統類型1(GUST)控制環 2408.4 GUS時鐘控制算法 2448.4.1 接收機時鐘誤差的確定 2468.4.2 時鐘驅動控制定律 2478.5 GEO軌道的確定(OD) 2498.6 地基增強系統(GBAS) 2548.6.1 區域增強系統(LAAS) 2548.6.2 聯合精密進近著陸系統(JPALS) 2548.6.3 增強的遠距離導航(eLoran) 2558.7 基于相對測量的DGNSS 2558.7.1 碼差分測量 2558.7.2 載波相位差分測量 2568.7.3 利用雙差測量的定位 2588.8 GNSS單點定位服務及產品 2598.8.1 國際GNSS服務(IGS) 2598.8.2 持續運行的參考站(CORS) 2598.8.