全球导航卫星系统原理:GPS、格洛纳斯和伽利略系统
本书是全球一本真正意义上介绍GNSS的书籍，描述了以GPS、格洛纳斯和伽利略这三大系统为主要对象的GNSS的概况，详尽探讨了BPSK-R、BOC、MBOC/TMBOC/CBOC、AltBOC等多种信号调制技术和Interplex、CASM两种复用调制方式，全面剖析了三大系统的卫星信号体制和导航电文，具体给出了三大系统的卫星在它们各自相应时空坐标系中的位置和速度的计算步骤，清晰地解释了伪距、载波相位和多普勒频率等GNSS测量值的定义及其各种测量误差源，深刻、透彻地讨论了单一GNSS、联合GNSS和差分GNSS的定位算法，介绍了多个可用来定量评估不同卫星调制信号在码跟踪精度、互操作性、抗干扰、抗多径等方面性能的参量和方法，归纳总结了现代化GNSS在星座和信号设计方面上所具有的一些优良特性和发展趋势。本书理论分析清晰，实用性强，并且内容力求反映近些年来出现的GNSS*技术与成果。
作者简介
谢钢，浙江绍兴人。1995年本科毕业于清华大学电机工程系，随后加入苹果电脑公司，任软件工程师。自1998起留学美国，并先后于1999年和2004年分别获得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，研究方向为局域差分GPS。博士毕业后，一直在摩托罗拉、SiRF和CSR等多家高科技公司任资深高级工程师，专门从事对GPS/GNSS接收机的研究与开发工作。
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目录
第1章绪论1
1.1GNSS1
1.1.1GNSS的定义1
1.1.2GNSS的系统构成4
1.1.3GNSS定位原理6
1.1.4GNSS接收机设计8
1.1.5GNSS性能指标12
1.2GPS15
1.2.1GPS概况15
1.2.2GPS空间星座部分17
1.2.3GPS地面监控部分22
1.2.4GPS服务与限制23
1.3GLONASS25
1.3.1GLONASS概况25
1.3.2GLONASS空间星座部分28
1.3.3GLONASS地面监控部分32
1.3.4GLONASS服务33
1.4Galileo系统35
1.4.1Galileo系统概况和系统构成35
1.4.2Galileo系统服务38
1.5其他GNSS概况40
1.5.1我国的北斗卫星导航系统40
1.5.2日本准天顶卫星系统42
1.5.3印度区域卫星导航系统43
参考文献43
第2章BPSK-R和BOC调制49
2.1数字通信系统基础49
2.1.1扩频调制49
2.1.2载波调制53
2.2BPSK-R调制55
2.2.1BPSK-R调制信号的功率谱密度56
2.2.2BPSK-R调制信号的自相关函数59
2.3BOC调制60
2.3.1BOC调制信号模型60
2.3.2BOC调制副载波的频谱64
2.3.3BOC调制信号的功率谱密度66
2.3.4BOC调制信号的自相关函数计算74
2.3.5BOC调制信号的自相关函数特征83
2.3.6BOC调制的优缺点85
参考文献87
第3章MBOC、AltBOC和复用调制90
3.1MBOC调制90
3.1.1MBOC调制信号的定义90
3.1.2TMBOC调制93
3.1.3CBOC调制97
3.2AltBOC调制100
3.2.1单边带副载波100
3.2.2非恒包络AltBOC调制102
3.2.3恒包络AltBOC调制105
3.3复用调制109
3.3.1Interplex调制110
3.3.2CASM113
参考文献116
第4章GPS信号119
4.1概况120
4.2L1C/A信号125
4.2.1C/A码126
4.2.2NAV电文128
4.3L1/L2P(Y)信号129
4.4L2C信号131
4.4.1L2CM/CL码131
4.4.2L2C的数据调制132
4.5L1/L2M信号135
4.6L5C信号137
4.6.1L5I5/Q5码137
4.6.2L5C的数据调制139
4.7L1C信号141
4.7.1L1C伪码141
4.7.2L1C覆盖码143
4.7.3L1C的数据调制144
