GPS/GNSS原理与应用(第3版)电子书

前折页

内容简介

主编寄语

译者序

第3版前言

关于作者

第1章 引言

1.1 简介

1.2 GNSS概述

1.3 全球定位系统

1.4 全球导航卫星系统

1.5 伽利略系统

1.6 北斗系统

1.7 区域系统

1.7.1 准天顶卫星系统

1.7.2 印度导航星座（NavIC）

1.8 增强系统

1.9 市场与应用

1.10 本书的结构

参考文献

第2章 卫星导航基础

2.1 利用到达时间测量值测距的概念

2.1.1 二维定位

2.1.2 卫星测距码定位原理

2.2 参考坐标系

2.2.1 地心惯性坐标系

2.2.2 地心地固坐标系

2.2.3 当地切平面（当地地平）坐标系

2.2.4 本体框架坐标系

2.2.5 大地（椭球）坐标

2.2.6 高度坐标与大地水准面

2.2.7 国际地球参考框架

2.3 卫星轨道基础

2.3.1 轨道力学

2.3.2 星座设计

2.4 GNSS信号

2.4.1 射频载波

2.4.2 调制

2.4.3 次级码

2.4.4 复用技术

2.4.5 信号模型与特性

2.5 利用测距码确定位置

2.5.1 确定卫星到用户的距离

2.5.2 用户位置的计算

2.6 求解用户的速度

2.7 频率源、时间和GNSS

2.7.1 频率源

2.7.2 时间和GNSS

参考文献

第3章 全球卫星导航系统

3.1 概述

3.1.1 空间段概述

3.1.2 控制段概述

3.1.3 用户段概述

3.2 空间段描述

3.2.1 GPS卫星星座描述

3.2.2 星座设计指南

3.2.3 分阶段发展的空间段

3.3 控制段描述

3.3.1 OCS的当前配置

3.3.2 OCS的进化

3.3.3 OCS未来计划的升级

3.4 用户段

3.4.1 GNSS接收机的特性

3.5 GPS大地测量和时标

3.5.1 大地测量

3.5.2 时间系统

3.6 服务

3.6.1 SPS性能标准

3.6.2 PPS性能标准

3.7 GPS信号

3.7.1 传统信号

3.7.2 现代化信号

3.7.3 民用导航（CNAV）和CNAV-2导航数据

3.8 GPS星历参数和卫星位置计算

3.8.1 传统星历参数

3.8.2 CNAV和CNAV-2星历参数

参考文献

第4章 全球导航卫星系统

4.1 简介

4.2 空间段

4.2.1 星座

4.2.2 卫星

4.3 地面段

4.3.1 系统控制中心

4.3.2 中央同步器

4.3.3 遥测、跟踪和指挥

4.3.4 激光测距站

4.4 GLONASS用户设备

4.5 大地测量学与时间系统

4.5.1 大地测量参考坐标系

4.5.2 GLONASS时间

4.6 导航服务

4.7 导航信号

4.7.1 FDMA导航信号

4.7.2 频率

4.7.3 调制

4.7.4 编码特性

4.7.5 GLONASS P码

4.7.6 导航电文

4.7.7 C/A码导航电文

4.7.8 P码导航电文

4.7.9 CDMA导航信号

致谢

参考文献

第5章 伽利略系统

5.1 项目概述和目标

5.2 伽利略系统的实现

5.3 伽利略服务

5.3.1 伽利略开放服务

5.3.2 公共监管服务

5.3.3 商业服务

5.3.4 搜索与救援服务

5.3.5 生命安全服务

5.4 系统概述

5.4.1 地面任务段

5.4.2 地面控制段

5.4.3 空间段

5.4.4 运载火箭

5.5 伽利略信号特征

5.5.1 伽利略扩频码和序列

5.5.2 导航电文结构

5.5.3 正向纠错编码和块交织

5.6 互操作性

5.6.1 伽利略大地参考坐标系

5.6.2 时间参考坐标系

5.7 伽利略搜索和救援任务

5.7.1 SAR/Galileo服务描述

5.7.2 欧洲SAR/Galileo覆盖区域和MEOSAR环境

5.7.3 SAR/Galileo系统架构

5.7.4 SAR频率计划

5.8 伽利略系统性能

5.8.1 授时性能

5.8.2 测距性能

5.8.3 定位性能

5.8.4 最终运营能力的预期性能

5.9 系统部署完成FOC的时间

5.10 FOC之后系统伽利略的发展

参考文献

第6章 北斗卫星导航系统

6.1 概述

6.1.1 北斗卫星导航系统简介

6.1.2 北斗的发展历程

6.1.3 BDS的特点

6.2 BDS的空间段

