《GPS原理與接收機設計》是2017年電子工業出版社出版的圖書，作者是謝鋼。
基本介紹
- 中文名：GPS原理與接收機設計
- 作者：謝鋼
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2017年
- 頁數：436 頁
- 定價：79 元
- 開本：16 開
- ISBN：9787121305399
內容簡介,目 錄,
內容簡介
本書系統、透徹地闡述了GPS及其接收機設計的各項相關內容，包括GPS信號結構、時空坐標系、測量值、定位原理、卡爾曼濾波、接收機的射頻前端、信號捕獲和信號跟蹤。此外，本書還介紹了差分精密定位、GPS與慣性導航的組合和地圖匹配三方面GPS套用技術，並對多路徑、電磁干擾、互相關干擾、高靈敏度GPS、輔助GPS等關鍵課題做了論述。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GPS最新技術和成果。
目 錄
第1章 導引 1
1.1 GPS的起源 1
1.2 GPS的組成概況 2
1.2.1 空間星座部分 3
1.2.2 地面監控部分 5
1.2.3 用戶設備部分 6
1.3 GPS提供的服務和限制 8
1.4 各國衛星導航系統的概況 9
1.5 GPS的性能指標 11
1.6 GPS的套用 13
參考文獻 13
第2章 GPS信號及其導航電文 16
2.1 載波 16
2.2 偽碼 17
2.2.1 二進制數隨機序列 17
2.2.2 m序列 18
2.2.3 金碼 22
2.2.4 C/A碼 24
2.2.5 P碼 27
2.3 數據碼 28
2.4 GPS信號結構 28
2.5 導航電文 32
2.5.1 導航電文的格式 33
2.5.2 遙測字 33
2.5.3 交接字 34
2.5.4 第一數據塊 35
2.5.5 第二數據塊 36
2.5.6 第三數據塊 37
2.6 GPS現代化計畫 38
參考文獻 40
第3章 GPS衛星軌道的理論和計算 42
3.1 空間坐標系 42
3.1.1 慣性坐標系 42
3.1.2 地球坐標系 43
3.1.3 WGS-84坐標系 46
3.1.4 直角坐標系間的旋轉變換 47
3.1.5 站心坐標系 48
3.2 時間系統 50
3.2.1 世界時和原子時 50
3.2.2 GPS時間 51
3.2.3 晶體振盪器 52
3.2.4 GPS與相對論 54
3.3 GPS衛星軌道的理論 55
3.3.1 衛星的無攝運行軌道 55
3.3.2 克卜勒軌道參數 57
3.3.3 衛星星曆和曆書參數 59
3.4 衛星空間位置的計算 61
3.5 衛星運行速度的計算 63
3.6 衛星軌道的插值計算 65
參考文獻 67
第4章 GPS測量及其誤差 69
4.1 偽距測量值 69
4.1.1 偽距的概念 69
4.1.2 偽距與測距碼相位 71
4.2 載波相位測量值 72
4.2.1 載波相位的概念 72
4.2.2 都卜勒頻移與積分都卜勒 74
4.2.3 偽距與載波相位的對比 77
4.3 測量誤差 78
4.3.1 衛星時鐘誤差 78
4.3.2 衛星星曆誤差 79
4.3.3 電離層延時 80
4.3.4 對流層延時 85
4.3.5 多路徑 87
4.3.6 接收機噪聲 89
4.4 差分GPS的原理 90
4.5 偽距與載波相位的組合 92
4.5.1 載波相位平滑偽距 92
4.5.2 整周模糊度估算 94
參考文獻 94
第5章 GPS定位原理與精度分析 96
5.1 牛頓疊代及其線性化方法 96
5.2 最小二乘法 98
5.3 偽距定位 100
5.3.1 偽距定位原理 101
5.3.2 偽距定位算法 103
5.3.3 二維定位及其輔助方程 106
5.4 定位精度分析 108
5.4.1 定位誤差的方差分析 108
5.4.2 精度因子 110
5.4.3 衛星幾何分布 113
5.4.4 偽衛星 116
5.5 接收機自主正直性監測 116
5.5.1 正直性監測的概念 117
5.5.2 偽距殘餘檢測法 118
5.5.3 最小平方殘餘法 119
5.5.4 最大解分離法 120
5.6 都卜勒定速 120
5.7 定時、授時與校頻 122
參考文獻 123
第6章 卡爾曼濾波及其套用 127
6.1 濾波的意義 127
6.2 ?-? 濾波 128
6.3 卡爾曼濾波 129
6.3.1 濾波模型 130
6.3.2 濾波算法 131
6.3.3 舉例與討論 134
6.3.4 濾波數值計算 138
6.3.5 非線性濾波 141
6.4 系統模型的建立 143
6.4.1 連續時間系統的建模 143
6.4.2 離散時間系統的建模 146
6.5 GPS定位的卡爾曼濾波算法 147
6.5.1 接收機時鐘模型 148
6.5.2 用戶運動模型 149
6.5.3 卡爾曼濾波定位算法 151
6.6 其他濾波技術 152
參考文獻 153
第7章 差分定位和精密定位 156
7.1 差分定位 156
7.1.1 差分的種類 156
7.1.2 差分校正量 158
7.1.3 局域差分系統 161
7.1.4 廣域差分系統 163
7.2 精密定位系統 166
7.2.1 單差 166
7.2.2 雙差 169