4.8CNAV电文146
4.8.1CNAV电文的结构146
4.8.2第0类信息条147
4.8.3第10～11类信息条147
4.8.4第12类信息条149
4.8.5第13～14类信息条150
4.8.6第15类信息条150
4.8.7第30～37类信息条150
4.8.8信息条播发顺序152
4.8.9CRC-24Q校验153
4.8.10L2C与L5C上CNAV电文之间的差异154
4.9CNAV-2电文155
4.9.1CNAV-2电文的结构156
4.9.2BCH编码157
4.9.3LDPC编码158
4.9.4块交织编码159
4.9.5CNAV-2电文的内容161
参考文献164
第5章GLONASS信号167
5.1概况167
5.2伪码172
5.2.1C/A码172
5.2.2P码173
5.2.3时间志174
5.3数据调制175
5.4导航电文177
5.4.1导航电文结构177
5.4.2导航电文内容178
5.4.3导航电文即时数据181
5.4.4导航电文非即时数据183
5.4.5数据校验算法185
5.4.6解译电文的实例分析186
参考文献189
第6章Galileo信号191
6.1概况191
6.2E1信号194
6.3E6信号199
6.4E5信号201
6.5阶梯码207
6.5.1阶梯码的构筑207
6.5.2主码210
6.5.3副码212
6.6F/NAV和I/NAV电文213
6.6.1F/NAV和I/NAV电文的共同结构特点214
6.6.2F/NAV电文的结构和内容215
6.6.3I/NAV电文的结构和内容218
6.6.4F/NAV和I/NAV电文的共同参数内容225
参考文献227
第7章GNSS时空坐标系和卫星轨道计算230
7.1时间坐标系230
7.1.1协调世界时和原子时231
7.1.2GPS时间232
7.1.3GLONASS时间235
7.1.4Galileo系统时间237
7.2空间坐标系238
7.2.1惯性坐标系239
7.2.2地心地固直角坐标系239
7.2.3大地坐标系242
7.2.4站心坐标系244
7.2.5GPS、Galileo和GLONASS的空间坐标系246
7.2.6WGS-84与PZ-90之间的坐标变换248
7.3GPS/Galileo卫星轨道计算251
7.4GLONASS卫星轨道计算255
7.4.1卫星运动方程255
7.4.2龙格-库塔法257
7.5卫星位置的地球自转校正260
参考文献264
作者简介
谢钢，浙江绍兴人。1995年本科毕业于清华大学电机工程系，随后加入苹果电脑公司，任软件工程师。自1998起留学美国，并先后于1999年和2004年分别获得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，研究方向为局域差分GPS。博士毕业后，一直在摩托罗拉、SiRF和CSR等多家高科技公司任资深高级工程师，专门从事对GPS/GNSS接收机的研究与开发工作。
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目录
第1章绪论1
1.1GNSS1
1.1.1GNSS的定义1
1.1.2GNSS的系统构成4
1.1.3GNSS定位原理6
1.1.4GNSS接收机设计8
1.1.5GNSS性能指标12
1.2GPS15
1.2.1GPS概况15
1.2.2GPS空间星座部分17
1.2.3GPS地面监控部分22
1.2.4GPS服务与限制23
1.3GLONASS25
1.3.1GLONASS概况25
1.3.2GLONASS空间星座部分28
1.3.3GLONASS地面监控部分32
1.3.4GLONASS服务33
1.4Galileo系统35
1.4.1Galileo系统概况和系统构成35
1.4.2Galileo系统服务38
1.5其他GNSS概况40
1.5.1我国的北斗卫星导航系统40
1.5.2日本准天顶卫星系统42
1.5.3印度区域卫星导航系统43
参考文献43
第2章BPSK-R和BOC调制49
2.1数字通信系统基础49
2.1.1扩频调制49
2.1.2载波调制53
