本書是全球第一本真正意義上介紹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等多種信號調製技術和Interplex、CASM兩種復用調製方式，本書理論分析清晰，實用性強，並且內容力求反映近些年來出現的GNSS最新技術與成果。
基本介紹
- 書名：全球導航衛星系統原理——GPS、格洛納斯和伽利略系統
- 作者：謝鋼
- ISBN：9787121210686
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2013-09-01
圖書內容,目 錄,
圖書內容
本書是全球第一本真正意義上介紹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等多種信號調製技術和Interplex、CASM兩種復用調製方式，全面剖析了三大系統的衛星信號體制和導航電文，具體給出了三大系統的衛星在它們各自相應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、載波相位和都卜勒頻率等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星調製信號在碼跟蹤精度、互操作性、抗干擾、抗多徑等方面性能的參量和方法，歸納總結了現代化GNSS在星座和信號設計方面上所具有的一些優良特性和發展趨勢。
本書理論分析清晰，實用性強，並且內容力求反映近些年來出現的GNSS最新技術與成果。
目 錄
第1章 緒論篇 1
1.1 GNSS 1
1.1.1 GNSS的定義 1
1.1.2 GNSS的系統構成 4
1.1.3 GNSS定位原理 6
1.1.4 GNSS接收機設計 8
1.1.5 GNSS性能指標 12
1.2 GPS 15
1.2.1 GPS概況 15
1.2.2 GPS空間星座部分 17
1.2.3 GPS地面監控部分 22
1.2.4 GPS服務與限制 23
1.3 GLONASS 24
1.3.1 GLONASS概況 25
1.3.2 GLONASS空間星座部分 27
1.3.3 GLONASS地面監控部分 32
1.3.4 GLONASS服務 33
1.4 Galileo系統 34
1.4.1 Galileo系統概況和系統構成 34
1.4.2 Galileo系統服務 38
1.5 其他GNSS概況 39
我國的北斗衛星導航系統 40
日本準天頂衛星系統 42
印度區域衛星導航系統 43
參考文獻 43
第2章 BPSK-R和BOC調製 49
2.1 數字通信系統基礎 49
2.1.1 擴頻調製 49
2.1.2 載波調製 53
2.2 BPSK-R調製 55
2.2.1 BPSK-R調製信號的功率譜密度 56
2.2.2 BPSK-R調製信號的自相關函式 59
2.3 BOC調製 60
2.3.1 BOC調製信號模型 60
2.3.2 BOC調製副載波的頻譜 64
2.3.3 BOC調製信號的功率譜密度 66
2.3.4 BOC調製信號的自相關函式計算 74
2.3.5 BOC調製信號的自相關函式特徵 83
2.3.6 BOC調製的優缺點 85
參考文獻 87
第3章 MBOC、AltBOC和復用調製 89
3.1 MBOC調製 89
3.1.1 MBOC調製信號的定義 89
3.1.2 TMBOC調製 92
3.1.3 CBOC調製 96
3.2 AltBOC調製 98
3.2.1 單邊帶副載波 99
3.2.2 非恆包絡AltBOC調製 101
3.2.3 恆包絡AltBOC調製 103
3.3 復用調製 108
3.3.1 Interplex調製 108
3.3.2 CASM 112
參考文獻 114
第4章 GPS信號 117
4.1 概況 118
4.2 L1 C/A信號 123
4.2.1 C/A碼 124
4.2.2 NAV電文 126
4.3 L1/L2 P(Y)信號 127
4.4 L2C信號 129
4.4.1 L2 CM/CL碼 129
4.4.2 L2C的數據調製 130
4.5 L1/L2 M信號 133
4.6 L5C信號 135
4.6.1 L5 I5/Q5碼 135
4.6.2 L5C的數據調製 137
4.7 L1C信號 139
4.7.1 L1C偽碼 139
4.7.2 L1C覆蓋碼 141
4.7.3 L1C的數據調製 142
4.8 CNAV電文 144
4.8.1 CNAV電文的結構 144
4.8.2 第0類信息條 145
4.8.3 第10～11類信息條 145
4.8.4 第12類信息條 147
4.8.5 第13～14類信息條 148
4.8.6 第15類信息條 148
4.8.7 第30～37類信息條 148
4.8.8 信息條播發順序 150
4.8.9 CRC-24Q校驗 151
4.8.10 L2C與L5C上CNAV電文之間的差異 152
4.9 CNAV-2電文 153
4.9.1 CNAV-2電文的結構 154
4.9.2 BCH編碼 155
4.9.3 LDPC編碼 156
4.9.4 塊交織編碼 157
4.9.5 CNAV-2電文的內容 159
