目 錄
第1章 定位、坐標(biāo)系和時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)1
1.1 問(wèn)題的提出2
1.1.1 基本目的和基本定位系統(tǒng)2
1.1.2 時(shí)鐘問(wèn)題5
1.1.3 一個(gè)改進(jìn)的系統(tǒng)6
1.1.4 改進(jìn)后系統(tǒng)的總結(jié)10
1.2 常用坐標(biāo)系11
1.2.1 地心慣性坐標(biāo)系11
1.2.2 測(cè)地坐標(biāo)系12
1.2.3 ECEF坐標(biāo)系15
1.2.4 ENU或NED坐標(biāo)系19
1.2.5 運(yùn)動(dòng)本體坐標(biāo)系21
1.3 時(shí)間系統(tǒng)23
1.3.1 太陽(yáng)時(shí)和恒星時(shí)23
1.3.2 力學(xué)時(shí)24
1.3.3 原子時(shí)和協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）25
1.3.4 GPS時(shí)（GPST）26
1.3.5 北斗時(shí)（BDT）28
參考文獻(xiàn)29
第2章 GPS和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介31
2.1 GPS系統(tǒng)的歷史由來(lái)32
2.2 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成39
2.3 GPS的現(xiàn)代化計(jì)劃47
2.4　北斗導(dǎo)航系統(tǒng)概述53
參考文獻(xiàn)60
第3章 GPS和北斗的信號(hào)格式與導(dǎo)航電文63
3.1 GPS信號(hào)64
3.1.1 GPS信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制64
3.1.2 C/A碼發(fā)生器70
3.1.3 C/A碼自相關(guān)和互相關(guān)特性76
3.2 北斗信號(hào)82
3.2.1 北斗信號(hào)結(jié)構(gòu)82
3.2.2 北斗偽隨機(jī)碼發(fā)生器86
3.2.3 北斗偽隨機(jī)碼的自相關(guān)和互相關(guān)特性90
3.3 導(dǎo)航電文93
3.3.1 GPS導(dǎo)航電文93
3.3.2 北斗導(dǎo)航電文101
3.4 不同衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間關(guān)系111
參考文獻(xiàn)114
第4章 信號(hào)捕獲和跟蹤117
4.1 信號(hào)捕獲119
4.1.1 信號(hào)捕獲的基本概念119
4.1.2 基于時(shí)域相關(guān)器的信號(hào)捕獲125
4.1.3 基于匹配濾波器的信號(hào)捕獲132
4.1.4 基于FFT的信號(hào)捕獲134
4.1.5 短時(shí)相關(guān)匹配濾波器和FFT結(jié)合的信號(hào)捕獲139
4.1.6 基于數(shù)據(jù)分塊和頻率補(bǔ)償?shù)男盘?hào)捕獲145
4.1.7 信號(hào)捕獲的門(mén)限設(shè)定153
4.1.8 相干積分和非相干積分157
4.2 信號(hào)跟蹤163
4.2.1 基本的鎖相環(huán)164
4.2.2 線性鎖相環(huán)的熱噪聲性能分析173
4.2.3 載波跟蹤環(huán)175
4.2.4 偽碼跟蹤環(huán)186
4.2.5 跟蹤環(huán)實(shí)現(xiàn)和調(diào)試中的問(wèn)題197
4.2.6 比特同步214
4.2.7 子幀同步219
參考文獻(xiàn)222
第5章 雙模觀測(cè)量提取和誤差分析227
5.1 偽距觀測(cè)量228
5.2 載波相位觀測(cè)量233
5.3 多普勒頻率和積分多普勒觀測(cè)量236
5.4 觀測(cè)量誤差特性分析240
5.4.1 衛(wèi)星時(shí)鐘誤差241
5.4.2 星歷誤差242
5.4.3 電離層延遲244
5.4.4 對(duì)流層延遲247
5.4.5 多徑效應(yīng)249
5.4.6 接收機(jī)誤差253
5.5 差分GNSS技術(shù)253
參考文獻(xiàn)267
第6章 衛(wèi)星位置和速度的計(jì)算271
6.1 衛(wèi)星軌道理論272
6.2 GPS衛(wèi)星和北斗MEO/IGSO衛(wèi)星279
6.3 北斗GEO衛(wèi)星284
6.4 衛(wèi)星位置和速度的插值計(jì)算287
6.5 精密星歷和星歷擴(kuò)展289
參考文獻(xiàn)294
第7章 位置、速度和時(shí)間解算297
7.1 最小二乘法解算298
7.1.1 基本原理298
7.1.2 加權(quán)的最小二乘法301
7.1.3 利用偽距觀測(cè)量計(jì)算位置和鐘偏304
7.1.4 利用多普勒觀測(cè)量計(jì)算速度和鐘漂311
7.1.5 衛(wèi)星的仰角和方位角313
7.1.6 幾何精度因子316
7.1.7 接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)（RAIM）322
7.2 卡爾曼濾波解算328
7.2.1 遞歸最小二乘法328
7.2.2 基本的卡爾曼濾波器333
7.2.3 從連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)到離散時(shí)間系統(tǒng)336
7.2.4 擴(kuò)展卡爾曼濾波器339
7.2.5 接收機(jī)中常用的幾種KF模型342
7.2.6 卡爾曼濾波具體實(shí)現(xiàn)中的技術(shù)處理351
7.3 最小二乘法和卡爾曼濾波總結(jié)356
參考文獻(xiàn)360
第8章 射頻前端363
8.1 衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射與接收364
8.2 級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)367
8.3 帶通采樣原理369
8.4 中頻采樣方案和射頻采樣方案373
8.4.1 中頻采樣方案373
8.4.2 射頻采樣方案376
8.5 自動(dòng)增益控制（AGC）和量化位寬380
8.6 射頻載噪比和基帶信噪比的關(guān)系384
8.7 射頻前端頻率方案實(shí)例分析386
參考文獻(xiàn)388
第9章 北斗和GPS雙模軟件接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)391
9.1 雙模軟件接收機(jī)的信號(hào)源392
9.2 雙模接收機(jī)的軟件模塊和程序運(yùn)行界面395
9.3 雙模接收機(jī)數(shù)據(jù)處理結(jié)果400
附錄A 基本矩陣和向量運(yùn)算409
A.1 逆矩陣及其性質(zhì)410
A.2 矩陣的特征值和特征向量411
A.3 二次型和有定矩陣412
A.4 幾種重要的矩陣分解414
A.5 矩陣分析初步418
附錄B 直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換和旋轉(zhuǎn)421
附錄C NBP和WBP的均值和方差429
附錄D 和衛(wèi)星橢圓軌道相關(guān)的推導(dǎo)433
附錄E 電離層延遲的Klobuchar模型437