数字卫星导航与地球物理学：GNSS信号模拟器与接收机实验室实践指南 [Digital satellite navigation and geophysics: a practical guide wi 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《数字卫星导航与地球物理学：GNSS信号模拟器与接收机实验室实践指南》内容是关于全球导航卫星系统（GNSS），涉及两个主要设备——接收机和模拟器，以及它们的应用。书中的内容都是基于现有的实时软件GNSS接收机和GNSS信号模拟器，这些工具的学术版随书免费赠送，读者可用于学习与研究。
　　GNSS或许不是人类不同技术成就结合的成果。为了了解一个系统，需要从宽广的视野观察它。因此，我们通常试图从不同的方面提出GNSS的理论，不仅能让大家了解GNSS，而且可以让其他领域的专家很好地应用。

内页插图

目录

第1章 导航卫星的定位方法
1．1 全球和区域卫星导航系统
1．1．1 GPS
1．1．2 GLONASS
1．1．3 “伽利略”系统
1．1．4 区域卫星系统
1．1．5 GNSS的组成
1．2 导航和大地测量中的定位任务
1．3 参考坐标系
1．3．1 地心惯性坐标系
1．3．2 地心地固坐标系
1．3．3 大地球面坐标系
1．3．4 球面坐标系的发展计划
1．4 时间基准和守时
1．5 准确度、精度和正态分布
1．5．1 正态分布的重要性和缺陷
1．5．2 准确度的度量
1．6 利用卫星和GNSS方程定位的原理
1．7 泰勒理论和GNSS方程的线性化
1．8 最小二乘估计
1．8．1 最小二乘估计原理
1．8．2 协方差的传递和精度因子(DOP)
1．8．3 最小二乘估计的实现
1．8．4 班克罗夫特的解析解法
1．9 完好性监测
1．9．1 大地测量和导航任务中的冗余技术
1．9．2 接收机自主完好性监测(RAIM)
1．10 GNSS定位的非线性问题
1．10．1 实际应用中的非线性问题
1．10．2 求解非线性GNSS任务的方法
1．10．3 解决非线性GNSS任务的解析方法
参考文献
习题

第2章 GNSS轨道的分类和应用
2．1 从托勒密到爱因斯坦的天体运动模型发展
2．2 用开普勒参数描述轨道运动
2．2．1 开普勒参数
2．2．2 通过开普勒参数计算卫星的位置
2．3 GPS导航电文中的轨道参数
2．4 GNSS卫星星历
2．4．1 密切开普勒参数
2．4．2 GPS星历
2．5 轨道参数列表
2．5．1 广播GLONASS星历
2．5．2 大地测量中表格化的轨道参数
2．5．3 导航中表格化的轨道参数
2．5．4 笛卡儿坐标系中开普勒参数的计算
2．6 卫星时钟
2．7 开普勒历书在星座分析中的应用
2．7．1 GNSS历书的实现
2．7．2 案例研究：基于历书的轨道类型和导航卫星星座分析
2．8 外力模型
2．8．1 地球位势球形谐波
2．8．2 其他外力的影响
2．9 卫星最终都到哪里去了?卫星的生命周期和太空垃圾的危害
参考文献
习题

第3章 用发射机和模拟器产生GNSS信号
3．1 卫星导航中的扩频信号
3．1．1 扩频的概念与优点
3．1．2 GNSS信号的中心频率
3．1．3 GPS信号的产生
3．1．4 GLONASS开放性接入信号的生成
……
第4章 大气层信号传播
第5章 接收机前端
第6章 基于PC的实时基带处理器
第7章 多径
第8章 全球导航卫星系统观测的优化
第9章 观测值在导航任务中的应用
第10章 GNSS信号的电磁闪烁
第11章 利用GNSS信号的地球物理测量
第12章 INS辅助基带和导航信号处理
下一步计划：射频实验室