7.2.3 三差 171
7.2.4 相對定位的根本問題 172
7.3 多頻測量值的組合 174
7.3.1 線性組合 174
7.3.2 窄巷、寬巷和超寬巷組合 177
7.4 整周模糊度的求解技術 179
7.4.1 交換天線位置 180
7.4.2 幾何多樣性 181
7.4.3 利用偽距的取整估算法 181
7.4.4 LAMBDA算法 183
7.4.5 逐級模糊度確定法 186
參考文獻 188
第8章 GPS與航位推測系統的組合 192
8.1 慣性導航系統 192
8.1.1 慣性感測器的種類 192
8.1.2 慣性導航的分類 194
8.1.3 慣性導航的基本原理 194
8.1.4 慣性感測測量誤差 195
8.2 航位推測系統 196
8.2.1 航位推測的基本原理 196
8.2.2 ABS車輪轉速感測器 197
8.3 組合的意義 201
8.4 組合的工具 202
8.4.1 互補型濾波器 202
8.4.2 分散卡爾曼濾波 203
8.5 組合的方式 204
8.5.1 松性組合 204
8.5.2 緊性組合 205
8.5.3 深性組合 206
參考文獻 207
第9章 地圖匹配 210
9.1 地圖匹配的意義 210
9.2 電子地圖 211
9.2.1 UTM投影系統 211
9.2.2 數字高程模型 212
9.2.3 道路網資料庫 213
9.3 地圖匹配算法綜述 214
9.4 幾何匹配算法 217
9.4.1 點-點匹配法 218
9.4.2 點-線匹配法 218
9.4.3 線-線匹配法 219
9.4.4 改良型幾何匹配算法 220
9.5 機率匹配算法 223
9.6 緊性組合匹配算法 225
9.7 綜合匹配算法 226
9.7.1 加權法 227
9.7.2 D-S理論 227
9.7.3 模糊推理 230
9.8 匹配路段上的位置點匹配 231
參考文獻 233
第10章 GPS接收機及其射頻前端 236
10.1 GPS接收機的概況 237
10.2 接收天線 241
10.2.1 自由空間傳播公式 241
10.2.2 信噪比和載噪比 244
10.2.3 串聯器件的噪聲指數 246
10.2.4 右旋圓極化 248
10.2.5 天線的種類 250
10.3 射頻前端處理 252
10.3.1 射頻信號調整 252
10.3.2 下變頻混頻 254
10.3.3 中頻信號濾波放大 259
10.3.4 模數轉換 260
參考文獻 263
第11章 載波環 266
11.1 信號跟蹤原理 266
11.2 相位鎖定環路 268
11.2.1 基本工作原理 269
11.2.2 環路階數 271
11.2.3 穩態回響 275
11.2.4 環路參數 278
11.2.5 I/Q解調 281
11.2.6 相干積分 286
11.2.7 鑒相方法的種類 291
11.2.8 測量誤差與跟蹤門限 292
11.3 頻率鎖定環路 295
11.3.1 基本工作原理 295
11.3.2 鑒頻方法的種類 298
11.3.3 測量誤差與跟蹤門限 300
11.4 鎖相環與鎖頻環的對比與組合 301
參考文獻 302
第12章 碼環和基帶數位訊號處理 304
12.1 碼環 304
12.1.1 延遲鎖定環路 304
12.1.2 相關器與自相關函式 307
12.1.3 非相干積分 310
12.1.4 鑒相方法的種類 314
12.1.5 測量誤差與跟蹤門限 317
12.2 信號的跟蹤 320
12.2.1 載波環與碼環的組合 320
12.2.2 鎖定檢測 323
12.3 基帶數位訊號處理 324
12.3.1 位同步 324
12.3.2 幀同步 328
12.3.3 奇偶檢驗和電文解碼 330
12.3.4 測量值的生成 332
12.4 多路徑效應及其抑制 333
12.4.1 多路徑效應 334
12.4.2 多路徑抑制 337
12.5 干擾 341
參考文獻 344
第13章 信號的捕獲 349
13.1 信號捕獲的概況 349
13.1.1 三維搜尋 349
13.1.2 啟動方式 352
13.1.3 搜尋範圍估算 354
13.1.4 信號檢測 358
13.1.5 載噪比的測定 362
13.1.6 捕獲與跟蹤之間的轉換 364
13.2 信號搜尋捕獲算法 366
13.2.1 線性搜尋 366
13.2.2 並行頻率搜尋 370
13.2.3 並行碼相位搜尋 372
13.2.4 其他信號捕獲算法 374
13.2.5 衛星搜尋次序 375
13.3 高靈敏度GPS 376
13.3.1 加長積分時間 377
13.3.2 大塊相關器設計 380
13.3.3 輔助GPS（AGPS） 381
13.4 互相關干擾及其抑制 384
13.4.1 互相關干擾 384
13.4.2 互相關干擾抑制 385
13.5 接收機設計的發展趨勢 387
參考文獻 389
附錄A 縮寫詞中英對照 394
附錄B 單位制及其換算 400
附錄C 隨機變數和隨機過程 401
附錄D 拉普拉斯變換 407
附錄E Z變換 410
附錄F 傅立葉變換和採樣定理 413
附錄G 離散傅立葉變換 417
附錄H GPS數據格式 420