2.2BPSK-R调制55
2.2.1BPSK-R调制信号的功率谱密度56
2.2.2BPSK-R调制信号的自相关函数59
2.3BOC调制60
2.3.1BOC调制信号模型60
2.3.2BOC调制副载波的频谱64
2.3.3BOC调制信号的功率谱密度66
2.3.4BOC调制信号的自相关函数计算74
2.3.5BOC调制信号的自相关函数特征83
2.3.6BOC调制的优缺点85
参考文献87
第3章MBOC、AltBOC和复用调制90
3.1MBOC调制90
3.1.1MBOC调制信号的定义90
3.1.2TMBOC调制93
3.1.3CBOC调制97
3.2AltBOC调制100
3.2.1单边带副载波100
3.2.2非恒包络AltBOC调制102
3.2.3恒包络AltBOC调制105
3.3复用调制109
3.3.1Interplex调制110
3.3.2CASM113
参考文献116
第4章GPS信号119
4.1概况120
4.2L1C/A信号125
4.2.1C/A码126
4.2.2NAV电文128
4.3L1/L2P(Y)信号129
4.4L2C信号131
4.4.1L2CM/CL码131
4.4.2L2C的数据调制132
4.5L1/L2M信号135
4.6L5C信号137
4.6.1L5I5/Q5码137
4.6.2L5C的数据调制139
4.7L1C信号141
4.7.1L1C伪码141
4.7.2L1C覆盖码143
4.7.3L1C的数据调制144
4.8CNAV电文146
4.8.1CNAV电文的结构146
4.8.2第0类信息条147
4.8.3第10～11类信息条147
4.8.4第12类信息条149
4.8.5第13～14类信息条150
4.8.6第15类信息条150
4.8.7第30～37类信息条150
4.8.8信息条播发顺序152
4.8.9CRC-24Q校验153
4.8.10L2C与L5C上CNAV电文之间的差异154
4.9CNAV-2电文155
4.9.1CNAV-2电文的结构156
4.9.2BCH编码157
4.9.3LDPC编码158
4.9.4块交织编码159
4.9.5CNAV-2电文的内容161
参考文献164
第5章GLONASS信号167
5.1概况167
5.2伪码172
5.2.1C/A码172
5.2.2P码173
5.2.3时间志174
5.3数据调制175
5.4导航电文177
5.4.1导航电文结构177
5.4.2导航电文内容178
5.4.3导航电文即时数据181
5.4.4导航电文非即时数据183
5.4.5数据校验算法185
5.4.6解译电文的实例分析186
参考文献189
第6章Galileo信号191
6.1概况191
6.2E1信号194
6.3E6信号199
6.4E5信号201
6.5阶梯码207
6.5.1阶梯码的构筑207
6.5.2主码210
6.5.3副码212
6.6F/NAV和I/NAV电文213
6.6.1F/NAV和I/NAV电文的共同结构特点214
6.6.2F/NAV电文的结构和内容215
6.6.3I/NAV电文的结构和内容218
6.6.4F/NAV和I/NAV电文的共同参数内容225
参考文献227
第7章GNSS时空坐标系和卫星轨道计算230
7.1时间坐标系230
7.1.1协调世界时和原子时231
7.1.2GPS时间232
7.1.3GLONASS时间235
7.1.4Galileo系统时间237
7.2空间坐标系238
7.2.1惯性坐标系239
7.2.2地心地固直角坐标系239
7.2.3大地坐标系242
7.2.4站心坐标系244
7.2.5GPS、Galileo和GLONASS的空间坐标系246
7.2.6WGS-84与PZ-90之间的坐标变换248
7.3GPS/Galileo卫星轨道计算251
7.4GLONASS卫星轨道计算255
7.4.1卫星运动方程255
7.4.2龙格-库塔法257
7.5卫星位置的地球自转校正260
参考文献264
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