參考文獻 162
第5章 GLONASS信號 165
5.1 概況 165
5.2 偽碼 170
5.2.1 C/A碼 170
5.2.2 P碼 171
5.2.3 時間志 172
5.3 數據調製 173
5.4 導航電文 175
5.4.1 導航電文結構 175
5.4.2 導航電文內容 176
5.4.3 導航電文即時數據 179
5.4.4 導航電文非即時數據 181
5.4.5 數據校驗算法 183
5.4.6 解譯電文的實例分析 184
參考文獻 187
第6章 Galileo信號 189
6.1 概況 189
6.2 E1信號 193
6.3 E6信號 197
6.4 E5信號 199
6.5 階梯碼 205
6.5.1 階梯碼的構築 205
6.5.2 主碼 208
6.5.3 副碼 210
6.6 F/NAV和I/NAV電文 211
6.6.1 F/NAV和I/NAV電文的共同結構特點 212
6.6.2 F/NAV電文的結構和內容 213
6.6.3 I/NAV電文的結構和內容 216
6.6.4 F/NAV和I/NAV電文的共同參數內容 224
參考文獻 225
第7章 GNSS時空坐標系和衛星軌道計算 228
7.1 時間坐標系 228
7.1.1 協調世界時和原子時 229
7.1.2 GPS時間 230
7.1.3 GLONASS時間 233
7.1.4 Galileo系統時間 235
7.2 空間坐標系 236
7.2.1 慣性坐標系 237
7.2.2 地心地固直角坐標系 237
7.2.3 大地坐標系 240
7.2.4 站心坐標系 242
7.2.5 GPS、Galileo和GLONASS的空間坐標系 244
7.2.6 WGS-84與PZ-90之間的坐標變換 246
7.3 GPS/Galileo衛星軌道計算 249
7.4 GLONASS衛星軌道計算 253
7.4.1 衛星運動方程 253
7.4.2 龍格-庫塔法 255
7.5 衛星位置的地球自轉校正 258
參考文獻 262
第8章 GNSS測量及其誤差 265
8.1 GNSS測量值 265
8.1.1 偽距測量值 265
8.1.2 都卜勒頻移和載波相位測量值 269
8.1.3 GNSS測量值之間的比較 274
8.2 GNSS測量誤差 276
8.2.1 衛星時鐘誤差 277
8.2.2 衛星星曆誤差 283
8.2.3 電離層延時 285
8.2.4 對流層延時 290
8.2.5 多徑誤差 291
8.2.6 接收機噪聲 293
8.2.7 接收機器件群波延時及其信道間差異 293
8.3 差分GNSS原理及其測量 298
8.3.1 差分GNSS原理 298
8.3.2 GNSS單差偽距 300
8.3.3 GNSS雙差偽距 303
8.3.4 GNSS單差載波相位 305
8.3.5 GNSS雙差載波相位 307
參考文獻 310
第9章 GNSS定位及其精度 313
9.1 單個GNSS的定位算法 313
9.1.1 牛頓疊代及其線性化方法 313
9.1.2 最小二乘法 315
9.1.3 偽距定位原理 318
9.1.4 最小二乘法偽距定位算法 321
9.1.5 二維定位及其輔助方程 326
9.1.6 都卜勒定速算法 328
9.1.7 免時定位算法 330
9.2 單個GNSS的定位精度分析 332
9.2.1 定位誤差的方差分析 333
9.2.2 精度衰減因子 334
9.2.3 衛星幾何分布 338
9.3 GNSS聯合定位 340
9.3.1 接收機鐘差模型 340
9.3.2 算法1：直接利用系統時間差異播發值校正測量值 343
9.3.3 算法2：在接收機端測定系統時間差異值 345
9.3.4 算法3：建立系統時間差異輔助方程 348
9.3.5 對算法和衛星幾何分布的一些討論 350
9.4 差分GNSS相對定位算法 353
9.4.1 單差偽距定位 353
9.4.2 雙差偽距定位 355
9.4.3 單差載波相位定位 357
9.4.4 雙差載波相位定位 359
參考文獻 362
第10章 總結篇 365
10.1 聯合GNSS的優勢與挑戰 365
10.2 GNSS信號性能的定量評估 369
10.2.1 GNSS接收機模型 370
10.2.2 均方根頻寬和等效矩形頻寬 373
10.2.3 譜分離係數和碼跟蹤譜靈敏度係數 375
10.2.4 等效載噪比和信乾噪比 380
10.2.5 自相關函式和碼環跟蹤精度 389
10.2.6 抗多徑性能 392
10.3 GNSS設計及其發展趨勢 395
10.3.1 衛星星座布局 395
10.3.2 衛星星座自主導航 398
10.3.3 信號多址機制 399
10.3.4 頻率規劃 400
10.3.5 偽碼 403
10.3.6 信號波形 406
10.3.7 導頻信號 408
10.3.8 導航電文 409
10.3.9 時空坐標系 413
參考文獻 414
附錄A 縮寫詞中英對照 422
附錄B 單位制及其換算 429
附錄C 傅立葉變換 431
附錄D 隨機變數及其數字特徵 437
附錄E 自相關函式和頻譜密度 442
