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GPS原理与接收机设计(修订版)电子书

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作       者:谢钢

出  版  社:电子工业出版社

出版时间:2022-07-01

字       数:47.4万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 航空/电子

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本书系统、透彻地阐述了GPS及其收机设计的各项相关内容,包括GPS信号结构、时空坐标系、测量值、定位原理、卡尔曼滤波、收机的射频前端、信号捕获和信号跟踪。此外,本书还介绍了差分精密定位、GPS与惯性导航的组合和地图匹配三方面GPS应用技术,论述了多路径、电磁干扰、互相关干扰、高灵敏度GPS、辅助GPS等关键课题。本书理论分析清晰,实用性强,且内容力求反映近年来出现的GPS最新技术和成果。本书可以作为本科生高年级学生和研究生的教材或参考书,也是所有与GPS等卫星导航系统及其收机设计有关的工程技术人员和科技工作者都应配备的一本不可多得的优秀参考书。<br/>【作者】<br/>谢钢,浙江绍兴人。1995年本科毕业于清华大学电机工程系,先后于1999年和2004年分别获得美国波士顿大学电子与计算机工程硕士学位和斯坦福大学电子工程博士学位。在攻读斯坦福大学博士学位期间,任斯坦福大学航空航天系GPS实验室研究助理。博士毕业后,一直在美国的摩托罗拉、SiRF和CSR等多家高科技公司任资深高级工程师,专门从事GPS/GNSS收机的研究与发工作。<br/>
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内容简介