6.2.1 BDS星座

6.2.2 BDS卫星

6.3 BDS控制段

6.3.1 BDS控制段的组成

6.3.2 BDS控制段的运行

6.4 大地测量参考系和时间参考系

6.4.1 BDS坐标系

6.4.2 BDS时间系统

6.5 BDS服务

6.5.1 BDS服务类型

6.5.2 BDS RDSS服务

6.5.3 BDS RNSS服务

6.5.4 BDS SBAS服务

6.6 BDS信号

6.6.1 RDSS信号

6.6.2 BDS区域系统的RNSS信号

6.6.3 BDS全球系统的RNSS信号

参考文献

第7章 区域卫星导航系统

7.1 准天顶卫星系统

7.1.1 概述

7.1.2 空间段

7.1.3 控制段

7.1.4 大地测量和时间系统

7.1.5 服务

7.1.6 信号

7.2 印度导航星座

7.2.1 概述

7.2.2 空间段

7.2.3 NavIC控制段

7.2.4 大地测量和时间系统

7.2.5 导航服务

7.2.6 信号

7.2.7 应用和NavIC用户设备

参考文献

第8章 GNSS接收机

8.1 概述

8.1.1 天线单元和电子设备

8.1.2 前端

8.1.3 数字存储器（缓冲器和多路复用器）和数字接收机通道

8.1.4 接收机控制和处理、导航控制和处理

8.1.5 参考振荡器和频率合成器

8.1.6 用户和/或外部接口

8.1.7 备用接收机控制接口

8.1.8 电源

8.1.9 小结

8.2 天线

8.2.1 所需属性

8.2.2 天线设计

8.2.3 轴比

8.2.4 电压驻波比

8.2.5 天线噪声

8.2.6 无源天线

8.2.7 有源天线

8.2.8 智能天线

8.2.9 军用天线

8.3 前端

8.3.1 功能描述

8.3.2 增益

8.3.3 下变频方案

8.3.4 输出到ADC

8.3.5 ADC、数字增益控制和模拟频率合成器功能

8.3.6 ADC实现损耗及设计示例

8.3.7 ADC采样率与抗混叠

8.3.8 ADC欠采样

8.3.9 噪声系数

8.3.10 动态范围、态势感知及对噪声系数的影响

8.3.11 与GLONASS FDMA信号的兼容性

8.4 数字通道

8.4.1 快速功能

8.4.2 慢速功能

8.4.3 搜索功能

8.5 捕获

8.5.1 单次试验检测器

8.5.2 唐检测器

8.5.3 N中取M检测器

8.5.4 组合唐与N中取M检测器

8.5.5 基于FFT的技术

8.5.6 GPS军用信号直捕

8.5.7 微调多普勒与峰值码搜索

8.6 载波跟踪

8.6.1 载波环鉴别器

8.7 码跟踪

8.7.1 码环鉴别器

8.7.2 BPSK-R信号

8.7.3 BOC信号

8.7.4 GPS P(Y)码无码/半无码处理

8.8 环路滤波器

8.8.1 PLL滤波器设计

8.8.2 FLL滤波器设计

8.8.3 FLL辅助PLL滤波器设计

8.8.4 DLL滤波器设计

8.8.5 稳定性

8.9 测量误差和跟踪门限

8.9.1 PLL跟踪环测量误差

8.9.2 PLL热噪声

8.9.3 由振动引起的振荡器相位噪声

8.9.4 艾伦偏差振荡器相位噪声

8.9.5 动态应力误差

8.9.6 参考振荡器加速度应力误差

8.9.7 总PLL跟踪环测量误差与门限

8.9.8 FLL跟踪环测量误差

8.9.9 码跟踪环测量误差

8.9.10 BOC码跟踪环测量误差

8.10 伪距、Δ伪距和积分多普勒的形成

8.10.1 伪距

8.10.2 ∆伪距

8.10.3 积分多普勒

8.10.4 伪距载波平滑

8.11 接收机的初始工作顺序

8.12 数据解调

8.12.1 传统GPS信号解调

8.12.2 其他GNSS信号的数据解调

8.12.3 数据误比特率比较

8.13 特殊的基带功能

8.13.1 信噪功率比估计

8.13.2 锁定检测器

8.13.3 周跳编辑

参考文献

第9章 GNSS扰乱

9.1 概述

9.2 干扰

9.2.1 干扰类型与干扰源

9.2.2 影响

9.2.3 干扰抑制

9.3 电离层闪烁

9.3.1 基础物理

9.3.2 幅度衰落与相位扰动

9.3.3 对接收机的影响

9.3.4 抑制

9.4 信号阻塞

9.4.1 植被

9.4.2 地形

9.4.3 人造建筑物

9.5 多径

9.5.1 多径特性及模型