前言/序言

　　本书内容是关于全球导航卫星系统（GNSS），涉及两个主要设备——接收机和模拟器，以及它们的应用。书中的内容都是基于现有的实时软件GNSS接收机和GNSS信号模拟器，这些工具的学术版随书免费赠送，读者可用于学习与研究。
　　GNSS或许不是人类不同技术成就结合的唯一成果。为了更好地了解一个系统，需要从宽广的视野观察它。因此，我们通常试图从不同的方面提出GNSS的理论，不仅能让大家更好地了解GNSS，而且可以让其他领域的专家很好地应用。
　　本书的章节结构如图0.1所示。第1章描述了利用GNSS的通用方法。第2章介绍了GNSS卫星和轨道构成。第3章讨论了GNSS信号及其在卫星、模拟器和伪卫星中如何产生。第4章、第7章和第10章描述了GNSS信号传播问题。其中：第4章主要讲述GNSS信号与其他电磁信号的关系，以及对信号传播的特殊影响；第7章主要涉及多径问题；第10章专注于信号抖动这一有趣的问题。第5章和第6章详细描述了GNSS软件接收机和基带信号处理器。第8章讨论了多种GNSS观测的建立和改进问题。第9章、第ll章、第12章讨论了这些观测如何应用在导航和地球物理学中。进入到了应用状态，不仅可以提供足够的覆盖，而且在L2和L3频段发射新的信号。即使在GLONASS部分可用期间，它也一直应用于大地测量中。目前，GLO-NASS已经应用于手机、汽车导航等市场。本书讨论“伽利略”卫星导航系统的篇幅有限，因为我们认为该系统没有完全建成，其信号结构、设计甚至是一些概念，特别是相关的开放性和信号接入限制也许都不会改变。但我们认为本书也为从事“伽利略”系统应用研究的读者提供了足够的GNSS信息。
　　本书的创新主要体现在以下几个方面：
　　（1）我们已经尝试在实践和系统设计上更接近于GNSS理论和技术，在实验基础上，开发了可使用的软件，研制了应用在航空领域的GNSS接收机和信号模拟器。
　　（2）本书附带有免费学术版的实时软件接收机和信号模拟器。
　　（3）为有兴趣的用户展示了可用的、与赠送软件匹配的硬件。例如，获赠软件的用户可以利用实际卫星实时定位。
　　（4）书中网站提供预录的飞行测试数据，包括GPS信号记录和相对应的惯性导航系统（INS）原始数据输出，读者按照本书的例子和方案用接收机处理这些数据。
　　（5）本书中还给出了GNSS信号模拟器的设计，通过介绍GNSS模拟器的工作流程，也相应地描述了实时卫星的工作流程。信号模拟器广泛应用于系统研发、测试和制造中。
　　（6）我们也尽量提高本书的趣味性，在GNSS的哲学和物理背景中隐藏着许多有趣的事实，很少有或根本没有人去讨论这些。
　　（7）我们也试图调整本书的结构，使之尽可能对学生和有经验的工程师都一样有用，本书包含了有助于深入理解GNSS的必要资料。
　　（8）本书针对不同的重要现象尽量给出清晰的物理解释，例如：为什么GNSS的码延迟和相位超前的数值相等而符号相反，为什么电离层闪烁的幅度和相位的互相关是负数，等等。
　　最后，我们要感谢那些帮助过我们的朋友和同事们。首先我们感谢为本书提供资料的朋友和同事们，特别是：
　　（1）Rakon公司的Graham Ockleston先生，他不断给予了专业性很强的支持，并提供了直观的资料。
　　（2）奎介松永先生、北斋藤进博士和许多工作在电子导航研究所（ENRI）的同事，他们为我们提供了电磁闪烁条件下的GPS测试数据和一些有用的讨论结果。
　　（3）国家信息与通信技术研究所的拓哉津川博士，泰国孟克国王理工学院的PornchaiSupnithi教授，泰国朱拉隆功大学（Chulalongkorn University）的Chalemcho“Satirapod教授。在研究电离层理论时得到了他们的帮助。
　　（4）中国台湾的陈红跃博士和安藤正孝教授，日本静冈大学的良也生田教授，他们为本书提供了大量资料。
　　（5）日本立命馆大学的苏杉本教授和幸宏久保教授提供了大量资料和他们的研究成果。
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