前言

修订出版感谢

第1章 导引

1.1 GPS的起源

1.2 GPS的组成概况

1.2.1 空间星座部分

1.2.2 地面监控部分

1.2.3 用户设备部分

1.3 GPS提供的服务和限制

1.4 各国卫星导航系统概况

1.5 GPS的性能指标

1.6 GPS的应用

参考文献

第2章 GPS信号及其导航电文

2.1 载波

2.2 伪码

2.2.1 二进制数随机序列

2.2.2m序列

2.2.3 金码

2.2.4 C/A码

2.2.5 P码

2.3 数据码

2.4 GPS信号结构

2.5 导航电文

2.5.1 导航电文的格式

2.5.2 遥测字

2.5.3 交接字

2.5.4 第一数据块

2.5.5 第二数据块

2.5.6 第三数据块

2.6 GPS现代化计划

参考文献

第3章 GPS卫星轨道的理论和计算

3.1 空间坐标系

3.1.1 惯性坐标系

3.1.2 地球坐标系

3.1.3 WGS-84坐标系

3.1.4 直角坐标系间的旋转变换

3.1.5 站心坐标系

3.2 时间系统

3.2.1 世界时和原子时

3.2.2 GPS时间

3.2.3 晶体振荡器

3.2.4 GPS与相对论

3.3 GPS卫星轨道的理论

3.3.1 卫星的无摄运行轨道

3.3.2 开普勒轨道参数

3.3.3 卫星星历和历书参数

3.4 卫星空间位置的计算

3.5 卫星运行速度的计算

3.6 卫星轨道的插值计算

参考文献

第4章 GPS测量及其误差

4.1 伪距测量值

4.1.1 伪距的概念

4.1.2 伪距与测距码相位

4.2 载波相位测量值

4.2.1 载波相位的概念

4.2.2 多普勒频移与积分多普勒

4.2.3 伪距与载波相位的对比

4.3 测量误差

4.3.1 卫星时钟误差

4.3.2 卫星星历误差

4.3.3 电离层延时

4.3.4 对流层延时

4.3.5 多路径

4.3.6 接收机噪声

4.4 差分GPS的原理

4.5 伪距与载波相位的组合

4.5.1 载波相位平滑伪距

4.5.2 整周模糊度估算

参考文献

第5章 GPS定位原理与精度分析

5.1 牛顿迭代及其线性化方法

5.2 最小二乘法

5.3 伪距定位

5.3.1 伪距定位原理

5.3.2 伪距定位算法

5.3.3 二维定位及其辅助方程

5.4 定位精度分析

5.4.1 定位误差的方差分析

5.4.2 精度因子

5.4.3 卫星几何分布

5.4.4 伪卫星

5.5 接收机自主正直性监测

5.5.1 正直性监测的概念

5.5.2 伪距残余检测法

5.5.3 最小平方残余法

5.5.4 最大解分离法

5.6 多普勒定速

5.7 定时、授时与校频

参考文献

第6章 卡尔曼滤波及其应用

6.1 滤波的意义

6.2 α-β滤波

6.3 卡尔曼滤波

6.3.1 滤波模型

6.3.2 滤波算法

6.3.3 举例与讨论

6.3.4 滤波数值计算

6.3.5 非线性滤波

6.4 系统模型的建立

6.4.1 连续时间系统的建模

6.4.2 离散时间系统的建模

6.5 GPS定位的卡尔曼滤波算法

6.5.1 接收机时钟模型

6.5.2 用户运动模型

6.5.3 卡尔曼滤波定位算法

6.6 其他滤波技术

参考文献

第7章 差分定位和精密定位

7.1 差分定位

7.1.1 差分的种类

7.1.2 差分校正量

7.1.3 局域差分系统

7.1.4 广域差分系统

7.2 精密定位系统

7.2.1 单差

7.2.2 双差

7.2.3 三差

7.2.4 相对定位的根本问题

7.3 多频测量值的组合

7.3.1 线性组合

7.3.2 窄巷、宽巷和超宽巷组合

7.4 整周模糊度的求解技术

7.4.1 交换天线位置

7.4.2 几何多样性

7.4.3 利用伪距的取整估算法

7.4.4 LAMBDA算法

7.4.5 逐级模糊度确定法

参考文献

第8章 GPS与航位推测系统的组合

8.1 惯性导航系统

8.1.1 惯性传感器的种类

8.1.2 惯性导航的分类

8.1.3 惯性导航的基本原理

8.1.4 惯性传感测量误差

8.2 航位推测系统

8.2.1 航位推测的基本原理

8.2.2 ABS车轮转速传感器

8.3 组合的意义

8.4 组合的工具

8.4.1 互补型滤波器

8.4.2 分散卡尔曼滤波

8.5 组合的方式

8.5.1 松性组合

8.5.2 紧性组合

8.5.3 深性组合

参考文献

第9章 地图匹配

9.1 地图匹配的意义

9.2 电子地图

9.2.1 UTM投影系统

9.2.2 数字高程模型

9.2.3 道路网数据库

9.3 地图匹配算法综述

9.4 几何匹配算法

9.4.1 点-点匹配法

9.4.2 点-线匹配法

9.4.3 线-线匹配法

9.4.4 改良型几何匹配算法

9.5 概率匹配算法

9.6 紧性组合匹配算法

9.7 综合匹配算法

9.7.1 加权法

9.7.2 D-S理论

9.7.3 模糊推理

9.8 匹配路段上的位置点匹配

参考文献

第10章 GPS接收机及其射频前端

10.1 GPS接收机概况

10.2 接收天线

10.2.1 自由空间传播公式

10.2.2 信噪比和载噪比

10.2.3 串联器件的噪声指数

10.2.4 右旋圆极化

10.2.5 天线的种类

10.3 射频前端处理

10.3.1 射频信号调整

10.3.2 下变频混频

10.3.3 中频信号滤波放大

10.3.4 模数转换

参考文献

第11章 载波环

11.1 信号跟踪原理

11.2 相位锁定环路

11.2.1 基本工作原理

11.2.2 环路阶数

11.2.3 稳态响应

11.2.4 环路参数

11.2.5 I/Q解调

11.2.6 相干积分

11.2.7 鉴相方法的种类

11.2.8 测量误差与跟踪门限

11.3 频率锁定环路

11.3.1 基本工作原理

11.3.2 鉴频方法的种类

11.3.3 测量误差与跟踪门限

11.4 锁相环与锁频环的对比与组合

参考文献

第12章 码环和基带数字信号处理

12.1 码环

12.1.1 延迟锁定环路

12.1.2 相关器与自相关函数

12.1.3 非相干积分

12.1.4 鉴相方法的种类

12.1.5 测量误差与跟踪门限

12.2 信号的跟踪

12.2.1 载波环与码环的组合

12.2.2 锁定检测

12.3 基带数字信号处理

12.3.1 位同步

12.3.2 帧同步

12.3.3 奇偶检验和电文译码

12.3.4 测量值的生成

12.4 多路径效应及其抑制

12.4.1 多路径效应

12.4.2 多路径抑制

12.5 干扰

参考文献

第13章 信号捕获

13.1 信号捕获的概况

13.1.1 三维搜索

13.1.2 启动方式

13.1.3 搜索范围估算

13.1.4 信号检测

13.1.5 载噪比的测定

13.1.6 捕获与跟踪之间的转换

13.2 信号搜索捕获算法

13.2.1 线性搜索

13.2.2 并行频率搜索

13.2.3 并行码相位搜索

13.2.4 其他信号捕获算法

13.2.5 卫星搜索次序

13.3 高灵敏度GPS

13.3.1 加长积分时间

13.3.2 大块相关器设计

13.3.3 辅助GPS(AGPS)

13.4 互相关干扰及其抑制

13.4.1 互相关干扰

13.4.2 互相关干扰抑制

13.5 接收机设计的发展趋势

参考文献

附录A 缩写词中英对照

附录B 单位制及其换算

附录C 随机变量和随机过程

附录D 拉普拉斯变换

附录E Z变换

附录F 傅里叶变换和采样定理

附录G 离散傅里叶变换

附录H GPS数据格式

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