9.5.2 多径对接收机性能的影响

9.5.3 多径抑制

参考文献

第10章 GNSS误差

10.1 简介

10.2 测量误差

10.2.1 卫星钟误差

10.2.2 星历误差

10.2.3 相对论效应

10.2.4 大气效应

10.2.5 接收机噪声和分辨率

10.2.6 多径与遮蔽效应

10.2.7 硬件偏差误差

10.3 伪距误差预算

参考文献

第11章 独立GNSS的性能

11.1 简介

11.2 位置、速度和时间估计的概念

11.2.1 GNSS中的卫星几何分布和精度因子

11.2.2 GNSS星座的DOP特性

11.2.3 精度指标

11.2.4 加权最小二乘

11.2.5 其他状态变量

11.2.6 卡尔曼滤波

11.3 GNSS可用性

11.3.1 使用24颗卫星的标称GPS星座预测GPS可用性

11.3.2 卫星故障对GPS可用性的影响

11.4 完好性

11.4.1 关于危险程度的讨论

11.4.2 完好性异常的来源

11.4.3 完好性改进技术

11.5 连续性

11.5.1 GPS

11.5.2 GLONASS

11.5.3 伽利略

11.5.4 北斗

参考文献

第12章 差分GNSS和精密单点定位

12.1 简介

12.2 基于码的DGNSS

12.2.1 局域DGNSS

12.2.2 区域DGNSS

12.2.3 广域DGNSS

12.3 基于载波的DGNSS

12.3.1 基线的实时精准确定

12.3.2 静态应用

12.3.3 机载应用

12.3.4 姿态确定

12.4 精密单点定位

12.4.1 传统PPP

12.4.2 具有模糊度解算的PPP

12.5 RTCM SC-104电文格式

12.5.1 2.3版

12.5.2 3.3版

12.6 DGNSS和PPP示例

12.6.1 基于码的DGNSS

12.6.2 基于载波

12.6.3 PPP

参考文献

第13章 GNSS与其他传感器的组合及网络辅助

13.1 概述

13.2 GNSS/惯性组合

13.2.1 GNSS接收机性能问题

13.2.2 惯性导航系统综述

13.2.3 卡尔曼滤波器作为系统组合器

13.2.4 GNSSI组合方法

13.2.5 典型GPS/INS卡尔曼滤波器设计

13.2.6 实现卡尔曼滤波器的注意事项

13.2.7 可控接收模式天线的组合

13.2.8 跟踪环路的惯性辅助

13.3 陆地车辆系统中的传感器组合

13.3.1 引言

13.3.2 陆地车辆增强传感器

13.3.3 陆地车辆传感器组合

13.4 A-GNSS：基于网络的捕获和定位辅助

13.4.1 辅助GNSS的历史

13.4.2 应急响应系统要求和指南

13.4.3 辅助数据对捕获时间的影响

13.4.4 无线设备中的GNSS接收机集成

13.4.5 网络辅助的来源

13.5 移动设备中的混合定位

13.5.1 引言

13.5.2 移动设备增强传感器

13.5.3 移动设备传感器组合

参考文献

第14章 GNSS市场与应用

14.1 GNSS：基于支持技术的复杂市场

14.1.1 简介

14.1.2 市场挑战的定义

14.1.3 GNSS市场的预测

14.1.4 市场随时间的变化

14.1.5 市场范围和细分

14.1.6 政策依赖性

14.1.7 GNSS市场的特点

14.1.8 销售预测

14.1.9 市场局限性、竞争体系和政策

14.2 GNSS的民用应用

14.2.1 基于位置的服务

14.2.2 道路

14.2.3 GNSS在测绘、制图和地理信息系统中的应用

14.2.4 农业

14.2.5 海洋

14.2.6 航空

14.2.7 无人驾驶飞行器和无人机

14.2.8 铁路

14.2.9 授时与同步

14.2.10 空间应用

14.2.11 GNSS室内挑战

14.3 政府及军事应用

14.3.1 军事用户设备：航空、船舶和陆地

14.3.2 自主接收机：智能武器

14.4 结论

参考文献

附录A 最小二乘和加权最小二乘估计

参考文献

附录B 频率源稳定度测量

B.1 引言

B.2 频率标准稳定度

B.3 稳定度的测量

B.3.1 艾伦方差

B.3.2 哈达玛方差

参考文献

附录C 自由空间传播损耗

C.1 简介

C.2 自由空间传播损耗

C.3 功率谱密度与功率通量密度的转换

参考文献

后折页